Πρωτότυπος Τίτλος:
Αναερόβια συν-χώνευση αστικής ιλύος και αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων για τη βέλτιστη παραγωγή βιοαερίου
Συγγραφέας:
Μαραγκάκη, Αγγελική Ε.
Επιβλέπων καθηγητής:
Λαζαρίδη, Αικατερίνη-Κωνσταντία
Περίληψη:
Στα πλαίσια της αειφόρου κυκλικής πόλης τα αστικά λύματα πρέπει να διαχειρίζονται έτσι, ώστε να προκαλούν τη μικρότερη δυνατή περιβαλλοντική επιβάρυνση. Επίσης, η τάση προς αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας με στόχο τη μελλοντική ενεργειακά απαγκίστρωση από το πετρέλαιο και τον λιγνίτη αποτελούν προτεραιότητα για τις περισσότερες χώρες, όπου τα νέα θεσμικά πλαίσια και η ανάπτυξη νέων τεχνολογιών συμβάλλουν στην επίτευξη της αειφόρου ανάπτυξης.
Επιπλέον, ένα από τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά προβλήματα που απασχολούν την ανθρωπότητα στις μέρες μας είναι η αλόγιστη παραγωγή αποβλήτων και η έλλειψη μεθόδων και πρακτικών για την ορθολογική και φιλική προς το περιβάλλον διαχείριση τους. Οι περισσότερες αστικές και ημιαστικές περιοχές της χώρας μας παράγουν περίπου τα ίδια προϊόντα και κατά συνέπεια έχουν να αντιμετωπίσουν περίπου τα ίδια απόβλητα. Ιδιαίτερη μνεία πρέπει να γίνει για τις σημαντικότερες αγροτοβιομηχανικές μονάδες που συναντά κανείς στην ελληνική περιφέρεια.
Την ίδια στιγμή όμως, στις Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων (Ε.Ε.Λ.) όλων των μεγάλων πόλεων λειτουργούν συστήματα παραγωγής βιοαερίου, τα οποία στοχεύουν κυρίως στην επεξεργασία της ιλύος και όχι στη βέλτιστη παραγωγή βιοαερίου. Συνεπώς, οι ήδη εγκαταστημένες και εν λειτουργία μονάδες θα μπορούσαν με την προσθήκη και άλλων αποβλήτων να αυξήσουν δραματικά την παραγωγή τους σε βιοαέριο, αποδίδοντας έτσι σημαντικές ποσότητες ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας. Με τον τρόπο αυτό ταυτόχρονα επιτυγχάνεται η παραγωγή ανανεώσιμης πηγής ενέργειας και η επεξεργασία των αποβλήτων, χωρίς να απαιτούνται επιπρόσθετες εγκαταστάσεις με ότι συνεπάγεται αυτό. Δυστυχώς μέχρι σήμερα, πολύ λίγη έρευνα έχει γίνει για να αξιοποιηθούν αγροτοβιομηχανικά απόβλητα σε Ε.Ε.Λ.
Στόχος της παρούσας διατριβής ήταν η διερεύνηση διαφορετικών μειγμάτων τροφοδοσίας αστικής ιλύος και αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων με κύριο στόχο την βελτίωση των λειτουργικών παραμέτρων του αντιδραστήρα, και την αύξηση παραγωγής βιοαερίου στις μονάδες, αποδίδοντας έτσι σημαντικά οφέλη από την πώληση ηλεκτρικής ενέργειας (πιθανότατα και θερμικής) καθώς και την ταυτόχρονη επεξεργασία προβληματικών ως επί το πλείστον αποβλήτων. Για την υποστήριξη των αποτελεσμάτων, μελετήθηκε η μεσοφιλική αναερόβια συν-χώνευση της αστικής ιλύος και μικρής ποσότητας 5-10% (v/v) αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων σε εργαστηριακούς και πιλοτικούς αντιδραστήρες συνεχούς ανάδευσης (Continous Stirred Tank Reactors- CSTR). Συνολικά μελετήθηκαν δέκα (10) διαφορετικά υποστρώματα.
