Новый метод очистки сточных вод может эффективно преобразовывать остаточный ил в биогаз, что может помочь сообществам снизить затраты на очистку отходов и помочь окружающей среде.
Как сообщается в журнале Waste Management , исследовательская группа Университета штата Вашингтон протестировала технологию предварительной обработки, добавив дополнительный шаг к обычной обработке и используя кислородсодержащий пар высокого давления для разрушения осадка сточных вод. Они обнаружили, что смогли преобразовать более 85% органического материала в биогаз, который можно использовать для производства электроэнергии или модернизировать до возобновляемого природного газа (RNG) для сети природного газа или для местного использования.
Добавление нового этапа предварительной обработки улучшает анаэробную конверсию осадка сточных вод на очистных сооружениях по сравнению с текущей степенью конверсии менее 50%, и в целом они производят на 98% больше метана по сравнению с текущей практикой.
«Было показано, что он чрезвычайно эффективен, и это очень интересно», — сказала Биргитте Аринг, профессор Школы химической инженерии и биоинженерии Джина и Линды Войланд, которая руководила работой. «Это может быть применимо, и это то, что мы могли бы начать исследовать в штате Вашингтон. Не тратить отходы впустую , а вместо этого использовать их потенциал имеет большие преимущества».
Осадок сточных вод не является востребованным продуктом. Около половины очистных сооружений в США используют анаэробное сбраживание для уменьшения этих отходов, но процесс, в котором микробы расщепляют отходы, неэффективен. Оставшийся шлам, называемый твердыми биологическими веществами, обычно попадает на свалки.
Очистные сооружения также используют большое количество электроэнергии для очистки городских сточных вод. Они часто являются крупнейшими потребителями электроэнергии в небольшом сообществе.
«Если бы они могли производить собственное электричество или для некоторых крупных электростанций производить возобновляемый природный газ и добавлять его в сеть природного газа, тогда они могли бы сократить использование ископаемого топлива. Здесь мы начинаем двигаться к идее экономика замкнутого цикла», — сказал Аринг, который также является преподавателем в Лаборатории биопродуктов, науки и инженерии в Трехгородах WSU.
Для своего исследования исследовательская группа WSU обрабатывала осадок при высокой температуре и давлении с добавлением кислорода перед процессом анаэробного сбраживания. Небольшое количество кислорода в условиях высокого давления действует как катализатор, разрушающий полимеры в материале.
Исследователи WSU изучают этот процесс предварительной обработки в течение нескольких лет, используя его для разрушения соломы и древесных материалов. Они не были уверены, что процесс будет работать с другим составом осадка сточных вод , таким как липиды и белки, но были приятно удивлены.
«Это не очень высокотехнологичное решение, — сказал Аринг. «На самом деле это решение, которое может быть полезным даже в небольших масштабах. Эффективность должна быть высокой, иначе вы не можете гарантировать дополнительные затраты на процесс».
Она добавила, что технология может быть особенно полезна для небольших сообществ, многие из которых заинтересованы в сокращении отходов и их воздействия на климат.
Команда WSU работает с Clean-Vantage, стартапом в области чистых технологий из Ричленда, работающим в области предварительной обработки, а также с Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией (PNNL), которая проводит технико-экономический анализ нового процесса. .
В настоящее время исследователи расширяют масштабы работы на своем пилотном объекте, расположенном в WSU Tri-Cities, для дальнейшей демонстрации процесса. Они также изучают, как эффективно преобразовать биогаз в более ценный возобновляемый природный газ с помощью нового биопроцесса. В то время как биогаз можно использовать для производства электроэнергии, производство возобновляемого природного газа может позволить сельским общинам производить местное транспортное топливо для заправки своих муниципальных транспортных средств.
