Πρακτική ΕΣΠΑ στο Ε ργαστήριο Γ εωργικ ών Κατασκευών του ΓΠΑ Παπαχαράλαμπος Κωνσταντίνος ΑΜ: Ζ15714

ΚΟΜΠΟΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΠΤΗΝΟΤΡΟΦΕΙΟΥ Αντικείμενο 1

Τι είναι η κομποστοποίηση : Με τον όρο κομποστοποίηση χαρακτηρίζουμε την διαδικασία της ελεγχόμενης αερόβιας βιολογικής αποδόμησης στερεών οργανικών υπολειμμάτων της παραγωγικής διαδικασίας με σκοπό την παραγωγή ενός χρήσιμου τελικού προϊόντος.

Σκοπός της κομποστοποίησης : Η κομποστοποίηση είναι μία από τις παλαιότερες γεωργικές τεχνικές με ιδιαίτερη οικολογική σημασία στις μέρες μας καθώς μέσω αυτής επιδιώκουμε την παραγωγή ενός φυτοχώματος ( οργανικό λίπασμα ) για την βελτίωση των εδαφών με υλικά τα οποία είναι απόβλητα της παραγωγικής διαδικασίας.

Παράγοντες που επιδρούν κατά την κομποστοποίηση Άζωτο Κόμποστ Άνθρακας pH Θερμότητα Υγρασία Οξυγόνο Μικροοργανισμοί

Πλεονεκτήματα κομποστοποίησης Εδαφοβελτιωτικό Εμπορεύσιμο προϊόν Μείωση οσμών και ενοχλήσεων Θανάτωση παθογόνων και εξυγίανση υλικού Βελτίωση φυσικοχημικών ιδιοτήτων των αποβλήτων Προστασία του περιβάλλοντος

Μειονεκτήματα κομποστοποίησης Συνολικό κόστος επεξαργασίας Ανάγκη χρήσης συγκεκριμένης έκτασης της μονάδας Ύπαρξη οσμών Επίδραση του κλίματος Δυσκολίες πώλησης κομπόστας Βραδεία διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών κομπόστας Τροφοπενίες φυτών από κομπόστα Φυτοτοξικότητα ανώριμης κομπόστας

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΚΟΜΠΟΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ

ΥΛΙΚΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΚΟΜΠΟΣΤΟΠΟΙΗΤΕΣ ΚΟΠΡΙΑ ΠΤΗΝΟΤΡΟΦΙΟΥ ΤΥΡΟΓΑΛΟ ΥΓΡΑ ΕΞΟΔΟΥ ΤΩΝ ΑΝΑΕΡΟΒΙΩΝ ΧΩΝΕΥΤΗΡΩΝ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΜΕ ΛΙΟΖΟΥΜΙ ΚΑΙ ΤΥΡΟΓΑΛΟ

Προετοιμασία και εγκατάσταση των σωρών αποβλήτων πτηνοτροφείου σε κομποστοποιητές κομποστοποιητές

Προσθήκη τυρόγαλου Αναμόχλευση του υλικού για ομοιόμορφο δείγμα

Εγκατάσταση στους κομποστοποιητές

Καταγραφή θερμοκρασιών Για τον έλεγχο της θερμοκρασίας του compost χρησημοποιήθηκαν ηλεκτρονικά θερμόμετρα μεγίστου - ελαχίστου καταγράφοντας τις διακυμάνσεις των θερμοκρασιών μέσα σε αυτό. Ένδειξη θερμοκρασίας Ένδειξη υγρασίας Τρέχουσα ώρα

Μέτρηση pH Η μέτρηση του pH γινόταν μέρα παρα μέρα στο εργαστήριο με τη βοήθεια πεχαμέτρου, μετά από αραίωση του δείγματος σε αναλογία 5:1. Ηλεκτρόδιο μέτρησης Αισθητήριο θερμοκρασίας Οθόνη ένδειξης μετρήσεων

