Wpływ sposobu ogrzewania na efektywność procesu - Eko-DOk

fermentacja metanowa, promieniowanie mikrofalowe,
biogaz, ścieki mleczarskie
Marcin ZIELIŃSKI, Anna GRALA, Magda DUDEK, Marcin DĘBOWSKI*
WPŁYW SPOSOBU OGRZEWANIA
NA EFEKTYWNOŚĆ PROCESU BEZLENOWEGO
ROZKŁADU ŚCIEKÓW MLECZARSKICH
Opisane badania dotyczą wpływu promieniowania na efektywność procesu beztlenowego rozkładu
ścieków mleczarskich. Zastosowany układ badawczy składał się z reaktorów beztlenowych - reaktora
R1, poddawanego działaniu promieniowania mikrofalowego i reaktora R2 ogrzewanego konwekcyjnie, który jednocześnie stanowił układ kontrolny. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, iż
zastosowanie promieniowania mikrofalowego jako sposobu ogrzewania wpływa na procesy beztlenowego rozkładu ścieków mleczarskich. Większą efektywność usuwania zanieczyszczeń organicznych, wyrażonych jako chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT) uzyskano w reaktorze ogrzewanym mikrofalowo (83%) niż w reaktorze ogrzewanym konwekcyjnie (62%). Ilość wytworzonego
metanu w stosunku do usuniętego ładunku ChZT dla obu komór reakcyjnych była bardzo zbliżona,
107,2 l CH4/ kg us. ChZT i 110,2 l CH4/ kg us. ChZT , odpowiednio dla reaktora ogrzewanego mikrofalowo i reaktora ogrzewanego konwekcyjnie. Uzyskane wyniki mogą dowodzić, iż ogrzewanie
ścieków za pomocą promieniowania mikrofalowego nie zakłóca przebiegu procesu fermentacji metanowej.
1. WPROWADZENIE
Polska jest czołowym producentem mleka na świecie, co powoduje konieczność
oczyszczania dużych ilości ścieków mleczarskich. Z jednego litra przetworzonego
mleka może powstać do 10 dm3 ścieków. W typowej polskiej mleczarni w ciągu doby
powstaje od 450 do 600 m3 ścieków [1, 8]. Ścieki pochodzące z zakładów produkcji
mleczarskiej są jednymi z najbardziej zanieczyszczonych ścieków w przemyśle spożywczym [8]. Ścieki mleczarskie powstają głównie w procesach mycia i płukania.
W skład ścieków wchodzą głównie białka, tłuszcze i laktoza pochodzące z mleka.
__________
*
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Katedra Inżynierii w Ochronie Środowiska, 10-719 Olsztyn.
536
M. ZIELIŃSKI i in.
Podczas czyszczenia chemicznego do ścieków przedostają się także duże ilości zasad,
kwasów i detergentów [13, 11]. Wysokie stężenie związków organicznych jest przyczyną problemów w oczyszczaniu ścieków mleczarskich. Stosowanie metod tlenowych okazuje się być mało wydajne ze względu na pęcznienie osadu i nadmierny
wzrost ilości biomasy. Kolejną wadą są duże koszty instalacji i wysokie zużycie
energii na napowietrzanie ścieków. Coraz większą uwagę naukowców przyciągają
metody beztlenowe, które przynoszą lepsze efekty oczyszczania ścieków charakteryzujących się dużą ilością związków organicznych. Są to metody energooszczędne, nie
produkujące dużych ilości osadu, generujące cenne biopaliwo- metan [4]. Metody
anaerobowe wykorzystują nowoczesne reaktory beztlenowe, przy czym najpowszechniej stosowanymi są reaktory UASB oraz wszelkie ich modyfikacje, reaktory
ASBR i CSTR [6]. Wciąż poszukiwane są udoskonalenia stosowanych metod, które
umożliwią szybsze i skuteczniejsze oczyszczanie ścieków mleczarskich. Jednym
z takich usprawnień może okazać się zastosowanie promieniowania mikrofalowego.
