Παραγωγή βιοαερίου από ζυμώσιμα οικιακά απορρίμματα μέσω αναερόβιας χώνευσης σε πιλοτικής κλίμακας περιοδικό αναερόβιο χωνευτήρα με ανακλαστήρες (PABR) - Γούμενος, Αθανάσιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ), 2017)
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη της λειτουργίας ενός πιλοτικής κλίμακας αντιδραστήρα τύπου PABR για την παραγωγή βιοαερίου μέσω της διεργασίας της αναερόβιας χώνευσης χρησιμοποιώντας ως απόβλητο ζυμώσιμα οικιακά απορρίμματα. Πιο συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκε μελέτη της απόδοσης του συστήματος μέσω μιας σειράς αλλαγών των παραμέτρων λειτουργίας του συστήματος σε μια προσπάθεια εύρεσης των βέλτιστων συνθηκών αλλά και του ελέγχου της ευστάθειας του συστήματος στις επιβαλλόμενες μεταβολές. Οι παράμετροι που μελετήθηκαν ήταν η ύπαρξη ή μη σταδίου διαχωρισμού των στερεών του μίγματος τροφοδότησης, ο υδραυλικός χρόνος παραμονής και η συγκέντρωση υποστρώματος. Το υπόστρωμα που χρησιμοποιήθηκε ήταν ζυμώσιμα οικιακά απορρίμματα που συλλέχτηκαν από κατοίκους του Δήμου Χαλανδρίου (στα πλαίσια του ευρωπαϊκού προγράμματος Waste4think) και στη συνέχεια ξηράνθηκαν και τεμαχίστηκαν σε ξηραντήρα προς σχηματισμό του προϊόντος FORBI (Food Residue Biomass). Μέσω της δοκιμής μεταξύ διαφορετικών χρόνων παραμονής (12.2, 10, 8.7 και 5 ημέρες), της ύπαρξης ή μη σταδίου διαχωρισμού στερεών (separation) και των διαφορετικών συγκεντρώσεων υποστρώματος (εκφρασμένο σε Χημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο, ΧΑΟ) ήταν δυνατός ο προσδιορισμός του βέλτιστου συνδυασμού παραμέτρων λειτουργίας για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης του συστήματος. Ως κριτήριο χρησιμοποιήθηκαν 2 παράμετροι: α) η παραγωγή βιοαερίου και β) η ποσοστιαία απομάκρυνση ΧΑΟ. Η παραγωγή του βιοαερίου κυμάνθηκε από 0,21 έως 8,18 λίτρα βιοαερίου ανά ημέρα ανά λίτρο αντιδραστήρα ενώ η ποσοστιαία απομάκρυνση ΧΑΟ που επιτεύχθηκε ήταν από 81,08% έως 93,46%. Η μέγιστη παραγωγικότητα βιοαερίου επιτεύχθηκε χωρίς στάδιο διαχωρισμού στερεών με τροφοδοσίες που να περιέχουν έως και 20 γραμμάρια ΧΑΟ ανά λίτρο τροφοδοσίας και με πολύ μικρούς χρόνους παραμονής για δεδομένα αναερόβιας χώνευσης της τάξεως των 5 ημερών. Η βέλτιστη απόδοση ως προς την απομάκρυνση οργανικού φορτίου που επετεύχθη ήταν 93,46% με την προήγηση σταδίου διαχωρισμού στερεών με χρόνους παραμονής της τάξεως των 10 ημερών. Επιπλέον η μέγιστη παραγωγικότητα βιοαερίου ανά γραμμάριο FORBI επετεύχθη χωρίς στάδιο διαχωρισμού , με υδραυλικό χρόνο παραμονής 5 ημέρες και συγκέντρωση 10 γραμμάρια ΧΑΟ ανά λίτρο τροφοδοσίας Τέλος στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας πραγματοποιήθηκε προσομοίωση της διεργασίας της αναερόβιας χώνευσης με τη χρήση του λογισμικού AQUASIM και του μοντέλου ADM1 για την εύρεση της παραμέτρου tresx, η οποία υπολογίστηκε 174,3d, και μέσω αυτής υπολογίστηκε ο χρόνος παραμονής των στερεών (Solid Retention Time, SRT) που βρέθηκε ίσος με 183d για την τρίτη πειραματική φάση 179,3d για την τέταρτη και πέμπτη πειραματική φάση.