Experimental investigation of biogas production using biodegradable municipal waste

Abstract

Waste is undesirable matter, which is most frequently generated by human activity. It is one of the sources of environmental pollution. In the contemporary world, with growing population, the amounts of generated waste are increasing as well. Unsorted municipal waste, including biodegradable waste, is transported to operated landfills. A negative impact of landfills on the environment is determined by waste as well as gas emissions and polluted sewage. Annual increase in amounts of waste is one of the most urgent problems of today, and therefore effective measures have to be employed to address it. In order to apply anaerobic organic waste treatment technologies and minimise the harmful effect on the environment, waste has to be sorted. The article presents the results of experimental investigations performed with fruit, vegetable and meat waste and its mixtures. The concentrations of methane, hydrogen sulphide and oxygen under mesophilic operation of a bioreactor were observed during the experiments. As determined experimentally, meat waste is mostly suitable for the production of biogas while mixtures of other biodegradable municipal wastes with meat also produce good results. Anaerobic digestion of meat waste produces the maximum amount of biogas, which averages to 0.8 m³/m³d. In this case, the methane content amounts to about 30%. Volume of biogas generated from digestion of meat and fruit mixture of waste was approximately 0.68 m³/m³d. Methane content in the mixture amounts to 25%. Meat and vegetable waste mixture has an average amount of biogas amounting to 0.54 m³/m³d, with 25% of methane content.

Article in English.

Biodujų gamybos eksperimentiniai tyrimai naudojant biologiškai skaidžias komunalines atliekas

Santrauka. Atliekos – nepageidaujamos medžiagos, kurios dažniausiai susidaro dėl žmogaus veiklos. Jos yra vienos iš aplinkos teršimo šaltinių. Šiuolaikiniame pasaulyje didėjant žmoniu skaičiui, dideja ir susidarančių atliekų kiekiai. Nerūšiuotos komunalinės atliekos, tarp jų ir biologiškai skaidžios, patenka į eksploatuojamus sąvartynus. Sąvartyno neigiamą poveikį aplinkai lemia ne tik pačios atliekos, bet ir iš jų sklindančios dujos, užterštos nuotekos. Kasmet didėjantys atliekų kiekiai yra viena iš svarbiausių šių dienų problemų, todėl reikia imtis efektyvių priemonių šiai problemai spręsti. Norint pritaikyti anaerobinio organinių atliekų apdorojimo technologijas ir kuo labiau sumažinti kenksmingą poveikį aplinkai, atliekas būtina rūšiuoti. Straipsnyje pateikiami eksperimentinių tyrimų su vaisių, daržovių bei mėsos atliekomis ir jų mišiniais rezultatai. Eksperimentų metu stebėtos metano, sieros vandenilio ir deguonies koncentracijos bioreaktoriui veikiant mezofiliniu režimu. Tyrimų metu nustatyta, kad geriausiai biodujų gamybai tinka mėsos atliekos. Šias atliekas anaerobiškai perdirbant gaunamas didžiausias biodujų kiekis. Vidutiniškai 0,8 m³/m³d, o metano kiekis siekia apie 30%. Taip pat kitas biologiškai skaidžias komunalines atliekas maišant su mesos atliekomis gaunami geresni rezultatai. Skaidant mesos ir vaisių atliekų mišinį biodujų kiekis siekė vidutiniškai 0,68 m³/m³d, metano kiekis 25%, skaidant mėsos ir daržovių atliekų mišinį biodujų kiekis buvo vidutiniškai 0,54 m³/m³d, metano – 25%.

Reikšminiai žodžiai: biologiškai skaidžios komunalinės atliekos, biodujos, metanas, anaerobinis perdirbimas.

Экспериментальные исследования по производству биогаза с использовaнием биоразлагаемых муниципальных отходов

Резюме. Отходы – нежелательные материалы, являющиеся в основном результатом деятельности человека. Это один из источников загрязнения окружающей среды. В современном мире с увеличением числа людей увеличивается и количество отходов. Неотсортированные муниципальные отходы, в том числе и биоразлагаемые, попадают на эксплуатируемые свалки. Негативное воздействие на окружающую среду оказывают не только сами отходы, но и выделяющиеся из них газы, загрязненные сточные воды. Ежегодное увеличение количества отходов является одной из основных проблем в наше время, требующих принятия эффективных мер для их решения. Для того, чтобы применить анаэробную технологию для обработки органических отходов и свести к минимуму неблагоприятное воздействие на окружающую среду, отходы необходимо сортировать. В работе представлены экспериментальные исследования, касающиеся отходов фруктов, овощей и мяса, а также их смесей, и их результаты. Во время эксперимента наблюдались концентрации метана, сероводорода и кислорода в мезофильном режиме работы биореактора. Исследования показали, что наиболее приемлемыми для производства биогаза являются мясные отходы. Благодаря анаэробной переработке мясных отходов можно получить максимальное количество биогаза (в среднем 0,8 м³/м³д) и около 30 % метана. Хорошие результаты были получены также при переработке смесей из других биоразлагаемых муниципальных отходов и мясных отходов. От переработки смеси из мясных и фруктовых отходов получено среднее количество биогаза (0.68 м³/м³д) с содержанием 25 % метана, а от переработки смеси из мясных и овощных отходов – в среднем 0.54 м³/м³д биогаза с содержанием 25 % метана.

Ключевые слова: биоразлагаемые муниципальные отходы, биогаз, метан, анаэробная переработка.

Keyword : biodegradable municipal waste, biogas, methane, anaerobic treatment