Composting bioreactors: heat redistribution and heat recovery system for small compost vessels

• Main Author: Jamaleddine, Eyad
• Other Authors: Grant Clark (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2014
• Subjects: Agriculture - General
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=123122

Composting is an increasingly popular method of municipal and residential waste management. Uniform composting is necessary to obtain a consistent product and to ensure the destruction of pathogens. It requires that a homogeneous temperature be maintained throughout the compost. To accomplish this, a compost vessel with a heat redistribution system (HRS) was designed, constructed and tested. This system was composed of a heat exchanger, plastic tubing and a copper coil filled with water. The system moved heat from the warmer center of the compost bed to the cooler areas at the outside and bottom of the bed without external inputs of energy. Once composting began, the temperature of the water inside the heat exchanger increased and buoyancy effects caused the water to flow through the copper tubing, distributing the core heat throughout the compost. Heat was also redistributed by conduction along the copper tubing. The HRS can be used in applications requiring assurance of uniform composting conditions and a high-quality product. Previously obtained test data suggested that the HRS system accomplished its goal, but high amounts of heat loss occurred through the four-inch exhaust vent. An air heat exchanger (AES) was added to reduce heat loss from the top aeration vent. A total of twelve experiments were run: four with the HRS, four with the AES and four controls. The vessels were fitted with thermocouples at 33, 54 and 84 cm from the bottom. The HRS vessels demonstrated higher temperatures during the first 10 days of the experiment (p<0.001). === Le compostage est une méthode de plus en plus populaire pour la gestion municipale et résidentielle des déchets. Le compostage uniforme est nécessaire pour obtenir un produit homogène de haute qualité et assurer la destruction des agents pathogènes. Il est donc essentiel de maintenir une température uniforme dans tout le compost. Pour mieux y parvenir, un récipient de compost équipé d'un système de redistribution de la chaleur (HRS) a été conçu, construit et vérifié. Ce système est composé d'un échangeur de chaleur, un tube en plastique, et une bobine de cuivre rempli d'eau. La digestion bactérienne des matières organiques cause une augmentation de la température de l'eau à l'intérieur du HRS et provoque un effet de flottabilité qui enchaîne un déplacement d'eau à l'intérieur du tube de cuivre, distribuant la chaleur du centre le plus chaud du compost vers les zones plus froides et ce, sans apport d'énergie externe. La chaleur est également redistribuée par conduction le long du tube de cuivre. Les résultats obtenus suggèrent que le HRS atteint son objectif, mais des pertes de chaleur ont été découvertes à la sortie d'air de 4 ̎. Un échangeur de chaleur à air (AES) a été ajouté pour réduire la perte de chaleur. Un total de douze expériences ont été effectuées : quatre avec le HRS, quatre avec l'AES et quatre contrôles. Les vaisseaux été équipés de thermocouples placés à 33, 54 et 84 cm du sol. Les vaisseaux équipés du HRS ont démontré des températures plus élevées au cours des 10 premiers jours de l'expérience (p < 0,001).