Πειραματική μελέτη βελτιστοποίησης της παραγωγής βιοαερίου με προσθήκη τυρογάλακτος σε υγρά μηχανικού διαχωρισμού αποβλήτων χοιροστασίου στη θερμόφιλη περιοχή

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας μελέτης, είναι η βελτιστοποίηση της παραγωγής βιοαερίου από την αναερόβια επεξεργασία υγρών μηχανικού διαχωρισμού αποβλήτων χοιροστασίου με προσθήκη τυρογάλακτος σε θερμόφιλες συνθήκες. Στόχος της μελέτης είναι ο προσδιορισμός ενός βέλτιστου μίγματος των δύο αυτών αποβλήτων, που θα αποφέρει τη μέγιστη δυνατή ογκομετρική παραγωγή βιοαερίου και ταυτόχρονα σταθερότητα στην αναερόβια χώνευση. Επί πλέον, γίνεται σύγκριση της μεσόφιλης και θερμόφιλης αναερόβιας χώνευσης με αξιοποίηση πρόσφατων πειραματικών δεδομένων στη μεσόφιλη περιοχή. Η πειραματική διαδικασία πραγματοποιήθηκε σε τέσσερις εργαστηριακούς αντιδραστήρες ωφέλιμου όγκου 25,6L ο καθένας, με εφαρμογή 6 διαφορετικών μιγμάτων των ως άνω αποβλήτων, σε μια προσπάθεια αριστοποίησης της παραγωγής βιοαερίου στη θερμόφιλη περιοχή. Ξεκινώντας με αποκλειστική χρήση υγρών μηχανικού διαχωρισμού αποβλήτων χοιροστασίου (2%Ο.Σ.κ.β.) γινόταν βαθμιαία αύξηση του ποσοστού τυρογάλακτος στο μίγμα μέχρι την τελική τιμή 75% έναντι 25% των υγρών. Ως βέλτιστο επιλέχθηκε το μίγμα 50% τυρόγαλα / 50% υγρά με οργανική φόρτιση 3,83 kg Π.Σ./m3χων και ογκομετρική παραγωγή βιοαερίου 2,13 Nm3/m3χων - 48ωρο ή μεθανίου 1,68 Nm3/m3χων - 48ωρο. Από τα διαθέσιμα πρόσφατα αντίστοιχα ερευνητικά δεδομένα της μεσόφιλης περιοχής, επιλέχθηκε ως βέλτιστο το μίγμα 75% τυρόγαλα / 25% υγρά με οργανική φόρτιση 4,95 kg Π.Σ./m3χων., και ογκομετρική παραγωγή βιοαερίου 2,99 Nm3/m3χων - 48ωρο ή μεθανίου 2,30 Nm3/m3χων - 48ωρο. Από τη σύγκριση προκύπτει πως η μεσόφιλη διαδικασία έχει τη δυνατότητα απορρόφησης μεγαλύτερης ποσότητας τυρογάλακτος και απόδοσης υψηλότερης ογκομετρικής παραγωγής βιοαερίου για ίδιο όμως χρόνο παραμονής των αποβλήτων στο βιοαντιδραστήρα (16 ημέρες) και στις δύο ως άνω περιπτώσεις.

The objective of this study is the efficient biogas production from anaerobic digestion of mechanically separated pig wastes properly mixed with whey undr thermophilic conditions. The aim of the study is to define the optimum mixture for maximum biogas production while maintaining the stability of the anaerobic process. In addition, a comparison between mesophilic and thermophilic anaerobic digestion is made, utilizing recent experimental data from the mesophillic region. The experimental process took place in four laboratory reactors of an effective volume 25,6L each where 6 different mixtures have been used. Initially, mechanical separation effluent (2% T.S.) was exclusively used from a pig farm, operating near Athens. Then, a gradually increasing whey volume was added, until a maximum level of 75% whey and 25% effluent had been reached. As optimum mixture was finally selected that of 50% whey and 50% effluent with a volumetric biogas production 2,13Nm3/m3reactor-48h or methane production 1,68Nm3/m3reactor-48h. On the other hand, from the available research data in the mesophilic phase, the optimum mixture resulted to be 75% whey and 25% with a volumetric biogas production of 2,99Nm3/m3reactor-48h or methane production 2,30Nm3/m3reactor-48h. As a result, the mesophilic phase seems to produce higher volumetric biogas or methane production compared to the thermophilic one and also shows an increased capability in processing larger quantities of whey, but when the thermophilic process takes place at the same hydraulic retention time with the mesophilic one (16 days).