Experimental investigation of biogas production using fatty waste

Abstract

The paper presents the findings of experimental investigation of biogas production using hen manure and sewage sludge with fatty waste (from margarine production). The following mixtures were made using this organic waste: hen manure and sewage sludge were mixed with fatty waste at 75% : 25%, 50% : 50% and 25% : 75% in volume. The paper analyses quantitative and qualitative composition of biogas: gas emission content, the concentrations of methane, sulphuretted hydrogen and oxygen in it as well as temperature and pH change during the experiment. Mixing hen manure with fatty waste at 75% : 25% and maintaining psychrophilic temperature mode, the highest biogas output (0.09 m³) from 0.2 m³ substrate in 32 days was recorded. When using the mixture of sewage sludge and fatty waste at 75% : 25% and maintaining psychrophilic temperature mode, the highest biogas output (0.10 m) from 0.2 m substrate in 32 days was recorded. When using these mixtures, the concentration of methane was also the highest, and the average values reached 58.5% (with hen manure) and 61.7% (with sewage sludge). The evaluation of gas emissions and methane concentration in gas shows that the most efficient use of biogas could be obtained using biogas emitted from the mixture of hen manure and sewage sludge with fatty waste mixed at 75% : 25%. The concentration of sulphuretted hydrogen in biogas did not exceed 3%, the concentration of oxygen decreased from 4.9 % to 1.8%. pH indicator was decreasing when more fatty waste was added to the mixture. When using hen manure, the average value of pH changed from 6.4 to 6.3, when using sewage sludge – from 6.6 to 6.3.

Biodujų gamybos eksperimentiniai tyrimai panaudojant riebalines atliekas

Santrauka. Pateikiami eksperimentinių biodujų gamybos tyrimų, naudojant vištų mėšlą ir nuotekų valymo dumblą su riebalinėmis (margarino gamybos) atliekomis, rezultatai. Iš šių organinių atliekų buvo paruošti mišiniai: vištų mėšlas bei nuotekų valymo dumblas buvo maišomas su riebalinėmis atliekomis 75 % : 25 %, 50 % : 50 % ir 25 % : 75 %. Darbe nagrinėjama biodujų kiekybinė ir kokybinė sudėtis: išsiskyrusių dujų kiekis, metano, sieros vandenilio ir deguonies koncentracija jose, temperatūros bei pH pokytis eksperimento metu. Eksperimentų metu bioreaktoriuose buvo palaikomas psichrofilinis temperatūrinis režimas. Nustatyta, kad didžiausias biodujų kiekis (0,09 m3 ) išsiskiria vištų mėšlą maišant su riebalinėmis atliekomis santykiu 75 % : 25 %. Naudojant nuotekų valymo dumblo ir riebalinių atliekų mišinį (75 % : 25 %), taip pat gauta didžiausia biodujų išeiga per visą eksperimento laikotarpį – 0,10 m³ . Metano koncentracija naudojant šiuos mišinius taip pat buvo didžiausia. Vidutinė reikšmė siekė 58,5 % (su vištų mėšlu) bei 61,7 % (su nuotekų dumblu). Įvertinus išsiskyrusių dujų kiekį ir metano koncentraciją jose, nustatyta, kad efektyviausiai būtų galima naudoti biodujas, išsiskyrusias iš vištų mėšlo ir nuotekų valymo dumblo su riebalinėmis atliekomis, kurių santykis 75 % : 25 %. Sieros vandenilio koncentracija biodujose neviršijo 3 %, deguonies koncentracija mažėjo nuo 4,9 % iki 1,8 %. pH rodiklis mažėjo į biomasės mišinį įdedant daugiau riebalinių atliekų. Naudojant vištų mėšlą vidutinė pH reikšmė kito nuo 6,4 iki 6,3, naudojant nuotekų valymo dumblą – nuo 6,6 iki 6,3.

Reikšminiai žodžiai: biodujos, biomasė, riebalinės atliekos, vištų mėšlas, nuotekų valymo dumblas, psichrofilinis režimas.

Экспериментальные исследования производства биогаза c использованием жировых отходов

Резюме. Представлены результаты экспериментальных исследований по производству биогаза с использованием куриного помета и ила сточных вод с жировыми отходами (от производства маргарина). Были исследованы следующие смеси из органических отходов: куриный помет и ил сточных вод были смешаны с жировыми отходами в объеме 75% : 25%, 50% : 50% и 25% : 75%. Проанализирован количественный и качественный состав биогаза: газовое содержание эмиссии, концентрации метана, сероводорода и кислорода, а также изменение температуры и фактора pH в течение эксперимента. Во время эксперимента в биореакторе поддерживался психрофильный температурный режим. Было установлено, что при смешивании куриного помета с жировыми отходами в соотношении 75% : 25% и поддерживании психрофильного температурного режима наибольший выпуск биогаза (от 0,09 м³ до 0,2 м3 субстрата) обнаружен спустя 32 дня. При использовании смеси из ила сточных вод и жировых отходов в соотношении 75% : 25% и поддерживании психрофильного температурного режима был установлен наибольший выпуск биогаза (от 0,10 м3 до 0,2 м3 субстрата) спустя 32 дня. При использовании этих смесей концентрация метана также была самая большая, ее средние значения составляли 58,5% (с куриным пометом) и 61,7% (с илом сточных вод). В результате оценки газовой эмиссии и концентрации метана в эмиссии установлено, что наиболее эффективным будет использование биогаза, получаемого от смеси куриного помета и ила сточных вод с жировыми отходами в соотношении 75% : 25%. Концентрация сероводорода в биогазе не превышала 3%, концентрация кислорода уменьшилась от 4,9% до 1,8%. Индикатор фактора pH уменьшался, когда к смеси добавлялось больше жировых отходов. При использовании только куриного помета среднее значение фактора pH менялось от 6,4 до 6,3, при использовании ила сточных вод – от 6,6 до 6,3.

Ключевые слова: биогаз, биомасса, жировые отходы, куриный помет, ил сточных вод, психрофильный режим.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : biogas, biomass, fatty waste, hen manure, sewage sludge, psychrophilic mode