بخشی از مقاله
بازیافت فضولات مرغداری های گوشتی جهت طراحی واحدهای بیوگاز
چکیده:
اهداف این مطالعه به بررسی فضولات مرغداری از نظر کمی وکیفی، جهت تولید انرژی الکتریکی با استفاده از بیوگاز تولیدی از سیستم بیوگاز احداث شده می پردازد. هدف از این مطالعه در جهت نیل به تولید انرژی و حفاظت محیط زیست می باشد.
ابتدااز طریق مطالعات میدانی، مشاهدات، پرسش نامه و... اطلاعات گردآوری گردید. سپس از طریق مطالعات آزمایشـگاهی و سـاخت یـک دستگاه آزمایشگاهی توسط محقق، اطلاعات لازم جهت طراحی یک سیستم گردآوری شد. با توجه بـه نتـایج بدسـت آمـده میـزان بیوگـاز تولیدی 380 لیتر به ازای هر کیلوگرم ماده جامد آلی وزمان ماندگاری در دمای 37درجه سانتیگراد 12 روز برآوردگردید.در نتیجه استفاده از روش ناپیوسته در تولید انرژی الکتریکی از بیوگاز با تخمین هزینه های نصب واحداث در مقایسه با روش پیوسته، می تواند مناسـب وبـا صرفه باشد.
کلیدواژه: بیوگاز،انرژی،محیط زیست،ناپیوسته،پیوسته
Key word:Biogas,Energy,Environmen,Batch,Continious
-1مقدمه:
با افزایش تولیدات کشاورزی انواع مختلف فرآورده های جانبی کشاورزی، ضایعات و باقی مانده مواد نیز در دسترس قرار می گیرند این هـا شامل بقایای مختلف مواد فرآوری شده جانبی، ضایعات دامی و گیاهی می باشند. انبوهی از این مواد بدون استفاده می باشند که دفع آنها مشکل بوده و سبب آلودگی محیط زیست می شوند. در ایـن میـان توجه به ضایعات تولیدات دامی و طیور که حاوی مـواد آلـی هسـتند و بخش عمدهای از مواد زاید کشاورزی را به خود اختصاص داده اند از اهمیـت خـاص برخـوردار اسـت. از ایـن مـواد مـی تـوان بـرای کـود، کمپوست، غذای دام، تولید گاز و به تبع آن تأ مین انرژی استفاده کرد. بازیافت و استفاده مجدد از ضایعات و موادزائد کشـاورزی بخصـوص مواد زائد دامپروری و واحدهای پرورش طیور علاوه بر کاهش هزینه ها، موجب تأمین انرژی می باشد. از طرفی ایـن کـار عـلاوه بـر تـأمین انرژی، موجب جلوگیری از آلودگی زیست محیطی، و درنهایت توسعه پایدارخواهد شد .[10]
-2 مطالعات انجام شده:
شروع تحقیقات در زمینه تجزیه بی هوازی و کاربرد آن در کشاورزی مربوط به شخصـی بـه نـام دیـوی1 اسـت. وی در سـال 1808 از طریق تخمیر کود گاوی و با استفاده از تقطیر در خلأ 0/3 لیتر متان تولیـد نمـود.[14] در اوایـل قـرن کنـونی شخصـی بنـام لیـوکرویی2
مطالعاتی در زمینه تکنولوژی تولید گاز متان انجام داد. هورتون3 در سال 1980 در مقاله ای اعلام کرد که تأثیر متقابل پارامترهای عملی و نتایج آنها،مثلاً برای کنترل آلودگی در دمای 35 درجه سانتیگراد عملی ومیزان گاز تولیدی لاسک 4 در سال 1991 بر روی یک هاضـم از نوع لاگون پوشش دار در محدوده سایکروفیلیک 5 (محدوده سرما دوست) ویک هاضم در محدوده مزوفیلیک)6محدوده بینابین) آزمایشـاتی را انجام داد و به این نتیجه رسید که هاضم در محدوده سرمادوست بهتر است .[14] تیلشه و ویرا7 در سـال 1991اعـلام نمودنـد کـه گـاز تولیدی در هاضم باعث حرکت مواد می شود، اما این مقدارمعمولاً برای مخلوط کردن مواد داخل هاضم کافی نیست .[6]
-3اهداف پژوهش:
اهداف کلی این مطالعه بررسی فضولات مرغداریها از نظر کمی وکیفی، جهت تولید انرژی الکتریکی ناشی از بیوگاز تولیدی از سیسـتم بیوگاز احداث شده می باشد که کلیه این اهداف در جهت نیل به تولید انرژی و حفاظت محیط زیست می باشد.
