Laboruntersuchungen zur methanproduktion aus rinder-und huhnerfliissigmist bei verschiedenen reaktionsbedingungen als grundlage der prozeboptimierung von unbeheizten biogasanlagen
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- Tez No: 400529
- Danışmanlar: PROF. DR. THEO BISCHOFF
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Ziraat, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1987
- Dil: Almanca
- Üniversite: Universität Hohenheim
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Tarım Bilimleri ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
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Özet (Çeviri)
Der Mangel an fossilen Energietragern sowie steigende. Ener-giekosten begtinstigen die Einfiihrung von anaeroben Behand-lungsverfahren fur Fliissigmist in Verbindung mit der Produk-tion von Biogas. Die im mesophilen Temperaturbereich betrie-benen Biogasanlagen gewahrleisten eine Bichere Funktion und hohe Gasleistungen. Der Einbau von Heizsysteroen erfordert einen hohen Investitionsaufwand und ist besonders bei klei-neren Anlagen unwirtschaftlich. In Landern mit tropischen und subtropischen Klimabedingungen werden unbeheizte Biogasanlagen .verschiedener Typen und Betriebsweise eingefiihrt. Aufbau, Funktion und Betriebsweise der gebrauchlichsten Anlagentypen werden in der vorgelegten Arbeit beschrieben. Im Rahmen der beschriebenen Untersuchungen wurde die Methan-produktion aus Kinder- und Huhnerfliissigmist bei verschiede-nen Reaktionsbedingungen, die bei unbeheizten Biogasanlagen herrschen, in labor-Fermentern ermittelt. 2iel dieser umfang-reichen Versuchsvarianten war eine Prozeiioptimierung von unbeheizten Biogasanlagen. Die Versuche wurden in 18 Labor-Fermentern im Institut fur Agrartechnik durchgefiihrt. Die liegenden Fermenter mit einem Nettovolumen von 16 Litem haben ein mechanisches Rtihrwerk und werden im Durchlaufprinzip betrieben. Der im Institut fur Agrartechnik entwickelte Anlagentyp hat sich bereits bei mehrjahrigen Versuchen von DttRR (Dissertation 1983), WINTER-HALDER (Dissertation 1985) und SCHEURER (Dissertation 1986) bewahrt. Die Ubertragbarkeit von Labormessungen mit Ergeb-nissen aus Praxisanlagen wurde festgestellt. Zur DurchfUh-rung der eigenen Versuche wurde das Heizungssystem fur die Fermenter, die unter Raumtemperatur betrieben wurden, durch Einbau eines Kiihlgerates umgeriistet. Die Versuchsdauer er-streckte sich in den 18 Iabor-Fermentem Uber 570 Tage, so daB insgesamt 10.260 Laborversuchstage einschlieBlich Anfahr-phase ausgewertet werden konnten. In jeder Temperaturstufe (10 5C, 14“C, 18 'C, 22 °C, 26 °C, 30 °C) warden drei Ver-weilzeiten festgelegt. Bei gleicher Substratkonzentration von 7 % organischer Trockensubstanz variiert die Raumbela-stung zwischen 4,37 g oTS/l.d bei 30 °C Reaktortemperatur und 16 Tagen Verweilzeit sowie 1,34 g oTS/l.d bei 10 °C Reaktortemperatur und 52 Tagen Verweilzeit. Diese Varianten entsprechen Bedingungen, die auch bei Biogasanlagen im praktischen Einsatz auftreten..In einer weiteren Versuchs-reihe wurdeh die Reaktoren in der Anfahrphase bei den Temperaturstufen 14 ”C, 18 °C und 22 °C mit je zwei Verweil-zeiten mit ausgefaultem Rinder- und HUhnerflussigmist ge-impft. Rinderf liissigmist erzielte bei optimalen Reaktionsbedingungen einen reaktorspezifischen Methanertrag von 0,57 1/1.d; mit abnehmender Gartemperatur und Raumbelastung reduzierte er sich deutlich. Der hochste substratspezifische