Υ οέργο 40 Μεγιστο οίηση της υνατότητας Παραγωγής Βιοαερίου Υφιστάµενων και Εν Λειτουργία Αναερόβιων Αντιδραστήρων

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Υ οέργο 40 Μεγιστο οίηση της υνατότητας Παραγωγής Βιοαερίου Υφιστάµενων και Εν Λειτουργία Αναερόβιων Αντιδραστήρων"

Θεόδουλος Γαλάνης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ «Αρχιµήδης ΙΙI Ενίσχυση Ερευνητικών Οµάδων στο ΤΕΙ Κρήτης» Υ οέργο 40 Μεγιστο οίηση της υνατότητας Παραγωγής Βιοαερίου Υφιστάµενων και Εν Λειτουργία Αναερόβιων Αντιδραστήρων Αγγελική Μαραγκάκη Μηχανικός Ορυκτών Πόρων, MSc Εργαστήριο «Στερεών Υ ολειµµάτων και Υγρών Α οβλήτων» Ηράκλειο, Σε τέµβριος 2015

Λειτουργία Αναερόβιων Αντιδραστήρων Αγγελική Μαραγκάκη Μηχανικός Ορυκτών

2 Ερευνητική οµάδα Εργαστήριο «ιαχείρισης Στερεών Υ ολειµµάτων και Υγρών Α οβλήτων», Τµήµα Τεχνολόγων Γεωπόνων, ΤΕΙ Κρήτης - Υπεύθυνος Αναπ. Καθ. Μανιός Θρασύβουλος Μαραγκάκη Αγγελική, Φουντουλάκης Μιχαήλ, Παπαδάκη Ακριβή, Τζαφέρου Παυλίνα, Μαρκάκης Γεώργιος, Σακκάς Νικόλαος Εργαστήριο «Βιοχηµικής Μηχανικής και Τεχνολογίας Περιβάλλοντος», Τµήµα Χηµικών Μηχανικών, Πανεπιστήµιο Πατρών - Υπέυθυνος Αναπ. Καθ. Κορνάρος Μιχαήλ Ζαφείρη Κωνσταντίνα

Μανιός Θρασύβουλος Μαραγκάκη Αγγελική, Φουντουλάκης Μιχαήλ, Παπαδάκη Ακριβή, Τζαφέρου Παυλίνα, Μαρκάκης

3 Σκο ός Αύξηση παραγωγής βιοαερίου υφιστάµενων αναερόβιων αντιδραστήρων (λάσπη βιολογικών καθαρισµών) µε προσθήκη διαφόρων αγροτοβιοµηχανικών αποβλήτων Βιοαέριο Βιοαέριο Αστική ιλύς Α όβλητα ελαιοτριβείου Α όβλητα τυροκοµείου Υ ολείµµατα οινο οιείου Υ ολείµµατα τροφίµων Κο ριές Άλλα οργανικά υλικά Ε εξεργασµένη ιλύς

Βιοαέριο Βιοαέριο Αστική ιλύς Α όβλητα ελαιοτριβείου Α όβλητα τυροκοµείου Υ

4 Αναερόβιοι αντιδραστήρες στην Ελλάδα Αναερόβιοι αντιδραστήρες υπάρχουν στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυµάτων των περισσότερων µεγάλων πόλεων της Ελλάδας Αρχική λειτουργία κυρίως για την επεξεργασία της ιλύος Αξιοποίηση βιοαερίου για παραγωγή ενέργειας

περισσότερων µεγάλων πόλεων της Ελλάδας Αρχική λειτουργία

5 Αναερόβια χώνευση Βιολογική διεργασία όπου οργανικό υλικό απουσία οξυγόνου µεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα

6 Συν-χώνευση α οβλήτων Συν-επεξεργασία δυο ή περισσότερων υλικών Βελτιώνει τα χαρακτηριστικά της τροφοδοσίας Αυξάνει την παραγωγή βιοαερίου Βελτιώνει την ποιότητα της εκροής

7 οµή ερευνητικού έργου ράση 1: Πειραµατική Μελέτη της Αναερόβιας Συν- χώνευσης Αστικής Ιλύος µε Οργανικά Υπολείµµατα ράση 2: Σχεδιασµός, Κατασκευή και Λειτουργία Πιλοτικής Μονάδας ράση 3: Λειτουργία Πιλοτικών Αντιδραστήρων ράση 4: Βελτιστοποίηση Υπαρχόντων Μαθηµατικών Μοντέλων Πρόβλεψης ράση 5: Τεχνοοικονοµική και Περιβαλλοντική Αξιολόγηση της ιαδικασίας