Promieniowanie mikrofalowe znalazło szerokie zastosowanie w radiolokacji, telekomunikacji, medycynie, czy przemyśle spożywczym. Pojęciem „mikrofale” określa się
fale elektromagnetyczne o długości od 1 m do 1 mm, co odpowiada częstotliwości od
300 MHz do 300 GHz [12]. Promieniowanie mikrofalowe rozchodzi się w postaci
wzajemnie przenikających się drgań magnetycznych i elektrycznych. Różnica między
mikrofalami a falami elektromagnetycznymi o innej długości jest taka, że generują
ruch molekuł w zmiennym polu elektrycznym bez naruszania trwałości istniejących
wiązań chemicznych. Promieniowanie mikrofalowe niesie energię mniejszą niż energia rozpadu wiązania chemicznego.
Materia może pochłaniać promieniowanie elektromagnetyczne na dwa sposoby.
Pierwszy określany mianem polaryzacji dipolowej odpowiada za efekt ogrzewania
mikrofalowego. Drugi sposób pochłaniania promieniowania elektromagnetycznego
polega na wykorzystaniu właściwości, jaką jest przewodnictwo jonowe [7].
W ciągu ostatnich lat technikę mikrofalową zaczęto wykorzystywać do ochrony
środowiska naturalnego, głównie w oczyszczalniach ścieków jako sposobu usuwania
barwników, fenolu, pentachlorofenolu i wielu innych substancji będących składnikami ścieków [2]. Stwierdzono także, że technologia mikrofalowa wykazuje znaczący
potencjał i może być wykorzystywana jako alternatywne źródło ogrzewania w procesie oczyszczania ścieków [10].
Celem prezentowanych badań było ukazanie wpływu promieniowania mikrofalowego na wydajność procesu rozkładu zanieczyszczeń organicznych zawartych w ściekach mleczarskich. Zakres prowadzonych prac obejmował ocenę wpływu zastosowanego sposobu ogrzewania ścieków na ilość rozłożonych związków organicznych oraz
tempo ich rozkładu. Oceniono też wpływ sposobu ogrzewania na ilość oraz jakość
powstającego biogazu.
Wpływ sposobu ogrzewania na efektywność procesu beztlenowego…
537
2. METODYKA
Prowadzone prace polegały na analizie sprawności usuwania zanieczyszczeń
przez mikroorganizmy osadu fermentacyjnego w zależności od zastosowanej metody
ogrzewania oraz badaniach ilościowych i jakościowych powstającego w warunkach
beztlenowych biogazu.
2.1. STANOWISKO BADAWCZE
Układ badawczy składał się z dwóch szklanych komór reakcyjnych o objętości
1 dm3 (R1 i R2). Zawartość reaktora stanowił osad czynny oraz spreparowane ścieki
mleczarskie. Reaktor R1 umieszczono w szczelnej obudowie. Zawartość reaktora
ogrzewano wykorzystując promieniowanie mikrofalowe. Źródłem promieniowania
mikrofalowego był magnetron, który wytwarzał mikrofale z mocą 700 W. Ilość energii mikrofalowej przesyłanej do układu reaktora R1 związana była z częstotliwością
pracy generatora mikrofal. Magnetron emitował promieniowanie ze stałą wydajnością, natomiast ilość dostarczanej do reaktora energii regulowana była poprzez długość czasów jego pracy i przerw. Jednorazowa energia wprowadzana do układu wynosiła 4,8 Ws.
Układ kontrolny stanowiła komora reakcyjna R2, ogrzewana konwekcyjnie (przekazywanie ciepła spowodowane było różnicą temperatur). Aby zapewnić jednakowe
stężenie biomasy w każdym punkcie komory reakcyjnej zawartość obu reaktorów
mieszano za pomocą pomp perystaltycznych System gromadzenia biogazu stanowił
hermetyczny worek tedlarowy, połączony szczelnie z komorą reakcyjną. Temperatura
w obu układach badawczych wynosiła 35˚C. Cykl pracy generatora mikrofal, 25 sekund pracy i 10 minut przerwy, umożliwił utrzymanie stałej temperatury 35˚C
w reaktorze R1. Schemat układów badawczych przedstawia rys.1.
