Biogas from Coffee Wastes/fa
کن سی کالورت http://www.coffee.20m.com/
یان سی فون اندن http://www.venden.de/
ژانویه 2003
فرآیند Renertech برای تولید بیوگاز از پسماندهای قهوه در ابتدا در پاپوآ گینه نو توسعه یافت، در حالی که نویسنده پژوهشگر اصلی برای پردازش قهوه در موسسه تحقیقات قهوه PNG CIC بود. اکنون در ویتنام، در کارخانه قهوه Khe Sanh در استان کوانگ تری، در حال توسعه بیشتر است. این پروژه توسط کمک آلمان تامین می شود. به غیر از قهوه، این فرآیند برای مدیریت حجم زیادی از فاضلاب حاوی سطوح متوسطی از مواد آلی خوب است که می تواند به اسیدهای آلی تخمیر شود و در دمای محیط پردازش شود.
در عرض چند ساعت به جای روزها.
صنعت تولید قهوه به طور کلی به دلیل مراقبت از محیط زیست مورد توجه قرار نمی گیرد.
کلمه کلیدی ما یک کلمه تولید شده است، "CLEMEG": تمیز، ناب، متوسط و سبز.
فلسفه زیربنایی برای توسعه این سیستم یکپارچه استفاده از مواد طبیعی در دسترس و استفاده از آنها به مقرون به صرفه ترین راه برای امکان استفاده از آن در مناطق دورافتاده توسعه نیافته با حداقل زیرساخت و تامین بود.
اساس این فرآیند کشف این بود که در شروع از فرآیند سنتی دو مرحلهای UASB، میتوان مرحله دوم جدیدی را وارد کرد، که به موجب آن میتوان از مازاد سنگ آهک خام یا تراشههای مرمر آسیاب شده برای بافر خودکار یک محلول SCVFA (فرار با زنجیره کوتاه) استفاده کرد. اسید چرب)، عمدتاً استات، در pH 6.1. در همان زمان، در طی بیش از پنج سال، ترکیبی از باکتریهای متانوژن سایکروفیلیک از خاک قهوه جدا شد که محتویات روده بسیاری از گونههای خونسرد ماهی، خزندگان و حشرات به آن اضافه شده بود. در نتیجه تکنیکهای غنیسازی طولانیمدت، اکنون یک سویه سپتیک از بیهوازیها داریم که آزادانه تنها روی آبهای ضایعات قهوه در pH پایین و در دمای محیط گاز میدهند. این لجن بی هوازی اکنون منبع ارزشمندی برای صنعت قهوه جهانی است. قصد کاشفان این است که به هیچ وجه این فرآیند را ثبت اختراع نکنند و هر گونه پیشرفت جدیدی را که به دست می آید آزادانه افشا کنند تا صنعت قهوه جهان سوم از آن بهره مند شود. با این حال، برای آن دسته از شرکتها و مؤسساتی که میخواهند دوره توسعه 5 ساله را اتصال کوتاه کنند، میتوان منابع Renertech Sludge را تحت یک قرارداد مجوز در دسترس قرار داد.
استفاده از تراشههای سنگ آهک به عنوان خنثیکننده اسید برای فرآیند سه مرحلهای UASB، همچنین پتانسیل کاهش دی اکسید کربن در گاز خروجی را با خارج کردن نیمی از CO2 در مرحله تخمیر فراهم میکند. واکنش سنتی برای تولید بیوگاز از اسید استیک شروع می شود و مقادیر مساوی متان و دی اکسید کربن تولید می کند.
با این حال، خنثی کردن اسید ابتدا با سنگ آهک خام، در مرحله اول یک مولکول دی اکسید کربن تولید می کند که می تواند قبل از ورود پساب به هاضم بیوگاز از شر آن خلاص شود.
سپس، تنها با واکنش یون های استات، تنها یک مولکول دی اکسید کربن آزاد در برابر دو مولکول متان تولید می کند. این باعث ایجاد بیوگاز خام با سطح انرژی بسیار بالاتر می شود. در حالی که این برای هر کسی که هدفش گاز طبیعی پاک شده است سود کمی دارد، برای عملیات های کم هزینه در سطح "روستا" یا "سازمان" با بیوگاز مستقیم "فی نفسه"، این یک مزیت قابل توجه است.
