زیادة معدل انتاج المیثان خلال الهضم اللاهوائی لروث الحصان المنشط باستخدام المعالجة الحراریة التقلیدیة والمیکروویف

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

مدرس بقسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة الزقازیق، مصر.

المستخلص

تعتبر تکنولوجیا انتاج البیوجاز واحدة من أهم التکنولوجیات المنتشرة فى مصر والعدید من دول العالم والتى تعتمد على التخمر اللاهوائى لمعالجة مخلفات المزرعة النباتیة والحیوانیة بطریقة اقتصادیة وآمنه صحیاَ لحمایة البیئة من التلوث مع انتاج غاز المیثان کمصدر جدید ومتجدد للطاقة.
یهدف هذا البحث الى دراسة تأثیر طرق المعالجات الحراریة المختلفة والمتمثلة فی المعالجة الحراریة التقلیدیة والمعالجة الحراریة باستخدام المیکروویف والمعالجة الحراریة باستخدام مزیج بینهما وذلک لتنشیط روث الحصان خلال عملیة الهضم اللاهوائی بهدف تحسین انتاج الغاز الحیوی وزیادة معدل انتاج غاز المیثان وبالتالی رفع جودة البیوجاز المنتج.
تم تقییم طرق المعالجات الحراریة المختلفة المستخدمة عن طریق قیاس معدل انتاج البیوجاز الیومی والتراکمی ونسبة المیثان. کما تم تحلیل الغاز الناتج وکذلک الجزء المتبقی من عملیة الهضم والمتمثل فی السماد الغنی بالمغذیات الکبرى والصغرى ( النیتروجین- الفوسفور- البوتاسیوم- الکالسیوم).
وقد أشارت النتائج المتحصل علیها إلى:

المعالجات الحراریة المختلفة التى أجریت على المخلف قبل بدایة عملیة التخمر قد أدت الى زیادة انتاج الغاز بالإضافة الى تحسین خواص السماد المتحصل علیه مقارنة بالکنترول.
 استخدام معاملة المعالجة الحراریة التقلیدیة مع المعالجة الحراریة باستخدام المیکروویف أدى الى سرعة انتاج الغاز بالمقارنة بالمعاملات المستخدمه فى البحث ، کذلک وجد أن هذه المعاملة عند درجة حرارة 185ºم وفترة تعرض لأشعة المیکروویف قدرها 8 دقائق أعطت أعلى قیمة لکل من إنتاج الغاز الحیوی الیومی 2175 مللیلتر/ یوم وإنتاج الغاز الحیوی التراکمی 29757 مللیلتر ونسبة المیثان 83 % وأعلى ترکیز للنیتروجین فی الجزء المتبقی من عملیة الهضم  5.15 % والمستخدم کسماد.

