كمپوست سازي بيولوژيكي از برخي زايده هاي آلي كشاورزي و بررسي مدل هاي سينتيكي ميكروارگانيسم ها

Biological composting in some of the agricultural organic waste and survey of microorganism kinetic models

سابقه و هدف: هدف از انجام اين مطالعه تعيين سرعت هوادهي و سينتيك هاي واكنش آن در كمپوست هوازي برخي از زايده-هاي كشاورزي مي باشد. مواد و روش ها: در اين مطالعه به منظور ايجاد سرعت هاي هوادهي مختلف از چهار راكتور با هوادهي مكانيكي و يك راكتور با هوادهي طبيعي استفاده شده است. ميزان تغييرهاي غلظت دي اكسيد كربن و دما در سه نقطه از راكتور پايش شده است. ميزان رطوبت، pH و ميزان مواد آلي به صورت روزانه پايش شد. متغيرهاي كنترل كننده فرآيند (CO2، دما، pH و ميزان رطوبت) به عنوان عوامل مداخله كننده در فرآيند و تجريه بيولوژيكي مواد آلي به عنوان پارامتر بررسي راندمان فرآيند به كار گرفته شده اند. در اين مطالعه هفت مدل سينتيكي مختلف به منظور مدل سازي سرعت تجزيه بيولوژيكي مواد آلي مورد بررسي قرار گرفت. در اين مطالعه مواد با مخلوط چمن و زايده هاي گوجه فرنگي، سيب زميني و هم چنين بادمجان به كار رفته است. يافته ها: بر اساس نتايج به دست آمده چهار مدل سينتيكي از اين مدل ها در اين مطالعه كاربرد داشتند. اين مدل ها با آناليزهاي آماري خطاي مربعات ميانگين ريشه ها (RMSE)، chi-square (?2) و كارآمدي مدل سازي modeling efficiency (EF) آناليز شدند. بر اساس آناليزهاي آماري اين مدل ها، بهترين مدل انتخاب شده مدل زير بوده است: كه در اين مدل KT سرعت تجزيه (gVS/gVS day) ، T دماي فرآيند (0C) ، Mc ميزان رطوبت روزانه (%Wb) ، C ميزان روزانه دي اكسيد كربن در راكتور (%) و a، b، c و d ثابت هاي واكنش مي باشند. بحث: بر اساس نتايج به دست آمده از اين مطالعه، حداكثر تجزيه بيولوژيكي مواد آلي و ميزان دما در نسبت هوادهي 41/0 هوا در دقيقه به ازاي هر كيلوگرم مواد آلي به دست آمده است. نتيجه گيري: بنابراين، اين مقدار هوا در فرآيند بيولوژيكي كمپوست سازي اين زايده هاي كشاورزي مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.

Aim and Background: This study aimed to determine the aeration rate and its reaction kinetics in aerobic composting of some agricultural wastes. Material and methods: For this aim compost materials were prepared by mixing grass trimmings, tomato, pepper, and eggplant wastes. Four vertical forced aeration type reactors and one vertical natural convection type reactor were manufactured to apply four different aeration rates. CO2 rate and temperature changes were recorded in three different places in the reactors. Moisture content, pH and organic material rate were recorded each day. While process-monitoring parameters (CO2, temperature, pH, moisture content) were used for interpretation of the process, organic material degradation was used for interpretation of the process success. The seven different kinetic models were applied for modeling biological decomposition rate to the experimental values. Results: According to the results, four of these models were found applicable to this study. These models were analyzed with some statistical methods as root mean square error (RMSE), chi-square (?2), and modeling efficiency (EF). According to the statistical results of these models, the best model was found as: where kT is the rate of decomposition (g VS/g VS day); T the process temperature (0C); Mc the daily moisture content (%wb); C the daily CO2 rate in composting reactor (%) and a, b, c, d are constants. Conclusion: According to the results, the highest organic matter degradation and temperature value were obtained at the aeration rate of 0.4 l air min1 kg1 om. Thus, it could be applied to this mixed materials composting process.