Τα πειράματα έδειξαν ότι η προσθήκη οργανικών υπολειμμάτων σε αναερόβιους αντιδραστήρες που επεξεργάζονται αστική ιλύ αυξάνει σημαντικά την ποσότητα του βιοαερίου που παράγεται και το ποσοστό ανάμιξης θα πρέπει να είναι 5-10% της ποσότητας της ιλύος που επεξεργάζεται. Η απόδοση των αναερόβιων αντιδραστήρων σε σχέση με το υλικό ανάμιξης αυξάνει κατά σειρά για γλυκερίνη > κατσίγαρο > μείγμα οργανικού κλάσματος Αστικών Στερεών Αποβλήτων (ΑΣΑ) και γλυκερίνης > μείγμα οργανικού κλάσματος ΑΣΑ, κατσίγαρου και τυρόγαλου > οργανικό κλάσμα ΑΣΑ > τυρόγαλο > υπολείμματα οινοποιείου > μείγμα γλυκερίνης και κοπριές αιγοπροβάτων > κοπριές αιγοπροβάτων. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώνουν το φαινόμενο της συν-χώνευσης, που καταγράφεται σε όλες τις διαδικασίες βιολογικής αποσύνθεσης, με αποτέλεσμα η παραγωγή βιοαερίου να αυξάνεται όταν χρησιμοποιείται ένα μείγμα υποστρωμάτων και αυτή η αύξηση είναι πολύ μεγαλύτερη από εκείνη που θα περιμέναμε να αποδώσει στοιχειομετρικά το οργανικό φορτίο της προσθήκης.
Η παρούσα μελέτη θα μπορούσε να συνεισφέρει αποτελεσματικά στην ανάπτυξη μιας αξιόπιστης μεθόδου για την αύξηση παραγωγής βιοαερίου στις Ε.Ε.Λ. καθώς και την ταυτόχρονη επεξεργασία αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων. Συνολικά, η αναερόβια συν-χώνευση αστικής ιλύος και αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων μπορεί να αποδειχθεί ένα χρήσιμο εργαλείο για την επιθυμητή βιώσιμη ανάπτυξη της κοινωνίας μας, αφού αφ’ ενός μπορεί να συμβάλλει στη λύση του ενεργειακού προβλήματος με στόχο την επίτευξη της αειφόρου ανάπτυξης, και αφ’ ετέρου να βοηθήσει στην επεξεργασία προβληματικών αποβλήτων.
Επιπλέον, ένα από τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά προβλήματα που απασχολούν την ανθρωπότητα στις μέρες μας είναι η αλόγιστη παραγωγή αποβλήτων και η έλλειψη μεθόδων και πρακτικών για την ορθολογική και φιλική προς το περιβάλλον διαχείριση τους. Οι περισσότερες αστικές και ημιαστικές περιοχές της χώρας μας παράγουν περίπου τα ίδια προϊόντα και κατά συνέπεια έχουν να αντιμετωπίσουν περίπου τα ίδια απόβλητα. Ιδιαίτερη μνεία πρέπει να γίνει για τις σημαντικότερες αγροτοβιομηχανικές μονάδες που συναντά κανείς στην ελληνική περιφέρεια.
Την ίδια στιγμή όμως, στις Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων (Ε.Ε.Λ.) όλων των μεγάλων πόλεων λειτουργούν συστήματα παραγωγής βιοαερίου, τα οποία στοχεύουν κυρίως στην επεξεργασία της ιλύος και όχι στη βέλτιστη παραγωγή βιοαερίου. Συνεπώς, οι ήδη εγκαταστημένες και εν λειτουργία μονάδες θα μπορούσαν με την προσθήκη και άλλων αποβλήτων να αυξήσουν δραματικά την παραγωγή τους σε βιοαέριο, αποδίδοντας έτσι σημαντικές ποσότητες ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας. Με τον τρόπο αυτό ταυτόχρονα επιτυγχάνεται η παραγωγή ανανεώσιμης πηγής ενέργειας και η επεξεργασία των αποβλήτων, χωρίς να απαιτούνται επιπρόσθετες εγκαταστάσεις με ότι συνεπάγεται αυτό. Δυστυχώς μέχρι σήμερα, πολύ λίγη έρευνα έχει γίνει για να αξιοποιηθούν αγροτοβιομηχανικά απόβλητα σε Ε.Ε.Λ.
