مطالعه سه نوع هاضم بی‌هوازی آزمایشگاهی جهت آزمون شرایط موثر بر تولید زیست‌گاز

نویسندگان

چکیده

تولید و استفاده از زیست‌گاز (Biogas)، به عنوان یک سوخت تجدیدپذیر جایگزین، می‌تواند به کاهش استفاده از انرژی-های فسیلی و بالطبع کاهش اثرات زیست محیطی ناشی از این انرژی‌های فسیلی و افزایش امنیت انرژی بیانجامد. تولید زیست‌گاز تابع شرایط خاصی است و از پارامترها و شاخص‌های زیادی از جمله اسیدیته، زمان ماند، دما، شدت همزدن و ... تاثیر می‌پذیرد. وجود یک هاضم آزمایشگاهی برای کنترل و تشخیص بهترین شرایط، از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین سه طرح اولیه برای ساختمان هاضم بی‌هوازی با در نظر گرفتن مزایا و معایب انواع هاضم‌ها، عوامل موثر بر تولید زیست‌گاز و در نظر گرفتن هزینه ساخت هاضم، برای هضم پسماندهای مایع، ساخته شدند. در این هاضم‌ها، امکان کنترل پارامترهای موثر در تولید زیست‌گاز (دما، همزن، اسیدیته، غلظت و زمان ماند مواد) فرآهم بود؛ همچنین به سامانه‌ای برای اندازه‌گیری مقدار گاز تولید شده مجهز شده بودند. این هاضم‌ها از نوع ناپیوسته بوده و امکان اجرای طرح‌های آزمایشی، برای مطالعه اثر پارامترهای موثر بر تولید زیست‌گاز، پیش‌بینی شد. هاضم‌های ناپیوسته برای آزمایش موادی که نیاز به زمان ماند بالاتری دارند، از جمله زیست توده لیگنوسلولزی مناسب‌تر از هاضم‌های پیوسته هستند. همچنین با توجه به بدنه شفاف این هاضم‌‌ها، امکان مطالعه تیمارهای نوری نیز وجود داشت. مهمترین و مشکل‌ترین بخش ساخت، امکان آب‌بندی درزها بود. در مقایسه سه هاضم ساخته شده، در صورت امکان آب‌بندی مناسب، هاضم شیشه‌ای بهترین نوع هاضم بوده و تقریبا همه الزامات مورد نیاز برای آزمون مولفه‌های تاثیرگذار بر تولید زیست‌گاز را فرآهم می‌کند. مشکل اصلی آن، امکان نشت هوا و نفوذ مایع و اتصال و سوختن الکتروموتور است. به دلیل انعطاف‌پذیری بدنه هاضم‌های پلی‌اتیلنی، امکان بی‌هوازی کردن این نوع هاضم به راحتی ممکن بود. عیب آن نیز الزام به همزدن دستی یا معناطیسی و خطای احتمالی در اندازه‌گیری حجم گاز تولیدی بود. استفاده از ارلن خلاء، درپوش لاستیکی، نیدل و هپارین لاک، به بهترین شکل ممکن، ملزومات مورد نیاز یک هاضم بی‌هوازی را فرآهم کرد اما همزنی در این طرح نیز به صورت دستی یا با استفاده از همزن مغناطیسی صورت می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Studying three type of laboratory anaerobic digester for studying factors affecting biogas production

نویسندگان [English]

  • Mohsen Soleymani
  • Vahid Jahangiri Boltaghi
  • Mohammad Javad Sheikhdavoodi
  • Zabihollah Mahdavifar

چکیده [English]

Production and use of biogas, as an alternative renewable fuel, along with increasing energy security, can reduce the use of fossil fuels and thus reduce the environmental impact of these fossil fuels. Biogas production is subject to certain conditions and is influenced by some parameters such as pH, Hydraulic Retention Time (HRT), Solid Retention Time (SRT), temperature, agitation and so on. The existence of a laboratory digester to control and identify the best conditions of these effective parameters is of great importance. Therefore, three types of anaerobic digester, were built to digest liquid wastes, considering the advantages and disadvantages of various digesters, factors affecting biogas production and also considering the cost issues. In these digesters, it was possible to control the parameters affecting biogas production (temperature, pH, concentration and retention time) and were also equipped with a system to measure the amount of gas produced. These digests were batch type and the feasibility of experimental designs to study the effect of parameters affecting biogas production was predicted. Batch digests are more suitable than continuous ones to study raw materials that require longer retention time, such as lignocellulosic biomass. Due to the transparent body of these digesters, it was also possible to study optical treatments. The most important and difficult part of the construction was the possibility of sealing the joints. Glass digester, if properly sealed, is the best one and meets almost all requirements for testing the factors affecting biogas production. Its main problem is the possibility of air leakage and liquid penetration into the mixer electromotor. Due to the flexibility of polyethylene digesters, it is easy to extract air and provide an anaerobic environment. The disadvantage was the requirement of manual or magnetic mixing and a possible error in measuring the volume of gas produced. Use of the Erlen vacuum, rubber cap, needle and heparin locker were appropriately meet the requirements of an anaerobic digester, but steel mixing in the digester is done manually or by magnetic stirring.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anaerobic digestion
  • Biogas production
  • Measuring produced biogas
  • Batch digester