Ιδρυματικό Αποθετήριο
Πολυτεχνείο Κρήτης
EN  |  EL

Αναζήτηση

Πλοήγηση

Ο Χώρος μου

Ολοκληρωμένη επεξεργασία και αξιοποίηση στερεών οργανικών αποβλήτων στην περιοχή της Μεσογείου με χρήση αναερόβιας χώνευσης

Pellera Frantseska-Maria

Πλήρης Εγγραφή


URI: http://purl.tuc.gr/dl/dias/1C23072F-7E52-47F6-860E-D345BD5B4043
Έτος 2017
Τύπος Διδακτορική Διατριβή
Άδεια Χρήσης
Λεπτομέρειες
Εμφανίζεται στις Συλλογές

Περίληψη

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη της επεξεργασίας και αξιοποίησης στερεών οργανικών αποβλήτων, από τα πλέον παραγόμενα είδη στην περιοχή της Μεσογείου και ιδιαίτερα της Ελλάδας, χρησιμοποιώντας την τεχνολογία της αναερόβιας χώνευσης. Συγκεκριμένα, μελετήθηκαν τέσσερα στερεά οργανικά απόβλητα προερχόμενα από αγροβιομηχανικές δραστηριότητες, δηλαδή απόβλητα οινοποιείου (winery waste, WW), απόβλητα εκκόκκισης βάμβακος (cotton gin waste, CGW), απόβλητα ελαιουργείου (ελαιοπυρήνα) (olive pomace, OP) και απόβλητα βιομηχανίας χυμών (juice industry waste, JW) (απόβλητα πορτοκαλιών).Το πρώτο βήμα της παρούσας μελέτης ήταν ο προσδιορισμός του δυναμικού μεθανίου των υπό μελέτη υποστρωμάτων στην αρχική τους μορφή, μέσω αξιολόγησης της επίδρασης διαφορετικών λόγων υπόστρωμα προς εμβόλιο (substrate to inoculum ratio, SIR) και διαφορετικών ειδών εμβολίου. Γι’ αυτόν τον σκοπό, διεξήχθησαν δοκιμές βιοχημικού δυναμικού μεθανίου (biochemical methane potential, BMP), στις οποίες εξετάστηκαν τέσσερις τιμές SIR, συγκεκριμένα 0.25, 0.5, 1 και 2 (σε βάση πτητικών στερεών (volatile solids, VS)), και συγκρίθηκαν τρία διαφορετικά είδη εμβολίου, συγκεκριμένα, αναερόβια ιλύς, διασταλάγματα χώρου υγειονομικής ταφής αποβλήτων (ΧΥΤΑ) και βαρυτικά πυκνωμένη αναερόβια ιλύς. Εν τέλει, η αναερόβια ιλύς βρέθηκε ως η πλέον κατάλληλη μεταξύ των εξεταζόμενων δειγμάτων, ενώ τα διασταλάγματα ΧΥΤΑ και η πυκνωμένη αναερόβια ιλύς έδειξαν χαμηλότερη αποδοτικότητα. Οι βέλτιστες τιμές SIR για τον προσδιορισμό του δυναμικού μεθανίου των υπό μελέτη υποστρωμάτων ήταν 0.5 για τα WW και JW και 0.25 για τα CGW και OP, παράγοντας 446.2, 446.0, 268.0 και 258.7 mLCH4,STP/gVSυποσστρώματος, αντίστοιχα. Ο σύνθετος χαρακτήρας της αναερόβιας χώνευσης των υπό μελέτη υποστρωμάτων έγινε εμφανής μέσω της συσχέτισης διαφορετικών SIR με κινητικά μοντέλα δύο και τριών παραμέτρων, με την προσέγγιση που λάμβανε υπόψη πολλαπλά στάδια στην διεργασία, να φαίνεται κατάλληλη για την περιγραφή των πειραματικών δεδομένων.