تأثير المعالجة المسبقة لروث البقر باستخدام تقنية الموجات فوق الصوتية على إنتاج الغاز الحيوي مستخدما الهاضم ذو السريان المستمر

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ - قسم الهندسة الزراعية والنظم الحيوية - كلية الزراعة - جامعة الإسكندرية - الإسكندرية - مصر.

2 طالبة الدكتوراة - قسم الهندسة الزراعية والنظم الحيوية - كلية الزراعة - جامعة الإسكندرية - الإسكندرية - مصر.

3 أستاذ قسم الهندسة الزراعية والنظم الحيوية, كلية الزراعة, جامعة الأسكندرية, الأسكندرية, مصر.

4 باحث - معهد بحوث الهندسة الزراعية، مصر

المستخلص

تبحث الدراسة تأثير المعالجة المسبقة لروث البقر على إنتاج الغاز الحيوي باستخدام تقنية الموجات فوق الصوتية مع إستخدام الهاضم ذو السريان المستمر- حيث تعمل الموجات على سرعة انهيار المادة العضوية - تم انشاء نموذجين من الهاضم ، تم إلحاق أحدهما بوحدة المعالجة والآخر استخدم كوحدة تحكم. تمت دراسة ثلاث فترات تعرض  وثلاث مستويات للطاقة أشارت النتائج أن المعالجة المسبقة بالموجات الفوق الصوتية عززت إنتاج الغاز الحيوي مقارنة بوحدة التحكم , وجدت أعلى نسبة للغاز عند مستوى الطاقة الأعلى مع أقل فترة للتعرض ,أشارت النتائج أن زيادة مستوى الطاقة من المنخفضة إلى المتوسطة أدت إلى زيادة إنتاج الغاز مع زيادة وقت التعرض للموجات الفوق صوتية بينما انخفض الإنتاج عند مستوى الطاقة الأعلى مع زيادة وقت التعرض ,عند مستوى  الطاقة المنخفض مع زيادة وقت التعرض من عشرة دقائق إلى ثلاثين دقيقة ارتفع الغاز مقارنة بالتحكم, عند مستوى الطاقة المتوسطة ارتفع إنتاج الغاز الحيوي  التراكمي مع زيادة وقت التعرض عند الطاقة الأعلى أدت زيادة فترة التعرض من عشرة الى عشرين إلى انخفاض الغاز ,  بينما أدت زيادة فترة التعرض إلى ثلاثين دقيقة  إلى زيادة غير معنوية في الإنتاج , النتائج أشارت أن المعالجة بالموجات تعزز انتاج الغاز وذلك يعتمد على مستوى الطاقة وفترة التعرض.
البنفسجية البالغة 1960 ميكرووات/سم2، ادى إلى تعقيم الروث بطاقة نوعية قدرها 25.51 كيلووات ساعة/كجم وتكلفة تعقيم قدرها 35.71 جنيهًا مصريًا/كجم. أدى تعريض الروث إلى 1470 ميكرو واط/سم2 من الأشعة فوق البنفسجية لمدة 6 ساعات إلى تحقيق كفاءة تعقيم بنسبة 100%، وطاقة نوعية تبلغ 8.80 كيلووات ساعة/كجم، وتكلفة تعقيم تبلغ 12.31 جنيهًا مصريًا/كجم.
ختامًا، يعد استخدام الأشعة فوق البنفسجية في تعقيم روث الدجاج تقنية معالجة موفرة للطاقة واقتصادية. 