Rys.1. Stanowisko badawcze: (a) układ ogrzewany mikrofalami: 1 – reaktor beztlenowy R1,
2 – obudowa, 3 – system gromadzenia biogazu, 4 – pompa perystaltyczna, 5 – generator mikrofal,
6 – mikrofale; (b) układ ogrzewany konwekcyjnie: 1 – reaktor beztlenowy R2, 2 – obudowa,
3 – system gromadzenia biogazu, 4 – pompa perystaltyczna
538
M. ZIELIŃSKI i in.
2.2. ORGANIZACJA BADAŃ
Badania prowadzono w układzie ciągłym. Do zaszczepionych osadem beztlenowym komór reakcyjnych dodano mleko w proszku stanowiące substytut ścieków pochodzących z produkcji mleczarskiej. Użyty osad pochodził z zamkniętych komór
fermentacyjnych Miejskiej Oczyszczalni Ścieków w Olsztynie. Do 500 cm3 osadu
dodano 10 g mleka w proszku. Początkowe obciążenie reaktora ładunkiem zanieczyszczeń organicznych wyrażonych w postaci ChZT było na poziomie 10 kg/m3.
Następnie reaktory podłączono do systemu mieszania oraz systemu gromadzenia gazu
i umieszczono w obudowach. Eksperyment prowadzono przez 20 dób. Pobierane co
piątą dobę ścieki przesączano i określano zawartość związków organicznych wyrażonych jako chemiczne zapotrzebowanie na tlen metodą dwuchromianową oraz analizowano ilość i jakość powstającego biogazu przy pomocy przenośnego analizatora
gazu LMS xi GAS DATA. Aby zmierzyć ilość wytworzonego biogazu tedlarowy
worek z gazem zanurzano w skalowanym naczyniu z wodą - objętość wypartej przez
worek wody była równa objętości wytworzonego biogazu.
3. WYNIKI BADAŃ
3.1. ILOŚĆ I TEMPO ROZKŁADU ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH
Wartość wskaźnika ChZT, oznaczona w ściekach przesączonych przed wprowadzeniem do reaktorów R1 i R2 wyniosła 16515,8 mg/dm3. W reaktorze ogrzewanym
mikrofalowo piątej doby badań zanotowano 36,1% spadek wartości ChZT w stosunku
do wartości początkowej. Między piątą a dziesiątą dobą zaobserwowano 81,5% spadek wartości wskaźnika w porównaniu z pierwszą dobą prowadzenia eksperymentu.
Ilość związków organicznych w reaktorze R2 po 10 dobach procesu wynosiła
3051 mg/dm3. Między dziesiątą a piętnastą dobą odnotowano spadek zaledwie o 0,6%
w porównaniu z dziesiątą dobą. Ostatniej doby prowadzenia eksperymentu wartość
wskaźnika ChZT w ściekach wynosiła 2689,5 mg/ dm3, co świadczy o efektywności
usuwania zanieczyszczeń organicznych na poziomie 83,7%. Największy spadek stężenia związków organicznych odnotowano pomiędzy piątą a dziesiątą dobą - spadek
ten w stosunku do wartości początkowej 16515,8 mg/dm3 wyniósł 45,1%, co stanowiło 54% całości usuniętych zanieczyszczeń. Między dziesiątą a dwudziestą dobą usunięto jedynie 363 mg/dm3, co stanowiło 2,2% całości zanieczyszczeń. Usunięty ładunek ChZT w reaktorze R1 wyniósł średnio 691,31 mg O2/dm3·d. Pomiędzy pierwszą
Wpływ sposobu ogrzewania na efektywność procesu beztlenowego…
539
Usunięty ładunek zanieczyszczeń
[mg O2 /dm 3 ·d]
a piątą dobą usunięty ładunek wynosił 1193,4 mg O2/ dm3 ·d, między piątą a dziesiątą
dobą wartość usuniętego ładunku była największa (1499,76 mg O2/dm3·d). Między
dziesiątą a piętnastą dobą usunięty ładunek ChZT wyniósł zaledwie
19,44 mg O2/dm3·d, natomiast pomiędzy piętnastą a ostatnią dobą eksperymentu 53,02 mg O2/dm3·d.
