پروژه آشنایی با بیوگاز و انواع دستگاههایتولید بیوگاز

پروژه آشنایی با بیوگاز و انواع دستگاههای تولید بیوگاز

این تحقیق در مورد آشنایی با بیوگاز و انواع دستگاههایتولید بیوگاز در 44 صفحه در قالب ورد می باشد

فهرست

مقدمه . 3

تعریف بیوگاز 8

منابع تولید بیوگاز 9

نحوه تولید بیوگاز 10

اصول هضم بی هوازی در تولید بیوگاز 10

مراحل شیمیائی تخمیر مواد آلی (شامل چربیها، هیدراتهای کربن وپرتئین ها) 13

تخمیر چربیها 13

تخمیر هیدراتهای کربن .. 14

تخمیر پرتئینها 14

پارامترهای مؤثر بر فرآیند هضم بیهوازی .. 15

درجه حرارت محیط تخمیر . 15

اسیدیته ((PH .. 17

میزان حضور مواد مغذی در محیط (C/N) 17

درجه غلظت مواد . 18

میزان حضور عوامل سمی .. 18

مدت زمان ماند مخلوط در مخزن هضم . 19

همزدن محتویات مخزن هضم وهموژنیزه کردن محتویات .. 20

آماده سازی مواد خام قبل از بارگیری .. 21

وجود مواد تسریع کننده واکنش ... 21

اصلاح و تغییر در طراحی دستگاه بیوگاز 21

مواد افزودنی شیمیائی .. 21

تغییر دادن نسبت خوراک دستگاه 21

محیط بیهوازی (بسته) 22

انواعروشهای بارگذاری مخازن هضم: 22

سیستم پیوسته: 22

سیستم نیمه پیوسته: 22

سیستم ناپیوسته: 22

جمع آوری بیوگازتولیدی: 23

بیوگازو کود حاصل از آن: 23

ساختار کلی دستگاه تولید بیوگاز: 24

حوضچه ورودی: 24

حوضچه خروجی: 24

مخزن تخمیر: 25

محفظه گاز: 25

مهمترین طرحهای بیوگازساخته شده در جهان: 27

دستگاه بیوگازعمودی .. 27

دستگاه بیوگازافقی .. 28

دستگاه بیوگازمشترک .. 29

دستگاه بیوگازمدل چینی (قبه ثابت) 31

دستگاه بیوگازمدل فرانسوی .. 32

دستگاه بیوگازبا لولههای چرمی .. 33

دستگاه بیوگازبا مخزن پلی اتیلنی .. 34

دستگاه بیوگازبا سرپوش شناور (مدل هندی):‏ 35

دستگاه بیوگازمدل تایوانی (واحدهای بالونی): 36

دستگاه بیوگازمدل نپال: 37

مروری بر مطالعات انجام شده 38

منابع......................................................................................................................................................................................44

مقدمه

مهم­ترین مسئله­ای که در قرن 21 بشریت باآن مواجه است مسئله انرژی و سوخت می­باشد. زیرا از یک طرف تعداد صنایع مصرف کننده انرژی رو به افزایش است و از طرف دیگر سوخت­های فسیلی (مهم­ترین انرژی­ مصرفی این صنایع) رو به اتمام می­باشند. این در حالی است که هم اکنون آلودگی­هایی که این سوخت­ها ایجاد می­کنند، موجب مشکلاتی در جهان گردیده است و اتحادیه­های جهانی در حال تصویب قانون­هایی مبنی بر حذف یا به حداقل رساندن مصرف این سوخت­ها در دهه­های آینده می­باشند. بنابراین تمام کشورهای صنعتی، نیمه صنعتی و حتی اکثر کشورهای جهان سوم در تلاش­اند تا برای جایگزین کردن این سوخت­ها چاره­ای بیاندیشند و اتمام این منابع را به تأخیر اندازند (عدل و همکاران، 1379).
در جوامع کنونی وجود انرژی مستمر، پایدار و اقتصادی لازمه هر­گونه توسعه و رشد اقتصادی می­باشد. پس از انقلاب صنعتی، انرژی به تدریج به یکی از عوامل اصلی در تولیدملی و حرکت چرخ­های اقتصادی کشورهای صنعتی و به دنبال آن، سایر کشورهای در حال توسعه تبدیل شده است (ثقفی، 1382). اقتصاد و تمدن کنونی تا حدی به انرژی وابسته است که تصور حتی لحظه­ای ادامه زندگی در عصر حاضر بدون انرژی امکان پذیر نیست. به طوری­که با اختلال و یا توقف در عرضه­ی آن، ماشین اقتصاد از کار خواهد افتاد. بنابراین تمامی کشورها در صدد هستند به هر نحو ممکن از انرژی مستمر و پایداری برخوردار باشند. از طرفی رشد اقتصادی و افزایش تقاضای انرژی در جهان سبب شده كه قیمت نفت و گاز افزایش پیدا کرده و اتكا به این منابع برای تأمین انرژی كاهش یابد (تابنده، 1376).

