تصمیم وحدة مخمرصغیرة تسخن بالطاقة الشمسیة المخزنة لإنتاج الغاز الحیوی

نوع المستند : Original Article

المؤلف

مدرس - قسم الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة – جامعة طنطا - مصر.

المستخلص

أجریت الدراسة بالوحدة التجریبیة للغاز الحیوى بقسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة طنطا تم تصمیم مخمران (أحدهما أفقی والأخر رأسی) مصنعة من الحدید الأستانلس ستیل بسمک 1.5 مم ومتساویة فى القطر 0.40 متر والارتفاع 0.80 متر بحجم کلى 100 لتر. تم تغذیة المخمرات بالمخلفات بنسبة 8% مادة جافة عضویة  وذلک تحت ظروف تشغیل درجات حرارة (30 – 35 - 40°م) مع زمن تقلیب (خمس دقائق /ساعة – 15 دقیقة / 4 ساعات). تم تقدیر النسبة المئویة للمادة الجافة العضویةOTS  معملیا فى المادة المتخمرة لروث الجاموس . کما تم تقدیر نسبة الکربون / النیتروجین C/N وقیاس الأس الهیدروجینى pH ودرجة الحرارة فى المعاملات تخت الدراسة.
وقد توصلت الدراسة إلى النتائج الآتیة:
 -  أعلى کمیة غاز منتجة کانت 12.95 لتر/یوم تحت ظروف تشغیل (مخمر أفقى -  زمن تقلیب 15 دقیقة / 4 ساعات - 40°م). بینما کانت أقل کمیة غاز منتجة 2.39 لتر/یوم تحت ظروف تشغیل(مخمر رأسى -  زمن تقلیب 5 دقائق /  ساعة - 30°م).
-  تأثیر التسخین کان طردی حیث زاد إنتاج الغاز مع زیادة درجة الحرارة من 30 الى40°م من (0.69 الى 0.188) م3 غاز/ م3 مخلفات/یوم. کما زادت الإنتاجیة من الغاز مع زمن تقلیب 15 دقیقة / 4 ساعات بنسبة 112%.
- کانت کمیة الغاز المنتجة من المخمر الأفقى أعلى منها فى المخمر الرأسى وکنت نسبة الزیادة بمقدار 146.81% وذلک مع زمن تقلیب 15 دقیقة / 4 ساعات وعند درجة حرارة 30°م .
 - المتوسط الیومی لطاقة الغاز الناتجة زادت بنسبة 106.67 وذلک فى حالة زیادة درجة الحرارة من 30 إلى 40°م وذلک مع زمن تقلیب 15 دقیقة / 4 ساعات فى المخمر الأفقى.
ومما سبق یتضح أن کمیة الغاز الحیوى الناتجة من المخلفات الحیوانیة لا تتأثر فقط بنوع المخمر سواء أفقى أو رأسى ولکن کذلک بعوامل تشغیل أخرى مثل درجة حرارة التخمر والتقلیب بالإضافة لعوامل الأخرى مثل( النسبة المئویة للمادة الجافة العضویة -   نسبة الکربون / النیتروجینC/N - الأس الهیدروجینى  pH للمادة المتخمرة.)

Abdellatif, S. M.; N. M. Elashmay and A. M. Kassem. (2009). "Optimum tilt angle and orientation for a flat plate solar water heater under Egyptain conditions". AMA Journal, 40(3): 73-77
Abdel-Hadi, M.A. and S. A. M. Abdel  El-Azeem. (2008) "Effect of heating, mixing and digester type on biogas production from buffalo dung". Misr. J. Ag. Eng, 25(4): 1454-1477
Angenent, L. T.; T. Karim.; K. Al-Dahhan.; M.H. Wrenn.; B. A. Domìquez.; R. Espinosa. (2004) "Production of bioenergy and biochmicals from industrial and agricultural wastewater". Trends in Biotechnology, 229: 477-485.     
Appels, L.; J. Baeyens.; J. Degre,ve.; K. Dewil. (2008) "Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge".Progress in Energy and Combustion Science, 34:755-781
Bouallagui, H.; R. BenCheikh.; L. Marouani and M. Hamdi. (2003)  "Mesophilic biogas production from fruit and vegetable waste in a tubular digester". Bioresource Technology, 86: 85- 89
Cantrell, K. D.; T. Ducey.; K. S. Ro and P. G. Hunt. (2008). "Livestock waste – to- bioenergy generation opportunities". Bioresource Technology, 9917: 7941 – 7953
El-Ashmaway. (2004) "Development of solar energy systems utilizing bio-gas pilot plant". Ph. D. Thesis. Agric. Eng. Dept., Faculty of Agriculture, MansouraUniversity.
El-Sayed, A.S.; T. A. Mehana.; M. A. Abdel-Hadi and M. A. Mustafa. (2010) "Methane production by anaerobic digestion from cattle dung and chicken manure under laboratory conditions". The 17th annual conference of the Misr society of Ag. Eng, 28 October: 1308-1326
FAO, (2015) "FAO Statistics Division. Manure management". http//Faostat3, Fao.org/download/G1/Gm/E
Gird, D. (2011) "Biogas production regime for in-storage-psychrophilic anaerobic-digestion". M. SC. Thesis. Bioresource Engineering Department., Faculty of Agricultural and Environmental Sciences, Macdonald Campus of Mc Gill University, Ste-Anne-de-Bellevne, Québec, Canada.
Hilkiah Igoni, A.; M. J. Ayotamuno.; C. L. Eze.; S. O. T. Ogaji and S. D. Probert. (2008) "Designs of anaerobic digesters for producing biogas from municipal solid-waste". Applied Energy, 85: 430-438  
SahlstrÖm, L. (2003) "A review of survival of pathogenic bacteria in organic waste used in biogas plants". Bioresoure Technology, 872: 161-166
Tambone, F.; B. Scaglia.; G. D, lanporzono.; A. Schievano.; V. Orzi.; S. Salati and F. Adani. (2010) "Assessing amendment and fertilizing properties of digestates from anaerobic digestion through a comparative study with digested sludge and compost". Chemosphere, 815: 577- 583  
Yuan, Su.; Rui, Tian and hong, Yang Xiao. (2011) "Research and analysis of solar heating biogas fermentation system". Procedia Environmental Sciences, 11: 1386 – 1391. 
Weiland, P. (2010) "Biogas production: current state and perspective". Appl. Microbiol. Biotechnol., 85: 849 – 860.