بخشی از مقاله
چکیده
رشد سریع جمعیت شهرها همراه با توسعه صنایع منجر به افزایش مصرف و در کنار افزایش تولید مواد زائد جامد گردیدهاست. این موضوع موجب پدید آمدن معضلات بهداشتی و زیستمحیطی شدیدی بویژه در کلانشهرها شدهاست که در صورت عدم مدیریت صحیح میتواند بحرانهای عظیمی را بصورت منطقهای و جهانی ببار آورد. هضم یا تجزیهی بیهوازی - انگلیسی: - Anaerobic digestion: AD تجزیه میکربی مواد آلی در غیاب اکسیژن است که نتیجه این فرایند، تولید متان و مواد تثبیت شده میباشد.
هضم بیهوازی دارای سه مرحله، پیش تصفیه، هضم و پس تصفیه است. باکتریهای تخمیرکننده، تولیدکننده H2 - کاهنده پروتون - و متانزا سه گروه عمده میکروارگانیسمهای فعال در این فرایند هستند. هضم بیهوازی در مقایسه با کمپوست هوازی، یک تولیدکننده انرژی خالص است. در جوامع کنونی که با افزایش روزن افزون جمعیت و کمبود انرژی روبرو هستیم جستجوی راههای تولید انرژی سالم و کم هزینه که سازگار با محیط زیست باشد باید که جزو مهمترین اهداف و برنامههای دولتها باشد. در این مقاله هدف معرفی این سیستم میباشد.
مقدمه
در تعریف علمی میتوان گفت تجزیه موادآلی بوسیله دستهای از باکتریهایی که تولید دیاکسید کربن و متان میکنند - باکتریهای استوژنیک و متانوژنیک - اتفاق میافتد این باکتریها در رنج دمای بهینه C 39-35 - مزوفیلیک - C 60-55 عمل هضم را انجام میدهند. زبالهها توسط آنزیمهامشابه آنچه که در معده انجام میگیرد مواد الی را به قندها و آمینو اسیدها تبدیل میکنند مواد آلی توسط باکتریهای استوژنیک به هیدروژن، دیاکسید کربن و استات تبدیل میشوند که در نهایت باکتریهای متان ساز بیوگاز را که مخلوطی از دیاکسید کربن - 40 - و متان - 55 - و مقادیر کمی مواد دیگر تبدیل میکنند. در هضم بیهوازی 500 تا 1000 کیلو وات ساعت در هر تن زباله تر انرژی تولید میشود، در حالیکه در کمپوست هوازی 500-750 کیلووات ساعت انرژی برای تصفیه هر تن زباله تر مصرف میشود.
در هضم بیهوازی مواد زاید جامد فسادپذیر، بهرهدهی متان بین 0 2 تا 0 5 متر مکعب بر هر کیلوگرم جامدات فرار افزوده شدهاست. در یک مطالعه موردی، از یک رآکتور با حجم 22 لیتر برای هضم مواد زاید جامد فسادپذیر با درصد بالای TS و زمان ماند 15 تا 20 روز استفاده شدهاست. رآکتور بهوسیله یک کویل که آب گرم در آن جریان داشت، گرم میشد، بهطوریکه دمای درون هاضم در محدوده 33 تا 37 درجه سانتیگراد نگهداری میشد. در این مطالعه تولید گاز 2500 تا 9400 لیتر بر هر متر مکعب رآکتور در روز و بهرهدهی متان بین 0 23 تا 0 67 متر مکعب متان به ازای هر کیلوگرم جامدات فرار و کاهش مواد آلی بیش از 50 به دست آمد.