منابع فسیلی مرسوم و تجدید ناپذیر تأثیر شگرفی بر امنیت انرژی دارند. این مسئله بسیاری از كشورهای جهان را واداشته است كه به مسئله امنیت عرضه انرژی تمایل پیدا كرده و به تغییرات گسترده­ای در اقتصاد انرژی خود اهتمام تام ورزند. در این زمینه پیشرفت­های فناوری، نوید بخش راه حل­هایی نو درباره تولیدانرژی مورد نیاز بشر است. با شناسایی این روش­های جدید، گامی بلند در زمینه تغییر زیرساخت­های تولید انرژی برداشته شده است (علیزاده، 1375). استفاده از ذخایر نامحدود انرژی تجدیدپذیر در این خصوص تأثیرات مهمی دارد. گستردگی و توزیع این عوامل در طبیعت باعث شده است كه سیستم­های تولید انرژی به سمت سیستم­های محلی پیش رود؛ كه انرژی­های نوین به خوبی می­توانند برای این منظور به كار گرفته شود. هم اکنون مسائلی مانند انرژی، محیط زیست، ازدیاد مواد زائد خطرناك، اتمام پذیری منابع فسیلی و رشد فزاینده مصرف انرژی از جمله مفاهیمی هستند كه تحقیقات مختلفی را در جهان به خود اختصاص داده‌اند. به واقع این مسائل روشن می­کنند که دیگر نمی­توان به منابع موجود انرژی متكی بود (تابنده، 1376). در حقیقت، انجام تحقیقات گسترده در جهت دستیابی به منابع جدید و سالم كه در چند دهه­ی اخیر توسعه ویژه‌ای پیدا كرده‌اند را می‌توان بیانگر میزان اهمیت این نوع مفاهیم و علوم مرتبط به آنها دانست.

هم اکنون بیشتر کشورهای جهان برنامه­های خود را طوری تنظیم کرده­اند تا با بهینه کردن مصرف این منابع بر عمر منابع فسیلی خود بیفزایند و این در حالی است که با به کارگیری فناوری انرژی­های تجدید پذیر سعی دارند که میزانی از سهم مصرف منابع فسیلی را بر عهده این منابع بگذارند تا هم عمر منابع فسیلی را به تأخیر اندازند و هم جایگزینی برای آن یافته باشند (حیدری، 1365). مدارک بسیاری وجود دارد که سیاست­های انرژی جهانی که استفاده­ کار­آمد از سوخت­های فسیلی و انرژی را ارتقاء می­دهند، به لحاظ محیطی غیر مسئولانه هستند؛ زیرا آن­ها باعث فساد جدی محیطی در سطوح محلی، منطقه­ای و جهانی می­گردند. مطالعات نشان داده­اند که با ادغام منابع انرژی تجدید پذیر و ترکیب انرژی کلی، هر یک از این تأثیرات محیطی منفی را می­توان کاهش داد، یا مانع آن شد (حیدری، 1365). باید اذعان داشت که در قرن 21 سوخت­های فسیلی کم کم جای خود را به انرژی­های تجدید پذیر (انرژی خورشیدی، بادی، برق آبی، بیومس، زمین­گرمائی و غیره) خواهند داد. در میان این انرژی­ها، بیوگازحاصل از بیومس، از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. در این میان، بیوگاز به علت سالم‌سازی محیط زیست، تولید انرژی و كود مرغوب و قابلیت ایجاد آن در جوار اجتماعات بشری از اهمیت و جایگاه ویژه‌ای برخوردار است (الماسی، 1361). گرچه شناسایی بیوگاز در جهان سابقه­ای طولانی دارد، اما استفاده عمومی و رایج آن در خلال قرن اخیر و بویژه در سه دهه گذشته بوده است. بیوگاز که منبع آن توده­های زیستی است، در انتخاب منابع جایگزین انرژی برای روستاها، مورد ایده آلی می­باشد، بدین مفهوم که ارزان بوده و به لحاظ تولید و منشأ، محلی است. همچنین منبعی از انرژی است که برای چندین کاربری از جمله: گرم کردن، روشن کردن، ایجاد توان الکتریکی با مقیاس کوچک و غیره سودمند می­باشد. از طرفی بیوگاز علاوه بر تولید انرژی باعث تولید کود کشاورزی و افزایش سطح بهداشت عمومی جامعه و کنترل بیماری­ها می­شود. همچنین راه حلی مناسب برای ‏دفع مواد زائد جامد می­باشد (دهقان و همکاران، 1365). فاضلاب و مواد زائد جامدی که توسط صنایع و جوامع تولید می­گردد، باعث آلودگی ‏شدید محیط می­شوند که می­توان با فناوری بیوگاز خطرات ناشی از این مواد را به شدت کاهش داد و از انرژی و ‏کود تولیدی آن نیز استفاده نمود (رضویان، 1374). استحصال بیوگاز را می­توان از فرآیند­های بی هوازی تصفیه فاضلاب (‏UASB) و همچنین از محل­های دفن زباله نیز انجام داد و بخشی از هزینه­های مصرفی این سایت­ها را جبران نمود (حیدری، 1365). منافع زیست محیطی سیستم­های بیوگاز حتی فراتر از سیستم­های تصفیه مرسومی است كه تاكنون مورد استفاده ‏قرار می­گرفتند. این منافع، علاوه بر آنچه بیان شد، شامل كنترل بو، بهبود ‏كیفیت آب و هوا، بهبــود ارزش غذایی كــود تولیدی، كاهش میزان انتشار گازهای گلخــانه­ای و دست­یابی به ‏بیوگاز به عنوان یك منبع انرژی می­باشد؛ ‏که خود بیوگاز تولیدی می­تواند به طور همزمان انرژی الكتریكی و حرارتی تولید کند (تابنده، 1376). در این پژوهش ابتدا مدلی از رآکتور بیوگاز برای تولید بیوگاز در مزرعه طراحی و ساخته شد. سپس این دستگاه مورد آزمایش قرار گرفت تا علاوه بر مشخص شدن صحت کار آن، گاز