الكلمات الرئيسية

الموضوعات الرئيسية


Alagöz, B., Yenigün, O. and Erdinçler A. (2018) 'Ultrasound assisted biogas production from co-digestion of wastewater sludges and agricultural wastes: Comparison with microwave pre-treatment ', Ultrasonics Sonochemistry, 40, (B), 193-200.
Arman, I., Ansari, K.B., Danish, M. et al. (2023). 'Ultrasonic-Assisted Feedstock Disintegration for Improved Biogas Production in Anaerobic Digestion: A Review.' Bioenerg. Res. 16, 1512–1527 https://doi.org/10.1007/s12155-023-10608-4.
 Black, C. A., D. O. Evans, L. E. Ensminger, J. L. White, F. C. Clark and Dineuer (1965).  Methods of Soil Analysis 2-Chemical and Microbiological Properties. American Soc. Agron. Inc. Madison. Wisconsin. USA
Chen, Y., Li, X., & Zhang, Q. (2023). Influence of ultrasonic pretreatment on microbial communities and methane production in anaerobic digestion. Bioresource Technology,
Debowski, M., Swica, I. and Zielnski, M. (2022) Ultrasonic Disintegration to Improve Anaerobic Digestion of Microalgae with Hard Cell Walls Scenedesmus sp. and Pinnula Ria sp. Available at <https://www.mdpi.com/journal/ plants
 Gosch, A., M. Hildegart, W. Ursula, and J. Walter (1983).  'The anaerobic treatment of poultry manure', Animal Res.; and Dev., 17, 62-73
Hamilton, D. and Zhang H. (2011) Solids Content of Wastewater and Manure Oklahoma Cooperative Extension Fact Sheets, Available at < http://osufacts.okstate.edu
 Houtmeyers. S., J. Degrève, K. Willems, R. Dewil and L. Appels (2014).  'Comparing the influence of low power ultrasonic and microwave pretreatments on the solubilization and semi-continuous anaerobic digestion of waste activated sludge', Bioresour. Technol., 171, 44–49.
 Hassan, M., W. Ding, M. Umar, and G. Rasool (2017).  'Batch and semi-continuous anaerobic co-digestion of goose manure with alkali solubilized wheat straw: A case of carbon to nitrogen ratio and organic loading rate regression optimization'. Bioresour. Technol., 230: 24–32. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.01.025.
Joshi, S. M., and Gogate P. R. (2019) 'Intensifying the biogas production from food waste using ultrasound: Understanding into effect of operating parameters', Ultrasonics Sonochemistry, 59, 104755
Karthikeyan, O.P., E. Trably, S. Mehariya, N. Bernet, J.W.C. Wong and H. Carrere (2018).  'Pretreatment of food waste for methane and hydrogen recovery: a review', Bioresour. Technol. 249: 1025–1039. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.09.105.
Kumari, D, and Singh R. (2020) 'Ultrasonic assisted petha wastewater pretreatment of rice straw for optimum production of methane and ethanol using mixed microbial culture', Renewable Energy', 145, 682. 690.
Kainthola, J., Kalamdhad A.S. and Goud V.V. (2019) 'A review on enhanced biogas production from anaerobic digestion of lignocellulosic biomass by different enhancement techniques', Process Bio chem., 84, 81–90.
Karthikeyan, P. K., Bandulasena, H. C. H. and Radu T. (2024) 'A comparative analysis of pre-treatment technologies for enhanced biogas production from anaerobic digestion of lignocellulosic waste', Industrial Crops and Products, 215, 118591.
 Lan, M., W. Li, C. Chang, L. Liua, P. L. X. Pana, X. Maa, C. Hea, and Y. Jiao (2020).  'Enhancement on enzymolysis of pigskin with ultrasonic assistance' Bioengineered, 11(1), 397. https://doi.org/10.1080/21655979.2020.1736736
LO, K. V., Carson, W. M and Jeffers, K. (1981) 'A computer-aided design program for biogas production from animal manure', Livestock Waste: A Renewable Resource, 141, 133-135.
