Naslov (srp)

Povećanje energetske efikasnosti u postrojenjima za tretman otpadnih voda optimizacijom procesa kodigestije

Autor

Rakić, Nikola, 1987-

Doprinosi

Šušteršič, Vanja, 1967-
Gordić, Dušan, 1970-
Bošković, Goran, 1978-
Jovičić, Nebojša, 1963-
Spasić, Živan, 1960-
Vukašinović, Vladimir, 1986-

Opis (eng)

Anaerobic digestion is a process in which microorganisms break down biodegradable materialin the absence of oxygen. Today, it represents a technology that can stabilize sewage sludge,and be used in the digestive treatment of various food or biodegradable wastes and thecollection of bioenergy. The end product of the process is biogas, which is collected asrenewable energy and nutrient-rich digestate, which is most often transformed into biofertilizer. In this way, the production of renewable energy and the processing of waste areachieved simultaneously, without the need for additional facilities. The stability andperformance of the anaerobic digestion process can be improved by combining several differenttypes of biodegradable wastes into one mixture. On that way plant profitability would improveand overcome numerous problems, such as nutrient imbalances, rapid acidification, and thepresence of inhibitory compounds.Co-digestion implementation in wastewater treatment plants enhances biogas yield, so thisdissertation investigated the optimal ratio of biodegradable waste and sewage sludge. Theincrease in biogas production was investigated through batch tests using basic biomethanepotential (BMP) equipment, while synergistic effects were evaluated by chemical oxygendemand (COD) balance. Analyses were performed in four volume basis ratios (3/1, 1/1, 1/3,1/0) of primary sludge and food waste with added low food waste: 3,375%; 4,675% and 5,35%;respectively. The best proportion was found to be 1/3 with the maximum biogas production(618,7 mL/g VS added) and the organic removal of 52,8% COD elimination. The highestenhancement rate was observed among co-digs 3/1 and 1/1 (105,72 mL/g VS). A positivecorrelation between biogas yield and COD removal is noticed while microbial flux required anoptimal pH, value of 8 significantly decreased daily production rate. COD reductions furthersupported the synergistic impact; specifically, an additional 7,1%; 12,8%; and 17% of CODwere converted into biogas during co-digestions 1, 2, and 3, respectively. Three mathematicalmodels were applied to estimate the kinetic parameters and check the accuracy of theexperiment. The first-order model with a hydrolysis rate of 0,23–0,27 indicated rapidlybiodegradable co/substrates, modified Gompertz confirmed immediate commencement of codigs through zero lag phase, while the Cone model had the best fit of over 99% for all trials.Finally, the thesis points out that the COD method based on linear dependence can be used fordeveloping a relatively accurate model for biogas potential estimation in anaerobic digesters.

Opis (srp)

Anaerobna digestija je proces u kojem mikroorganizmi razlažu biorazgradivimaterijal u odsustvu kiseonika. Danas, ona predstavlja tehnologiju kojom se možestabilizovati kanalizacioni mulj, a koristi se i kod digestivnih tretmana različitihbiorazgradivih otpadaka. Krajnji proizvod procesa je biogas koji se sakuplja kaoobnovljiva energija i digestat bogat hranljivim materijama, a koji se najčešće koristikao bio-đubrivo. Na taj način, proizvodnja obnovljive energije i prerada otpadapostižu se istovremeno, bez potrebe za dodatnim postrojenjima. Stabilnost iperformanse procesa anaerobne digestije mogu se poboljšati kombinovanjem nekolikorazličitih vrsta biorazgradivog otpada u jednu smešu. Na taj način bi se poboljšalaprofitabilnost postrojenja i prevazišli brojni problemi, poput neravnotežehranljivih materija, brzog zakiseljavanja i prisustva inhibicijskih jedinjenja.Implementacijom kodigestije u postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda povećava seprinos biogasa, pa je cilj ove disertacije bio pronalaženje optimalnog odnosabiorazgradivog otpada i kanalizacionog mulja. Poboljšanje proizvodnje biogasaistraženo je serijskim testovima pomoću osnovne opreme za procenu bio-hemijskogmetanskog potencijala (BMP), dok su sinergijski efekti procenjeni bilansiranjemhemijske potrošnje kiseonika (COD). Analize su vršene u četiri odnosa (bazirana nazapremini) (3/1, 1/1, 1/3, 1/0) primarnog mulja i otpada od hrane sa niskimprocentualnim dodatkom otpadne hrane: 3,375%; 4,675% i 5,35%; respektivno.Utvrđeno je da je najbolji odnos 1/3 sa maksimalnom proizvodnjom biogasa (618,7 mL/gVS dodatog) i organskim uklanjanjem od 52,8% eliminacije COD-a. Najveća stopapoboljšanja primećena je između ogleda sa odnosom 3/1 i 1/1 (105,72 mL/g VS). Uočenaje pozitivna korelacija između prinosa biogasa i uklanjanja hemijske potrošnjekiseonika, dok je mikrobiološki fluks zahtevao optimalnu vrednost pH. Vrednost pHod 8 značajno je smanjila dnevnu stopu proizvodnje. Redukcija COD-a dopunski jepodržala sinergijski efekat; konkretno, dodatnih 7,1%; 12,8% i 17% COD-a jepretvoreno u biogas tokom kodigestija 1, 2 i 3, respektivno. Za procenu kinetičkihparametara i proveru tačnosti eksperimenata primenjena su tri matematička modela.Model prvog reda sa stopom hidrolize od 0,23–0,27 ukazivao je na brzo biorazgradiveko/supstrate, modifikovani Gomperc je potvrdio trenutni početak kodigestija kroznultu fazu kašnjenja, dok je Konov model imao najbolju prilagođenost od preko 99% zasva ispitivanja. Konačno, u okviru disertacije je pokazano da se model COD-a zasnovanna linearnoj zavisnosti može koristiti za relativno tačnu procenu potencijalabiogasa u anaerobnim digestorima.

Opis (srp)

-

Jezik

srpski

Datum

2023

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Bez prerada Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/at/legalcode