Methanertrag wurde mit 0,21 1/g.TS ermittelt. Kurze Verweilzeiten und damit verbundene hohere Raumbelastungen verursachten eine Abnahme der substratspezifischen Methanproduktion. Bei Rinderf liissigmist lagen die C0~-Gehalte des Gases zwischen 16,8 % und 39,7 %, abnehmende Raumbelastung und Gartemperatur bewirkten einen niedrigen C0_-Gehalt. Der pH-Wert im Ablauf lag mit pH 7,02 bis 7,38 leicht iiber dem im Zulauf. Extrem niedrige Gartem-peraturen hatten einen niedrigeren pH-Wert im Auslauf als im Einlauf zur Folge, so dafi durch eine“saure Faulung”kein stabiler Prozefi zu verzeichnen war. Bei hoheren Temperaturen hatte der HuhnerflUssigmist einen hoheren Gasertrag ala der Rinderf liissigmist. Unter den gtinstigsten Bedingungen erbrachte er einen maximalen reaktorspezifischen Methanertrag von 1,08 1/1.d- Die h5ch-ste substratspezifische Methanproduktion betrug 0,325 1/1.d. Bei niedrigen Gartemperaturen wurde ein hoherer C0?-Gehalt sowie eine niedrigere Methanproduktion als bei RinderflUssigmist festgestellt; der C0?-Gehalt stieg bei mehreren Versuchs-reihen auf iiber 80 %. Unter diesen Reaktionsbedignungen war ein stabiler Prozefl nicht gewahrleistefc und das produzierte Gas aufgrund des geringen Methangehaltes nicht brennbar. Die pH-Werte im Auslaufsubstrat lagen beim Huhnerflussigmist bei den hoheren Temperaturstufen bei jeweils gleicher Raumbelastung iiber denen beim Rinderflussigmist. Die nie-drigen Temperaturstufen wiesen im Ablauf iiberwiegend geringere pH-Werte als im zugefuhrten Substrat auf. Der Gehalt an fluchtigen FesttsMuren im Auslauf nahm mit abnehmenden Faultemperaturen stark zu. Der hochste Gehalt an fluchtigen FettsSuren im Ablauf von Rinderflussigmist erreichte 13030 mg/1, bei Huhnerflussigmist betrug der maximal gemessene Wert an fluchtigen Sauren 30130 mg/1. Der hone EiweiBgehalt bei Huhnerflussigmist verursachte die intensive Bildung von fluchtigen Fettsauren, die in Verbindung mit niedrigen Abbauraten der fltichtigen Fettsauren zu Methan geringere Gasertrage bewirkten. Diese Versuchsvarianten zum Vergleich von frischem und aus-gefaultem Rinder- und Huhnerflussigmist als Impfsubstrat wurden in den Temperaturstufen 14 °C, 18 °C und 22 °C durch-gefiihrt. Die mit Impfsubstrat aus mesophilen Biogasanlagen angefahrenen Varianten brachten bei der Temperaturstufe 22 °C eine 30 - 63 % hohere substratspezifische Methan-produktion. Auch bei den mit Huhnerflussigmist und Impf-material gefahrenen Fermentern wurde in den Temperatur-stufen 13 °C und 14 °C nicht brennbares Biogas mit einem Kohlendioxidgehalt von 50,8 bis 82,8 % produziert. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Reaktionsbe-dignungen mit VerMnderung der Gartemperatur und der Raum-belastung iiber die Verweilzeit zeigen, dafi bei Rinderf lussigmist mit 14 °C und bei Huhnerflussigmist mit 18 °C kein stabiler ProzeB besteht oder geringe Gasertrage produziert warden. Anhand von grafischen Darstellungen wurdenbei 4 Faulraum-groflen und verschiedenen Temperaturen die reaktorspezi-fische Energieproduktion ermittelt. Die Ergebnisse der Untersuchungen ermoglichen eine exaktere Planung, Ermitt-lung der optimalen Betriebsweise und Berechnung wirt-schaftlicher Einsatzgrenzen der Biogasproduktion in un-beheizten Biogasanlagen.
Benzer Tezler
- Beziehungen zwischen polymorphen Milchproteinen und der Milchproteinleistung beim Rind
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AYŞE DENİZ ÇARDAK
