Ανάπτυξη ταχύρρυθμου αναερόβιου θερμόφιλου χωνευτήρα για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου
Τα υγρά απόβλητα ελαιοτριβείου αποτελούν το παραπροϊόν της παραγωγής ελαιολάδου των ελαιοτριβείων τριών φάσεων. Το παραπροϊόν αυτό είναι αρκετά ρυπογόνο για το περιβάλλον εξαιτίας της υψηλής οργανικής φόρτισης και των φαινολικών ενώσεων που περιέχει. Σκοπός αυτής της εργασίας ήταν η ανάπτυξη ενός τα...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10318 |
| id |
nemertes-10889-10318 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Θερμόφιλη αναερόβια χώνευση Υγρά απόβλητα ελαιοτριβείου Υδροδυναμικός χαρακτηρισμός Ιχνηθέτης Αντιδραστήρας ανοδικής ροής σταθερής κλίνης Thermophilic anaerobic digestion Olive mill wastewater Hydrodynamic characterization Tracing Upflow packed bed reactor 662.88 |
| spellingShingle |
Θερμόφιλη αναερόβια χώνευση Υγρά απόβλητα ελαιοτριβείου Υδροδυναμικός χαρακτηρισμός Ιχνηθέτης Αντιδραστήρας ανοδικής ροής σταθερής κλίνης Thermophilic anaerobic digestion Olive mill wastewater Hydrodynamic characterization Tracing Upflow packed bed reactor 662.88 Τσίγκου, Κωνσταντίνα Ανάπτυξη ταχύρρυθμου αναερόβιου θερμόφιλου χωνευτήρα για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου |
| description |
Τα υγρά απόβλητα ελαιοτριβείου αποτελούν το παραπροϊόν της παραγωγής ελαιολάδου των ελαιοτριβείων τριών φάσεων. Το παραπροϊόν αυτό είναι αρκετά ρυπογόνο για το περιβάλλον εξαιτίας της υψηλής οργανικής φόρτισης και των φαινολικών ενώσεων που περιέχει. Σκοπός αυτής της εργασίας ήταν η ανάπτυξη ενός ταχύρρυθμου θερμόφιλου αναερόβιου συστήματος, το οποίο θα ήταν ικανό να αποδομήσει μεγάλα ποσοστά των περιεχόμενων οργανικών ενώσεων των υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου, με ταυτόχρονη μετατροπή τους σε βιοαέριο.
Πρώτο στάδιο της μελέτης ήταν η συλλογή ιλύος από Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) αντιδραστήρα, ο οποίος είχε επιτύχει αντίστοιχα μεγάλα ποσοστά βιοαποδόμησης υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου παράγοντας ταυτόχρονα βιοαέριο, υπό μεσόφιλες συνθήκες. Η ιλύς ελέγχθηκε ως προς την ύπαρξη θερμόφιλων υποπληθυσμών και έπειτα εγκλιματίσθηκε για διάστημα 70 ημερών.
Εν συνεχεία, η θερμόφιλη και η μεσόφιλη ιλύς του αντιδραστήρα UASB καθώς και λάσπη από βιολογικό συγκρίθηκαν ως προς την αποδοτικότητα αποδόμησης υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου υπό θερμόφιλες και μεσόφιλες συνθήκες, με δοκιμασίες Βιοχημικού Μεθανογόνου Δυναμικού (ΒΜΡ). Οι αποδόσεις σημειώθηκαν σε κοντινές τιμές, με μικρές διαφορές. Μεγαλύτερο ποσοστό βιοαποδομισημότητας της τάξεως του 65.39% παρουσίασε η θερμόφιλη λάσπη UASB, αλλά όσον αφορά τον ειδικό ρυθμό παραγωγής μεθανίου οι διαφορές ήταν σημαντικά μεγάλες. Μέγιστη τιμή παρουσίασε η μεσόφιλη ιλύς UASB με 348.28±101.33 ml CH4/g VSSadded/d, ενώ ακολούθησαν η ιλύς βιολογικού στους 37oC, η θερμόφιλη UASB και τέλος η ιλύς βιολογικού στους 55oC.
