تأثیر درجة الحرارة المحیطة ومعدل سریان الهواء على درجة الحرارة داخل کومة السماد العضوی (کمبوست)

نوع المستند : Original Article

المؤلف

مدرس الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة بمشتهر – جامعة بنها، مصر.

المستخلص

تهدف هذا الدراسة إلى تطویر نموذج ریاضى لانتاج السماد العضوى وأهم العوامل التى تؤثر على أداء النظام. ویتم ذلک من خلال دراسة درجة حرارة کومة السماد العضوى تحت ظروف تشغیل مختلفة. وأیضا عمل اختبار صلاحیة لنتائج هذا النموذج من خلال مقارنة نتائجه بنتائج تجریبیة. وکانت أهم النتائج المتحصل علیها کما یلى:-
-        زادت الطاقة المکتسبة بکومة السماد العضوى بزیادة درجة حرارة الجو المحیط, بینما قلت الحرارة المفقودة من الکومة إلى الجو المحیط بزیادة درجة الجو المحیط, حیث زادت الطاقة الناتجة داخل الکومة من 7620,67 إلى 9605,16 کجم م-2 فى الیوم, وقلت الحرارة المفقودة من 11005,05 إلى 9593,36 کجم م-2 فى الیوم عند زیادة درجة حرارة الجو المحیط من 15 إلى 35 ºم.
-        زادت درجة حرارة السماد العضوى بزیادة درجة حرارة الجو المحیط، حیث زادت درجة حرارة السماد العضوى من 34,40 إلى 43,18 ºم عند زیادة درجة حرارة الجو المحیط من 15 إلى 35 ºم.
-        انخفضت درجة حرارة السماد العضوى بزیادة معدل دفع الهواء داخل الکومة، حیث انخفضت درجة حرارة السماد العضوى من 36,05 إلى 38,28 ºم عند زیادة معدل دفع الهواء داخل الکومة من 0,7 إلى 1,5 مجم هواء کجم-1 مادة جافة.
-        کان هناک ارتباط بین درجة حرارة السماد العضوى المتنبأ بها والمقاسة حیث کان معامل الارتباط یساوى 0.93. حیث تتراوح درجة الحرارة المتنبأ بها ما بین 31,72 إلى 76,34 ºم، بینما تتراوح درجة الحرارة المقاسة ما بین 18,00 إلى 71,00 ºم.

Ahn, H. K., Richard, T. L., Choi, H. L., 2007. Mass and thermal balance during composting of a poultry manure – Wood shavings mixture at different aeration rates. Process Biochemistry 42 (2), 215–223.
Anderson, E.E., 1983. Fundamentals of Solar Energy Conversion. Addison-Wesley Publishing Company. Reading, Mass. 636 pp.
ASHRAE, 1998. Handbook Fundamentals. American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers, Atlanta, GA.
Avnimelech, Y., Eilat, R., Porat, Y., Kottas, P.A., 2004. Factors affecting the rate of windrow composting in field studies. Compos. Sci. Util. 12, 114–118.
Bach, P. D., Nakasaki, K., Shoda, M., Kubota, H., 1987. Thermal balance in composting operations. Journal of Fermentation Technology, 65 (2), 199–209.
Barrena, R., Canovas, C., Sánchez, A., 2006. Prediction of temperature and thermal inertia effect in the maturation stage and stockpiling of a large composting mass. Waste Management 26, 953 - 959.
Barrington, S., Choiniere, D., Trigui, M., Knight, W., 2003. Compost convective airflow under passive aeration. Bioresource Technol. 86: 259 - 266.
Bliss, R. W., Jr., 1961. Atmospheric Radiation near the Surface of the Ground. Solar Energy 5:103-120.
Das, K., Keener, H. M., 1997. Numerical model for the dynamic simulation of a large scale composting system. Transactions of the ASAE, 40 (4), 1179–1189.
de Guardia, A., Petiot, C., Benoist, J. C., Druilhe, C., 2012. Characterization and modelling of the heat transfers in a pilot-scale reactor during composting under forced aeration. Waste Management 32, 1091 - 1105.
Haug, R.T., 1993. The Practical Handbook of Compost Engineering. Lewis Publishers, Boca Raton, FL.
Holman, J.P., 1997. Heat Transfer, 8th edition. McGraw-Hill. 696 pp.
Keener, H. M., Marugg, C., Hansen, R. C., Hoitink, H. A. J., 1993. Optimizing the efficiency of the composting process. In Science and Engineering of Composting: Design Environmental, Microbiological, and Utilization Aspects, pp. 59 – 94. Worthington, Ohio: Renaissance Publications.
Kondratyev, Ya K., 1969. Radiation in the Atmosphere. Academic Press. Inc. 912 pp. 155.
Mason, I. G., 2006. Mathematical modelling of the composting process: a review. Waste Management 26 (1), 3–21.
Moraga, N. O., Corvalan, F., Escudey, M., Arias, A., Zambra, C. E., 2009. Unsteady 2D coupled heat and mass transfer in porous media with biological and chemical heat generations. International Journal of Heat and Mass Transfer, 52 (25–26), 5841–5848.
Petiot, C., de Guardia, A., 2004. Composting in a laboratory reactor: a review. Compos. Sci. Util. 12, 69–79.
Petric, I. Selimbašić, V., 2008. Development and validation of mathematical model for aerobic composting process. Chemical Enginering Journal, 139: 304 – 317.
Robinzon, R., Kimmel, E., Avnimelech, Y., 2000. Energy and mass balances of windrow composting system. Transactions of ASAE, 43 (5), 1523–1529.
Seki, H., 2002. A new deterministic model for forced aeration composting processes with batch operation. Trans ASAE, 45:1239 – 1250.
Sommer, S.G., McGinn, S.M., Hao, X., Larney, F.J., 2004. Techniques for measuring gas emissions from a composting stockpile of cattle manure. Atmos. Environ. 38, 4643–4652.
Tremier, A., de Guardia, A., Massiani, C., Paul, E., Martel, J.L., 2005. A respirometric method for characterising the organic composition and biodegradation kinetics and the temperature influence on the biodegradation kinetics, for a mixture of sludge and bulking agent to be cocomposted. Bioresource Technol. 96: 169 - 180.
Turner, C., Williams, A., White, R., Tillett, R., 2005. Inferring pathogen inactivation from the surface temperatures of compost heaps. Bioresource Technol. 96, 521–529.
Wan, N. K., Hwang, E. Y., 1997. Opeational parameters for composting night soil in Korea. Compost Sci Utilization, 5:46 – 51.