Παραγωγή υθανίου από οικιακά ζυμώσιμα απορρίμματα σε θερμόφιλες συνθήκες

Γιαννακοπούλου, Γεωργία; Giannakopoulou, Georgia

dc.contributor.author	Γιαννακοπούλου, Γεωργία	el
dc.contributor.author	Giannakopoulou, Georgia	en
dc.date.accessioned	2019-10-17T11:32:25Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49305
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17003
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αναερόβια χώνευση	el
dc.subject	Θερμόφιλες συνθήκες	el
dc.subject	Υθάνιο	el
dc.subject	FORBI	el
dc.subject	Διβάθμιο σύστημα	el
dc.subject	Anaerobic digestion	en
dc.subject	Thermophilic conditions	en
dc.subject	Hythane	en
dc.subject	FORBI	en
dc.subject	Two-stage system	en
dc.title	Παραγωγή υθανίου από οικιακά ζυμώσιμα απορρίμματα σε θερμόφιλες συνθήκες	el
dc.title	Hythane production from household food waste under thermophilic conditions	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανική περιβάλλοντος	el
heal.classification	Environmental engineering	en
heal.dateAvailable	2020-10-16T21:00:00Z
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-07-03
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό τη μελέτη του διβάθμιου συστήματος συζευγμένων αναερόβιων αντιδραστήρων για την παραγωγή βιοαερίου και ειδικότερα υθανίου, που αποτελεί μίγμα υδρογόνου και μεθανίου, με πρώτη ύλη FORBI σε θερμόφιλες συνθήκες στα πλαίσια του ευρωπαϊκού προγράμματος WASTE4think, HORIZON 2020. Το FORBI αποτελεί καινοτόμο προϊόν βιομάζας από τροφικά υπολείμματα και προκύπτει ύστερα από ξήρανση και τεμαχισμό σε ειδικά διαμορφωμένο χώρο στο Δήμο Χαλανδρίου. Η θερμόφιλη φάση παρουσιάζει αρκετά πλεονεκτήματα, όπως είναι η αύξηση του ρυθμού αποσύνθεσης της οργανικής ουσίας, η βελτίωση των χαρακτηριστικών της αφυδάτωσης και η αύξηση του ρυθμού καταστροφής των παθογόνων μικροοργανισμών, γι’ αυτό και τη μελετούμε. Η πειραματική διάταξη αποτελείται από δύο αντιδραστήρες σε σειρά συνεχούς λειτουργίας και πλήρους ανάμιξης (CSTR), χωρητικότητας 4 L και 500 L αντίστοιχα, όπου στο πρώτο αντιδραστήρα λαμβάνει χώρα η παραγωγή υδρογόνου (οξικογένεση), ενώ στο δεύτερο η παραγωγή μεθανίου (μεθανογένεση). Η πειραματική διαδικασία χωρίστηκε σε δύο διακριτούς πειραματικούς κύκλους. Στο πρώτο επικεντρωθήκαμε στην παραγωγή δύο αέριων ρευμάτων, υδρογόνου και μεθανίου, που με ανάμιξη τους σε κατάλληλη αναλογία προκύπτει το υθάνιο, από διβάθμιο σύστημα συζευγμένων αναερόβιων αντιδραστήρων και έχοντας ως πρώτη ύλη FORBI. Πιο συγκεκριμένα, τροφοδοτήσαμε τον υδρογονοπαραγωγό με αναερόβια λάσπη και 200 g FORBI, με υδραυλικό χρόνο παραμονής 4 ώρες και θερμοκρασία 50 oC και το μεθανοπαραγωγό με αναερόβια λάσπη από αντιδραστήρα παραγωγής μεθανίου παρόμοιων χαρακτηριστικών βιομηχανικής κλίμακας που λειτουργεί σε μεσόφιλες συνθήκες. Στο μεθανοπαραγωγό ο υδραυλικός χρόνος παραμονής ορίστηκε στις 20 ημέρες και η θερμοκρασία ορίστηκε αρχικά στους 35 oC και αυξήθηκε σταδιακά στους 50 oC. Στο πλαίσιο του πρώτου πειραματικού κύκλου επιτεύχθηκε παραγωγή υθανίου 102,6 L/kg FORBI και ξεχωριστού ρεύματος μεθανίου 232,1 L/kg FORBI. Στόχος του δεύτερου πειραματικού κύκλου ήταν η βελτιστοποίηση της λειτουργίας του μεθανοπαραγωγού με αύξηση του ρυθμού οργανικής φόρτισης του αντιδραστήρα. Στα πλαίσια αυτού ο μεθανοπαραγωγός μελετήθηκε ως αυτόνομο σύστημα με την προσθήκη ενός δοχείου τροφοδοσίας 125 L, το οποίο αρχικά τροφοδοτούσε το βιοαντιδραστήρα αιώρημα FORBI σε νερό με συγκέντρωση στερεών 15 g/L με τη βοήθεια αντλίας και υδραυλικό χρόνο παραμονής 20 ημέρες. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε μείωση του υδραυλικού χρόνου παραμονής με ταυτόχρονη σταδιακή αύξηση του οργανικού φορτίου και μετέπειτα περαιτέρω αύξηση του οργανικού φορτίου της τροφοδοσίας με σταθερό υδραυλικό χρόνο παραμονής στις 20 ημέρες, επίσης σε θερμόφιλες συνθήκες. Ο μικρότερος υδραυλικός χρόνος παραμονής που επιτεύχθηκε ήταν 13,5 ημέρες, ενώ η μεγαλύτερη συγκέντρωση στερεών στη τροφοδοσία 50 g/L.	el
heal.abstract	The purpose of this diploma thesis is to study a two-stage anaerobic digestion process, by using FORBI as feedstock, for biogas production and particularly Hythane, which is a mixture of hydrogen and methane, under thermophilic conditions, within the framework of the Horizon2020 project WAISTE4think. FORBI is a pioneer food residue biomass product generated after drying and shredding in a unit in the municipality of Halandri. The reason we are studying thermophilic phase is because it has several advantages, such as the increase of both organic decomposition and pathogenic microorganisms’ destruction rates and the improvement of dehydration stage. The lab-scale anaerobic system used, consists of a 4-L Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR), where the production of hydrogen takes place (Acidogenic step), followed by a 500-L CSTR used to produce methane (Methanogenic step). The experimental procedure was divided in two experimental cycles. During the first cycle we focused our attention on the production of hydrogen and methane flows from a two-stage anaerobic digestion system with FORBI as a feedstock. The mixture, under appropriate proportion, of the aforementioned gas flows results in the production of hythane. More specifically, the acidogenic CSTR operated at 50oC at a hydraulic retention time (HRT) of 4 hours, activated anaerobic sludge and 200 g of FORBI were used as inoculum. The methanogenic CSTR operated under 20 days HRT. For the start-up of the process anaerobic sludge, taken from a pilot scale anaerobic digester operating under mesophilic conditions, was used as inoculum. The temperature of the reactor was first set at 35oC and was gradually increased to 50 oC. At the stage of the first experimental cycle, production of 102,6 L/kg FORBI hythane and 232,1 L/kg FORBI extra methane flow were achieved. Target of the second experimental cycle was the improvement of the methanogenic reactor’s operation by increasing its organic loading rate (OLR). At this stage the methanogenic reactor was separately studied with the addition of a 125 L feedstock tank. The bioreactor was initially fed with FORBI’s water-based suspension with solids concentration of 15 g/L. The supplying was performed with the aid of a pump and the HRT of the reactor was determined to 20 days. Later, first we decreased reactor’s HRT and then we stabilized the HRT at 20 days and we kept increasing the feedstock’s solids concentration. The minimum HRT achieved was 13,5 days and on the other hand the maximum feedstock’s solid concentration was 50g/L.	en
heal.advisorName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Βλυσίδης, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Καλογήρου, Ιωάννης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	58 σ.
heal.fullTextAvailability	true