Η επόμενη σειρά δοκιμών αφορούσε τον υδροδυναμικό χαρακτηρισμό του αντιδραστήρα που επρόκειτο να χρησιμοποιηθεί για την θερμόφιλη αναερόβια χώνευση των υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου. Ο αντιδραστήρας που επιλέχθηκε είναι σταθερής κλίνης ανοδικής ροής (Upflow Packed-Bed Reactor, UPBR) με δυνατότητα ανακυκλοφορίας της επεξεργασμένης απορροής, και μελετήθηκε σε 4 διαφορετικές περιπτώσεις συνδυασμού απουσίας/παρουσίας πληρωτικού υλικού και ανακυκλοφορίας. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν με χρήση ιχνηθέτη F- ενώ τα αποτελέσματα συγκέντρωσης-χρόνου μετατράπηκαν σε καμπύλες χρόνου παραμονής (Εθ) έναντι αδιάστατου χρόνου (θ) και προσομοιάστηκαν με τα πρότυπα μοντέλα αξονικής διασποράς (ADM) και αντιδραστήρων σε σειρά (TIS). Το μοντέλο αξονικής διασποράς απορρίφθηκε για όλες τις περιπτώσεις, καταλήγοντας στο συμπέρασμα πως ο αντιδραστήρας λειτουργεί σχεδόν σαν ιδανικός CSTR υπολογίζοντας τον αριθμό των αντιδραστήρων (Ν) ίσο με 1 για κάθε περίπτωση όπου είχε εφαρμοστεί ανακυκλοφορία (παρουσία ή απουσία φορέων βιομάζας). Στις περιπτώσεις που η ανακυκλοφορία δεν λειτούργησε, απουσία πληρωτικού υλικού παρουσιάστηκε λειτουργία μη ιδανικής ανάμειξης, ενώ παρουσία αυτού σημειώθηκε τάση για εμφάνιση αυλωτής ροής (PFR).
Όσον αφορά την αναερόβια χώνευση υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου χρησιμοποιώντας τον αντιδραστήρα UPBR, διάφορα σενάρια λειτουργίας δοκιμάστηκαν υπό θερμόφιλες συνθήκες εστιάζοντας στη μείωση του υδραυλικού χρόνου παραμονής (HRT) έτσι ώστε να επιτευχθεί ταχύρρυθμη λειτουργία. Ο ελάχιστος χρόνος παραμονής σημειώθηκε στις 8 ημέρες, με αξιόλογα ποσοστά αποδόμησης οργανικών ενώσεων και μετατροπής τους σε CH4 και CO2. Ο δείκτης απόδοσης της παραγωγής μεθανίου κυμάνθηκε από 0.20 έως 0.33 L CH4/ g t-CODremoved, ανάλογα με το σενάριο λειτουργίας που δοκιμαζόταν κάθε φορά. |
| author2 |
Κορνάρος, Μιχαήλ |
| author_facet |
Κορνάρος, Μιχαήλ Τσίγκου, Κωνσταντίνα |
| format |
Thesis |
| author |
Τσίγκου, Κωνσταντίνα |
| author_sort |
Τσίγκου, Κωνσταντίνα |
| title |
Ανάπτυξη ταχύρρυθμου αναερόβιου θερμόφιλου χωνευτήρα για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου |
| title_short |
Ανάπτυξη ταχύρρυθμου αναερόβιου θερμόφιλου χωνευτήρα για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου |
| title_full |
Ανάπτυξη ταχύρρυθμου αναερόβιου θερμόφιλου χωνευτήρα για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου |
| title_fullStr |
Ανάπτυξη ταχύρρυθμου αναερόβιου θερμόφιλου χωνευτήρα για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου |
| title_full_unstemmed |
Ανάπτυξη ταχύρρυθμου αναερόβιου θερμόφιλου χωνευτήρα για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου |
| title_sort |
ανάπτυξη ταχύρρυθμου αναερόβιου θερμόφιλου χωνευτήρα για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10318 |
| work_keys_str_mv |
AT tsinkoukōnstantina anaptyxētachyrrythmouanaerobiouthermophilouchōneutēragiatēnepexergasiaygrōnapoblētōnelaiotribeiou AT tsinkoukōnstantina developmentofahighratethermophilicanaerobicdigesterforolivemillwastewatertreatment |
| _version_ |
1771297349604212736 |
| spelling |
