THE USE OF BIOGAS FROM THE ANAEROBIC DIGESTION OF SEWAGE SLUDGE TO IMPROVE THE ENERGY BALANCE OF WASTEWATER TREATMENT PLANTS

A rational way to treat and disposal sewage sludge is to use it as a substrate for biogas production in the anaerobic digestion process, doing so can lead to an improvement in the energy efficiency of the entire wastewater treatment plant, and even enable it to become energy self-sufficient. The article analyses the amount of energy consumption in wastewater treatment plants, the course of the biogas production process and examples of wastewater treatment plants that are close to becoming, or have managed to become, "ecologically sustainable" facilities thanks to the production of green energy.

Full text (pdf)

1. Bachmann N., Jansen J., Baxter D., Bochmann G., Montpart N., Sustainable biogas production in municipal wastewater treatment plants, Technical Brochure, IEA Bioenergy, 2015.
2. Barłoga S., Masłoń A., Intensyfikacja produkcji biogazu w oczyszczalni ścieków. Ogólnopolska Przyrodnicza Konferencja Naukowa „Mater naturae” – osiągnięcia, wyzwania i problemy nauk przyrodniczych. Lublin, 14 grudnia 2019 r.
3. Central States Water Environment Association (http://cswea.org, 12.11.2020 r.).
4. Chow W.L., Chong S., Lim J.W., Chan Y.J., Chong, M.F., Tiong T.J., Chin J.K., Pan G-T., Anaerobic Co-Digestion of Wastewater Sludge: A Review of Potential Co-Substrates and Operating Factors for Improved Methane Yield. Processes 2020, 8(1), 39, doi:10.3390/pr8010039.
5. Dąbrowska L., Wpływ sposobu prowadzenia fermentacji osadów ściekowych na produkcję biogazu. Rocznik Ochrona Środowiska 2015, 17, 943–957.
6. Dąbrowska S., Masłoń A., Kofermentacja i termiczna dezintegracja a produkcja biogazu w oczyszczalniach ścieków. V Konferencja Naukowa „Bezpieczeństwo energetyczne – filary i perspektywa rozwoju”. Rzeszów, 12-13 października 2020 r.
7. Dąbrowska S., Masłoń A., Wykorzystanie osadów ściekowych do odzysku energii w oczyszczalniach ścieków. II Ogólnopolska Przyrodnicza Konferencja Naukowa „Mater naturae” – osiągnięcia, wyzwania i problemy nauk przyrodniczych. Lublin, 11 grudnia 2020 r.
8. Dubrovskis V., Plume I, Kotelenecs V., Zabarovskis E., Anaerobic digestion of sewage sludge, Engineering for Rural Development, Proceedings of the 9^th International Scientific Conference, Jelgava, Latvia, 27-28 May, 2010, pp. 216–219.
9. Gandiglio M., Lanzini A., Soto A., Leone P., Santarelli M., Enhancing the Energy Efficiency of Wastewater Treatment Plants through Co-digestion and Fuel Cell Systems. Frontiers in Environmental Science 2017, 5, 70; doi:10.3389/fenvs.2017.00070.
10. Gua Y., Lia Y., Lia X., Luoa P., Wanga H., Robinson Z., Wangc X., Wuc J., Lia F.; The feasibility and challenges of energy self-sufficient wastewater treatment plants. Applied Energy 2017, 204, 1463–1475; doi:10.1016/j.apenergy.2017.02.069.
11. Jastrzębska G., Energia ze źródeł odnawialnych i jej wykorzystanie. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności WKŁ, 2017.
12. Kacprzak M., Ramm K., Wiśniewski G., Efektywność energetyczna w przedsiębiorstwach wodociągowo-kanalizacyjnych. Izba Gospodarcza Wodociągi Polskie, 2019.
13. Kalemba K., Barbusiński K., Anaerobic co-digestion of sewage sludge and molasses. E3S Web of Conferences 2017, 22, 00075; doi: 10.1051/e3sconf/20172200075.
14. Kiselev A., Magaril E., Magaril R., Panepinto D., Ravina M., Zanetti M.C., Towards Circular Economy: Evaluation of Sewage Sludge Biogas Solutions. Resources 2019, 8(2), 1; doi:10.3390/resources8020091.
15. Koniuszewska I., Korzeniewska E., Harnisz M., Czatzkowska M., Intensification of biogas production using various technologies: A review. International Journal of Energy Research 2020, 44, 6240–6258, doi:10.1002/er.5338.
16. Kowalczyk-Juśko A., Biogazownie szansą dla rolnictwa i środowiska. Wyd. Fundacja na Rzecz Rozwoju Polskiego Rolnictwa, Warszawa, 2013.
17. Lewandowski W., Kulgmann-Radziemska E., Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwo PWN, 2017.
18. Liu X., Han Z., TYang J., Ye T., Yang F., Wu N., Nao Z., Review of enhanced processes for anaerobic digestion treatment of sewage sludge. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 2018, 113, 012039 doi:10.1088/1755-1315/113/1/012039.
19. Martínez E.J.; Sotres A., Arenas C.B., Blanco D., Martínez O., Gómez X., Improving Anaerobic Digestion of Sewage Sludge by Hydrogen Addition: Analysis of Microbial Populations and Process Performance. Energies 2019, 12, 1228; doi:10.3390/en12071228.
20. Masłoń A., Czarnota J., Szaja A., Szulżyk-Cieplak J., Łagód G., The Enhancement of Energy Efficiency in a Wastewater Treatment Plant through Sustainable Biogas Use: Case Study from Poland. Energies 2020, 13(22), 6056; doi:10.3390/en13226056.
21. Masłoń A., Pazdro S., Mroczek W., Gospodarka osadowa w oczyszczalni ścieków w Mielcu. Forum Eksploatatora, 2015, 4 (79), 47–54.
22. Masłoń A., Wójcik M., Chmielowski K., Efficient use of energy in wastewater treatment plants. Energy Policy Studies 1(2), 2018, 12–26.
23. Podkówka W., Biogaz rolniczy odnawialne źródło energii. Powszechne Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 2012.
24. Raport – Energia ze źródeł odnawialnych w 2018 r. GUS, Warszawa 2019.
25. Raport – Wskaźniki zielonej gospodarki w Polsce 2019. GUS, Warszawa, Białystok 2019.
26. Ruffino B., Campo G., Genon G., Lorenzi E, Novarino D., Scibilia G., Zanetti M., (2015). Improvement of anaerobic digestion of sewage sludge in a wastewater treatment plant by means of mechanical and thermal pre-treatments: Performance, energy and economical assessment. Bioresource Technology, 175, 298–308, doi:10.1016/j.biortech.2014.10.071.
27. Trojanowicz K., Karamus Ł., Energetyczna utylizacja biogazu jako element gospodarki osadowej w oczyszczalni ścieków w Krośnie, Forum Eksploatatora, 2016, 4 (85), 46–53.
28. Vindis P.,Mursec B., Janzekovic M., Cus F., The impact of mesophilic and thermophilic anaerobic digestion on biogas production, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Volume 36, Issue 2, October 2009, p. 192–193.
29. Zdebik D., Głodniok M., Korczak K., Analiza możliwości wykorzystania biogazu do produkcji ciepła i energii elektrycznej na przykładzie oczyszczalni ścieków w Rybniku, Research Reports Mining And Environment, Quarterly, 3/2010, p. 87.