إنتاج المیثان بالتخمر اللاهوائی من روث الماشیة وزرق الدواجن تحت الظروف المعملیة

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ– قسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة قناة السویس، مصر.

2 أستاذ میکروبیولوجی الأراضی – قسم الأراضی والمیاه – کلیة الزراعة – جامعة قناة السویس، مصر.

3 أستاذ مساعد – قسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة قناة السویس، مصر.

4 معید – قسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة قناة السویس، مصر.

المستخلص

تقدر مخلفات الماشیة والدواجن فی مصر بحوالی 11 ملیون طن روث رطب سنویاً، ویؤدی تداول وتخزین هذه المخلفات دون معالجة إلی فقد المادة العضویة وتلویث البیئة وانتشار الروائح الکریهة. و التخمر اللاهوائی أحد طرق معالجة المخلفات العضویة، حیث ینتج من تحلل المادة العضویة الغاز الحیوی (البیوجاز) وهو من أهم مصادر الطاقة خاصة فی المناطق الریفیة، وسماد متحلل غنى فی محتواة من المادة العضویة.
أجریت التجارب فی معمل البیوجاز بقسم الهندسة الزراعیة - مزرعة کلیة الزراعة - جامعة قناة السویس – الإسماعیلیة، بهدف دراسة تأثیر شکل المخمر (أفقی – رأسی) ونوع المادة العضویة (روث ماشیة – زرق دواجن – خلیط منهما) على کمیة وجودة غاز البیوجاز المنتج تحت تأثیر درجات حرارة تخمر 20±3 °م (فی الشتاء)، 29±3 °م (فی الصیف) و 38±1 °م (معاملة التسخین). تم استخدام 100٪ روث ماشیة (CD)، 100٪ زرق دواجن (CM) هضم أحادی وخلیط من روث الماشیة و زرق الدواجن (CM+CD) بنسبة 1:1 بالوزن هضم متعدد وکان ترکیز المواد الصلبة الکلیة (TS) لکلُ من المواد العضویة والخلیط 7.75٪ وکانت مدة التجربة 60 یوماً.
 وقد توصلت الدراسة الی النتائج التالیة:-

الإنتاج التراکمی للبیوجاز أو المیثان لکل المعاملات فی کل التجارب ما عدا المخمر الرأسی تحت درجة حرارة التسخین 38±1 °م ، وجد أنها تتبع هذا الترتیب: الخلیط < روث الماشیة < زرق الدواجن بینما الترتیب التالی: الخلیط < زرق الدواجن < روث الماشیة تم الحصول علیه مع المخمر الرأسی تحت درجة حرارة التسخین 38±1 °م.
أعلى متوسط نسبة میثان فی البیوجاز هو 68.1٪ تم الحصول علیه من المخمر الرأسی المغذى بالمادة الخلیط على درجة حرارة 29±3 °م. بینما أقل متوسط هو 42.0٪ تم الحصول علیه من المخمر الأفقی المغذی بزرق الدواجن على درجة حرارة 38±1 °م.
أعلى متوسط إنتاج نوعی من المیثان هو 238 لتر کجم-1 مواد صلبة طیارة یوم-1 على التوالی تم الحصول علیه من المخمرات الأفقیة المغذاة بالخلیط على درجة حرارة 29± 3 °م. بینما أقل متوسط هو 32 لتر کجم-1 مواد صلبة طیارة یوم-1 تم الحصول علیه من المخمرات الأفقیة المغذاة بزرق الدواجن على درجة حرارة 38±1 °م على التوالی.
البیوجاز الناتج من معظم المعاملات فی تجربة الشتاء کانت أقل جودة فى إنتاج الطاقة.
محتوی المیثان فی غاز البیوجاز الناتج من المخمرات الأفقیة المغذاة بزرق الدواجن تنخفض بزیادة درجة حرارة التخمر..

 

الموضوعات الرئيسية


Abdel-Hadi, M. A. (2008): A simple apparatus for biogas quality determination. Misr J. Agric. Eng., 25(3): 1055-1066.
         Angelidaki, I. and Ahring, B. K. (1993): Thermophilic anaerobic digestion of livestock waste: the effect of ammonia. Appl. Microbiol. Biotechnol., 38(4): 560-564.
AOAC, Association of Official Analytical Chemists (1990): Official Methods of Analysis. 15thEdition, Washington, DC., USA.
APHA, American Public Health Association (1997): Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 19th ed., Washington, DC.
Bardiya, N. and Gaur, A. C. (1997): Effects of carbon and nitrogen ratio on rice straw biomethanation. J. of Rural Energy, 4(1-4): 1-16.
Black, C. A.; Evans, D. O.; Ensminger, L. E.; White, J. L.; Clark, F. C. and Dineuer (1965): Methods of soil analysis. II-chemical and microbiological properties. American Society of Agronomy Inc., Madison, Wisconsin, USA.
FAO, Food and Agriculture organization (1997): A System Approach to Biogas Technology: (from Biogas Technology: A training manual for extension) (FAO/CMS, 1996), Sustainable Development Department (SD dimensions), SD: Environment: Energy and Environ. Technol., posted June 1997.
FAO, Food and Agriculture organization (2001): Production yearbook, Food and Agricultural Organisation of the United Nations. Rome, Italy.
GTZ, Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (1999): Biogas Digest: (Volume II. Biogas - Application and Product Development) GTZ-GATE. Eschborn, Germany.
Güngör-Demirci, G. and Demirer, G. N. (2004): Effect of initial COD concentration, nutrient addition, temperature and microbial acclimation on anaerobic treatability of broiler and cattle manure. Bioresour. Technol., 93: 109-117.
Hartmann, H.; Angelidaki, I. and Ahring, B. K. (2000): Increase of anaerobic degradation of particulate organic matter in full-scale biogas plants by mechanical maceration. Water Sci. Technol., 41: 145-153.
Lusk, P. (1999): Latest Progress in Anaerobic Digestion. BioCycle Magazine, Volume 40, Number 7, USA.
Nielsen, H. B. (2006): Control Parameters for Understanding and Preventing Process Imbalances in Biogas Plants: Emphasis on VFA Dynamics. Ph.D. dissertation, BioCentrum-DTU, Technical University of Denmark, Denmark.
Salminen, E. A. and Rintala, J. A. (2002a): Anaerobic digestion of organic solid poultry slaughterhouse waste–a review. Bioresour. Technol. 83, 13-26.
Salminen, E. A. and Rintala, J. A. (2002b): Semi-continuous anaerobic digestion of solid poultry slaughterhouse waste: effect of hydraulic retention time and loading, Water Res., 36: 3175-3182.
Sanchez, E.; Borja, R.; Weiland, P.; Travieso, L. and MartIn, A. (2000): Effect of temperature and pH on the kinetics of methane production, organic nitrogen and phosphorus removal in the batch anaerobic digestion of cattle manure. Bioprocess Engineering, 22: 247-252.
Tafdrup, S. (1995): Viable energy production and waste recycling from anaerobic digestion of manure and other biomass. Biomass and Bioenergy, 9(1-5): 303-314.
Weiland, P. (2000): Anaerobic waste digestion in Germany–Status and recent developments. Biodegradation, 11: 415–421.
Zennaki, B. Z.; Zadi, A.; Lamini, H.; Aubinear, M. and Boulif, M. (1996): Methane Fermentation of cattle manure: effects of HRT, temperature and substrate concentration. Tropicultural 14(4): 134-140.