Μονάδας ράση 3: Λειτουργία Πιλοτικών Αντιδραστήρων ράση 4: Βελτιστοποίηση Υπαρχόντων

8 Υλο οίηση Πειραµατικών ράσεων Φυσικοχηµικές Αναλύσεις (ph, TS, VS, COD κα) Μέτρηση Βιοχηµικά Μεθανογόνου υναµικού (BMP) 4 Εργαστηριακοί αντιδραστήρες 1 & 4 λίτρων 2 Πιλοτικοί αντιδραστήρες 220 & 500 λίτρων

9 ΑΣΑ Αγροτοβιοµηχανικά α όβλητα ΚΟΠΡΙΕΣ ΚΑΤΣΙΓΑΡΟΣ ΓΛΥΚΕΡΙΝΗ ΤΥΡΟΓΑΛΟ

10 Φυσικοχηµικές αναλύσεις

11 Μέτρηση Βιοχηµικά Μεθανογόνου υναµικού (ΒΜΡ)

12 Εργαστηριακοί αντιδραστήρες Ιλύ 100% (3 σειρές πειραµάτων), Ιλύ 95% & κοπριά αιγοπροβάτων 5%, Ιλύ 95% & ΑΣΑ 5% (3 σειρές πειραµάτων), Ιλύ 95% & γλυκερίνη 5%, Ιλύ 95% & Στέµφυλα 5%, Ιλύ 95% & Τυρόγαλο 5%, Ιλύ 90% & µίγµα Κοπριάς (5%) & γλυκερίνης (5%), Ιλύ 90% & µίγµα ΑΣΑ (5%) και γλυκερίνης (5%)

γλυκερίνη 5%, Ιλύ 95% & Στέµφυλα 5%, Ιλύ 95% & Τυρόγαλο 5%, Ιλύ 90% &

13 Εργαστηριακοί αντιδραστήρες - Α οτελέσµατα Πείραµα 1 η σειρά ειραµάτων 2 η σειρά ειραµάτων 3 η σειρά ειραµάτων 4 η σειρά ειραµάτων Υλικά Παραγωγή βιοαερίου [ml/l/day] Αύξηση βιοαερίου [ml/l/day] Α οµάκρυνση Τ-COD [%] Α οµάκρυνση VS [%] Αστική ιλύ 170± Αστική ιλύ 167± Αστική ιλύ & 5% ΑΣΑ 249± Αστική ιλύ & 5% ΑΣΑ 572± Αστική ιλύ & 5% εκχύλισµα α ό στέµφυλα 311± Αστική ιλύ 226± Αστική ιλύ & 5% Γλυκερίνη 575 ± Αστική ιλύ & 5% Κο ριά 258 ± Αστική ιλύ & 5% ΑΣΑ 470 ± Αστική Sewage ιλύ Sludge 216 ± ± 95 - ml/d biogas Αστική ιλύ & SS 5% + ΑΣΑ food & waste 864 ± 52 (5%) ± ml/d biogas % γλυκερίνη Αστική ιλύ & 5% κο ριά & 5% γλυκερίνη 265± Αστική ιλύ & 10% Τυρόγαλο 401±

3 Αστική ιλύ & 5% εκχύλισµα α ό στέµφυλα 311±18 157 49.9 42.7 Αστική ιλύ 226±30-42.5 37.5 Αστική ιλύ & 5% Γλυκερίνη 575 ± 98 1527 65.4 44.5 Αστική ιλύ & 5% Κο ριά 258 ± 13 82 19.5 25.

14 Biogas production rate (ml/d) Biogas production rate (ml/d) Εργαστηριακοί αντιδραστήρες - Α οτελέσµατα 782 ± 157ml/d ml/d food waste & glykerine Time (d) Time (d) 1717± 91ml/d food waste addition VS (g/l) VS (g/l) VS in VS out Α οµάκρυνση 39% Time (d) VS in VS out food waste & glykerine addition Time (d) food waste addition Α οµάκρυνση 62%

40 50 60 70 80 Time (d) 1717± 91ml/d food waste addition VS (g/l) VS (g/l) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10

