اثر پيش تيمار شيميايي بر توليد متان ناشي از هضم همزمان كود گاو و ضايعات پسته پسته

Effect of Chemical Pre-treatment on Methane Production from Co-Digestion of Cow Manure and Pistachio Wastes

يران بزرگترين كشور توليد كننده پسته در جهان است كه سالانه حدود 500 هزار تن ضايعات پسته در آن توليد مي شود. با توجه به مواد آلي و محتواي فنلي بالا و همچنين غلظت مواد جامد بالا، ضايعات پسته مشكلات زيادي را ايجاد مي كند مگر اين كه به درستي مديريت شود. هضم بي هوازي، مي تواند يكي از تكنولوژي هاي قابل قبول در كنترل ضايعات پسته باشد به-طوري كه نه تنها موجب توليد انرژي شود بلكه كود خروجي از هاضم ها هم ارزش غذايي بالايي براي خاك خواهد داشت. دستيابي به شرايط هضم خوب براي ضايعات مختلف نيازمند نسبت اختلاط مناسب مواد و پيش تيمار مناسب است. براين اساس در اين تحقيق سعي شد نسبت اختلاط مناسب ضايعات پسته : كود گاو تحت پيش تيمار شيميايي مناسب (افزايش NaOH و H2O2) تعيين شود. براي اين منظور آزمايش هاي مختلفي در هاضم هاي mL 250 در قالب يك طرح آزمايشي مركب مخلوط-فرايند بهينه انجام شد. هاضم ها در دماي مزوفيليك به مدت 24 روز كنترل شدند و متان (از اين به بعد CH4 استفاده مي شود) توليد آنها اندازه گيري شد. سپس بين CH4 و مقادير ضايعات پسته، كود حيواني، مقدار NaOH و H2O2 مدل رگرسيوني غير خطي بدست آمد. مقدار P-value مدل كمتر از 0001/0 و مقدار P-value كمبود تناسب آن 27/0 شد، R2 پيش بيني شده مدل برابر 53/0 بود كه با R2 تعديل شده 63/0 تاييد شد. پارامتر دقت كافي مدل نيز 7/9 به دست آمد كه نشان دهنده سيگنال كافي براي مدل بود. در ضمن خطاي استاندارد مدل (4/0) بسيار كوچك و مقدار R2 مدل (69/0) و R2 تعديل شده آن (63/0) بزرگ بود كه نشان مي دهد مدل انتخاب شده مدل مناسبي براي تخمين CH4 است. با بررسي مدل در گراف هاي سه بعدي مشخص شد استفاده از NaOH بيشتر اثر منفي در ميزان متان توليدي دارد و استفاده از آب اكسيژنه موجب افزايش ميزان CH4 شده است. كود گاو يك پيش ماده مناسب براي افزايش CH4 بوده اما استفاده از ضايعات پسته براي توليد بيوگاز با ميزان CH4 بالا مناسب نيست. اين امر مي تواند بخاطر مقادير زياد تركيبات فنولي و آنتي اكسيداني موجود در ضايعات پسته باشد كه موجب از بين رفتن باكتري ها مي شود.

Iran is the highest producer of pistachio worldwide and has an annual production of about 500,000 tons of fresh pistachio by-product. Due to its high organic and phenolic content as well as high solids concentration, pistachio processing wastes create significant waste management problems unless they are properly managed. Anaerobic digestion is one of the acceptable environmental and economic technologies to control the pistachio wastes and produce energy and enrich fertilizer for soil. Good digestion for different wastes needs suitable mixture for co-substrates and pretreatments. Therefore, effect of different mixture of pistachio waste: cow manure and pretreatment factors of NaOH and H2O2 was studied in this research. Co-digestion was done in the 250 mL digesters for mesophilic condition using a combined D-optimal design. Their CH4 production were measured for 24 days. Then a model was developed among the CH4 production and amounts of pistachio waste, cow manure, NaOH and H2O2 to determine the effects of these parameters on the CH4 production. Model P-value was lower than 0.0001 and its lack of fit was 0.27, predicted R2 was 0.53 in reasonable agreement with adjusted R2 of 0.63. Adequate precision was 9.7 indicated an adequate signal for the model. Further, standard error of the model equaled to 0.4 which was very low, model R2 equaled to 0.69 and adjusted R2 was 0.63 which were high, indicating that the model was suitable for CH4 estimation. By illustrating the model in 3D graphs, it was shown that the use of NaOH had negative effect on the CH4 production while H2O2 had positive effect on the CH4 production. Higher amounts of cow manure improved the CH4 production while higher amounts of pistachio wastes decreased the CH4 production. These may happen because of the high amounts of phenolic and antioxidant compounds in the pistachio waste which are harmful for anaerobic microbes.