nemertes-10889-103182022-09-05T20:16:40Z Ανάπτυξη ταχύρρυθμου αναερόβιου θερμόφιλου χωνευτήρα για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου Development of a high-rate thermophilic anaerobic digester for olive mill waste water treatment Τσίγκου, Κωνσταντίνα Κορνάρος, Μιχαήλ Καραπαναγιώτη, Χρυσή Παρασκευά, Χριστάκης Tsigkou, Konstantina Θερμόφιλη αναερόβια χώνευση Υγρά απόβλητα ελαιοτριβείου Υδροδυναμικός χαρακτηρισμός Ιχνηθέτης Αντιδραστήρας ανοδικής ροής σταθερής κλίνης Thermophilic anaerobic digestion Olive mill wastewater Hydrodynamic characterization Tracing Upflow packed bed reactor 662.88 Τα υγρά απόβλητα ελαιοτριβείου αποτελούν το παραπροϊόν της παραγωγής ελαιολάδου των ελαιοτριβείων τριών φάσεων. Το παραπροϊόν αυτό είναι αρκετά ρυπογόνο για το περιβάλλον εξαιτίας της υψηλής οργανικής φόρτισης και των φαινολικών ενώσεων που περιέχει. Σκοπός αυτής της εργασίας ήταν η ανάπτυξη ενός ταχύρρυθμου θερμόφιλου αναερόβιου συστήματος, το οποίο θα ήταν ικανό να αποδομήσει μεγάλα ποσοστά των περιεχόμενων οργανικών ενώσεων των υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου, με ταυτόχρονη μετατροπή τους σε βιοαέριο. Πρώτο στάδιο της μελέτης ήταν η συλλογή ιλύος από Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) αντιδραστήρα, ο οποίος είχε επιτύχει αντίστοιχα μεγάλα ποσοστά βιοαποδόμησης υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου παράγοντας ταυτόχρονα βιοαέριο, υπό μεσόφιλες συνθήκες. Η ιλύς ελέγχθηκε ως προς την ύπαρξη θερμόφιλων υποπληθυσμών και έπειτα εγκλιματίσθηκε για διάστημα 70 ημερών. Εν συνεχεία, η θερμόφιλη και η μεσόφιλη ιλύς του αντιδραστήρα UASB καθώς και λάσπη από βιολογικό συγκρίθηκαν ως προς την αποδοτικότητα αποδόμησης υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου υπό θερμόφιλες και μεσόφιλες συνθήκες, με δοκιμασίες Βιοχημικού Μεθανογόνου Δυναμικού (ΒΜΡ). Οι αποδόσεις σημειώθηκαν σε κοντινές τιμές, με μικρές διαφορές. Μεγαλύτερο ποσοστό βιοαποδομισημότητας της τάξεως του 65.39% παρουσίασε η θερμόφιλη λάσπη UASB, αλλά όσον αφορά τον ειδικό ρυθμό παραγωγής μεθανίου οι διαφορές ήταν σημαντικά μεγάλες. Μέγιστη τιμή παρουσίασε η μεσόφιλη ιλύς UASB με 348.28±101.33 ml CH4/g VSSadded/d, ενώ ακολούθησαν η ιλύς βιολογικού στους 37oC, η θερμόφιλη UASB και τέλος η ιλύς βιολογικού στους 55oC. Η επόμενη σειρά δοκιμών αφορούσε τον υδροδυναμικό χαρακτηρισμό του αντιδραστήρα που επρόκειτο να χρησιμοποιηθεί για την θερμόφιλη αναερόβια χώνευση των υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου. Ο αντιδραστήρας που επιλέχθηκε είναι σταθερής κλίνης ανοδικής ροής (Upflow Packed-Bed Reactor, UPBR) με δυνατότητα ανακυκλοφορίας της επεξεργασμένης απορροής, και μελετήθηκε σε 4 διαφορετικές περιπτώσεις συνδυασμού απουσίας/παρουσίας πληρωτικού υλικού και ανακυκλοφορίας. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν με χρήση ιχνηθέτη F- ενώ τα αποτελέσματα συγκέντρωσης-χρόνου μετατράπηκαν σε καμπύλες χρόνου παραμονής (Εθ) έναντι αδιάστατου χρόνου (θ) και προσομοιάστηκαν με τα πρότυπα μοντέλα αξονικής διασποράς (ADM) και αντιδραστήρων σε σειρά (TIS). Το μοντέλο αξονικής διασποράς απορρίφθηκε για όλες τις περιπτώσεις, καταλήγοντας στο συμπέρασμα πως ο αντιδραστήρας λειτουργεί σχεδόν σαν ιδανικός CSTR υπολογίζοντας τον αριθμό των αντιδραστήρων (Ν) ίσο με 1 για κάθε περίπτωση όπου είχε εφαρμοστεί ανακυκλοφορία (παρουσία ή απουσία φορέων βιομάζας). Στις περιπτώσεις που η ανακυκλοφορία δεν λειτούργησε, απουσία πληρωτικού υλικού παρουσιάστηκε λειτουργία μη ιδανικής ανάμειξης, ενώ παρουσία αυτού σημειώθηκε τάση για εμφάνιση αυλωτής ροής (PFR). Όσον αφορά την αναερόβια χώνευση υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου χρησιμοποιώντας τον αντιδραστήρα UPBR, διάφορα σενάρια λειτουργίας δοκιμάστηκαν υπό θερμόφιλες συνθήκες εστιάζοντας στη μείωση του υδραυλικού χρόνου παραμονής (HRT) έτσι ώστε να επιτευχθεί ταχύρρυθμη λειτουργία. Ο ελάχιστος χρόνος