15 Εργαστηριακοί αντιδραστήρες - Α οτελέσµατα Aστική ιλύ µέση τιµή παραγωγής βιοαερίου 195ml/l/day µέση τιµή αποµάκρυνσης T-COD ~ 36% & VS ~ 33% Αστική ιλύ & ΑΣΑ Μέση τιµή παραγωγής βιοαερίου 521ml/l/day Μέση τιµή αποµάκρυνσης T-COD ~ 32% & VS ~ 38% Γλυκερίνη ( ολύ ελ ιδοφόρο υλικό) Μέγιστη παραγωγή βιοαερίου µέση τιµή ml/l/day ΑΣΑ & γλυκερίνη (καλύτερος συνδυασµός) Sewage Sludge 467 ± 95 ml/d biogas SS + food waste (5%) 1717 ± 91 ml/d biogas πολύ µεγάλη αύξηση της παραγωγής βιοαερίου πολύ µεγάλη αποµάκρυνση T-COD και VS Κο ριά ( όχι θετικά α οτελέσµατα) πολύ µικρή αύξηση βιοαερίου και αποµάκρυνση TCOD και VS

16 Πιλοτικοί αντιδραστήρες 220lt 500lt

17 Πιλοτικός αντιδραστήρας Ιλύ 100%, Ιλύ 95% & κατσίγαρος 5%, Ιλύ 95% & γλυκερίνη 5%, Ιλύ 95% & Τυρόγαλο 5% Κατσίγαρος 100%, Κατσίγαρος & κοπριά 5%

18 Πιλοτικοί αντιδραστήρες - Α οτελέσµατα Πείραµα 1 η σειρά ειραµάτων 2 η σειρά ειραµάτων 3 η σειρά ειραµάτων Υλικά Παραγωγή βιοαερίου [ml/l/day] Αύξηση βιοαερίου [ml/l/day] Α οµάκρυνση Τ-COD [%] Α οµάκρυνση VS [%] Αστική ιλύ 82± Αστική ιλύ & 260± % Κατσίγαρος Αστική ιλύ 135± Κατσίγαρος 339± Κατσίγαρος & Κο ριά 872± Αστική ιλύ 295± Αστική ιλύ & 5% Γλύκερίνη 1255± Αστική ιλύ 259± ± Sewage Αστική ιλύ Sludge & 467 ± 95 ml/d biogas SS 5% + τυρόγαλο food waste (5%) 1717 ± 91 ml/d biogas

135±26 - - - Κατσίγαρος 339±132 204 80 53.8 Κατσίγαρος & Κο ριά 872±108 737-78 Αστική ιλύ 295±53 - - - Αστική ιλύ & 5% Γλύκερίνη 1255±253 960 49.

19 Πιλοτικοί αντιδραστήρες - Α οτελέσµατα Biogas (l/d) OMW CG CW agro-industrial addition Time (d) Κατσίγαρος Α οµάκρυνση 37% Γλυκερίνη Α οµάκρυνση 50% Τυρόγαλο Α οµάκρυνση 20% T- COD (g/l) Γλυκερίνη 52.6 ± 9.7 L/d ± 31.4 L/d Τυρόγαλο 53.5 ± 18.7 L/d 99.4 ± 13.6 L/d Κατσίγαρος 15.6 ± 6.0 L/d 50.4 ± 10.6 L/d SS 5% OMW % CG 5% CW T-COD in T-COD out 350% 90% 220% Time (d)

80 60 40 20 0 50 40 30 20 10 0 Γλυκερίνη 52.6 ± 9.7 L/d 238.3 ± 31.4 L/d Τυρόγαλο 53.5 ± 18.7 L/d 99.4 ± 13.6 L/d Κατσίγαρος 15.

20 Πιλοτικοί αντιδραστήρες - Α οτελέσµατα Aστική ιλύ µέση τιµή παραγωγής βιοαερίου 193ml/l/day Κατσίγαρος Μέση τιµή παραγωγής βιοαερίου 260ml/l/day Μέση τιµή αποµάκρυνσης T-COD ~ 33% & VS ~ 37% Γλυκερίνη ( ολύ ελ ιδοφόρο υλικό - καλύτερος συνδυασµός) Μέγιστη παραγωγή βιοαερίου µέση τιµή 1255ml/l/day Κο ριά (θετικά α οτελέσµατα) Κόλλησε αντιδραστήρας Τυρόγαλο Sewage Sludge 467 ± 95 ml/d biogas SS + food waste (5%) 1717 ± 91 ml/d biogas καλή βελτίωση στην αύξηση παραγωγής βιοαερίου όχι καλά ποσοστά αποµάκρυνσης TCOD και VS 220lt

βιοαερίου µέση τιµή 1255ml/l/day Κο ριά (θετικά α οτελέσµατα) Κόλλησε αντιδραστήρας Τυρόγαλο Sewage Sludge 467 ± 95 ml/d biogas SS +