کوژنراتور
برق
مصرف مستقیم گاز مخزن
گاز
گرم
کود غنی کردن
شده
بستر لجن هاضم
خشک کن
حوضچه ورودی
شکل:1 طرح شماتیک قسمت های مختلف سیستم تولید بیوگاز
-4وضعیت جغرافیایی و شریط اقلیمی منطقه مورد مطالعه:
شهرستان خرم آباد در33˚ و27´ تا33˚ و33´عرض جغرافیایی و48˚و20´ تا 48˚ و 23´ طول جغرافیـایی قـرار دارد و ارتفـاع آن از سـطح دریا 1171متر تقریباًو در مرکز استان واقع شده است این شهرستان 6233 کیلو متر مربع مساحت دارد[1]
از نظر آب وهوایی در این منطقه حداکثر درجه حرارت 39/1 و حداقل درجه حرارت -3/2 درجه سانتی گرادمی باشـد. همچنـین حـداکثر رطوبت نسبی 75 درصد، حداقل رطوبت نسبی 25/6 درصد وحداکثر بارندگی 86/1 میلی لیتر می باشد.[1]
-5موادوروش ها:
روش انجام کار شامل دوبخش مطالعات آزمایشگاهی و مطالعات میـدانی مـی باشـد. در مطالعـات آزمایشـگاهی طـی نمونـه گیـری از فضولات فاکتورهایی نظیر درصد شن، درصد مواد آلی و... تخمین زده شد. سپس یک دستگاه آزمایشگاهی توسط محقق ساخته شـد واز طریق آن فاکتورهایی نظیر میزان بیوگاز تولیدی به ازای هر کیلوگرم ماده جامد آلی ورودی به دستگاه و زمان ماندگاری مواد تعیـین شـد.
سپس میزان دی اکسید کربن ومتان بیوگاز تولیدی از طریق تجریه آن توسط دستگاه گازکروماتوگراف برآورد گردید. در مطالعات میـدانی8
توسط محقق که شامل مشاهدات ، مصاحبه وپرسش نامه می باشد، آمار و اطلاعات مورد نیاز از نظر کمیتی برای طراحی و احداث واحـد بیوگاز کسب شد.جهت انجام آزمایش ها و نمونه گیری از کودها 4 مرتبه در زمان های مختلف نمونه گیری شد.
شکل 2، یک دستگاه نمونه آزمایشگاهی ساخته شده در این تحقیق را نشان می دهد. در این دستگاه هاضـم از اسـتوانه ای از جـنس ورق گالوانیزه با ارتفاع 21 سانتی متر و قطر 15 سانتی متر تشکیل شده، که دارای یک لوله ورودی مواد و یک لوله خروجـی مـواد تخمیـر شده می باشد. لوله از جنس فولاد و با قطر 3 سانتی مترمی باشد. که لوله ورود در ارتفـاع 7 سـانتی متـری و لولـه خـروج در ارتفـاع 14
سانتی متری از پایین مخزن تعبیه شدند. هردو دارای درپوش هایی فولادی بودند که ازداخل رزوه شده بودند. حجم کل هاضم 3/70 لیتـر و حجم قابل بارگیری 3/02 لیتر بوده است.همیشه سطح مواد داخل هاضم بر اساس خاصیت ظروف مرتبطه، مساوی ارتفاع انتهای لولـه خروجی قرار می گرفت. از قسمت فوقانی هاضم، لوله ای برای اتصال شیلنگ گاز خروجی تعبیه شده بود.