Le Pera, A., M. Sellaro, E. Bencivenni, and F. D’Amico (2022). 'Environmental sustainability of an integrate anaerobic digestion-composting treatment of food waste: analysis of an Italian plant in the circular bio-economy strategy', Waste Manag. 139, 341-351. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2021.12.042.
Li, S., & Yang, T. (2023). Optimizing ultrasonic pretreatment for food waste digestion. Renewable Energy, 214, 998–1007.
 Meegoda, J.N., Li, B., Patel, K., & Wang, L.B. (2018).  'A Review of the Processes, Parameters, and Optimization of Anaerobic Digestion', Int. J. Environ. Res. Public Health, 2018, 15, 2224. https://doi.org/10.3390/ijerph15102224
Oz, N. A. and Uzun A. C. (2015) 'Ultrasound pretreatment for enhanced biogas production from olive mill wastewater', Ultrason. Sonochem., 22, 565–572.
 Pilli, S., P. Bhunia, S. Yan, R. J. LeBlanc, R.D. Tyagi, and R.Y. Surampalli (2010).  'Ultrasonic pretreatment of sludge', Ultrasonics Sonochemistry,  18, (1), 1-18. Available at < https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2010.02.014.
 Pansripong, S., W. Arjharn, P. Liplap, and T. Hinsui (2019).   'Effect of Ultrasonic Pretreatment on Biogas Production from Rice Straw', Oriental Journal of Chemistry, 35 (4), 1265-1273.
Prado, M, Borea, L. and Cesaro A. (2016) 'Removal of emerging contaminant and fouling control in membrane bioreactors by combined ozonation and sonolysis', Int. Biodeterior Biodegrad., 119, 577–586.
 Rasapoor,M., B.Young, R.Brar, A.Sarmah,W.Q.Zhuang,and S.Baroutian (2020) . Recognizing the challenges of anaerobic digestion: Critical steps toward improving biogas generation., Fuel,261, (1),116497,Available at https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116497.
 Rodriguez, C., A. Alaswad, K.Y. Benyounis and A.G. Olabi (2017).  'Pretreatment techniques used in biogas production from grass', Renew. Sustain. Energy Rev., 68, 1193–1204.
Shekwaga, O.K.C., Ross, A. B. and Valero M. A. C. (2021) 'Enhanced in-situ biomethanation of food waste by sequential inoculum acclimation: Energy efficiency and carbon savings analysis', Waste Management, 130, (1), 12-22. Available at <https://doi.org/10.1016/j.wasman.2021.04.053
 Silva.J. M, L. H. Martins  , D. K. T. Moreira  ,L. P. Silva, P. P. M. Barbosa, A. Komesu, N. R. Ferreira and J. A. R. Oliveira, (2023). Impact of ultrasonic treatment on biogas production from dairy manure. Renewable Energy Journal, 112, 478–487.
Uddin, M. M., and Wright, M. M. (2022) 'Science Review Physics. Available at <https://doi.org/10.1515/psr-2021-0038.
WBA (2019) Global Potential of Biogas. World Biogas Associ. London, SE1 9HZ, UK.
Zhen, G., X. Lu, H. Kato, Y, Zhao ,andY. Y. Li (2017) Overview of pretreatment strategies for enhancing sewage sludge disintegration and subsequent anaerobic digestion, Current Advances, full-scale application and future perspectives. Renew Sustain Energy, 69, 559 – 77. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.187
Zhou, L., & Kim, J. (2023). Cavitation effects of ultrasonic pretreatment on biogas yield from agricultural waste. Energy Reports, 9, 2450–2462.
Zeynali, R., Khojastehpour, M. and Ebrahimi-Nik M. (2017) 'Effect of ultrasonic pre-treatment on biogas yield and specific energy in anaerobic digestion of fruit and vegetable wholesale market wastes', Sustainable Environment Research, 27 :259-264.
 Zerroukia, S., R. Rihanib, K,Lekikota, and I. Ramdhanea, (2021).   'Enhanced biogas production from anaerobic digestion of wastewater from the fruit juice industry by Sono lysis: experiments and modeling', Water Science & Technology, 84 (3), 644. Available at <http://doi: 10.2166/wst.2021.245.