تصویر:1 نمونه ای سیستم AD
از مزایای این سیستم علاوه بر تولید انرژی و کود ارزان قیمت در مقایسه با سایر سیستمها، میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
✓ استفاده از پسماندهای آلی برای تولید انرژی
✓ امکان استفاده از پسماندهای خشک آلی - درصد مواد خشک تا 50 درصد -
✓ هزینههای پائین تعمیر، نگهداری، بهرهبرداری و کاهش هزینههای اولیه احداث
✓ کاهش سر و صدا و حذف قسمتهای زیادی از قطعات مکانیکی در مقایسه با سیستمهای غلظت پائین
✓ امکان کنترل مدرن و کامپیوتری
✓ تولید گاز با کیفیت مناسب
✓ امکان توسعه و گسترش برای ظرفیتهای صنعتی
✓ حل معضلات زبالههای شهری و لجنها و پسماندهای خشک
✓ سادگی فرایند و عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و گرانقیمت
✓ اجرای سریع
✓ بارگیری و تخلیه سریع
✓ کنترل کامل شیرآبه و گاز تولید و عدم ایجاد مشکلات زیستمحیطی
✓ افزایش درآمد در فرایند مدیریت پسماند از طریق فروش محصولات حاصله
✓ توسعه یک سیستم مدیریت زباله پاک و سالم به لحاظ بهداشتی
✓ کنترل بو و آلودگی حاصل از زبالهها و پسماندها
✓ کنترل ویروسها و باکتریهای بیماریزا - پاتوژنها -
✓ تولید انرژی تجدیدپذیر
✓ توسعه یک سیستم مدیریت زباله پاک و سالم به لحاظ بهداشتی
✓ کنترل بو و آلودگی حاصل از زبالهها و پسماندها
✓ کنترل ویروسها و باکتریهای بیماریزا - پاتوژنها -
✓ تولید انرژی تجدیدپذیر
✓ ایجاد یک محی زندگی پاکتر
✓ اشتغالزائی بومی
✓ تنوع تجارت روستائی
✓ فرآوری زائدات به شیوه پایدار
✓ کاهش اثرات گلخانهای
سیستم AD
روشهای متنوعی برای تثبیت و بی خطر سازی پسماندهای آلی آلاینده محیط زیست وجود دارد. از مهمترین و رو به رشدترین این فناوریها، فرایند هضم بیهوازی میباشد. هضم بیهوازی فرایند تخمیر مواد آلی در عدم حضور اکسیژن و در دما، غلظت مناسب و اختلاط مواد آلی میباشد. امکان انجام فرایند هضم بیهوازی در محدوده وسیع غلظتی وجود دارد. ابتدا فرایندهای هضم بیهوازی تر مواد استفاده میشد. افزایش حجم هاضمهای بیهوازی و نیاز فراوان به آب برای بهرهبرداری از این هاضمها باعث گرانی این نوع سیستمها و کاهش جذابیت آنها برای بعضی از کاربران گردیدهاست. برای حل این مشکلات امروزه نسل جدیدی از هاضمهای بیهوازی تحت عنوان هضم خشک بیهوازی در مراحل مختلف تحقیقاتی و کاربردهای صنعتی، بسیار مورد توجه قرار گرفتهاست.
توجه به استفاده و گسترش این نوع هاضمها میتواند عملکرد مناسبی در فرایند تثبیت و تولید انرژی از پسماندهای آلی داشته باشد. توسعه این فناوری می-تواند، تأثیر شگرفی در مدیریت پسماند شهری و تولید انرژی از منابع زیست توده خصوصاً نیروگاههای تولید برق از زبالههای شهری داشته باشد. ایران کشوری است که هم سهم مواد آلی در پسماندهای شهری آن بالاست و هم اغلب نقاط آن خشک و با بارندگی کم هستند و این در حالی است که تا به حال تجربه مناسبی در زمینه شناخت و کاربرد این فناوری در کشور صورت نگرفتهاست. از این رو استفاده از این روش تثبیت پسماندهای جامد فسادپذیر، منجر به کاهش هزینه سرمایهگذاری و بهرهبرداری و نهایتاً ارائه طرحهایی با توجیه بالای اقتصادی میگردد.
