بیوگاز محصول راکتور بی هوازی فرآیند های تصفیه فاضلاب

درحال مشاهده: بیوگاز محصول راکتور بی هوازی فرآیند های تصفیه فاضلاب

ادعونی اهدای خون

بیوگاز محصول راکتور بی هوازی فرآیند های تصفیه فاضلاب

۱۳۹۰/۱۱/۰۳

19:55

امیرحسین ستوده بیدختی

مقدمه
در سالهای اخیر روند رو به رشد مصرف انرژی ،پدیده بحرانی انرژی در جهان به وجود آورده است ،مصرف انرژی به حد نگران کننده ای رسیده است.ادامه این روند تنها منابع تجدید پذیر و پایان یافتنی انرژی را به سرعت تخریب می نماید.
کمبود انرژی ، وفور مواد فساد پذیر اعم از مایع یا جامد و از یک سو سادگی عمل با توجه به هزینه های کم و کارربرد متنوع راکتورهای بی هوازی باعث گسترش آن گردیده است.
تکنولوژی راکتورهای بی هوازی به خصوص در کشورهایی که منابع نفتی ندارند پیشرفت چشمگیری داشت به طوری که در این کشورها با استفاده از کود دامی و مواد آلی زاید، اقدام به تولید انرژی به طریقه بی هوازی می نمایند.برای مثال در کشور چین تقریبا 25% از انرژی موردنیاز از انی راه تامین می شود. [3]
بیوگاز
مجموعه گازهای تولید شده از تجزیه و تخمیر فضولات حیوانی و انسانی و گیاهی که در نتیجه فقدان اکسیژن و فعلیت های باکتری های بی هوازی در یک هاضم بی هوازی به وجود می آید اصطلا حا بیو گاز نامیده می شود. [3]
گازهای تشکیل دهنده بیوگاز شامل متان (80-60درصد)،دی اکسید کربن (38-25 درصد)، ازت(7-0 درصد)، هیدروژن (1-0 درصد) ،اکسیژن (2-0 درصد) ،هیدروژن سولفید (5/0-05/0 درصد) [2]

مراحل تشکیل بیوگاز
فرآیند هضم بی هوازی تجزیه مواد آلی به ماد شیمیایی ساده تر تحت شرایط بی هوازی است .که این مواد شامل طیف وسیعی از مدفوعات ،فضولات و پس مانده های انسانی ،حیوانی و گیاهی اعم از شهری ،روستایی،کارگاهی و صنعتی می باشد. این فرآیند تحت تاثیر عوامل متعدد طی سه مرحله صورت می پذیرد:
مرحله اول- هیدرولیز مواد که طی آن هیدرات های کربن ،چربی ها، پروتئین های موجود در مواد زائد تحت تاثیر آنزیم هایی به شکل ساده تر و قابل حل در آب تبدیل می گردند.
مرحله دوم- تولید اسید ، که در این مرحله ،باکتریهای اسید ساز مواد آلی مرکب را به اسیدهای چرب فرار تبدیل می کنند.در نهایت چربی ها و روغنها نیز به زنجیره های بلندی از اسیدهای چرب تبدیل شده و آنگاه این اسیدهای چرب به اسیدهای چرب فرار تغییر می یابند این اسید ها عبارتند از اسیداستیک ،اسید پرویونیک ، اسید لاکتیک، اسید بوتیریک و دیگر مواردی که در این مرحله به وسیله باکتریها ی اسید زا تولید و آزاد می شوند عبارتند از هیدروژن و دی اکسید کربن ، اتانول ، سولفید هیدروژن ، مقدار بسیار جزئی گاز متان ،ازت و آمونیاک.
مرحله سوم-تولید متان ، در این مرحله باکتریهای متان ساز ، اسیدهای تولیدهای در وهله ی اول پیشین را مصرف کرده و تولید متان می نمایند. برخی دیگر از انواع باکتریها نیز ، هیدروژن ، دی اکسید کربن را جهت تولید متان مصرف می رساند.در حقیقت ، این مرحله است که فعل و انفعالات اصلی متان زایی شامل می شود. [1]