W przypadku reaktora R2 ogrzewanego konwekcyjnie sytuacja wyglądała podobnie. Do piątej doby prowadzenia badań wartość ChZT spadła o 16,1% porównując
z pierwszą dobą prowadzenia badań. Dziesiątej doby wartość ChZT wynosiła
7654,2 mg/dm3, co stanowiło o 53,7% mniej od wartości początkowej. Między dziesiątą a dwudziestą dobą eksperymentu wartość ChZT spadła z 7654,2 mg/dm3 odnotowanych dziesiątej doby do 6237,5 mg/dm3. Podsumowując, efektywność oczyszczania ścieków w reaktorze ogrzewanym konwekcyjnie wyniosła 62,2%, z czego 56%
usuniętych zanieczyszczeń została wyeliminowana między piątą a dziesiątą dobą.
Efektywność oczyszczania ścieków w reaktorze ogrzewanym konwekcyjnie była
o 21,5 % niższa niż w przypadku reaktora ogrzewanego mikrofalowo. Średni usunięty
ładunek ChZT w komorze reakcyjnej R2 wyniósł 513,91 mg/dm3·d. Pomiędzy pierwszą a piątą dobą usunięty ładunek wynosił 533,04 mg O2/dm3·d, zaś między piątą
a dziesiątą - 1239,28 mg O2/dm3·d. Między dziesiątą a piętnastą dobą usunięty ładunek ChZT wyniósł 155,78 mgO2/dm3·d, natomiast pomiędzy piętnastą a ostatnią dobą
eksperymentu - 125,56 mg O2/dm3·d. Rys. nr 2 przedstawia usunięty ładunek zanieczyszczeń w zależności od zastosowanego rodzaju ogrzewania.
1600
1400
ogrzewania mikrofalowe
1200
1000
ogrzewanie konwekcyjne
800
600
śr. ogrzewanie
mikrofalowe
400
200
śr. ogrzewanie
konwekcyjnie
0
0-5
5-10
10-15
15-20
Doby prowadzenia badań [d]
Rys. 2. Usunięty ładunek zanieczyszczeń oraz średni usunięty ładunek zanieczyszczeń [mg/O2·d]
w zależności od rodzaju stosowanego ogrzewania
540
M. ZIELIŃSKI i in.
3.2. ILOŚĆ I SKŁAD BIOGAZU
W wyniku procesu fermentacji metanowej w reaktorze ogrzewanym za pomocą
promieniowania mikrofalowego podczas pierwszych pięciu dób eksperymentu powstało 954,1 cm3 biogazu co stanowiło 43,1% gazu wyprodukowanego podczas
trwania całego eksperymentu czyli 20 dób. Między piątą a dziesiątą dobą odnotowano
znaczną produkcję biogazu - 1200 cm3, co stanowiło ponad 54% produkcji całkowitej.
Po dziesiątej dobie produkcja biogazu wyraźnie zmalała - między dziesiątą a piętnastą
dobą powstało zaledwie 35,4 cm3 biogazu, a podczas ostatnich pięciu dób prowadzenia badań - 22,6 cm3. Ponad 97% całkowitej ilości biogazu powstało podczas pierwszych dziesięciu dób eksperymentu.
Całkowita produkcja biogazu w reaktorze R1 wyniosła 2212 cm3, średnio
110,61 cm3/d. Dobowy przyrost ilości biogazu w ciągu trwania eksperymentu przedstawiono na rys. 3.
Zestawiając otrzymane wyniki z usuniętym ładunkiem zanieczyszczeń, układ badawczy podgrzewany promieniowaniem mikrofalowym generował biogaz w ilości
160 dm3/kg us. ChZT.
Powstający biogaz zawierał średnio 67% CH4, 32% CO2, zaś pozostałe gazy stanowiły 1% ( O2, H2, H2S). Ilość metanu w całkowitej produkcji biogazu to 1482 cm3,
74 cm3/d , 107,2 dm3 CH4/ kg us. ChZT .