الموضوعات الرئيسية


Almukhtar, R. S; A. A. Alwasiti and M. T. Naser (2012). Enhancement of biogas production and organic reduction of sludge by different pre-treatment processes. Iraqi Journal of Chemical and Petroleum Engineering, 13 (1): 19 – 31.
APHA, AWWA and WEF (2005). Standard methods for examination of water and wastewater, 21Ed. American Public Association (APAH), American Water Work Association (AWWA) and Water Environmental Federation (WEF), Washington DC.
Bougrier, C; J. P. Delgenes and H. Carrere (2008). Effects of thermal treatments on five different waste activated sludge samples
solubilisation, physical properties and anaerobic digestion, Chemical Engineering Journal, 139: 236–244
Carrere, H; C. Dumas, A. Battimelli, D. J. Batsone, J. P. Delgene and J. P. Steyer (2010). Pretreatment methods to improve sludge anaerobic degradability: a review. J. Hazard Mater, 183: 1 – 15.
Deepanraj, B; V. Sivasubramanian and S. Jayaraj (2017). Effect of substrate pretreatment on biogas production through anaerobic digestion of food waste. International Journal of Hydrogen Energy.
Erguder, T. H; U. Tezel, E. Guven and G. N. Demirer (2001). Anaerobic biotransformation and methane generation potential of cheese whey in batch and UASB reactors. Waste Management, 21: 643 – 650.
Faure, D. and A. M. Deschamps (1990). Physicochemical and microbiological aspects in composting of grape pulps. Biol. Wastes, 34: 251 – 258.
Ferrer, I; S. Ponsá, F. Vázquez, and X. Font (2008). Increasing biogas production by thermal (70◦C) sludge pretreatment prior to thermophilic anaerobic digestion. Biochemical Eng. Journal, 42: 186 – 192.
Garrote, G; H. Dominguez, and J. C. Parajo (1999). Hydrothermal processing of lignocellulosic materials. Holz als Roh- und Werkstoff, 57: 191 – 202.
GTZ, G. (1999). Biogas Digest (Volume I. Biogas Basics) GTZ-GATE. Eschborn, Germany, http://www.gtz.de/dokumente/bib/04-5364.
Kjeldahl, J. (1883). Neue Methods zur Bestimmung des Stickstoffs in Organischen Korpern. Z. Anal. Chem., 22: 366 – 382.
Konstandt, H. G. (1976). Engineering’s operation and economics of methane gas production. Seminar on Microbial Energy Conversion, Gottingen, Erich Goetze Verlag, Germany.
Li, J; Y. Zeng, W. Liu, Y. Wang, Y. Zheng, C. Liu and Y. Zhao (2016). Effect of methanogenesis of residue from thermal pre-treatment sludge by anaerobic fermentative hydrogen production, Procedia Environmental Sciences 31, 318 – 324.
Li, L; X. Kong, F. Yang, D. Li, Z. Yuan and Y. Sun (2012). Biogas Production potential and kinetics of microwave and conventional
        thermal pretreatment of grass, Appl. Bio-chem. Bio-technol., 166:1183 – 1191.
Lo, K. V; W. M. Carson and K. Jeffers (1981). A computer-aided design for biogas production from animal manure. Livestock  Wastes. A Renewable Resource, 141: 133 – 135.
Muller, J. A. (2000). Pretreatment processes for recycling and reuse of sewage sludge, Water Sci. Technol., 42: 167 – 174.
Okeke, C. E. and V. A. Ezekoye (2006). Design, construction and performance evaluation of plastic biodigester. The Pacific Jo. Sc. Tec., 7(2): Nsukka, Nigeria.
Passos, F; M. Solé, J. García and I. Ferrer (2013). Biogas production from microalgae grown in wastewater: Effect of microwave
        pretreatment. Applied Energy, 108: 168 – 175.
Pecorini, I; F. Baldi, E. A. Carnevale and A. Corti (2016).Biochemical methane potential tests of different autoclaved and microwaved lignocellulosic organic fractions of municipal solidwaste. Waste Manage, 56: 143 – 150.
Pilli, S; S. Yan, R. D. Tyagi and R. Y. Surampalli (2014). Thermal Pretreatment of Sewage Sludge to Enhance Anaerobic Digestion: A Review. Critical Reviews inEnviron Sci Technol., 45: 669 – 702.
Saifuddin, N. and S. A. Fazlili (2009). Effect of microwave and ultrasonic pretreatments on biogas production from anaerobic digestion of palm oil mill effleunt. American J. of Eng. and Applied Sciences, 2(1): 139 – 146.
Tanusri, M. and N. K. Mandal (1997). Comparative study of biogas production from different waste materials. Energy Conters, Mgmt., 38(7): 679 – 683.
Wolf, A; M. Watson and N. Wolf (2003). Digestion and dissolution methods for P, K, Ca, Mg and trace elements, J. Peters Recommended methods of manure analysis. University of Wisconsin Extension Publication, A3769.
Yeneneh, A. M; T. K. Sen, S. Chong, H. M. Ang, and A. Kayaalp (2013). Effect of Combined Microwave-Ultrasonic Pretreatment on Anaerobic Biodegradability of Primary, Excess Activated and Mixed Sludge. Computational Water, Energy, and Environmental  Engineering, 2: 7 – 11.