با این حال، از آنجایی که فراورده های حلالیت سایر نمک های کلسیم، عمدتاً فسفات ها و کمپلکس کلسیم/منیزیم به نام «استروویت»، بسیار کمتر از چندین مرتبه بزرگی است، واکنش کربناته فوق هرگز یون های کلسیم کافی برای رفتن به آن را دریافت نمی کند. تکمیل با این حال، آنچه میتوان گفت این است که آمادگی سطوح بالای یونهای کلسیم در واکنش برای رسوب به یک شکل یا شکل دیگر، تشکیل گرانولهای نسبتاً سنگینی را تشویق میکند که سرعت بسیار سریعتری از جریان خروجی را از طریق هاضم امکانپذیر میسازد. از دست دادن مواد فعال این ما را تشویق میکند تا فرآیند EGSB را در UASB ارتقا دهیم، اما آزمایشهای رسمی هنوز انجام نشده است. با این وجود، نتیجه عملی این است که بیوگاز خارج شده از هاضم «فرایند تک»، از نظر متان بسیار غنیتر از واکنش UASB معمولی است. این به آن اجازه می دهد تا مستقیماً به یک موتور دوگانه سوز دیزلی وارد شود بدون اینکه لازم باشد ابتدا دی اکسید کربن باقیمانده را از آن جدا کنید. گاز مرطوب به سادگی از بستر آهن فلزی عبور داده می شود تا در یک طبل پر از قوطی های قلع زنگ زده، سولفیدها را از بین برده و سطح رطوبت را کاهش دهد. این فرآیند سولفید آهن کاملاً خودبازسازی و بسیار ساده است. هنگامی که یک هاضم در یک منطقه جدید کار می کند، خروجی بالای مواد دانه لجن دانه ای، به دلیل فرآیند بارش استروویت، باعث می شود که هاضم های بیشتری به جای هفته ها یا ماه ها، چند روز راه اندازی شوند.
برای دستیابی به چرخش 6 تا 8 ساعته فاضلاب در صنعت قهوه، لازم است پساب های فرآوری شده با بازیافت فشرده متمرکز شوند. هر شش تا هشت ساعت باید از یک مخزن یا سیلو جدید برای ذخیره خمیر (لوبیاهای تازه تفاله شده) استفاده شود و از یک دسته آب تازه برای شروع مجدد فرآیند استفاده شود. برای شش ساعت آینده، آن آب، به اضافه تمام آب آرایشی مورد نیاز، از ته مخزن خمیر خارج می شود و دوباره به ماشین آلات بازیافت می شود و سطوح قندها و آنزیم ها اجازه می دهند تا جایی که آب جمع می شود. به شدت رنگی و تقریباً سوپ.
این بدان معنی است که تمام خمیر کاغذ، به ویژه آن که در انتهای مخزن قرار دارد، همان دوز آنزیم های پکتولیتیک غلیظ را در دمایی چند درجه بالاتر از محیط دریافت کرده است که ناشی از سیستم بازیافت آب است. هر ساعت قبل از نیمه شب سیلو خاموش شده باشد، تخمیر کامل خواهد شد و صبح روز بعد آماده شستشو کامل خواهد بود. برای آن دسته از کارخانههایی که فرآیند نیمهشسته «آمریکای جنوبی» را اجرا میکنند، کیفیت بسیار قابلتوجهی افزایش مییابد زیرا این فرآیند خروجی «کاملاً شسته شده» میدهد.
فرآیند کلی شامل یک پاکسازی کامل و سازگار با محیط زیست از فاضلاب مرطوب کارخانه است. کارخانه Khe Sanh با یک سیستم مصرف آب بسیار بالا با استفاده از یک جفت خمیرکننده و دموسیلاتور Pinhalense DC3/6 در یک فرآیند نیمه شسته شروع به کار کرد.
این گیاه با بازیافت منبع آب کارخانه، پمپاژ قهوه پاکشده به یک سیلو فولاد ضد زنگ و اجازه دادن به آب شستشو و خمیرگیری از طریق سیلو تا شش ساعت خمیر خمیرسازی به یک فرآیند کاملاً شسته شده تبدیل شد.
