Agricultural and non-agricultural directions of bio-based sewage sludge valorization by chemical conditioning

  • G. Izydorczyk
  • K. Mikula
  • D. Skrzypczak
  • K. Trzaska
  • K. Moustakas
  • A. Witek-Krowiak
  • K. Chojnacka
2021 - Environmental Science and Pollution Research
Palavras-chave: Recuperação de proteínas, hidrólise ácida, hidrólise alcalina, processamento térmico, condicionamento químico, nutrientes para fertilizantes
Termos de indexação: Lodo de esgoto, valorização de resíduos, solubilização ácida, métodos de extração, metais pesados, métodos ultrassônicos
 

Resumo

Esta revisão descreve os tipos mais importantes (agrícolas e não agrícolas) de gerenciamento do lodo de esgoto. O potencial de hidrolisados proteicos de lodo residual obtidos por condicionamento químico do lodo foi relatado. As áreas discutidas incluem hidrólise ácida e alcalina, condicionamento com cal, desaguamento com polieletrólitos e outras técnicas de suporte, como ultrassom, microondas ou métodos térmicos. Foram discutidos os aspectos legislativos relacionados à indicação do método de desenvolvimento e admissão a várias aplicações com base em critérios especificados. Atenção particular foi dedicada ao teor legalmente regulamentado de elementos tóxicos: cádmio, chumbo, níquel, mercúrio, cromo e microelementos que podem ser tóxicos: cobre e zinco. Vários métodos de extração de proteínas valiosas do lodo de esgoto foram propostos: químicos, físicos e enzimáticos. Ao desenvolver o conceito do processo, é necessário considerar a eficiência de extração (tempo, temperatura, umidade, pH), a eficiência de drenagem dos resíduos pós-extração e as direções de seu gerenciamento. A otimização final do processo é crucial. Apesar do desenvolvimento de premissas para várias tecnologias, o excesso de lodo de esgoto continua sendo um grande problema para as estações de tratamento de esgoto. Os altos custos da hidrólise enzimática, hidrólise térmica e métodos ultrassônicos e a necessidade de um agente neutralizante na solubilização ácida limitam a rápida implementação desses processos na prática industrial.

 

Abstract

This literature review outlines the most important—agricultural and non-agricultural—types of sewage sludge management. The potential of waste sludge protein hydrolysates obtained by chemical sludge conditioning was reported. The discussed areas include acidic and alkaline hydrolysis, lime conditioning, polyelectrolyte dewatering and other supporting techniques such as ultrasounds, microwave or thermal methods. The legislative aspects related to the indication of the development method and admission to various applications based on specified criteria were discussed. Particular attention was devoted to the legally regulated content of toxic elements: cadmium, lead, nickel, mercury, chromium and microelements that may be toxic: copper and zinc. Various methods of extracting valuable proteins from sewage sludge have been proposed: chemical, physical and enzymatic. While developing the process concept, you need to consider extraction efficiency (time, temperature, humidity, pH), drainage efficiency of post-extraction residues and directions of their management. The final process optimization is crucial. Despite the development of assumptions for various technologies, excess sewage sludge remains a big problem for sewage treatment plants. The high costs of enzymatic hydrolysis, thermal hydrolysis and ultrasonic methods and the need for a neutralizing agent in acid solubilization limit the rapid implementation of these processes in industrial practice.

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