KSZTAŁTOWANIE ŚRODOWISKA I ROLNICTWO

OCHRONA ŚRODOWISKA

GRUPA 5

Sadowski Marcin

SPRAWOZDANIE

Ćwiczenie nr. 5: „FERMETACJA METANOWA OSADÓW ŚCIEKOWYCH”

1. 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.

2. 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/dm^3 mg/dm^3 d kgsmo/m^3*d % dm^3/dm^3*d dm^3/g*smo*d	7,64 32 668,571	7,41 36 445,714
				30 333,33 5,89 0,1 0,0156

3. 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)

Z_og = a*100/V [m_val/dm³] Z_og(sur) = 3,2*100/10 = 32 [m_val/dm³]

Z_og(fer) = 3,6*100/10 = 36 [m_val/dm³]

Kwasy lotne

x = a*0,6*1000/V*0,7 [mg/dm³] x_sur = 7,6*0,6*1000/10*0,7 = 668,571 mg/dm³

x_fer = 5,2*0,6*1000/10*0,7 = 445,714 mg/dm³

Sucha pozostałość osadu

x = (a-b)*1000*1000/V [mg/dm³]

x_sur = (17,9954-17,9251)*1000*1000/2 = 35,150 mg/dm³

x_fer = (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

Obciążenie objętości komory ładunkiem substancji organicznych

B_V = C*Q/V [kg_smo/m³*d]

B_V = 10*0,1/0,003 = 333,33 kg_smo/m³*d

Stopień przefermentowania

M = 100(1-p₁*m₀/p₀*m₁) [%]

M = 100[1-(29,63*71,55)/(28,45*70,37)] = 5,89 %

Szybkość produkcji biogazu

r = v_B/V*t [dm³/dm³*d]

r = 0,3/3*1 = 0,1 dm³/dm³*d

Wydajność produkcji biogazu

y_B = v_B/V*t*x_us [dm³/g*smo*d]

y_B = 0,3/3*1*6,4 dm³/g*smo*d

4. 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 biogazu
   nie pozwala na wykorzystanie biogazu w celach energetycznych.

---