مقاله سیستم تولید بیوگاز از فضولات گاوداریهای شهرستان خرم آباد جهت تولید انرژی

بخشی از مقاله

چکیده

این مقاله به ارائه نتایج بررسیها وپتانسیل سنجی های انجام شده در جهت تعیین میزان انرژی الکتریکی قابل استحصال از گاوداریهای شهرستان خرم آباد می پردازد. بر مبنای مطالعات میدانی، مشاهدات، پرسش نامه به تعیین میزان و ترکیب فضولات دفن شده و محاسبه میزان بیوگاز وانرژی الکتریکی اقدام گردید. در نهایت مکانیابی مناسب احداث نیروگاه انجام شد. بر اساس نتایج مطالعات میزان فضولات گاوداری در منطقه با میانگین روزانه30/4 کیلوگرم، 52050 کیلوگرم در روز برآورد گردید. حجم گاز تولیدی برابر با 3240 متر مکعب خواهد بود. که با پیش بینی دو واحد برای منطقه نتایج زیر برای هر منطقه قابل استناد است: 1620 متر مکعب بیوگاز تولیدی برای هر واحد موجوداست، انرژی الکتریسیته تولیدی در تابستان 6570ودر زمستان 4251 کیلووات ساعت در روز خواهد بود. ودر نهایت لزوم احداث واحد بیوگار در شهرک دامپروری مربوطه برای تامین بخشی از انرژی الکتریکی شهرک وجلوگیری از آلودگی محیط زیست ضروری بنظر می رسد.

کلمات کلیدی: بیوگاز، انرژی، محیط زیست

.1 مقدمه و هدف

با افزایش تولیدات کشاورزی مقدار قابل ملاحظه ای از مواد و ضایعات که شامل بقایای مختلف مواد فرآوری شده جانبی، ضایعات دامی و گیاهی می باشند، بر جای می ماند. در این میان توجه به ضایعات تولیدات دامی و طیور که حاوی مواد آلی هستند و بخش عمدهای از مواد زاید کشاورزی را به خود اختصاص داده اند از اهمیت خاص برخوردار است. از این مواد می توان برای کود کمپوست، غذای دام، تولید گاز و به تبع آن تأ مین انرژی استفاده کرد. در اکثر روستاها انرژی گرمایی خانوارها و واحدهای دامپروری از طریق انرژی فسیلی و یا سوزاندن چوب درختان جنگل هاتاٌمین می شود. این عمل علاوه بر عریان شدن مراتع و جنگل ها باعث فرسایش خاک نیز می گردد اگر این روند همچنان ادامه پیدا کند، تجاوزی به حقوق حیوانات و جانوران و نیز نسل آینده بشر خواهد بود و در واقع چیزی به مفهوم توسعه پایدار وجود نخواهد داشت.

بنابراین تأمین انرژی از طریق دیگر که حافظ منابع طبیعی، مراتع، جنگل ها و صرفه جویی در مصرف سوختهای فسیلی شود یکی از اهداف تمامی کشورها، حتی کشورهایی که از این جهت غنی هستند، از جمله کشور ایران می باشد. بنابراین بازیافت و استفاده مجدد از ضایعات و مواد زائد کشاورزی بخصوص مواد زائد دامپروری و واحدهای پرورش طیور علاوه بر کاهش هزینه ها، موجب تأمین انرژی می شود. از طرفی این کار علاوه بر تأمین انرژی، موجب جلوگیری از آلودگی زیست محیطی، و در نهایت توسعه پایدارخواهد شد.[2] این مطالعه فضولات گاوداریها را از نظر کمی وکیفی جهت تولید بیوگاز با استفاده از روش تخمیر بی هوازی یررسی نموده، سپس بیوگاز تولیدی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. هدف از این تحقیق در جهت نیل به تولید انرژی و حفاظت محیط زیست از طریق تعیین مقدار و کیفیت انرژی - بیوگاز - وکود حاصله - کمپوست - می باشد. اطلاعات ویافته های این تحقیق از چند واحد گاوداری واقع در منطقه شهرستان خرم آباد بدست آمده است.

.2 مواد و روش ها

روش انجام کار شامل دوبخش مطالعات آزمایشگاهی و مطالعات میدانی می باشد. در مطالعات آزمایشگاهی طی نمونه گیری از فضولات دامی، فاکتورهایی نظیر درصد شن، درصد مواد آلی، درصد مواد شناور، درصد رطوبت محاسبه شد. در مطالعات میدانی که شامل مشاهدات ، مصاحبه و پرسش نامه می باشد، آمار و اطلاعات مورد نیاز از نظر کمیتی برای طراحی و احداث واحد بیوگاز کسب شد. این اطلاعات شامل مقدار فضولات، تعداد رأس گاو می باشد،پرسش نامه ها برای 20 واحد گاوداری تکمیل گردید. جهت انجام آزمایش ها و نمونه گیری از کودها از 4واحد گاوداری در بخش های مختلف نمونه گیری شد. آزمایش ها براساس استاندارد2540B و 2540G آزمایش های آب و فاضلاب انجام شد[11]در این آزمایش ها از دستگاه آون با دمای 104 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت برای تعیین درصد رطوبت وزنی و کوره با دمای 584 درجه سلسیوس به مدت 24 ساعت برای تعیین درصد مواد آلی استفاده شد و در تمام موارد برای تعیین دقیق وزن از ترازوی دیجیتال استفاده گردید.

