Αναερόβια χώνευση αγροτό-βιομηχανικών αποβλήτων με προσθήκη ενεργού άνθρακα σε πιλοτικό αντιδραστήρα CSTR

Abstract

Στην παρούσα πτυχιακή εργασία, διερευνάται η αναερόβια συν-χώνευση τριών τύπων αγροτό-βιομηχανικών αποβλήτων αλλά και η προσθήκη ενός αγώγιμου υλικού, συγκεκριμένα ενεργού κοκκώδους άνθρακα, εντός του αναερόβιου αντιδραστήρα ώστε να μελετηθεί η επίδραση του στην απόδοση της όλης διεργασίας. Για την μελέτη των παραπάνω, χρησιμοποιήθηκε μια πιλοτική μονάδα αναερόβιας χώνευσης (180 L) σε συνδυασμό με έναν αερόβιο αντιδραστήρα MBR (1600 L), για την επεξεργασία της αναερόβιας εκροής. Αρχικά πραγματοποιήθηκε ο εγκλιματισμός του αντιδραστήρα με την προσθήκη αναερόβιας ιλύος από την Μονάδα Επεξεργασίας Λυμάτων Άντισσας, του Δήμου Δυτικής Λέσβου. Κατά την πρώτη φάση του πειράματος, ως υπόστρωμα χώνευσης τοποθετήθηκε τυρόγαλα, ενώ κατά την δεύτερη φάση υπήρξε συνδυασμός τυρογάλακτος και κατσίγαρου. Στην τρίτη πειραματική φάση, προστέθηκε κοπριά προβάτων, ενώ στην πέμπτη φάση προστέθηκε ενεργός κοκκώδης άνθρακας ώστε τα αποτελέσματα αυτής της φάσης να συγκριθούν με την τέταρτη φάση. Επίσης λήφθηκαν δείγματα πριν και μετά την προσθήκη GAC, με στόχο να μελετηθούν οι μικροβιακές κοινότητες εντός του συστήματος και αν αυτές επηρεάστηκαν. Ο αποδοτικότερος συνδυασμός αποβλήτων, ήταν αυτός της δεύτερης φάσης καθώς καταγράφηκαν οι υψηλότερες απομακρύνσεις TS-VS και COD. Επίσης, σε αυτή τη φάση μετρήθηκαν οι μεγαλύτεροι όγκοι παραγόμενου βιοαερίου, με την σύσταση του σε μεθάνιο όμως να είναι η χαμηλότερη (50,5 %) από όλες τις άλλες φάσεις του πειράματος. Οι συνολικές απομακρύνσεις, ήταν 68,68% για τα TS και 70,59% για τα VS, ενώ για το COD 71,40%. Η μέση ημερήσια παραγωγή βιοαερίου ήταν 30,1 L. Τέλος, η μικροβιακές αναλύσεις έδειξαν πως στο δείγμα μετά την προσθήκη του ενεργού άνθρακα, αυξήθηκε η παρουσία του γένους Methanosaeta και Methanospirillum, ενώ μέσω του υπολογισμού των δεικτών ποικιλότητας Shannon και Simpson βρέθηκε πως μειώθηκε η συνολική ποικιλότητα των μικροοργανισμών.

The main purpose of this undergraduate thesis is the development of an anaerobic digestion pilot scale experiment with co-digestion of three agro-industrial wastewaters. Furthermore, the addition of a conductive material, specifically Granular Activated Carbon, was investigated in order to study its effect on the performance of whole process. A pilot scale anaerobic digestion unit, with an anaerobic reactor of (180 L) combined with an aerobic MBR reactor (1600 L) was evaluated. Initially, the starting of reactor was carried out by adding anaerobic sludge from Antissa’s Wastewater Treatment Plant. During the first phase of the experiment, cheese whey was placed as digestion substrate, while during the second phase there was a combination of cheese whey and olive mill wastewater. In the third phase, sheep manure was added, while in the fifth phase Granular Activate carbon was added, the results of this addition could be compared with the fourth’s phase. Sample were also taken before and after GAC addition, with the aim of studying the microbial communities within the system and how they were affected. The most efficient waste combination was that of the second phase, as the highest TS-VS and COD % removal were recorded. Also, in this phase, the largest volumes of produced biogas were measured, with the contrast of lowest methane composition (50,5 %) of all experimental phases. The % removals, were 68,68 % for TS and 70,59% for VS, while for COD was 71,40 %. The average daily biogas production was 30,1 L. Finally, the microbial analyses, showed that in the sample after GAC addition, the presence of Methanosaeta and Methanospirillum increased, while through the calculation of Shannon and Simpson diversity indices, was found that the total micro diversity decreased.