KSZTAŁTOWANIE ŚRODOWISKA I ROLNICTWO
OCHRONA ŚRODOWISKA
GRUPA 5
Sadowski Marcin
SPRAWOZDANIE
Ćwiczenie nr. 5: „FERMETACJA METANOWA OSADÓW ŚCIEKOWYCH”
I. WSTĘP
Celem ćwiczenia była ocena zdolności wytwarzania miogenów podczas fermentacji metanowej osadów ściekowych.
Zakres ćwiczenia obejmował wykonanie analiz fizyczno-chemicznych próbek osadu i wody osadowej przed i po fermentacji, określenie czasu zatrzymania osadów ściekowych w komorze fermentacji oraz obciążenia komory ładunkiem zanieczyszczeń organicznych. Na ćwiczeniach określano również efektywność fermentacji etanowej na podstawie stopnia przefermentowania osadów ściekowych, szybkości oraz wydajności wytwarzania biogazu oraz charakterystykę wody osadowej.
Przykładem reaktora beztlenowego z pełnym wymieszaniem jest model w skali półtechnicznej. Żeby określić parametry technologiczne fermentacji metanowej w osadzie surowym i po fermentacji oznaczyć należy suchą pozostałość osadu, pozostałość mineralną oraz substancje organiczne.
Fermentacja jest procesem, w którym donorami i akceptorami elektronów są związki organiczne. W wyniku fermentacji metanowej powstaje gaz, który jest określony mianem biogazu. Gaz fermentacyjny zawiera metan (60-70%) i CO2 (ok. 30%). W niewielkich ilościach w biogazie występują takie związki jak: wodór, siarkowodór, azot, tlenek węgla oraz inne związki.
II. ZESTAWIENIE WYNIKÓW BADAŃ
Parametr
Jednostka
Reaktor
dopływ
odpływ
Odczyn
Zasadowość
Kwasy lotne
Hydrolityczny czas zatrzymania osadów w komorze fermentacji
Obciążenie objętości komory ładunkiem substancji organicznych
Stopień przefermentowania
Szybkość produkcji biogazu
Wydajność produkcji biogazu
pH
mval/dm3
mg/dm3
d
kgsmo/m3*d
%
dm3/dm3*d
dm3/g*smo*d
7,64
32
668,571
7,41
36
445,714
30
333,33
5,89
0,1
0,0156
III. OPIS UZYSKANYCH WYNIKÓW BADAŃ
Hydrolityczny czas zatrzymania osadów w komorze fermentacji.
t = V/Q [d]
t = 3 [dm3]/0,1 [dm3/d] = 30d
W czynnej komorze fermentacji o objętości 3dm3 osady są zatrzymywane przez okres 30 dni.
Zasadowość ogólna
Zasadowość ogólna jest większa w ściekach przefermentowanych w porównaniu z surowymi. Zawartość kwasów lotnych natomiast maleje po zajściu fermentacji, co może być spowodowane zmniejszeniem ilości substancji o charakterze kwasowym (np., rozkład kwasów organicznych i złożonych do prostych i później do CH4 i CO2)
Zog = a*100/V [mval/dm3] Zog(sur) = 3,2*100/10 = 32 [mval/dm3]
Zog(fer) = 3,6*100/10 = 36 [mval/dm3]
x = a*0,6*1000/V*0,7 [mg/dm3] xsur = 7,6*0,6*1000/10*0,7 = 668,571 mg/dm3
xfer = 5,2*0,6*1000/10*0,7 = 445,714 mg/dm3
Sucha pozostałość osadu
x = (a-b)*1000*1000/V [mg/dm3]
xsur = (17,9954-17,9251)*1000*1000/2 = 35,150 mg/dm3
xfer = (17,5535-17,5292)*1000*1000/2 = 12,150 mg/dm3
Sucha pozostałość po prażeniu (pozostałość mineralna)
x` = (a-b)*1000*1000/V [mg/dm3]
x`sur = (17,9954-17,9451)*1000*1000/2 = 25,150 mg/dm3
x`fer = (17,5535-17,5364)*1000*1000/2 = 8,550 mg/dm3
Straty przy prażeniu (substancja organiczna)
x`` = x – x` [mg/dm3]
x``sur = 35,150 – 25,150 = 10000 mg/dm3
x``fer = 12,150 – 8,550 = 3600 mg/dm3
BV = C*Q/V [kgsmo/m3*d]
BV = 10*0,1/0,003 = 333,33 kgsmo/m3*d
M = 100(1-p1*m0/p0*m1) [%]
M = 100[1-(29,63*71,55)/(28,45*70,37)] = 5,89 %
r = vB/V*t [dm3/dm3*d]
r = 0,3/3*1 = 0,1 dm3/dm3*d
yB = vB/V*t*xus [dm3/g*smo*d]
yB = 0,3/3*1*6,4 dm3/g*smo*d
IV. WNIOSKI
1. Określając efektywność fermentacji metanowej, należy uwzględnić stopień przefermentowania osadów. W przeprowadzonych badaniach efektywność była niska i kształtowała się na poziomie 5,98%.
2. Szybkość produkcji biogazu 0,1 dm3/dm3*d jest wartością niską, co również powoduje obniżenie efektywności fermentacji metanowej.
3. 0,0156 dm3/g*smo*d jest to wydajność produkcji biogazu. W zestawieniu z pozostałymi wynikami łatwo można zaobserwować, iż efektywność fermentacji metanowej z osadów ściekowych jest niska.
4. Niski stopień fermentacji metanowej z osadów ściekowych, sprawia iż do środowiska przedostają się małe ilości gazów, jednocześnie niski poziom produkcji biogazunie pozwala na wykorzystanie biogazu w celach energetycznych.
anuszka66