.3تئوری و پیشینه تحقیق

کامرونٌ در سال 1895در انگلستان با ساختمان یک گودال ضد عفونی مبادرت به تولید و جمع آوری گاز متان نمود که در بعضی از مواقع جهت روشنایی قسمتی از خیابان های اکسیترٍ مورد استفاده قرار می گرفت.[9 ] گودرزی، مجتبی در سال 1384 در تحقیقی انتخاب سیستم تولید انرژی از زائدات مرغی در منطقه هشتگرد را از نظرفنی و اقتصادی ارزیابی نمود و نتایج زیر حاصل گردید: با استفاده از نمونه گیری از 4 مرغداری تخم گذار، درصد مواد آلی زائدات 18/77 درصد تخمین زده شد. با تقسیم منطقه به دو بخش شمالی و جنوبی، میزان تولید گاز از سیستم شمالی 2162/3متر مکعب در روز و در سیستم جنوبی 5075/5 متر مکعب برآورد گردید و از نظر اقتصادی میزان هزینه سیستم شمالی و جنوبی به ترتیب 199520000 و 316670000 تومان تخمین زده شد. میزان درآمد حاصله نیز به ترتیب دردو سیستم شمالی و جنوبی 1007022 و 2363757 تومان برآورد ×گردید.[4]

.4 نتایج و بحث

.1-4درصد رطوبت وزنی

با توجه به اینکه میزان رطوبت در کودهای مختلف متفاوت می باشد. مواد ورودی به داخل سیستم باید دارای غلظت مشخصی باشند. مواد خوراکی طبیعی محتوی آب متغیر بوده و به همین دلیل مواد بصورت خشک شده، برای انجام تحقیقات علمی استفاده گردید.[6] درواقع اهمیت اندازه گیری این فاکتور این است که برای اندازه گیری سایر خصوصیات کیفی میزان درصد رطوبت نمونه لازم است. در آزمایش های انجام شده طبق جدول شماره - 1 - میانگین درصد رطوبت وزنی 81/31درصد ×بدست آمد.

.2-4درصد مواد جامد کل

با توجه به میزان درصد رطوبت وزنی در کودهای مختلف میزان درصد مواد جامد کل محاسبه شد. طبق آزمایشهای انجام گرفته درصد مواد جامد کل 18/69 درصد محاسبه گردید که این عدد نشان می دهد از کل زائدات موجود 9728کیلوگرم درکودها به صورت روزانه متشکل از مواد جامد است. مواد جامد شامل مواد جامد قابل احتراق و غیر قابل احتراق می باشد ×که از این میان تنها مواد جامد قابل احتراق هستند که قابلیت تبدیل به بیوگاز را دارند.[3]

.3-4درصد مواد آلی

مواد آلی با ترکیبات فرار خوراکی در فرآیند هضم و تخمیر حائز اهمیت می باشد، به همین دلیل بخش آلی مواد خشک مورد توجه خاص قرار گرفته است. درصد مواد آلی 15/72 درصد بدست آمد - جدول. - 2برای اینکه باکتری ها بتوانند مواد آلی را جذب نمایند، لازم است که موادبه صورت محلولی رقیق درآیند. لذا یک حجم کود تازه دامی را با آب کاملاً مخلوط کرده و در دستگاه می ریزند. لازم است که محلول شامل 7-9 درصد ماده جامد باشد.[6] در صورت غلیظ بودن محلول، چسبندگی افزایش پیدا کرده و مانع رشد باکتری ها می گردد، در صورتی که محلول خیلی رقیق باشد، محلول لایه لایه شده و باید بطور مداوم آن را به هم زد.[9] مناسب ترین غلظت برای مواد ورودی به هاضم 8 درصد ماده جامد می باشد .[10]

.4-4درصدمواد شناور

به علت وجود کاه و پر و سایر موادی که به صورت شناور در سطح محلول موجود می باشند، بایستی مقادیر آن ها اندازه گیری گردد و در محاسبه وطراحی سیستم بیوگاز در قسمت حوضچه رسوب جداگردند[7]، با اندازه گیری وزن مواد شناور، میانگین درصد مواد شناور 2/40درصد مواد جامدکل و برابر 286 کیلوگرم موادشناور بصورت روزانه محاسبه می شود که این مواد بایستی در حوضچه رسوب از سایر مواد جدا گردند - جدول. - 3

.5-4درصد شن

شن موجود در مواد ورودی به سیستم بازیافت نیز بایستی در قسمت حوضچه رسوب جدا گردند[8]دراین تحقیق میانگین درصد شن موجود در کودها 2/40درصد برآورد گردید. باتوجه به درصد مواد جامد کل و نیز میزان کود تولیدی در هر واحد، ×روزانه233 کیلوگرم شن از سایر مواد در قسمت حوضچه رسوب بایستی جدا و خارج گردد - جدول - 4