آب از دموسیلاتورها مستقیماً به تخمیر مرحله اول یا حوضچه اسید تخلیه می شد. هر شش ساعت آب خمیر کاغذ عوض میشد و قهوه به سیلوی جایگزین پمپ میشد. سیلو اول دوباره با آب شسته شد که برای شروع شیفت بعدی خمیرسازی مورد استفاده قرار گرفت، سپس قهوه در زیر آب تمیز خیس شد. آب بازیافت تخلیه شده از شش ساعت قبل نیز پس از آن بود
به حوضچه اسید فرستاده میشود، یک مخزن بتنی طولانی و باریک به ابعاد حدود 200 متر مکعب، به اندازهای که ظرفیت یک روزه آب شستشوی بازیافتی و موسیلاژ حاصل از خمیر بیش از 100 تن گیلاس را در خود نگه دارد. هنگامی که صبح روز بعد، 8 تا 10 ساعت پس از خمیر کردن، هر سیلو پر از قهوه شستشوی بیشتری داده شد، فقط پوسته مرطوب کاملاً تمیز تخمیر شده و شسته شده تخلیه شد.
علاوه بر تجمع قندها و آنزیم های پکتولیتیک در آب شستشوی بازیافتی، افزایش قابل توجهی در دما نیز مشاهده شد.
تا زمانی که آب کثیف در تمام طول تخمیر یا حوضچه اسیدی جاری شود، حدود 15 تا 20 ساعت، PH به 3.8 کاهش یافته و تمام موسیلاژ از محلول خارج شده و به صورت یک کف غلیظ پرتقالی شناور می شود. اجازه داده می شود برای چند روز روی سطح جمع شود و به یک پوسته سیاه ضخیم تبدیل شود که می تواند به صورت دوره ای جدا شود و با مواد جامد خمیر غربال شده برای کمپوست سازی سپرده شود. در انتهای حوضچه اسید یک لایه میانی شفاف از آب اسیدی زرد رنگ در زیر موسیلاژ و روی مواد جامد ته نشین شده وجود خواهد داشت. سپس به مرحله بعدی خنثی سازی پمپ می شود. سرعت "استیفیکاسیون" یا تخمیر به اسید را می توان با تخلیه درصد کمی از این آب اسیدی و مخلوط کردن آن در ورودی حوضچه اسید برای ایجاد یک فرآیند "بازخورد" به میزان قابل توجهی افزایش داد.
از یک مخزن فولادی 25000 لیتری قدیمی استفاده می شد که سه چهارم آن با تراشه های سنگ آهک غربال شده 2-5 میلی متری پر شده بود. آب شستشوی اسیدی از طریق یک منیفولد به کف مخزن و از طریق تراشههایی به عمق حدود 1.5 تا 2 متر با زمان ماندگاری 1-2 ساعت به بالا پمپ میشود. یک بار دیگر سطح با کفی از مواد جامد تولید شده CO2، موسیلاژ و یک ماده سیاه ریز پوشانده می شود که به عنوان تانن های متراکم و مواد پلی فنلی در نظر گرفته می شود که در گذشته ثابت شده است در صورت حذف نشدن، کارایی لجن بیوگاز را به طور جدی محدود می کند. . بار دیگر، محلول شفاف از روی سنگ آهک و زیر لایه فوم، اکنون با PH بیش از شش می تواند خارج شود و برای مرحله بعدی استفاده شود و لایه شناور به صورت دوره ای جدا شده و برای کمپوست به مواد جامد خمیر منتقل شود. داشتن امکانات در دسترس برای شستشوی این مخزن و به هم زدن بستر سنگ آهک به اندازه کافی برای جدا کردن لایه بیولوژیکی از تراشه ها که به آرامی سرعت جریان را در مدت 2-3 هفته خفه می کند، ضروری است. استفاده از یک مخزن با قطر وسیع با رویه باز، کف و کف پلی فنلی را قادر می سازد تا با جدا کردن مواد شناور، مانند حوضچه اسید، راحت تر از بین برود.