350
Przyrost biogazu [ml/d]
300
250
ogrzewanie mikrofalowe
200
ogrzewanie konwekcyjne
150
100
śr. ogrzewanie
mikrofalowe
50
śr. ogrzewanie
konwekcyjne
0
0-5
5-10
10-15
15-20
Doby prowadzenia badań [d]
Rys. 3. Dobowy przyrost biogazu oraz średni dobowy przyrost biogazu [cm3/d]
w zależności od zastosowanego sposobu ogrzewania ścieków
Wpływ sposobu ogrzewania na efektywność procesu beztlenowego…
541
Łączna ilość biogazu wytworzonego w reaktorze ogrzewanym konwekcyjnie wyniosła 1490 cm3, 74,5 cm3/d (rys.3). Podczas pierwszych pięciu dób powstało 35% tej
wartości. Kolejne pięć dób badań to 763 cm3, czyli 51,2% produkcji całkowitej.
W trakcie pierwszych dziesięciu dób trwania eksperymentu powstało 86,2% całkowitej ilości gazu. Podobnie, jak w przypadku reaktora R1, produkcja biogazu po dziesiątej dobie znacznie spadła - między dziesiątą a piętnastą dobą powstało zaledwie
115,6 cm3, zaś pomiędzy piętnastą a dwudziestą - 90 cm3. Układ badawczy ogrzewany konwekcyjnie produkował biogaz w ilości 145 dm3/kg usuniętego ChZT. Powstający biogaz zawierał średnio 76% CH4, 23% CO2, zaś pozostałe gazy stanowiły 1%
(O2, H2, H2S). Ilość metanu w całkowitej ilości powstałego biogazu to 1132,4 cm3,
56,62 cm3/d , 110,2 dm3 CH4/ kg us. ChZT.
4. DYSKUSJA WYNIKÓW
Dostarczenie promieniowania mikrofalowego wpływało na efektywność usuwania
związków organicznych w układzie ogrzewanym mikrofalowo. W układzie tym uzyskano większą efektywność usuwania związków organicznych (83,7%) w porównaniu
do systemu ogrzewanego konwekcyjnie (62%). Zastosowanie mikrofal w oczyszczaniu ścieków może okazać się efektywnym usprawnieniem klasycznie stosowanych
metod. Jednostopniowe systemy oczyszczania ścieków mleczarskich zostały już dobrze przebadane w warunkach laboratoryjnych. Dotyczy to zarówno reaktorów
ASBR, UASB, jak i reaktorów hybrydowych [19].
Monroy i in. [14] w wyniku oczyszczania w reaktorze beztlenowym ścieków pochodzących z produkcji lodów uzyskali 70% sprawność usuwania zanieczyszczeń
organicznych przy średnim obciążeniu 5,5 kg ChZT/m3·d Ozturk i in. [15] analizowali
proces oczyszczania ścieków pochodzących z produkcji sera, osiągając 85–99% efektywność usuwania związków organicznych, przy obciążeniu od 2 do 7,3 kg ChZT
/m3d. Do swoich badań wykorzystali reaktor hybrydowy UASB. Wielu badaczy ukazuje zalety metod kombinowanych oczyszczania ścieków. Jak zauważył Trawfik i in.
[18], aby podnieść sprawność usuwania zanieczyszczeń ze ścieków mleczarskich,
można stosować reaktor UASB łącznie z systemem AS. Tak kombinowane systemy
umożliwiają podniesienie sprawności usuwania zanieczyszczeń do 99%. Jak stwierdził Rajesh Banu i in. [17], aby usprawnić oczyszczanie ścieków mleczarskich, można
zastosować rozwiązania hybrydowe, takie jak usprawnienie działania reaktora UASB
reakcjami fotochemicznymi, dzięki czemu można uzyskać 94% sprawność procesu
usuwania zanieczyszczeń ze ścieków. Doświadczenia prowadzone przez Yan i in. [20]
pokazały, iż użycie reaktora UASB do oczyszczania ścieków z produkcji sera umożliwiło ponad 97% zmniejszenie ilości zanieczyszczeń organicznych. Natomiast
w reaktorach hybrydowych stosowanych przez Calli i in. [5] do oczyszczania ścieków