Πραγματοποίηση μέτρησης pH

Μέτρηση αλατότητας Η μέτρηση της αλατότητας ακολουθούσε πάντα αυτής του pH και γινόταν με την βοήθεια ηλεκτρονικού αλατόμετρου. Αισθητήριο μέτρησης Οθόνη μέτρησης

Πραγματοποίηση μέτρησης αλατότητας

Μέτρηση ολικών στερεών ( Ο. Σ. %) και υγρασίας Ο.Σ. % Κ.Β. = 100 * Ξ.Δ. / Ν.Δ. ΥΓΡΑΣΙΑ % = 100 – Ο.Σ. % Ξ. Δ = ΞΗΡΟ ΔΕΙΓΜΑ Ν. Δ = ΝΩΠΟ ΔΕΙΓΜΑ

Τοποθέτηση στον κλείβανο στους 105 °C για 24 ώρες Εσωτερικό μέρος κλίβανου Πορσελάνινες κάψες τοποθέτησης δείγματος

Μέτρηση πτητικών στερεών (% Ο. Σ.) Π.Σ (%Ο.Σ.) Κ.Β. = 100 * (Ξ.Δ. – Τ ) / Ξ.Δ. Ξ. Δ = ΞΗΡΟ ΔΕΙΓΜΑ Τ = ΤΕΦΡΑ Ξ. Δ = ΞΗΡΟ ΔΕΙΓΜΑ Τ = ΤΕΦΡΑ

Τοποθέτηση σε φούρνο αποτέφρωσης στους 550 °C για 24 ώρες Ρύθμιση Θερμοκρασίας Θάλαμος τοποθέτησης

ΕΝΑΡΞΗ ΩΡΙΜΑΝΣΗΣ – ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΣΩΡΩΝ Μετά την πάροδο τριών μηνών και αφού η μεταβολή της θερμοκρασίας του compost ήταν μικρή, δημιουργήσαμε τρείς σωρούς και το αφήσαμε να ωριμάσει ενώ η θερμοκρασία των compost κινούταν στα επίπεδα της θερμοκρασίας περιβάλλοντος μέχρις ότου να εξουδετερωθούν τα τοξικά προϊόντα και να δημιουργηθούν τα χουμικά οξέα.

Μάρτυρας Α δείγμα Β δείγμα

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η διαδικασία της κομποστοποίησης ολοκληρώθηκε επιτυχώς και για τα τρία δείγματα. Το τυρόγαλο και τ α υγρά εξόδ ου των αναερόβιων χωνευτήρων του Ε ργαστηρίου αφομοιώθηκαν επιτυχώς κατά την κομποστοποίηση. Παρατηρήθηκε ότι οι κομποστοποιητές που χρησιμοποιήθηκαν καθυστέρησαν την ό λη διαδικασία της κομποστοποίησης. Δεν παρατηρήθηκε ουσιαστική διαφορά στο τελικό προϊόν των τριών δειγμάτων.

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ Αντικείμενο 2

Τι είναι το βιοαέριο : Είναι ένα μίγμα αερίων που παράγεται από αναερόβια χώνευση. Περιέχει : Μεθάνιο ( CH 4 έως 80%) Διοξείδιο του άνθρακα ( CO 2 έως 45%) Υδρόθειο ( H 2 S έως 2%) Ατμό νερού κεκορεσμένο (περίπου 29 g / m 3 στους 30 ο C σε πίεση 1 atm ) Άλλα αέρια: υδρογόνο, άζωτο, αμμωνία και ιχνοστοιχεία.

Πως παράγετε : Το βιοαέριο παράγεται από ζωικά απόβλητα τα οποία τροφοδοτούνται σε ειδικούς κλειστούς χώρους, τους αναερόβιους χωνευτήρες. Στους χώρους αυτούς, τα απόβλητα (βιομάζα) αποσυντίθενται από μικροοργανισμούς σε αναερόβιες συνθήκες και σε κατάσταση σκότους. Ακολούθως, τα προϊόντα της αποσύνθεσης μεταβολίζονται από μεθανογενή βακτήρια σε μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα.