شرایط مناسب برای تولید بیوگاز :

- درجه حرارت محیط تخمیر:
از بین عواملی که در میزان تخمیر مواد آلی و تولید بیوگاز موثر است ،درجه حرارت محیط مهمترین عامل به شمار می رود. به طوری که کاهش ناگهانی دمای مخلوط به اندازه 2 درجه ،بر روی رشد باکتریها و میزان گاز تولیدی اثرات تعیین کننده ای گذارده ،بنابراین حفظ دمای محیط در حد ثابت ،یکی از عوامل مهم در پایداری تولید بیو گاز به شمار می رود. [1]
هضم بی هوازی تحت شرایط دو محدوده دمایی مختلف میتواند اتفلق بیافتد:
شرایط مزوفیل در دمای بین 45-20 سانتیگراد معمولا 35 درجه
شرایط ترموفیل در دمای بین 65-50 سانتیگراد معمولا 55 درجه
مقدار که البته مواد آلی خام موجود در فاضلاب و نوع هاضم مقدار دمای بهینه هضم را مشخص می کنند.

- PH یا میزان قلیاییت محیط تخمیر:
دومین عامل مهم در روند تولید بیو گاز،عامل PH است.مقدار PH بهینه براحل مراحل اسید سازی و متان سازی متفاوت است.در مرحله اسید سازی PH کاهش می یابد و کاهش آن می توان مانع اسید سازی گردد ، PH کمتر از 4/6 برای باکتریهای متان زا سمی می باشد.( .مقدار PH بهینه ،برای باکتریهای متان زا 7-6/6 می باشد و برای کل فرآیند داخل هاضم PH مناسب در محدوده 2/7-4/6 می باشد.)

- مدت زمان ماند مواد :
زمان ماند ،مدت زمانی است که برای تجزیه کامل مواد آلی لازم است، زمان ماند متغیر است و پارامترهای دیگر موثر در فرآیندد مانند محتویات فاضلاب و درجه حرارت محیط بستگی دارد.زمان ماند در هاضم های مزوفیل 15 الی 30 روز و در هاضم های ترموفیل 12 الی 14 روز می باشد.

- میزان فضولات ورودی به مخزن هاضم :
میزان فضولات وارد شده به هاضم با میزان بیوگاز تولیدی متناسب است از طرف دیگر با توجه به تفاوت های ذاتی فضولات و مواد آلی مختلف در میزان تولید بیوگاز ، میزان تجزیه بستگی به نوع مواد ورودی نیز دارد. [1]
هر قدر میزان ماده خشک آلی موجود در فضولات بیشتر باشد بیو گاز تولیدی نیز بیشتر خواهد بود. اما اگر مقدار ماده آلی از حدی بیشتر باشد ، باکتریهای اسید ساز این مواد را به اسید تبدیل خواهند کرد پیش از اینکه باکتریهای متان ساز بتوانند همه اسیدهای تولیدی را به مصرف برسانند.درنتیجه تراکم اسیدها زیاد شده و این امر نهایتا منجر به توقف تولید بیوگاز خواهد شد ، زیرا باکتریهای متان ساز به اسیدی شدن محل زنگی خود حساسند. [1]

- نسبت کربن به ازت مواد ورودی به هاضم :
یکی دیگر از عوامل موثر نسبت کربن به ازت ورودی به هاضم است. مقدار بهینه این نسبت بین 20 الی 30 می باشد. نسبت بالای کربن به ازت نشان دهنده سرعت مصرف بالی نیتروژن به وسیله باکتری های متان زا می باشد که سبب کاهش گاز تولیدی می گردد.از طرف دیگر نسبت کم کربن به نیتروژن سبب افزایش غلظت آمونیاک می گردد که سبب افزایش PH از 5/8 می گردد که برای باکتری های متان زا سمی می باشد.