21 Τεχνοοικονοµική Αξιολόγηση ιαστασιολόγηση Μονάδας ποσότητα & ποιότητα αποβλήτων Εγκατεστηµένη ισχύς πχ. 10 m 3 /ηµέρα x 2,4 kwel ηµέρα/m³ = 24 kwel Κόστος Μονάδας Κόστος κατασκευής χ. 500kw (Κτιριακά, Μηχανολογικός εξοπλισµός κα) Λειτουργικό κόστος (προσωπικό κα) Συνολικό ύψος ε ένδυσης Χρόνος Α όσβεσης 2-3 έτη MWh ηλεκ. ενέργειας / έτος MWh θερµ. ενέργειας / έτος Έσοδα / έτος

22 Περιβαλλοντική Ανάλυση Εγκατάσταση µονάδας ΑΧ δεν ροκαλεί αρνητικές ε ι τώσεις στο περιβάλλον ΜΕΤΡΑ Κτιριακές εγκαταστάσεις - εναρµονισµένες µε το φυσικό περιβάλλον του χώρου εγκατάστασης (δεντροφυτεύεις µείωση του θορύβου & ενίσχυση της οπτικής αποµόνωσης των εγκαταστάσεων) εξαµενές α οβλήτων (πρώτες ύλες) - στεγανές και κλειστές Τήρηση ορίων ασφαλείας φόρτισης του εδάφους Καταγραφή τιµών TSS, COD, TVS, P, N κ.ά επεξεργασµένων αποβλήτων Λήψη µέτρων πρόληψης και αντιµετώπισης των δυσάρεστων οσµών µε συχνή πλύση των εγκαταστάσεων Με ΑΧ ε ιτυγχάνεται η ε εξεργασία αγροτοβιοµηχανικών αποβλήτων α οφεύγοντας τη διάθεση ρος το εριβάλλον υψηλού οργανικού φορτίου αποβλήτων Θετικές ε ι τώσεις = παραγωγή εµπορεύσιµου κόµ οστ & περίσσειας ηλεκτρικής και θερµικής ενέργειας η οποία µπορεί να διατεθεί στο δίκτυο προς πώληση.

23 Συµ εράσµατα Η προσθήκη οργανικών υπολειµµάτων σε αναερόβιους αντιδραστήρες που επεξεργάζονται αστική ιλύς αυξάνει σηµαντικά την οσότητα του βιοαερίου που παράγεται Το οσοστό ανάµιξης θα πρέπει να είναι 5-10% της ποσότητας της ιλύος που επεξεργάζεται Η α όδοση των αναερόβιων αντιδραστήρων σε σχέση µε το υλικό ανάµιξης αυξάνει κατά σειρά για Γλυκερίνη > υ ολείµµατα τροφίµων > κατσίγαρος > α όβλητα τυροκοµείου> υ ολείµµατα οινο οιείου > κο ριές Χρόνος α ο ληρωµής της επένδυσης (500kW) µεταξύ δυο και τριών ετών Εγκατάσταση µονάδας ΑΧ δεν ροκαλεί αρνητικές ε ι τώσεις στο περιβάλλον

24 Παρουσιάσεις σε διεθνή συνέδρια Improved biogas production from sewage sludge by codigestion with the organic fraction of municipal solid waste. 2 nd International Conference on Sustainable Solid waste Management, Αθήνα, Ιουνίου 2014 Pilot-Scale anaerobic co-digestion of sewage sludge and olive mill wastewater for increased biogas production. 9 th Conference on Organic Resources and Biological treatment, Godollo, Ουγγαρία, Ιουνίου 2014 Anaerobic co-digestion of waste activated sludge with olive mill wastewater or cheese whey. 5 th International Symposium on Energy from Biomass and Waste, Βενετία, Ιταλία, Νοεµβρίου 2014 Anaerobic co-digestion of sewage sludge with grape residues from wine making process. 11 th International Phytotechnologies Conference, Ηράκλειο, 30 Σεπ- 03 Οκτ 2014

25 TEI Κρήτης Σχολή Τεχνολογίας Γεωπονίας Εργαστήριο «Στερεών Υπολειµµάτων και Υγρών Αποβλήτων» Τ.Θ , Ηράκλειο, Τηλ , Fax

Σχετικά έγγραφα

ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ, ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ

ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ, ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ Αναερόβια συν-χώνευση αστικής ιλύος και αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων για τη βέλτιστη παραγωγή βιοαερίου