Το επόμενο μέρος της μελέτης επικεντρώθηκε στην εφαρμογή δύο μεθόδων προεπεξεργασίας πριν την αναερόβια χώνευση των υπό μελέτη υποστρωμάτων. Συγκεκριμένα, αυτές οι μέθοδοι ήταν η προεπεξεργασία με χρήση μικροκυμάτων και η χημική προεπεξεργασία. Σε αμφότερες τις περιπτώσεις, στόχος ήταν η αξιολόγηση της επίδρασης τέτοιου είδους προεπεξεργασιών στην διαλυτοποίηση και στην αποδομησιμότητα των υποστρωμάτων. Η επίδραση στην διαλυτοποίηση των υποστρωμάτων αξιολογήθηκε μέσω αναλύσεων των υγρών κλασμάτων που προέκυψαν μετά την προεπεξεργασία, ως προς τις συγκεντρώσεις τους σε διαλυτό χημικά απαιτούμενο οξυγόνο (soluble chemical oxygen demand, sCOD) και ολικές φαινόλες (total phenols, TPH), ενώ η επίδραση στην αποδομησιμότητα των υποστρωμάτων εκτιμήθηκε μέσω της διεξαγωγής δοκιμών BMP, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν για τα αντίστοιχα στερεά κλάσματα. Οι συνθήκες που υιοθετήθηκαν σε αυτές τις δοκιμές BMP βασίστηκαν στα αποτελέσματα του πρώτου μέρους της μελέτης. Η προεπεξεργασία με μικροκύματα πραγματοποιήθηκε με χρήση ενός συστήματος αντίδρασης μικροκυμάτων εργαστηριακής κλίμακας και διερευνώντας την μεταβολή τεσσάρων λειτουργικών παραμέτρων, συγκεκριμένα, του λόγου στερεό προς υγρό (50, 75 και 100 g/L), του ρυθμού θέρμανσης (2.5, 5 και 10 °C/min), του χρόνου παραμονής (5, 10, 15 και 30 min) και της θερμοκρασίας (75, 125, 150, 175 και 200 °C). Από την άλλη, για την χημική προεπεξεργασία των υποστρωμάτων διερευνήθηκε η χρήση οκτώ διαφορετικών αντιδραστηρίων, συγκεκριμένα, υδροξειδίου του νατρίου (NaOH), όξινου ανθρακικού νατρίου (NaHCO3), χλωριούχου νατρίου (NaCl), κιτρικού οξέος (H3Cit), οξικού οξέος (AcOH), υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2), ακετόνης (Me2CO) και αιθανόλης (EtOH), σε τρεις ομάδες συνθηκών, οι οποίες κατέληξαν σε επεξεργασία μεταβαλλόμενης έντασης, εξαρτώμενη από την διάρκεια της διεργασίας (16, 8 και 4 h), την δοσολογία αντιδραστηρίου (0.25, 0.5 και 1 mmol/gVS) και την θερμοκρασία (25, 60 και 90 °C). Η χρήση διαφορετικών αντιδραστηρίων υιοθετήθηκε με σκοπό τον προσδιορισμό της επίδρασης της διαφορετικής φύσης των αντιδραστηρίων (βασική, όξινη, αλατώδης, οξειδωτική, οργανική) στα τελικά αποτελέσματα.Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την προεπεξεργασία με μικροκύματα έδειξαν ότι η θερμοκρασία είχε την πλέον σημαντική επίδραση ανάμεσα στις εξεταζόμενες λειτουργικές παραμέτρους, ενώ προσδιορίστηκαν βέλτιστες τιμές λόγου στερεό προς υγρό, ρυθμού θέρμανσης και χρόνου παραμονής, οι οποίες αντιστοιχούν σε 50 g/L, 10 °C/min, και 5 min. Η προεπεξεργασία με μικροκύματα φαίνεται να άσκησε διαφορετική επίδραση στο κάθε εξεταζόμενο υπόστρωμα. Ειδικότερα, τα WW και JW επηρεάστηκαν κυρίως όσον αφορά στην διαλυτοποίησή τους, ενώ στις περι

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες

Στατιστικά