تولیدی حاصل از کود مرغی وکود بلدرچین مورد آزمایش و مقایسه قرار گیرد.

به مجموعه گازهای تولیدی حاصل از هضم و دفع فضولات، اعم از انسانی، گیاهی و حیوانی كه در نتیجه فقدان اكسیژن و فعالیت باكتری­های غیر هوازی خصوصاً باكتری­های متان­زا تولید می­شود، بیوگازگفته می­شود. این گاز به طور طبیعی در باتلاق­ها، مرداب­ها و یا مکان­های دفن زباله­های شهری تولید می­شود و برای استفاده، لازم است مهار گردد (عمرانی، 1375). برای استفاده اقتصادی از بیوگاز، عمل تخمیر را می­توان در شرایط کنترل شده در دستگاهی نسبتاً ساده به نام مخزن هضم انجام داد (الماسی، 1384). بیوگاز از روش تخمیر بی­هوازی زیست­توده حاصل می‎­شود. در واقع بیوگاز مخلوطی است از گازهای گوناگون که گاز متان عنصر اصلی تشکیل دهنده آن است (الماسی، 1361)؛ به طوری که حدود 55 تا 70 درصد این گاز را متان و حدود 35 تا 40 درصد آن را دی اکسید کربن و درصد بسیار ناچیزی را گازهای ازت و هیدروژن سولفوره و غیره تشکیل می­دهند که مقادیر این گازها بستگی به دمای مخزن هضم و نوع مواد آلی داشته و با تغییرات آنها درصدهای گاز تغییر می­یابند (عبدلی، 1363). طبق مطالعات انجام گرفته بر روی تجزیه بیوگازِ حاصل از مخازن هضم، ترکیبات بیوگاز از این قرارند (جدول 1-1):

عنصر با ارزش بیوگاز، گاز متان می­باشد که هر چه درصد آن بالاتر باشد، کیفیت بیوگاز بهتر و تولید آن به­صرفه­تر می­باشد (الماسی، 1361). بیوگاز دارای رنگی شفاف با بویی ‏قابل تشخیص مانند بوی تخم مرغ گندیده و بی طعم و مانند دی اکسید کربن، یک گاز گلخانه­ای است؛ با این تفاوت که اثر گلخانه­ای آن حدود 25 برابر اثر دی اکسید کربن می­باشد(شیخ قاسمی، 1373). بیوگاز با یک شعله آبی رنگ که دارای حرارت 800 درجه سانتی­گراد است می­سوزد (الماسی، 1361). این گاز با نسبت 1- 20 با هوا مخلوط شده و دارای سرعت اشتعال بالای