استفاده کامل از ضایعات غذایی و لجن فاضلاب مبتنی بر پالایشگاه زیستی با ادغام هضم بی‌هوازی و احتراق

افزایش هم افزایی و ارزیابی انرژی

چکیده

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : استفاده کامل از ضایعات آلی مبتنی بر پالایشگاه زیستی با ادغام هضم بی‌هوازی و احتراق، یک رویکرد امیدوارکننده است. هدف از این مطالعه بررسی اثر تصفیه همزمان ضایعات غذایی و لجن فاضلاب بر عملکرد سیستم ترکیبی از نظر تولید متان، ویژگی‌های احتراق و کل انرژی خروجی است. هضم بی­‌هوازی ضایعات غذایی با لجن فاضلاب افزایش هم افزایی واضحی را در نسبت بهینه ضایعات مواد غذایی/لجن فاضلاب 2:2 نشان داد، که در آن بازده متان 99 میلی لیتر بر گرم VS‌_added[1] در مقایسه با مقدار نظری افزایش یافت. تجزیه و تحلیل محصولات آبی نشان داد که اثر هم افزایی منجر به کاهش تجمع اسیدهای چرب فرار و مهار آمونیاک خواهد شد. علاوه بر این، ماده هضمی با نسبت 2:2 بهترین ویژگی احتراق را با بالاترین شاخص احتراق جامع و شاخص پایداری احتراق به ترتیب برابر  4.87 × 10^-7 %² min^-2 ◦C^-3 و 4.80 × 10³ %² min^-2 ◦C^-3 نشان داد، که می‌تواند ناشی از اجزای آلی پایدارتر و اثرات کاتالیزوری کانی‌‍‌­های معدنی باشد. در نهایت، ارزیابی انرژی نشان داد که ادغام، همزمان بازده انرژی روزانه و خروجی انرژی ویژه 100 تن در روز نیروگاه در مقیاس کامل را به ترتیب به میزان‌ 14.3 GJ/day‌‌‌‌‌ تا ‌‌‌33.7 GJ/day  و0.3 GJ/t تا0.6 GJ/t افزایش می‌دهد. این یافته‌ها می‌تواند اطلاعات ارزشمندی را برای پالایشگاه زیستی پسماندهای آلی مبتنی بر هضم بی­‌‎هوازی-احتراق فراهم نماید.

نتیجه‌گیری

این مطالعه یک چارچوب پالایشگاه زیستی را پیشنهاد نموده که هضم و احتراق بی‌هوازی را برای تصفیه همزمان لجن فاضلاب[2] (SS) و ضایعات غذایی[3] (FW) ادغام می‌کند. در مرحله بیولوژیکی، افزایش هم افزایی در تولید متان با هضم بی‌­هوازی همزمان SS و FW افزایش یافت و 99 میلی لیتر بر گرم VS _added بیشتر از بازده متان در نسبت 2:2 نسبت به مقدار نظری به‌دست آمد. اثر هم افزایی به کاهش تجمع VFAها[4] و مهار آمونیاک نسبت داده شد. علاوه بر این، هضم بی­‌هوازی FW و SS نیز کیفیت سوخت مواد هضمی را بهبود بخشید.بهترین عملکرد احتراق مواد هضمی در نسبت 2:2 با CCI[5] و [6]CSI به ترتیب 4.9 × 10^-7 %² min^-2 ◦C^-3  و 4.8 × 10³ %² min^-2 ◦C^-3 به‌دست آمد. از طریق تصفیه همزمان FW و SS، خروجی انرژی روزانه بالاتر و بازده انرژی ویژه به‌ترتیب 14.3 GJ/day تا 33.7 GJ/day  و 0.3 GJ/t تا 0.6 GJ/t در فرآیند ترکیبی به‌دست آمد. این یافته‌ها می‌توانند اطلاعات فنی و اقتصادی ارزشمندی را برای پالایش زیستی زباله‌های آلی با ادغام هضم بی‌هوازی و احتراق فراهم نماید.

[1] Volatile Solid

[2] Sewage sludge (SS)

[3] Food waste (FW)

[4] Volatile fatty acids (VFAs)

[5] Comprehensive Combustion Index (CCI)

[6] Combustion Stability Index (CSI)

Ref: Zhang, L.; Yang, P.; Zhu, K.; Ji, X.; Ma, J.; Mu, L.; Ullah, F.; Ouyang, W.; Li, A. Biorefinery-oriented full utilization of food waste and sewage sludge by integrating anaerobic digestion and combustion: Synergistic enhancement and energy evaluation. Journal Of Cleaner Production. 2022, 380, 134925.

DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.134925

ترجمه و ویرایش : علیرضا دهقان