شکل:2 قسمت های مختلف دستگاه ساخته شده آزمایشگاهی
-6نتایج:
.1-6درصد رطوبت وزنی:
با توجه به اینکه میزان رطوبت در کودهای مختلف متفاوت می باشد. مواد ورودی به داخل سیستم باید دارای غلظت مشخصی باشـند.
مواد خوراکی طبیعی محتوی آب متغیر بوده و به همین دلیل مواد جامد یا خوراک واحد بصورت خشک شده، برای انجام تحقیقات علمـی استفاده می شود .[2] در آزمایش های انجام شده توسط محقق میانگین درصد رطوبت وزنی 23/82 درصد برآورد گردید.(جدول (1
.2-6درصد مواد جامد کل:
با توجه به میزان درصد رطوبت وزنی در کودهای مختلف میزان درصدمواد جامد کل محاسبه می گردد. با توجـه بـه آزمایشـات انجـام گرفته توسط محقق درصد مواد جامد کل 76/18 درصد برآورد گردید.مقادیر به دست آمده حاکی از این است که از کـل زائـدات تولیـدی
1920389کیلوگرم درکودهای مرغی در طول دوره متشکل ازمواد جامد است که شامل مواد جامد قابل احتراق و مواد غیـر قابـل احتـراق می باشد و از این میان تنها مواد جامد قابل احتراق هستند که قابلیت تبدیل به بیوگاز رادارند.
.3-6درصد مواد آلی:
مواد آلی با اجزای فرار خوراکی در فرایند هضم و تخمیر حائز اهمیت می باشد، به همین دلیل بخـش آلـی مـواد خشـک مـورد توجـه خاص قرار گرفته است. طبق نتایج آزمایشها درصد مواد آلی 68/15/درصد تخمین زده شد. برای اینکه باکتری ها بتوانند مواد آلی را جذب نمایند، لازم است که مواد به صورت محلولی رقیق درآیند. لذا یک حجم کود تازه دامی را با آبکاملاً مخلوط کرده ودر دستگاه می ریزنـد.
لازم است که محلول شامل 7-9 درصد ماده جامد باشد.[8] در صورت غلیظ بودن محلول، چسـبندگی افـزایش پیـدا کـرده و مـانع رشـد باکتری ها می گردد، در صورتی که محلول خیلی رقیق باشد، محلول لایه لایه شده و باید بطور مداوم آن را به هم زد.[3]
در آزمایش های انجام گرفته توسط محقق و در طراحی سیستم درصد مواد آلی 8 درصـد در نظـر گرفتـه شـد. زیـرا در ایـن صـورت بهترین غلظت برای هاضم فراهم می شود.[13] لذا در طراحی سیستم بیوگاز و انجام آزمایشات 8 برابر کود مرغی به مـواد آب اضـافه مـی گردد.(جدول(2
.4-6 درصدمواد شناور:
به علت وجود کاه و پر و سایر موادی که به صورت شناور در سطح محلول می مانند، بایسـتی مقـادیر آنهـا انـدازه گیـری گـردد و در محاسبه وطراحی سیستم بیوگاز در قسمت حوضچه رسوب جداگردند[9]، با توجه به آزمایشات انجام گرفته توسط محقق میـانگین درصـد مواد شناور 10/5 درصد مواد جامدکل برآورد گردید. لذا طبق محاسبات 192999کیلوگرم در طول دوره مواد شناوری است که بایستی در حوضچه رسوب از سایر مواد جداگردند.(جدول (3
.5-6 درصد شن:
