Αύξηση της ενεργειακής απόδοσης των λυμάτων χοιροστασίου με την προσθήκη ζεόλιθου για παραγωγή βιοαερίου στο θερμόφιλο εύρος
Creators: name: Κωτσόπουλος, Θωμάς Α.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2005
Subjects: Λύματα Χειροστασίου
Ζεόλιθος
Swine waste
Zeolite

description: Στην παρούσα εργασία µελετήθηκε η επίδραση της προσθήκης διαφορετικών ποσοτήτων φυσικού ζεόλιθου στην αναερόβια αποικοδόµηση των λυµάτων χοιροστασίου. Ειδικότερα εξετάστηκε η επίδραση της προσθήκης ζεόλιθου στην αύξηση της ενεργειακής απόδοσης των λυµάτων (µεγαλύτερη ποσότητα µεθανίου, απόδοση της ενέργειας σε σύντοµο χρονικό διάστηµα). Επιπλέον ερευνήθηκε η επίπτωση που είχε η εισαγωγή του ζεόλιθου στη µείωση της στερεάς ουσίας, στη µείωση των πτητικών στερεών και στη µείωση του BOD5 (περιβαλλοντικοί παράγοντες). Έγιναν 2 προκαταρτικές µετρήσεις, οι οποίες αποτέλεσαν τον οδηγό για τον σχεδιασµό του κυρίως πειράµατος. Η χρονική διάρκεια κάθε προκαταρτικής µέτρησης διήρκησε 30 ηµέρες. Συγκεκριµένα τα αποτελέσµατα των προµετρήσεων καθόρισαν τις ποσότητες του ζεόλιθου που χρησιµοποιήθηκαν στον κυρίως πειραµατισµό καθώς και τη χρονική διάρκεια κάθε επανάληψης. Οι δόσεις ζεόλιθου που χρησιµοποιήθηκαν στον κυρίως πειραµατισµό ήταν 0, 4, 8, 12 g ζεόλιθου / l λυµάτων. Ο κυρίως πειραµατισµός περιλάµβανε 5 χρονικές επαναλήψεις. Με βάση τα αποτελέσµατα των προµετρήσεων, η χρονική διάρκεια κάθε επανάληψης ορίσθηκε στις 15 ηµέρες. Σε κάθε χρονική επανάληψη το σχέδιο του πειράµατος ήταν πλήρως τυχαιοποιηµένο σχέδιο χωρίς οµάδες µε ίσα δείγµατα. Ο αριθµός των µεταχειρίσεων ήταν 4 και για κάθε µεταχείριση χρησιµοποιήθηκαν 2 δείγµατα. Οι αντιδραστήρες που χρησιµοποιήθηκαν ήταν αντιδραστήρες εφάπαξ πλήρωσης (batch) µε ανάδευση. Κατά τη διάρκεια του πειράµατος η θερµοκρασία διατηρήθηκε στους 55oC και ελήφθησαν µετρήσεις για τις ακόλουθες παραµέτρους: Το pH, το βιοχηµικά απαιτούµενο οξυγόνο (BOD5), τα ολικά (TS) και πτητικά (VS) στερεά και το αµµωνιακό και το οργανικό άζωτο. Επίσης γινόταν καθηµερινή µέτρηση της παραγόµενης ποσότητας του βιοαερίου. Μετρήσεις σχετικές µε την ποιοτική σύνθεση του βιοαερίου γίνονταν στο τέλος κάθε επανάληψης. Από την ερευνητική αυτή εργασία προέκυψαν τα ακόλουθα γενικά συµπεράσµατα: 1. Επήλθε αύξηση της ενεργειακής απόδοσης των λυµάτων χοιροστασίου για την παραγωγή βιοαερίου στο θερµόφιλο εύρος µε την προσθήκη ζεόλιθου. Στις µεταχειρίσεις που χρησιµοποιήθηκε ποσότητα ζεόλιθου 8 και 12 g ανά λίτρο λυµάτων, η αύξηση του βιοαερίου ήταν αντίστοιχα 65 και 49,8%, σε σχέση µε τη µεταχείριση που δε χρησιµοποιήθηκε ζεόλιθος. Η παραγωγή του µεθανίου στη µεταχείριση που χρησιµοποιήθηκε ζεόλιθος 8g ανά λίτρο λυµάτων ανήλθε σε 306 λίτρα µεθανίου ανά κιλό πτητικών στερεών, στη µεταχείριση που χρησιµοποιήθηκε ζεόλιθος 12g ανήλθε σε 297 λίτρα µεθανίου ανά κιλό πτητικών στερεών, ενώ στη µεταχείριση χωρίς ζεόλιθο η παραγωγή µεθανίου ανήλθε µόλις σε 186 λίτρα µεθανίου ανά κιλό πτητικών στερεών. Η ενέργεια αποδιδόταν σε πιο σύντοµο χρονικό διάστηµα στις µεταχειρίσεις που χρησιµοποιήθηκε ζεόλιθος. 2. Η προσθήκη του ζεόλιθου µείωσε τα ολικά στερεά, σε στατιστικώς σηµαντικό επίπεδο. Η µείωση ήταν τόση ώστε να επιτρέπει τα επεξεργασµένα λύµατα να διατεθούν σε εδαφικούς αποδέκτες χωρίς άλλη επεξεργασία (Υπουργ. Απόφαση Υ1β/2000, Φ.Ε.Κ. 343/95). 3. Η µείωση του BOD5 ήταν ικανοποιητική, υπερβαίνοντας σε ορισµένες περιπτώσεις το 60%. Ωστόσο, οι τελικές συγκεντρώσεις του BOD5 παραµένουν αρκετά υψηλές για διάθεση των λυµάτων στους υδατικούς αποδέκτες αν και πλησιάζουν τα όρια, που θέτει η πολιτεία για τους εδαφικούς αποδέκτες (Υπουργ. Απόφαση Υ1β/2000, Φ.Ε.Κ. 343/95). Τα παραπάνω αποτελέσµατα προέκυψαν από την προσθήκη ζεόλιθου, ο οποίος φαίνεται ότι προσροφά την αµµωνία επιδρώντας τόσο στην τοξικότητα της αµµωνίας και στην αναλογία C/N όσο και στη διατήρηση της οξεοβασικής ισορροπίας (pH) των λυµάτων
description: The effect of the natural zeolites on anaerobic decomposition of swine waste was investigated. Especially the effect of the addition of zeolite, on different amounts, on the increase of energy yield of waste (more methane production in shorter the attribution of the energy in short time) was examined. On top of this, the impact of the addition of zeolite on the reduction of total solids as well as on the reduction of volatile solids and on BOD5 (environmental factors) was, also, investigated. Two preliminary measurements were conducted in order to be used for the design of the main experiment. The duration of each preliminary measurement was 30 days. The results of the above measurements were used as guides for both: a) the amounts of zeolite which were used in the main experiment, and b) the duration of each replication. The doses of zeolite which decided for the main experiment were 0, 4, 8, 12 g zeolite / l waste. The main experiment included 5 replications in time. The duration of each repeat was decided to last 15 days, as it was defined by the results of the preliminary measurements. Each repeat of the experiment was designed completely randomized design with equal samples and without groups. The number of treatments was 4 with 2 samples in each repeat. The reactors used were of the batch type equipped with stirring device. During the experiment, the temperature was regulated at 55oC, and the measurements were taken for the following parameters: pH, BOD5, total and volatile solids, ammonia and organic nitrogen. Additionally, measurements of the amount and the composition of biogas took place. This research led to the following general conclusions: 1. An increase of energy yield, in shorter time, take place, by adding zeolite in the thermophilic production of biogas in swine wastes. Biogas production was 65 and 49,8% more in treatments with zeolite at doses 8 and 12g per l of wastes respectively comparing to those without zeolite. Also the methane production was up to 306 and 297 l per Kg of VS in treatments which zeolite was used at doses 8 and 12g per l of wastes respectively, while in the reactors without zeolite the methane production was just up to 186 l methane per Kg of VS. 2. The reduction of total and volatile solids was statistically significant. 3. The reduction of BOD5 was more than 60% and is considered as satisfactory. However, the final BOD5 concentrations are rather high in order to permit the disposal of the wastes to water, but they are close to the limits that the state allocates for the disposal into the soil. The above results seem to be derived by the addition of zeolite, which adsorbs ammonia having so an effect not only on the toxicity of ammonia and on the C/N proportion, but also on the regulation of acidity (pH) of the swine wastes