Τεχνική διερεύνηση εγκατάστασης παραγωγής βιοαερίου μεγέθους 0,5 MW στα μέγαρα αττικής και των εγκαταστάσεων διαχείρισης των εκροών για διάφορα μίγματα τροφοδοσίας

Abstract

Η μελέτη και η βέλτιστη αξιοποίηση των ενεργειακών πόρων του πλανήτη, καθώς και η περιβαλλοντική προστασία αποτελούν κεντρικό σημείο της έρευνας που απασχολεί την επιστημονική κοινότητα σήμερα. Η βελτίωση των μεθόδων αξιοποίησης των γεωργικών αποβλήτων για παραγωγή «καθαρής» ενέργειας με ταυτόχρονη προστασία του περιβάλλοντος αποτελεί το γενικό θέμα έρευνας της παρούσας μελέτης.

Τα είδη των αποβλήτων που χρησιμοποιήθηκαν για τη διεξαγωγή του πειράματος αποτελούνταν από αραιά απόβλητα τυροκομικής μονάδας και βουστασίου γαλακτοπαραγωγής, στα οποία προσδιορίστηκε εργαστηριακά η αναλογία μίγματος και ο χρόνος παραμονής που παρέχουν τη μέγιστη παραγωγή βιοαερίου κάτω από σταθερές συνθήκες αναερόβιας χώνευσης στη μεσόφιλη περιοχή. Επίσης χρησιμοποιήθηκαν και αποτελέσματα προηγούμενων μελετών για μίγματα γεωργικών αποβλήτων του Εργαστηρίου Γεωργικών Κατασκευών. Σκοπός ήταν η μελέτη μιγμάτων γεωργικών αποβλήτων στα οποία έχει εφαρμοστεί μηχανικός διαχωρισμός πριν την αναερόβια χώνευση και η εφαρμογή τους με τη βοήθεια μοντέλου προσομοίωσης (Excel) σε υπάρχουσα μονάδα βιοαερίου, η οποία εφαρμόζει μηχανικό διαχωρισμό των αποβλήτων μετά την αναερόβια χώνευση.

Αναλυτικότερα, η μελέτη χωρίστηκε σε τέσσερα μέρη: θεωρητικό, ειδικό θεωρητικό, πειραματικό και αποτελέσματα - συζήτηση. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε μια βιβλιογραφική επισκόπηση σχετικά με την ιστορική εξέλιξη των βιοκαυσίμων, τα χαρακτηριστικά και τις παραμέτρους επηρεασμού της αναερόβιας χώνευσης, το βιοαέριο και το θεσμικό πλαίσιο που αναπτύχθηκε στην Ελλάδα. Στο ειδικό θεωρητικό μέρος έγινε τεχνική περιγραφή της μονάδας βιοαερίου καθώς και των εγκαταστάσεων διαχείρισης των υγρών εκροών και εν συνεχεία περιγράφηκε η λειτουργία εκκίνησης της μονάδας βιοαερίου. Στο τρίτο μέρος περιγράφηκε η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε στο Εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών, καθώς και τα αποτελέσματα τους που χρησιμοποιήθηκαν εν συνεχεία στη εφαρμογή τους, με τη βοήθεια υπολογιστικού μοντέλου (Excel) στη μονάδα βιοαερίου. Στο τέταρτο μέρος, παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα της θεωρητικής εφαρμογής των τριών περιπτώσεων μιγμάτων στην μονάδα βιοαερίου και ακολούθησε σύγκριση των αποτελεσμάτων.

Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή πρωτοτυπεί καθώς μελετήθηκε για πρώτη φορά η θεωρητική εφαρμογή μιγμάτων αποβλήτων πτηνο-κτηνοτροφικών μονάδων και βιομηχανιών τροφίμων στα οποία έχει εφαρμοστεί μηχανικός διαχωρισμός, σε υπάρχουσα μονάδα βιοαερίου λειτουργίας σύμφωνα με τα Γερμανικά πρότυπα. Επίσης γίνετε προσπάθεια να μελετηθεί η αναερόβια χώνευση ως μέθοδος παραγωγής ενέργειας, σύμφωνα με τα δεδομένα και της ιδιαιτερότητες της Ελλάδος, στη παραγωγή γεωργικών αποβλήτων και στους περιβαλλοντικούς περιορισμούς.

Λέξεις - Κλειδιά: αναερόβια χώνευση, βιοαέριο, πτηνο-κτηνοτροφικά απόβλητα, τυρόγαλα, μηχανικός διαχωρισμός, διαχείριση υγρών εκροών

The study and optimal use of energy resources of the planet and environmental protection consists a central point of research that interests the scientific community today. The improving of methods applied to use agricultural waste to produce "clean" energy while protecting the environment, is the general research topic of this study.

The types of waste used for this experiment consisted of dilute waste from cheese factory and dairy cattle farms, where was laboratorily determined the mixture ratio and retention time providing maximum biogas production under standard conditions in mesophilic anaerobic digestion area. There were also used results of previous studies on agricultural waste mixtures of the Agricultural Structures Laboratory. The aim was to study agricultural waste mixtures in which there has been applied mechanical separation before anaerobic digestion and their implementation with the help of the simulation model (Excel) to an existing biogas plant, which applies mechanical separation of waste after anaerobic digestion.

Specifically, the study was divided into four parts: theoretical, specific theoretical, experimental and results - discussion. Initially, there was conducted a literature review on the historic development of biofuels, the characteristics and parameters influencing anaerobic digestion, the biogas and the institutional framework developed in Greece. In the specific theoretical part a technical description of the biogas plant and the management facilities of liquid effluents was made and then the starting operation of the biogas plant was described. In the third part of the study, the experimental procedure was described, taking place in the Laboratory of Agricultural Constructions, and their results that were used subsequently in theoretical application in the biogas plant. In the forth part, the results of the theoretical application of the three mixtures cases in the biogas plant were presented followed by the comparison of the results.

This thesis is original as it was first studied the theoretical application mixtures of poultry-animal manure and agricultural-food industry wastes in which there has been applied mechanical separation, in existing biogas plant. An effort is also made to study the anaerobic digestion to generate energy, according to the data and particularities of Greece, in the production of agricultural waste and the environmental constraints.

Key - words: anaerobic digestion, biogas, poultry-animal manure, whey, mechanical separation, managment of liquid effluents