542
M. ZIELIŃSKI i in.
z produkcji sera, uzyskano efektywność usuwania zawiązków organicznych na poziomie ponad 95% przy obciążeniu reaktora około 11 kg ChZT /m3 na dobę. Oprócz
reaktorów UASB wysoką wydajność oczyszczania ścieków mleczarskich zapewniają
reaktory ASBR. Badania laboratoryjne prowadzone przez Banika i in. [3] dowiodły,
że zastosowanie reaktora ASBR do oczyszczania ścieków syntetycznych, których
substratem było sproszkowane mleko, umożliwia usuwanie związków organicznych
na poziomie 62%. Ramasamy i in. [16] stosując w swoich badaniach reaktor ASBR
do oczyszczania syntetycznych ścieków mleczarskich, w których stężenie dopływającego substratu wynosiło 10 g ChZT/dm3, uzyskali efektywność usuwania zanieczyszczeń organicznych w przedziale od 90 – 97%. Barbusiński [19] uważa, że w instalacji
UASB obniżenie ChZT może osiągnąć 70-90% przy dziennej produkcji biogazu
w ilości 400 m3 o zawartości metanu 70%. Zawartość metanu w biogazie powstałym
podczas badań własnych wynosiła dla układu ogrzewanego konwekcyjnie 76 %, zaś
dla systemu ogrzewanego mikrofalowo - 67%. Kavacik i in. [9] badali produkcję biogazu z fermentacji ścieków mleczarskich z obornikiem. Proces prowadzono w temperaturze 34˚C przy różnym hydraulicznym czasie zatrzymania ( 5, 10 , 15 i 20 dób).
W każdym z opisywanych przypadków zawartość CH4 w biogazie wynosiła 60%,
więc o 7% mniej niż w przypadku reaktora ogrzewanego mikrofalowo.
5. WNIOSKI
Sposób ogrzewania reaktora beztlenowego wpływa na efektywność usuwania
związków organicznych. Promieniowanie mikrofalowe korzystnie wpłynęło na wydajność usuwania związków organicznych ze ścieków pochodzących z produkcji mleczarskiej. W układzie R1 wykorzystującym promieniowanie mikrofalowe usunięto
83,7% zanieczyszczeń, podczas gdy w układzie badawczym z ogrzewaniem konwekcyjnym - 62%. Reaktor ogrzewany konwekcyjnie cechował się lepszym składem jakościowym biogazu, aczkolwiek produkcja gazu była wyraźnie mniejsza. Biorąc pod
uwagę ilość wytworzonego metanu w stosunku do usuniętego ładunku ChZT wartości
dla obu komór reakcyjnych były bardzo zbliżone - 107,2 l CH4/ kg us.ChZT
i 110,2 l CH4/ kg us.ChZT., odpowiednio dla reaktora ogrzewanego mikrofalowo i reaktora ogrzewanego konwekcyjnie. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono że
ogrzewanie ścieków z wykorzystaniem promieniowania mikrofalowego nie zakłóca
przebiegu procesu fermentacji metanowej. Zmiany temperatury spowodowane sposobem wprowadzania energii do reaktora nie wpłynęły w znaczącym stopniu na aktywność mikroorganizmów mezofilowych.
Wpływ sposobu ogrzewania na efektywność procesu beztlenowego…
543
LITERATURA
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
ANIELAK A.M., Gospodarka wodno – ściekowa przemysłu mleczarskiego, Agro Przemysł, 2008,
Vol. 2, 57-59.
APPLETON T. J., COLDER R. I., KINGMAN S. W., LOWNDES I. S., READ A. G., Microwave
technology for energy – efficient processing of waste, Applied Energy, 2005, Vol. 81, 85 – 113.
BANIK G. C., DAGUE R. R., ASBR treatment of low strength industrial wastewater at psychrophilic temperatures, Water Science Technology, 1997, Vol. 36, 37–44.
BANU J.R., ANANDAN S., KALIAPPAN S., YEOM I.T., Treatment of dairy wastewater using
anaerobic and solar photocatalytic methods, Solar Energy, 2008, Vol. 82, 812–819.
CALLI B., YUKSELEN M. A., Anaerobic treatment by a hybrid reactor, Environmental Engineering Science, 2002, Vol. 19, 143–50.
DEMIREL B., YENIGUN O., ONAY T.T., Anaerobic treatment of dairy wastewaters: a review,
Process Biochemistry, 2005, Vol. 40, 2583–2595.
