Υδρολυτική προκατεργασία οικιακών ζυμώσιμων απορριμμάτων προς βελτιστοποίηση της παραγωγής βιοαερίου σε εργαστηριακής κλίμακας αναερόβιο αντιδραστήρα CSTR

Γονίδη, Στυλιανή; Gonidi, Styliani

dc.contributor.author	Γονίδη, Στυλιανή	el
dc.contributor.author	Gonidi, Styliani	en
dc.date.accessioned	2020-05-08T15:12:01Z
dc.date.available	2020-05-08T15:12:01Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50430
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18128
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	Απορρίμματα τροφίμων	el
dc.subject	Ενζυμική προκατεργασία	el
dc.subject	Μεσόφιλος	el
dc.subject	Εργαστηριακής κλίμακας CSTR	el
dc.subject	Anaerobic digestion	en
dc.subject	Mesophilic	en
dc.subject	Lab scale CSTR	en
dc.subject	Food waste	en
dc.subject	Enzymatic pretreatment	en
dc.title	Υδρολυτική προκατεργασία οικιακών ζυμώσιμων απορριμμάτων προς βελτιστοποίηση της παραγωγής βιοαερίου σε εργαστηριακής κλίμακας αναερόβιο αντιδραστήρα CSTR	el
dc.title	Hydrolytic pretreatment of fermentable household waste for the productionof biogas production in a lab-scale anaerobic CSTR.	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Περιβαλλοντική Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-09-26
heal.abstract	Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αξιολόγηση μιας καινοτόμου τεχνολογίας προεπεξεργασίας απορριμμάτων τροφίμων και η αξιοποίηση του προϊόντος της προς την παραγωγή βιοαερίου μέσω αναερόβιας χώνευσης. Τα απορρίμματα τροφίμων, που χρησιμοποιήθηκαν ως πρώτη ύλη, προήλθαν από το εστιατόριο του ΕΜΠ. Οι πρώτες δυο βδομάδες από την εγκατάσταση της μονάδας ενζυμικής προκατεργασίας ORCA OG25 αποτέλεσαν την περίοδο εγκλιματισμού της, κατά την οποία μελετήθηκε η λειτουργία της και η μεταβολή των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών της εκροής κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας. Για τους επόμενους 4.5 μήνες, η εκροή της ORCA αποτέλεσε το υπόστρωμα για την αναερόβια χώνευση σε εργαστηριακής κλίμακας μεσόφιλο CSTR αντιδραστήρα. Η παραγωγικότητα του βιοαερίου και η ποσοστιαία σύστασή του σε μεθάνιο είναι από τα σημαντικότερα προσδιοριζόμενα μεγέθη. Έπειτα από 2.5 μήνες, η ORCA OG25 αντικαταστάθηκε από το αναβαθμισμένο μοντέλο ORCA IUGIS. Η εκροή της ORCA αναλύθηκε ως προς τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά και τη σύστασή της. Παρατηρήθηκε ότι αποτελείται κυρίως από νερό (>95%) και οργανικά στερεά, ενώ περιέχει και πτητικά λιπαρά οξέα, τα οποία αποτελούν εξαιρετικά υποστρώματα για τους μεθανογόνους μικροοργανισμούς. Συνεπώς, διαθέτει τα κατάλληλα χαρακτηριστικά για αναερόβια χώνευση. Επιπλέον, εξήχθη το συμπέρασμα ότι το μικροβιακό διάλυμα της ORCA αποτελείται από ζυμωτικούς μικροοργανισμούς, οι οποίοι αποδομούν, υδρολύουν και ζυμώνουν τα απορρίμματα τροφίμων. Η ORCA IUGIS είναι πιο φιλική στο περιβάλλον, καθώς η κατανάλωση νερού της αντιπροσωπεύει μόλις το 0.19% της ORCA OG25. Ωστόσο, απαιτεί σχεδόν δυο μέρες για την πλήρη βιοαποδόμηση των απορριμμάτων τροφίμων, ενώ η ORCA OG25 μόλις κάποιες ώρες. Το παραγόμενο βιοαέριο περιέχει κατά μέσο όρο 65.4% μεθάνιο. Κατά τη διάρκεια της αναερόβιας χώνευσης, σημειώθηκε σημαντική απομάκρυνση των τροφοδοτούμενων πτητικών στερεών (κατά 82.2%), ενώ η αποδοτικότητά τους προς μεθάνιο κυμαινόταν από ικανοποιητικά έως και υψηλά επίπεδα (0.15 – 1.12 L CH4/g VSreducted). Ακόμα, παρατηρήθηκε ότι με τη μείωση του χρόνου παραμονής και την επικείμενη αύξηση της οργανικής φόρτισης, ενισχύονταν η συνολική παραγωγικότητα και η σταθεροποίηση του αποβλήτου. Από την άλλη, η αποδοτικότητα ως προς την απομάκρυνση των πτητικών στερεών, καθώς και η περιεκτικότητα του βιοαερίου σε μεθάνιο μειωνόταν. Η εκροή της ORCA IUGIS, ως πιο συμπυκνωμένη, έχει μεγαλύτερη φόρτιση, με αποτέλεσμα να οδηγεί σε υψηλότερη συνολικά παραγωγή βιοαερίου και μεθανίου και να αποτελεί τελικά το αποδοτικότερο μοντέλο.	el
heal.abstract	The aim of this diploma thesis is the evaluation of an innovative pretreatment technology for food waste and the utilization of its effluent to produce biogas via anaerobic digestion. The source of the food waste, which was used as raw material, was the restaurant of National Technical University of Athens. The first two weeks from the installation of the enzymatic pretreatment unit ORCA OG25 acted as the period of its acclimatization, during which its operation and the change of the effluents physicochemical characteristics during processing were studied. For the next 4.5 months, ORCAs effluent acted as the substrate of anaerobic digestion in a lab scale mesophilic CSTR reactor. The biogas productivity and its methane composition were two of the most important determined parameters. After the first 2.5 months, the ORCA OG25 was replaced by the upgraded model ORCA IUGIS. The ORCAs effluent was analyzed for its physicochemical characteristics and its composition. It is rich in water (>95%) and it consists mostly of organic particles, while is contains volatile fatty acids, which are an excellent substrate for the methanogenic microorganisms. So, it has the appropriate characteristics to be used as substrate for anaerobic digestion. It was also concluded that the ORCA’s microbial solution contains fermentative microorganisms, which degrade, hydrolyze and ferment the food waste. The ORCA IUGIS is more environmentally friendly, since its water consumption equals to the 0.19% of ORCAs OG25 consumption. However, it requires about two days for full biodegradation of the food waste, though the ORCA OG25 needs just some hours for the same amount of food waste. The produced biogas contains in average 65.4% methane. During anaerobic digestion, the reduction of the volatile solids was significant (82.2% of the fed), while their methane productivity varied from satisfactory to high levels (0.15 – 1.12 L CH4/g VSreducted). It was also noted that the reduction of the hydraulic residence time and the subsequent increase of the organic loading rate led to a significant increase of the total productivity and the waste’s stabilization. On the other hand, the efficiency of the volatile solids removal and the concentration of methane decreased. The ORCA IUGIS effluent, as more concentrated, had higher organic loading rate, leading to an increased overall biogas and methane production. Consequently, it is ultimately the most efficient model.	en
heal.advisorName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Βλυσίδης, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Μπουρουσιάν, Μιρτάτ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Οργανικής Χημικής Τεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	118 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false