Στόχος της παρούσας διατριβής ήταν η διερεύνηση διαφορετικών μειγμάτων τροφοδοσίας αστικής ιλύος και αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων με κύριο στόχο την βελτίωση των λειτουργικών παραμέτρων του αντιδραστήρα, και την αύξηση παραγωγής βιοαερίου στις μονάδες, αποδίδοντας έτσι σημαντικά οφέλη από την πώληση ηλεκτρικής ενέργειας (πιθανότατα και θερμικής) καθώς και την ταυτόχρονη επεξεργασία προβληματικών ως επί το πλείστον αποβλήτων. Για την υποστήριξη των αποτελεσμάτων, μελετήθηκε η μεσοφιλική αναερόβια συν-χώνευση της αστικής ιλύος και μικρής ποσότητας 5-10% (v/v) αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων σε εργαστηριακούς και πιλοτικούς αντιδραστήρες συνεχούς ανάδευσης (Continous Stirred Tank Reactors- CSTR). Συνολικά μελετήθηκαν δέκα (10) διαφορετικά υποστρώματα.
Τα πειράματα έδειξαν ότι η προσθήκη οργανικών υπολειμμάτων σε αναερόβιους αντιδραστήρες που επεξεργάζονται αστική ιλύ αυξάνει σημαντικά την ποσότητα του βιοαερίου που παράγεται και το ποσοστό ανάμιξης θα πρέπει να είναι 5-10% της ποσότητας της ιλύος που επεξεργάζεται. Η απόδοση των αναερόβιων αντιδραστήρων σε σχέση με το υλικό ανάμιξης αυξάνει κατά σειρά για γλυκερίνη > κατσίγαρο > μείγμα οργανικού κλάσματος Αστικών Στερεών Αποβλήτων (ΑΣΑ) και γλυκερίνης > μείγμα οργανικού κλάσματος ΑΣΑ, κατσίγαρου και τυρόγαλου > οργανικό κλάσμα ΑΣΑ > τυρόγαλο > υπολείμματα οινοποιείου > μείγμα γλυκερίνης και κοπριές αιγοπροβάτων > κοπριές αιγοπροβάτων. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώνουν το φαινόμενο της συν-χώνευσης, που καταγράφεται σε όλες τις διαδικασίες βιολογικής αποσύνθεσης, με αποτέλεσμα η παραγωγή βιοαερίου να αυξάνεται όταν χρησιμοποιείται ένα μείγμα υποστρωμάτων και αυτή η αύξηση είναι πολύ μεγαλύτερη από εκείνη που θα περιμέναμε να αποδώσει στοιχειομετρικά το οργανικό φορτίο της προσθήκης.
Η παρούσα μελέτη θα μπορούσε να συνεισφέρει αποτελεσματικά στην ανάπτυξη μιας αξιόπιστης μεθόδου για την αύξηση παραγωγής βιοαερίου στις Ε.Ε.Λ. καθώς και την ταυτόχρονη επεξεργασία αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων. Συνολικά, η αναερόβια συν-χώνευση αστικής ιλύος και αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων μπορεί να αποδειχθεί ένα χρήσιμο εργαλείο για την επιθυμητή βιώσιμη ανάπτυξη της κοινωνίας μας, αφού αφ’ ενός μπορεί να συμβάλλει στη λύση του ενεργειακού προβλήματος με στόχο την επίτευξη της αειφόρου ανάπτυξης, και αφ’ ετέρου να βοηθήσει στην επεξεργασία προβληματικών αποβλήτων.
Ημερομηνία κατάθεσης:
2018-07-10
Γλώσσες Τεκμηρίου:
Ελληνικά
Θεματικές Κατηγορίες:
Λύματα και συστήματα διάθεσης λυμάτων
Βιώσιμη Ανάπτυξη
Πόλεις. Αστική Γεωγραφία
Βιώσιμη Ανάπτυξη
Πόλεις. Αστική Γεωγραφία
Λοιπά Θέματα:
Αναερόβια επεξεργασία λυμάτων
Λύματα - Καθαρισμός - Ελλάδα
Λύματα - Καθαρισμός - Ελλάδα
Λέξεις-κλειδιά:
Εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων, Αγροτοβιομηχανικά προϊόντα, Αναερόβια συν-χώνευση, Κατσίγαρος, Τυρόγαλο
Περιγραφή:
381 σ.:εικ.,πίν.,διαγρ.,σχ.
Άδεια χρήσης:
Αναφορά Δημιουργού – Μη Εμπορική Χρήση – Όχι Παράγωγα Έργα 4.0