παραμονής σημειώθηκε στις 8 ημέρες, με αξιόλογα ποσοστά αποδόμησης οργανικών ενώσεων και μετατροπής τους σε CH4 και CO2. Ο δείκτης απόδοσης της παραγωγής μεθανίου κυμάνθηκε από 0.20 έως 0.33 L CH4/ g t-CODremoved, ανάλογα με το σενάριο λειτουργίας που δοκιμαζόταν κάθε φορά. Olive mill wastewater (OMW) is a by-product of the three-phase olive oil extraction process, displaying a serious environmental risk due to its high content in organic constituents and phenolic compounds. This master thesis was focused on the development of a high-rate thermophilic anaerobic digester, able to remove a high percentage of organic load contained in OMW by efficiently converting it to valuable biogas. At first, anaerobic sludge was isolated from a mesophilic Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor, which was also deployed in treating 3-phase OMW with high removal of organic compounds. The presence of thermophilic microflora was examined and afterwards the sludge was acclimated in thermophilic conditions. The next step was the investigation of OMW biodegradability through Biochemical Methane Potential (BMP) assays. The mesophilic and thermophilic UASB sludge in addition to the sludge obtained from a Waste Water Treatment Plant (WWTP) were tested under thermophilic and mesophilic conditions. The methane yields presented narrow range while the highest biodegradability percentage was found to be 65.39% for the thermophilic UASB sludge. Concerning the maximum methane production rate, the value of 348.28±101.33 ml CH4/g VSSadded/d was achieved by the mesophilic UASB sludge, followed by the WWTP sludge at mesophilic conditions, the thermophilic UASB sludge and the WWTP sludge at thermophilic conditions. The next series of experiments concerned the hydrodynamic characterization of the reactor which was going to be used for the thermophilic anaerobic digestion of OMW. The selected reactor was an Upflow Packed-Bed Reactor (UPBR) with recycling stream and was studied under different experimental conditions in relation to the presence or absence of recycling stream and biomass carriers, under abiotic conditions. The study was carried out using fluoride anions (F-) as tracer, while the curves of fluoride concentration against time were transformed into functions of Residence Time Distribution (Εθ) versus dimensionless time (θ). The RTD curves were simulated to the continuous reactors standard models, more specifically the Axial Dispersion Model (ADM) and the Tanks in Series (TIS) model. The ADM was rejected for all the experiments concluding to the exhibition of an almost ideal CSTR operation in the presence of recycling stream. Concerning the absence of recycling stream and biomass carriers a non-ideal mixer tendency was predicted as the reactor exhibited a turbulent mixing behavior. In the case of recycling stream absence and biomass carriers presence, a Plug Flow Reactor tendency was observed. Several operational scenarios were investigated, related to the thermophilic anaerobic digestion of OMW using the UPBR, focusing on Hydraulic Retention Time (HRT) decrease. The minimum HRT was achieved at 8 days, succeeding high organic constituents biodegradation while large amounts of biogas were produced. The methane yield ranged between 0.20 - 0.33 L CH4/ g t-CODremoved, depending on the operational scenario implemented. 2017-06-01T11:12:09Z 2017-06-01T11:12:09Z 2016-04-25 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10318 gr 12 application/pdf |