در خه سن، بخش عمده ای از آب شستشوی خنثی شده در حال حاضر به یک زمین مرطوب ساخته شده در سه بخش تخلیه می شود که بعداً توضیح داده خواهد شد. به دلیل محدودیت های مالی، در حال حاضر فقط یک هاضم UASB در مقیاس آزمایشی 5000 لیتری کار می کند. این مخزن از یک مخزن فولادی ضد زنگ به ارتفاع 3.5 متر تشکیل شده است. بالای منیفولد ورودی در کف مخزن، لایه ای از تراشه های سنگ آهک بیشتر به عمق حدود 350 میلی متر قرار دارد. بالاتر از آن لایه لجن است که در صورت غیرفعال بودن می تواند تا 1.5 متر عمق داشته باشد، اما پف می کند و دانه بندی می شود تا یک بستر به علاوه عمق 2 متری از لجن فعال ایجاد شود. این لجن ته نشین می شود و هر بار تا 12 ماه ساکن می ماند. با این حال در ابتدای فصل آینده حدود یک هفته دیگر دوباره فعال خواهد شد. قسمت بالای مخزن حاوی جداکننده گاز/جامد/مایعات در حدود 500 میلی متر زیر سطح آب تخلیه است. اعتقاد بر این است که فرآیند EGSB، با استفاده از یک هاضم بلندتر، یک پیشرفت منطقی نسبت به سیستم فعلی خواهد بود، اما این هنوز امتحان نشده است. برنامه ریزی شده است که یک هاضم بزرگتر جدید از مواد "فرو سمنتو" برای فصل آینده بسازد که این پیشرفت ها را در خود جای دهد. در حال حاضر آزمایشهایی برای ارائه اعداد عملی در مورد تولید گاز در برابر تن گیلاس، به جای اعداد نظری و دشوار تعیین کیلوگرم در حال انجام است. مواد جامد فرار خشک شده و غیره. با تنوع زیاد در استحکام پساب، گیلاس تنها معیار واقعی ورودیهای سیستم برای ارزیابی عملی است.
پساب تخلیه از هاضم عمدتاً برای جمع آوری و بازیافت لجن فراری از یک مخزن نشست کوچک عبور می کند و سپس با نیروی ثقل به زمین های مرطوب فوق الذکر جریان می یابد. حوضچه اول، به دلیل تخلیه سنگین فعلی از مخزن خنثی کننده در مقایسه با هاضم بیوگاز، هنوز مقدار زیادی BOD را حمل می کند و در حال حاضر محیط مناسبی برای رشد چیزی نیست. فقط چند نی و راش زنده مانده است.
حوض دوم با انواع محلی نی ساقه توخالی و راش کاشته شده است. این گیاهان به طور فعال اکسیژن کافی را به ریشههای خود پمپ میکنند تا به آنها اجازه زنده ماندن در یک محیط کاملاً بیهوازی را بدهند و کاهشدهنده خوبی برای BOD و COD هستند. پس از هاضم بیوگاز، آنها دومین خط فیلتر بیولوژیکی را تشکیل می دهند. در آب و هوای سردتر باید از نیزارها و عجله ها استفاده بیشتری کرد زیرا مرحله سوم ما فقط به آب و هوای گرمسیری مربوط می شود. حوضچه فیلتر سوم بسیار عمیق تر است، 1.5 متر، و پر از سنبل آبی شناور است که اگر حوض به اندازه کافی بزرگ باشد، باید اکثر نمک های کود، نیترات ها، پتاسیم، تانن های متراکم و غیره و فسفات های باقی مانده را خارج کند. . با این حال، در مرحله کنونی توسعه ما، هنوز مقدار زیادی BOD از استاتهایی که از مخزن خنثیکننده تخلیه میشوند، وجود دارد، به غیر از اسید واکنشنخورده از حوضچه اسید، تا به سنبل آبی اجازه رشد دهد. آنها فقط زنده می مانند. هنگامی که آنها نیاز به نازک شدن دارند، چندین گزینه برای استفاده از مواد اضافی وجود دارد که ساده ترین آنها خرد کردن آنها و اضافه کردن آنها به مخلوط کمپوست است. بیوگاز بیشتر، مواد غذایی حیوانی و SCP نیز احتمالاتی هستند. کمپوست به عنوان کود برای بازگشت به قهوه استفاده می شود.
اگرچه این فرآیند به طور خاص برای صنعت قهوه توسعه داده شده است، اما همچنان در جریان تحولات در فرآوری زیتون و صنعت شراب قرمز قرار گرفته است. اعتقاد بر این است که می توان آن را با هر صنعت میوه یا محصولات کشاورزی که با آنتوسیانین COD و سطوح بالای قند میوه در حجم زیادی از آب های سرد پردازش زباله مشکل دارد، سازگار کرد.
همراه با این تلاش برای راهاندازی یک صنعت فرآوری قهوه کاملاً پایدار، استفاده بیشتر از علف وتیور در طی چندین سال، برای ایجاد یک سیستم کشت قهوه پلکانی، بدون نیاز به خاکبرداری مکانیکی، میتواند به یک صنعت سازگار با محیط زیست و در عین حال کاملاً مکانیزه منجر شود. سیستم برداشت که می تواند بسیاری از مشقت های ناشی از کار بیش از حد دست را به شرایط کاری بسیار دلپذیرتر و تصویری تازه از قهوه به عنوان یک صنعت رو به جلو رو به جلو تبدیل کند.