Αναερόβια χώνευση

Διεργασία χώνευσης : Σύνθετη οργανική ύλη Α π λές οργανικές ενώσεις ( σάκχαρα, αμινοξέα ) Πτητικά λι π αρά οξέα, NH 3, CO 2, H 2 CH 4 + CO 2 Σε θερμοκρασίες υγρών εύρους 10 – 20 ° C αναπτύσσονται ψυχρόφιλοι αναερόβιοι µ ικροοργανισ µ οί ( βακτήρια ) Σε θερμοκρασίες υγρών εύρους 20 – 40 ° C αναπτύσσονται µ εσόφιλοι αναερόβιοι µ ικροοργανισ µ οί ( βακτήρια ) Σε θερμοκρασίες υγρών εύρους 40 – 60 ° C αναπτύσσονται θερ µ όφιλοι αναερόβιοι µ ικροοργανισ µ οί ( βακτήρια )

Χρήσιμοι ορισμοί :  Σχέση Ξηρού / Ανόργανου Υλικού  Χημική ζήτηση οξυγόνου ( COD)  Βιοχημική ζήτηση οξυγόνου ( BOD 5 )  Σχέση COD/BOD 5

Σχέση Ξηρού / Ανόργανου Υλικού Το δυναμικό ρύπανσης των αποβλήτ ων χαρακτηρίζεται από τη φύση και την ποσότητα του οργανικού υλικού που βρίσκεται σε αυτ ά. Το οργανικό υλικό ισούται με το ξηρό υλικό ελαττωμένο κατά το ανόργανο υλικό που προκύπτει ύστερα από ξήρανση σε φούρνο στους 550 ο C για 24 ώρες.

Χημική ζήτηση οξυγόνου (COD) Η ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για να οξειδωθεί όλο το οργανικό και ανόργανο υλικό μέσω χημικής μεθόδου Μονάδα μέτρησης : mg / L ή g / L

Βιο χημι κή ζήτηση οξυγόνου ( Β OD 5 )  Η ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για την υποβάθμιση του οργανικού υλικού με βιολογικό τρόπο στους 20 ο C.  Αφορά απόβλητα χαμηλού φορτίου (όχι για απόβλητα πτηνοτροφεί ου ).  Μονάδα μέτρησης : mg / L ή g / L

Σχέση COD/BOD 5 Χαρακτηρίζει τ ο δυναμικό βιοαποδόμησης των αποβλήτων. Όσο πιο μικρή είναι αυτή η σχέση τόσο μεγαλύτερ ο είναι το δυναμικό βιοαποδόμησης των αποβλήτων. Ο λόγος αυτός είναι πάντα μεγαλύτερος από τη μονάδα. ΚΛΙΜΑΚΑ : 2-3 για χαμηλής βιοαποδόμησης απόβλητα 3-6 για μέτριας βιοαποδόμησης απόβλητα >6 για μεγάλης βιοαποδόμησης απόβλητα

Προϋποθέσεις για την πραγματοποίηση της χώνευσης PH αποβλήτων : 7 - 7,5 Θερμοκρασία : επιδρά στη ταχύτητα μεθανοποίησης και στην ποσοστιαία αναλογία της χώνευσης των οργανικών υλικών. Και τα δύο αυξάνονται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία. Επιβάλλεται η εφαρμογή καλής μόνωσης και θέρμανσης ειδικότερα στα ψυχρά κλίματα Τα απόβλητα θα πρέπει να φτάνουν στη θερμοκρασία χώνευσης ( C ), πριν την εισαγωγή τους στο χωνευτήρα, για το λόγο αυτό μας ενδιαφέρει να ανακτούμε τη θερμότητα των απορροών (μέσω εναλλάκτη θερμότητας).

