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Thermal conversion of blended food production waste and municipal sewage sludge to recoverable products
Journal of Cleaner Production ( IF 11.1 ) Pub Date : 2019-02-12 , DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.02.055
John T. Fox , Alexander N. Zook , James Freiss , Brian Appel , Jonathan Appel , Cem Ozsuer , Mustafa Sarac

Renewable fuels are necessary energy sources as bio-based combustible fuels can be utilized in existing infrastructure while lowering the dependence on petrochemical based fuels. Current bio-fuels are predominantly crop-based which require tillable land, fertilizer, chemicals, irrigation, and fuel to cultivate the biomass feedstock. This study investigated the hydrothermal conversion of underutilized waste streams for biomass feedstock. This work blended municipal sewage sludge solids, poultry dissolved air flotation solids, and used cooking oil to form a waste slurry that was thermally converted to renewable fuel products. Blended waste processing provides flexibility and robustness in the future of bio-based fuels, and the authors believe this is the first documented hydrothermal processing of this specific blended waste. The waste slurry was heated under subcritical hydrothermal conditions, where solids were separated, and then heated in a second pressurized reaction to complete the thermal conversion process of wastes to recoverable products. Prior to processing, the blended waste slurry contained 8,490 kJ/kg (3,650 BTU/lb). Following processing, the recovered gas products contained 38,747 kJ/kg (16,658 BTU/lb) and 42% methane. The recovered renewable oil contained 40,468 kJ/kg (17,398 BTU/lb) and 0.012% ash. The effluent produced water was appraised for nutrient content and was found to contain 1,689 mg/L of nitrogen, which has potential as a liquid fertilizer product. The produced gas fuel, produced liquid fuel, solid char, and produced nutrient laden water were determined to be potential marketable products.



中文翻译:

混合食品生产废料和城市污水污泥热转化为可回收产品

可再生燃料是必不可少的能源,因为可以在现有基础设施中利用生物基可燃燃料,同时降低对石化基燃料的依赖。当前的生物燃料主要以作物为基础,需要耕地,化肥,化学药品,灌溉和燃料来培养生物质原料。这项研究调查了生物质原料利用不足的废物流的水热转化。这项工作将市政污水污泥固体,家禽溶解的气浮固体混合,并使用食用油形成废浆,然后将其热转化为可再生燃料产品。混合废物的处理在未来的生物基燃料的使用中提供了灵活性和耐用性,作者认为这是对这种特殊混合废物进行水热处理的第一个文献记录。废物浆液在亚临界水热条件下加热,在其中分离出固体,然后在第二次加压反应中加热,以完成废物到可回收产品的热转化过程。在处理之前,混合的废浆液含量为8,490 kJ / kg(3,650 BTU / lb)。处理后,回收的气体产物包含38,747 kJ / kg(16,658 BTU / lb)和42%的甲烷。回收的可再生油含有40,468 kJ / kg(17,398 BTU / lb)和0.012%的灰分。对废水采出水中的营养成分进行了评估,结果发现其中含有1689 mg / L的氮,具有作为液态肥料产品的潜力。所产生的气体燃料,所产生的液体燃料,固体焦炭和所产生的富含营养的水被确定为潜在的可销售产品。分离出固体,然后在第二次加压反应中加热,以完成废物到可回收产品的热转化过程。在处理之前,混合的废浆液含量为8,490 kJ / kg(3,650 BTU / lb)。处理后,回收的气体产物包含38,747 kJ / kg(16,658 BTU / lb)和42%的甲烷。回收的可再生油含有40,468 kJ / kg(17,398 BTU / lb)和0.012%的灰分。对废水采出水中的营养成分进行了评估,结果发现其中含有1689 mg / L的氮,具有作为液态肥料产品的潜力。所产生的气体燃料,所产生的液体燃料,固体焦炭和所产生的富含营养的水被确定为潜在的可销售产品。分离固体,然后在第二个加压反应中加热,以完成废物到可回收产品的热转化过程。在处理之前,混合的废浆液含量为8,490 kJ / kg(3,650 BTU / lb)。处理后,回收的气体产物包含38,747 kJ / kg(16,658 BTU / lb)和42%的甲烷。回收的可再生油含有40,468 kJ / kg(17,398 BTU / lb)和0.012%的灰分。对废水采出水中的营养成分进行了评估,结果发现其中含有1689 mg / L的氮,具有作为液态肥料产品的潜力。所产生的气体燃料,所产生的液体燃料,固体炭和所产生的富含营养的水被确定为潜在的可销售产品。然后在第二次加压反应中加热,以完成废物到可回收产品的热转化过程。在处理之前,混合的废浆液含量为8,490 kJ / kg(3,650 BTU / lb)。处理后,回收的气体产物包含38,747 kJ / kg(16,658 BTU / lb)和42%的甲烷。回收的可再生油含有40,468 kJ / kg(17,398 BTU / lb)和0.012%的灰分。对废水采出水中的营养成分进行了评估,结果发现其中含有1689 mg / L的氮,具有作为液态肥料产品的潜力。所产生的气体燃料,所产生的液体燃料,固体炭和所产生的富含营养的水被确定为潜在的可销售产品。然后在第二次加压反应中加热,以完成废物到可回收产品的热转化过程。在处理之前,混合的废浆液含量为8,490 kJ / kg(3,650 BTU / lb)。处理后,回收的气体产物包含38,747 kJ / kg(16,658 BTU / lb)和42%的甲烷。回收的可再生油含有40,468 kJ / kg(17,398 BTU / lb)和0.012%的灰分。对废水采出水中的营养成分进行了评估,结果发现其中含有1689 mg / L的氮,具有作为液态肥料产品的潜力。所产生的气体燃料,所产生的液体燃料,固体炭和所产生的富含营养的水被确定为潜在的可销售产品。回收的气体产品包含38,747 kJ / kg(16,658 BTU / lb)和42%的甲烷。回收的可再生油含有40,468 kJ / kg(17,398 BTU / lb)和0.012%的灰分。对废水采出水中的营养成分进行了评估,结果发现其中含有1689 mg / L的氮,具有作为液态肥料产品的潜力。所产生的气体燃料,所产生的液体燃料,固体炭和所产生的富含营养的水被确定为潜在的可销售产品。回收的气体产品包含38,747 kJ / kg(16,658 BTU / lb)和42%的甲烷。回收的可再生油含有40,468 kJ / kg(17,398 BTU / lb)和0.012%的灰分。对废水采出水中的营养成分进行了评估,结果发现其中含有1689 mg / L的氮,具有作为液态肥料产品的潜力。所产生的气体燃料,所产生的液体燃料,固体炭和所产生的富含营养的水被确定为潜在的可销售产品。

更新日期:2019-02-12
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