- اختلاط:
اختلاط تماس میکروارگانیسم ها و همچنین توانایی باکتریها را برای تغذیه را در هاضم بی هوازی افزایش می دهد.اختلاط ، مانع ایجاد کف می گردد و گرادیان دمایی را نیز در هاضم افزایش می دهد.اختااط سریع می تواند به میکروارگانیسم ها لطمه وارد نماید بنابراین اختلاط کند مورد ترجیح است.
دستگاه های بیوگاز:
بااکتریهای متان زا در شرایط خاصی فعالیت می کنندد ودر صورت فراهم بودن آن شرایط بیوگاز تولید می نمایند.این فرآیند در طبیعت به طور طبیعی اتفاق می افتد.می توان با ساخت راکتوری شرایط تولید بیوگاز را فراهم آورد.که گازهای تولیدی در بالی آن جمع میگردد که به آن دستگاه بیوگاز گفته می شود. [1]
انواع دستگاه های بیوگاز
دستگاه های بیوگاز را می توان به دو دسته تقسیم کرد:
دستگاههای ناپیوسته (Batch) و دستگاه های پیوسته (usCountino) که در نوع ناپیوسته ،کل مخزن تخمیر در یک زمان پر و در زمان دیگری به طور کامل تخلیه می گردد.اما در نوع ناپیوسته ،ورود به فضولات هر روزه و خروج آن به ازای میزان فضولات ورودی همزمان انجامم می گیرد. [1]
نمونه های از دستگاه های بیوگاز به شرح زیر می باشند:
- دستگاه های با مخزن شناور گاز
- دستگاه های با مخزن گاز گنبدی ثابت
- دستگاه های بالنی
- دستگاه های افقی
- دستگاه های چاله ای زمینی
- دستگاه های سیمان مسلح [1]

مزایای تولید بیوگاز:
همانطور که قبلا اشاره گردد درصد فراوانی از بیوگاز را متان تشکیل می دهد.این گاز دارای ارزش سوختی بوده و می تواند برای در مصارف مختلف به عنوان سوخت مورد مصرف قرار گیرد.تولی بیوگاز مزایای فراوانی دارد که به چند مورد ازآنها اشاره می گردد[1]:
- انرژی ارزان و سهل الوصول[1]
- پساب خروجی دستگاههای بیوگاز یک کود غنی شده می باشد که می تواند به مصرف تولیدات زراعی برسند. [1]
- جلوگیری از افزایش گازهای گلخانه ای و به دنبال آن درجه حرارت زمین و تغییرات شدید آب و هوایی[2]
- در مکانهای دفن زباله ، گاز متان تولید می گردد که با جمع آوری آنها میتوان گرما و الکتریسیته تولید نمود. [2]

نتیجه گیری:

تولید بیوگاز از پسماند امروزه بسیار مورد توجه می باشد .هضم بی هوازی علاوه بر تصفیه پسماند منجر به تولید بیوگاز و در نتیجه سوخت می گردد.کاربرد و مصارف بیوگاز به عنوان یک انرژی پاک در بخشهای مختلف به صورت سوخت و ماده اولیه در صنایع مختلف که درحفاظت از محیط زیست نیز موثر است.
منابع :

1 – مقاله بیوگاز و اصول کاربردها ، نویسنده منصور فلاح راد ، ماخذ سایت:civilica
2 – مقاله ارزیابی زیست محیطی اقتصادی انرژی بیوگاز ،نویسندگان علیرضا پورخباز و فاطمه حاجی زاده ، ماخذ سایت :civilica

3– بررسی اهمیت تولید بیوگاز و مقایسه آن با سایر مواد سوختی، نویسنده سید جعفر عصمت ساعتلو ماخذ سایت : civilica

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

موضوعات مرتبط: فاضلاب,شبکه جمع آوری,تصفیه و خطوط فاضلاب

برچسب‌ها: راکتور , تصفیه فاضلاب , فرآیند تصفیه فاضلاب , فاضلاب

ادامه مطلب

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

درحال مشاهده: بیوگاز محصول راکتور بی هوازی فرآیند های تصفیه فاضلاب

بیوگاز محصول راکتور بی هوازی فرآیند های تصفیه فاضلاب

لیست مطالب

آرشیو موضوعی

برچسب ها

صفحات مهم

لینک دوستان

پیوندها

نویسندگان

آخرین مطالب

آرشیو