ΧΩΝΕΥΤΗΡΑΣ

Χρόνος παραμονής εντός του χωνευτήρα Ο χρόνος παραμονής των αποβλήτων στον χωνευτήρα εκφράζεται σε ημέρες και ονομάζεται υδραυλικ ό ς χρόνος παραμονής (Υ.Χ. Π.). Η σχέση που το εκφράζει είναι : Υ.Χ.Π = ( Ωφέλιμος Όγκος Χωνευτήρα ) / ( Ημερήσιο όγκο τροφοδοσίας)

Καθαρισμός βιοαερίου :  Ο καθαρισμός του βιοαερίου έγκειται στο να απαλλαγεί από όλα τα αέρια εκτός του μεθανίου.  Το κέρδος είναι πολλαπλό, γιατί: 1. καταργεί τη ν τοξικότητα 2. καταργεί το διαθρωτικό έργο που οφείλεται στο H 2 S και το CO 2 + H 2 O 3. καταργεί τους κινδύνους που οφείλονται στο νερό (ιδιαίτερα όταν σχηματίζεται πάγος) 4. απαλλάσσει τα αδρανή κατάλοιπα που περιλαμβάνει το CO παραλαμβάνουμε αέριο με σταθερά χαρακτηριστικά

Τρόποι καθαρισμού Βιοαερίου : Απομάκρυνση του H 2 S με σίδηρο ή οξείδιο του σιδήρου Απομάκρυνση του CO 2 με έκπλυση του αερίου μέσα στο νερό Καθαρισμός του CO 2 με ασβέστη.

Αποθήκευση Βιοαερίου : Αποθήκευση με χαμηλή πίεση Χρησιμοποιούνται είτε αεριοφυλάκια, εύκαμπτα σε πίεση mb ή αεριοφυλάκια κώδωνος (με αέρα ή με νερό) σε πίεση 50 mb. Αποθήκευση σε κάδο μέσης πίεσης Πραγματοποιείται αποθήκευση του αερίου σε χαλύβδινους κάδους σε πίεση 5 bar. Αποθήκευση με υψηλή πίεση Πραγματοποιείται σε φιάλες των 200 bar και χρησιμοποιούνται για την τροφοδότηση οχημάτων με βιοαέριο.

Κατανάλωση Βιοαερίου : Καύση του βιοαερίου για θέρμανση, σε επιτοίχιες θερμάστρες, κλασσικές χυτές θερμάστρες, θερμαντήρες αερίου κ. α. Χρήση του βιοαερίου σε κινητήρα για την παραγωγή ισχύος. Σε μονάδες συμπαραγωγής για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού ( ενδείκνυται ).

Πειραματική διάταξη υπολογισμού του όγκου του παραγόμενου βιοαερίου Συγκέντρωση βιοαερίου Χωνευτήρας Σωλήνας μεταφοράς παραγόμενου βιοαερίου στο δοχείο νερού Δοχείο νερού Έξοδος νερού Είσοδος αποβλήτων Θέρμανση χωνευτήρα Θερμόμετρο Υπερχείλιση

Ογκομέτρηση χωνεμένων αποβλήτων Έξοδος αποβλήτων

Βιβλιογραφία  Epstein, E The science of composting. CRC Press. Boca Raton. Florida  Rynk R On-Farm Composting Handbook. Northest Regional Agricultural Engineering Service. Ithaca, NY.  Γεωργακάκης, Δ Διαχείριση Αποβλήτων. Τεύχος 3 ο. Δευτεροβάθμια (Βιολογική) Επεξεργασία Γεωργο – Βιομηχανικών Αποβλήτων. Μέρος Β’. Αερόβιες Διεργασίες. Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών.  Χαρώνης, Π Βιοαέρια και ενέργεια από βιομάζα. εκδ. ΙΩΝ   

ΤΕΛΟΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ Ευχαριστώ πολύ για την προσοχή σας !