GRŰBEL K., MACHNICKA A., Oddziaływanie dezintegracji mikrofalowej na osad czynny, Proceedings of ECOpole, 2011, Vol. 5, 217-222.
HEAVEN M.W., WILD K., VERHEYEN V., CRUICKSHANK A., WATKINS M., NASH D.,
Seasonal and wastewater stream variation of trace organic compounds in a dairy processing plant
aerobic bioreactor, Bioresource Technology, 2011, Vol. 102, 7727–7736.
KAVACIK B., TOPALOGLU B., Biogas production from co-digestion of a mixture of cheese whey
and dairy manure, Biomass and bioenergy, 2010, Vol. 34, 1321- 1329.
LIN L., CHEN J., XU Z., YUAN S., CAO M., LIU H., LU X., Removal of ammonia nitrogen in
wastewater by microwave radiation: A pilot – scale study, Journal of Hazardous Materials, 2009,
Vol. 168, 862 – 876.
LUO J., DING L., QI B., JAFFRIN M.Y., WAN Y., A two-stage ultrafiltration and nanofiltration
process for recycling dairy wastewater, Bioresource Technology, 2011, Vol. 102, 7437–7442.
Nowa Encyklopedia Powszechna, PWN, Warszawa 1996, Vol. 4, No. 218, 315 – 316.
PERLE M., KIMCHIE S., SHELEF G., Some biochemical aspects of the anaerobic degradation of
dairy wastewater, Water Research , 1995, Vol. 29, 1549–54.
MONROY O., JOHNSON K. A., WHEATLEY A. D., HAWKES F., CAINE M., The anaerobic
filtration of dairy waste: results of a pilot trial, Bioresource Technology, 1994, Vol. 50, 243–51.
OZTURK I., EROGLU V., UBAY G., DEMIR I., Hybrid upflow anaerobic sludge blanket reactor
(HUASBR) treatment of dairy effluents, Water Science Technology, 1993, Vol. 28, 77–85.
RAMASAMY E. V., GAJALAKSHMI S., SANJEEVI R., JITHESH M. N., ABBASI S. A., Feasibility studies on the treatment of dairy wastewaters with upflow anaerobic sludge blanket reactors,
Bioresource Technology, 2004, Vol. 93, No. 20, 9– 12.
RAJESH BANU J., ANADAN S., KALIAPPAN S., ICK-TAE YEOM, Treatment of dairy wastewater using anaerobic and solar photocatalytic methods, Solar Energy, 2008, Vol. 82, 812-819.
TRAWFIK A., SOBHEY M.,BADAWY M., Treatment of a combined dairy and domestic wastewater in a up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor by activated sludge (AS System), Desalination, 2008, Vol. 227, 167-177.
BARBUSIŃSKI K., Zastosowanie bioreaktorów beztlenowych do podczyszczania ścieków mleczarskich, Referat wygłoszony w trakcie konferencji „Ochrona Środowiska. Woda i ścieki w Przemyśle
Spożywczym” w 24-25 marca 2010 Białymstoku.
YAN J.Q., LO K.V., LIAO P. H., Anaerobic digestion of cheese whey using up-flow anaerobic
sludge blanket reactor, Biological Wastes, 1989, Vol. 27, 289– 305.
544
M. ZIELIŃSKI i in.
INFLUENCE OF HEATING METHOD ON DAIRY WASTEWATER
ON ANAEROBIC DIGESTION PROCESS
These studies include the effects of radiation on the efficiency of anaerobic treatment of dairy wastewater. The applied test system consisted of anaerobic reactors - reactor R1, subjected to microwave radiation and convection heated reactor R2, which also was the control system. Based on the obtained results it
was found that the use of microwave radiation as a means of heating affects the processes of anaerobic
dairy wastewater. More efficient removal of organic pollutants, expressed as chemical oxygen demand
(COD) were obtained in the reactor heated in microwave (83%) than in the reactor that heated convection
(62%). The amount of methane produced in relation to the COD load removed for both chambers of
reaction was very similar, R1 107.2 l CH4 / kg rm. COD, R 110.2 l CH4 / kg rm. COD, which can prove that the
heating treatment using microwave radiation does not interfere with the process of methane fermentation.