РЕЦИРКУЛЯЦІЯ ГАЗОВОЇ ФАЗИ З ЇЇ ОЧИЩЕННЯМ ПРИ МЕТАНОВІЙ ФЕРМЕНТАЦІЇ КУРЯЧОГО ПОСЛІДУ

Authors

  • А. І. Салюк National University of Food Technologies image/svg+xml
  • С. О. Жадан National University of Food Technologies image/svg+xml
  • Є. Б. Шаповалов Шаповалов National University of Food Technologies image/svg+xml

Abstract

При метановій ферментації курячого посліду утворюється значна кількість амонійного азоту та сульфідів, що можуть пригнічувати процес. Інгібування виробництва біогазу здатне спричинити значні економічні втрати при роботі біогазової установки. Регулювання концентрації інгібіторів у реакторі має підвищити стабільність та ефективність його роботи. Зниження концентрації амонійного азоту і сульфідів безпосередньо під час метанової ферментації можливе за рахунок рециркуляцію біогазу з його очищенням. З огляду на значні об’ємні витрати газу, метою роботи було оцінити доцільність використання даного підходу для підвищення стабільності і ефективності процесу. Проведено порівняння кількості енергії, яка може бути отримана з біогазу з кількістю енергії, яка необхідна для роботи компресора для зниження вмісту амонійного азоту до прийнятного для роботи біогазової установки рівня. Основними факторами, що контролюють видалення аміаку і сірководню є рН, температура і витрати газу. При цьому параметри вилучення інгібіторів обмежені фізіологічними межами метаногенного співтовариства. Мінімальне споживання енергії компресором при вилученні амонійного азоту становить від 41,1% до 233,6%, а сульфідів – від 0,6% до 4,9% по відношенню до кількості енергії, яку можна отримати з біогазу. Таким чином, застосування рециркуляції газової фази з її очищенням для зменшення концентрації амонійного азоту є недоцільним з точки зору енерговитрат, у той час як її застосування для зменшення концентрації сульфідів може розглядатись як прийнятне.

Author Biographies

  • А. І. Салюк, National University of Food Technologies
    кандидат технічних наук
  • С. О. Жадан, National University of Food Technologies
    аспірант
  • Є. Б. Шаповалов Шаповалов, National University of Food Technologies
    аспірант

References

Ammonia removal in anaerobic digestion by biogas stripping: An evaluation of process alternatives using a first order rate model based on experimental findings / M. Walker, K. Iyer, S. Heaven, C. Banks // Chemical Engineering Journal. – 2011. – №178. – P. 138–145.

Anaerobic digestion of chicken manure as a single substrate by control of ammonia concentration [Електронний ресурс] / D. Belostotskiy, H. Jacobi,

K. Strach, J. Liebetrau. – Режим доступу до ресурсу: http://www.redbiogas.cl/wp-content/uploads/2013/07/IWA-11342.pdf.

Dry anaerobic ammonia-methane production from chicken manure / F. Abouelenien, Y. Kitamura, N. Nishio, N. Yutaka // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2009. – Vol. 82 (4). – P. 757–764.

Effect of Sulfide Removal on Sulfate Reduction at pH 5 in a Hydrogen Fed Gas-Lift Bioreactor / M. Bijmans, M. Dopson, F. Ennin // J. Microbiol. Biotechnol. – 2008. – Vol. 18 (11). – P. 1809–1818.

Feilberg A. Application of PTR-MS for Measuring Odorant Emissions from Soil Application of Manure Slurry / A. Feilberg, P. Bildsoe, T. Nyord // Sensors. – 2015. – №15. – P. 1148–1167.

Gustin S. Effect of pH, temperature and air flow rate on the continuous ammonia stripping of the anaerobic digestion effluent / S. Gustin, R. Marinsek-Logar // Process Safety and Environmental Protection. – 2011. – №89. – P. 61–66.

Improved methane fermentation of chicken manure via ammonia removal by biogas recycle / F. Abouelenien, W. Fujiwara, Y. Namba // Bioresource Technology. – 2010. – №101. – P. 6368–6373.

Integrated Approach to Sustain Biogas Production in Anaerobic Digestion of Chicken Manure under Recycled Utilization of Liquid Digestate: Dynamics of Ammonium Accumulation and Mitigation Control / S. Wu, P. Ni, J. Li // Bioresource Technology. – 2016. – №205. – P. 75–81.

Markou G. Improved anaerobic digestion performance and biogas production from poultry litter after lowering its nitrogen content / Giorgos Markou // Bioresource Technology. – 2015. – №196. – P. 726–730.

Mesophilic methane fermentation of chicken manure at a wide range of ammonia concentration: Stability, inhibition and recovery / Q. Niu, W. Qiao, H. Qiang // Bioresource Technology. – 2013. – № 137. – P. 358–367.

Mono-fermentation of chicken manure: Ammonia inhibition and recirculation of the digestate / H. Nie, H. Jacobi, K. Strach // Bioresource Technology. – 2015. – №178. – P. 238–246.

Preliminary trials of in situ ammonia stripping from source segregated domestic food waste digestate using biogas: Effect of temperature and flow rate / M. De la Rubia, M. Walker, S. Heaven // Bioresource Technology. – 2010. – №101. –

P. 9486–9492.

Pretreatment of anaerobic digestion effluent with ammonia stripping and biogas purification / X. Lei, N. Sugiura, C. Feng, T. Maekawa // Journal of Hazardous Materials. – 2007. – №145. – P. 391–397.

Wiemann M. Anaerobic treatment of tannery wastewater with simultaneous sulphide elimination / M. Wiemann, H. Schenk, W. Hegemann // Wat. Res. – 1998. – Vol. 32 (3). – P. 774–780.

Yoon H. Ammonia Removal Model Based on the Equilibrium and Mass Transfer Principles / H. Yoon, J. Lim, H. Chung // Bull. Korean Chem. Soc. – 2008. – №29. – С. 555–561.

Zhang L. Ammonia stripping for enhanced biomethanization of piggery wastewater / L. Zhang, Y. Lee, D. Jahng // Journal of Hazardous Materials. – 2012. – №199. – P. 36–42.

Zhang L. Enhanced anaerobic digestion of piggery wastewater by ammonia stripping: Effects of alkali types / L. Zhang, D. Jahng // Journal of Hazardous Materials. – 2010. – №182. – P. 536–543.

Downloads

Published

2016-12-26

Issue

No. 254 (2016)

Section

Статті

License

Relationship between right holders and users shall be governed by the terms of the license Creative Commons  Attribution – non-commercial – Distribution On Same Conditions 4.0 international (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk

Authors who publish with this journal agree to the following terms:

  • Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
  • Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
  • Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).