Informacja o cookies

Zgadzam się Nasza strona zapisuje niewielkie pliki tekstowe, nazywane ciasteczkami (ang. cookies) na Twoim urządzeniu w celu lepszego dostosowania treści oraz dla celów statystycznych. Możesz wyłączyć możliwość ich zapisu, zmieniając ustawienia Twojej przeglądarki. Korzystanie z naszej strony bez zmiany ustawień oznacza zgodę na przechowywanie cookies w Twoim urządzeniu.

Publikacje Pracowników Politechniki Lubelskiej
MNiSW
80
Poziom I
Status:
Warianty tytułu:
Hydrodynamic cavitation as a method of increasing biogas production from herbal waste
Autorzy: Lebiocka Magdalena
Dyscypliny:
Aby zobaczyć szczegóły należy się zalogować.
Rok wydania: 2026
Serie:
Monografie - Politechnika Lubelska
Wersja dokumentu: Drukowana | Elektroniczna
Język: angielski
Liczba stron: 178
Miejsce wydania: Lublin
Wydawnictwo: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
Efekt badań statutowych NIE
Materiał konferencyjny: NIE
Publikacja OA: TAK
Licencja:
Sposób udostępnienia: Otwarte repozytorium
Wersja tekstu: Ostateczna wersja opublikowana
Czas opublikowania: W momencie opublikowania
Data opublikowania w OA: 9 października 2026
Abstrakty: polski | angielski
Celem pracy było poszerzenie wiedzy w zakresie zastosowania kawitacji hydrodynamicznej do wstępnej obróbki odpadów zielarskich oraz ich wykorzystania jako kosubstratu w procesie współfermentacji z osadami ściekowymi. W części literaturowej dokonano przeglądu aktualnego stanu wiedzy w zakresie wstępnej obróbki biomasy lignocelulozowej oraz jej wykorzystania w procesie fermentacji metanowej. W części badawczej dokonano oceny efektywności kawitacji hydrodynamicznej jako metody wstępnej obróbki odpadów zielarskich, w zależności od ciśnienia wlotowego oraz ich krotności przejść przez strefę kawitacji. Najkorzystniejsze rezultaty (najwyższy BI 0,47) uzyskano przy ciśnieniu wlotowym 3,5 bara i czasie 10 min, co odpowiada ok. 6-krotnemu przejściu medium przez strefę kawitacji. Następnie w celu określenia potencjału biogazowego oraz rodzaju wsadu przeprowadzono badania współfermentacji osadów ściekowych i odpadów zielarskich w układzie porcjowym. Wyniki badań współfermentacji w układzie porcjowym wykazały, że zastosowanie jako kosubstratu do osadów ściekowych odpadów zielarskich po wstępnej obróbce w dawce 1,5 g (co odpowiada wprowadzonemu ładunkowi materii organicznej na poziomie 14,7 gsmo dm-3) pozwoliło na uzyskanie najwyższych wartości produkcji biogazu (627,5 ml g-1 smo) oraz udziału metanu (ponad 61%) w biogazie. W badaniach prowadzonych w układzie porcjowym nie ma możliwości zbadania wpływu parametrów operacyjnych, takich jak OLR i HRT, oraz inhibitorów stale wprowadzanych z substratem na efekty procesu. Eksperyment prowadzony wyłącznie w układzie porcjowym pozwala jedynie na określenie możliwości wykorzystania danego substratu do procesu fermentacji oraz na wstępną ocenę efektów, dlatego w kolejnym etapie przeprowadzono badania w układzie półprzepływowym, które dostarczają niezbędnych informacji umożliwiających ewentualne wdrożenie technologii w praktyce. Badania w układzie półprzepływowym wykazały, że najkorzystniejsze rezultaty osiągnięto w serii z dodatkiem 1 g kawitowanych odpadów zielarskich. Produkcja biogazu i metanu wnosiła odpowiednio 1,01 i 0,61 m3·kg-1 smousun. Kawitacja hydrodynamiczna jest skuteczną, energooszczędną i ekologiczną metodą wstępnej obróbki odpadów zielarskich, znacząco poprawiającą efektywność procesu ich współfermentacji z osadami ściekowymi przy zastosowaniu odpowiedniej dawki odpadów zielarskich oraz właściwie dobranych warunków operacyjnych.
The aim of the paper was to broaden the knowledge on the application of hydrodynamic cavitation for the pretreatment of lignocellulosic matter in the form of herbal waste and its use as a co-substrate in co-digestion with sewage sludge. The literature part reviewed the current state-of-the-art in terms of the pretreatment of lignocellulosic biomass and its application in methane fermentation. In the experimental section, the efficiency of hydrodynamic cavitation as a pretreatment method of herbal processing waste was evaluated. Out of the analyzed inlet pressures and time intervals, the optimal results were achieved at 3.5 bar and 10 minutes (highest BI = 0,47), which corresponds to the medium passing through the cavitation zone approximately six times. Subsequently, to determine the biogas potential and the type of feedstock, co-digestion tests of sewage sludge and herbal waste were conducted in a batch system. The results of the co-fermentation studies in the batch system showed that the use of herb waste, following pre-treatment, as a co-substrate for sewage sludge at a dose of 1.5 g (corresponding to an organic matter loading of 14.7 gVS dm-3) allowed for the highest biogas production values (627.5 ml g-1 VS) and the methane content (over 61%) in the biogas. In the studies conducted in a batch system, it is not possible to investigate the influence of operational parameters, such as OLR and HRT, as well as inhibitors constantly introduced with the substrate on the process outcomes. An experiment conducted exclusively in a batch system allows only for determining the suitability of a given substrate for the fermentation process and for a preliminary assessment of the results; therefore, in the next stage, studies were carried out in a semi-continuous system, which provide the necessary information to enable the potential implementation of the technology in practice. Studies in a semi-continuous system showed that the most favorable results were achieved in a series with the addition of 1 g of cavitated herbal waste. Biogas and methane production amounted to 1.01 and 0.61 m³·kg-1 VSrem respectively. Hydrodynamic cavitation is an effective, energy-efficient and environmentally friendly method for the pre-treatment of herbal waste, significantly improving the efficiency of its co-digestion with sewage sludge when using an appropriate dose of herbal waste and properly selected operating conditions.