- پروژه آشنایی با بیوگاز و انواع دستگاههای تولید بیوگاز
این تحقیق در مورد آشنایی با بیوگاز و انواع دستگاههای تولید بیوگاز در 44 صفحه در قالب ورد می باشد
فهرست
اصول هضم بی هوازی در تولید بیوگاز 10
مراحل شیمیائی تخمیر مواد آلی (شامل چربیها، هیدراتهای کربن و پرتئین ها) 13
پارامترهای مؤثر بر فرآیند هضم بیهوازی.. 15
میزان حضور مواد مغذی در محیط (C/N) 17
مدت زمان ماند مخلوط در مخزن هضم. 19
همزدن محتویات مخزن هضم و هموژنیزه 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
تغییر دادن نسبت خوراک دستگاه 21
انواع روشهای بارگذاری مخازن هضم: 22
ساختار کلی دستگاه تولید بیوگاز: 24
مهمترین طرحهای بیوگاز ساخته شده در جهان: 27
دستگاه بیوگاز مدل چینی (قبه ثابت) 31
دستگاه بیوگاز مدل فرانسوی.. 32
دستگاه بیوگاز با لولههای چرمی.. 33
دستگاه بیوگاز با مخزن پلی اتیلنی.. 34
دستگاه بیوگاز با سرپوش شناور (مدل هندی): 35
دستگاه بیوگاز مدل تایوانی (واحدهای بالونی): 36
منابع......................................................................................................................................................................................44
مقدمهمهمترین مسئلهای که در قرن 21 بشریت با آن 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 تولید ملی 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 که قیمت نفت و گاز افزایش پیدا کرده و اتکا به این منابع برای تأمین انرژی کاهش یابد (تابنده، 1376).منابع فسیلی مرسوم و تجدید ناپذیر تأثیر شگرفی بر امنیت انرژی دارند. این مسئله بسیاری از کشورهای جهان را واداشته است که به مسئله امنیت عرضه انرژی تمایل پیدا کرده و به تغییرات گستردهای در اقتصاد انرژی خود اهتمام تام ورزند. در این زمینه پیشرفتهای فناوری، نوید بخش راه حلهایی نو درباره تولید انرژی 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 که سیستمهای تولید انرژی به سمت سیستمهای محلی پیش رود؛ که انرژیهای نوین به خوبی میتوانند برای این منظور به کار گرفته شود. هم اکنون مسائلی مانند انرژی، محیط زیست، ازدیاد مواد زائد خطرناک، اتمام پذیری منابع فسیلی و رشد فزاینده مصرف انرژی از جمله مفاهیمی هستند که تحقیقات مختلفی را در جهان به خود اختصاص دادهاند. به واقع این مسائل روشن میکنند که دیگر نمیتوان به منابع موجود انرژی متکی بود (تابنده، 1376). در حقیقت، انجام تحقیقات گسترده در جهت دستیابی به منابع جدید و سالم که در چند دههی اخیر توسعه ویژهای پیدا کردهاند 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، بیوگاز حاصل از بیومس، از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این میان، بیوگاز به علت سالمسازی محیط زیست، تولید انرژی و کود 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 که تاکنون مورد استفاده قرار میگرفتند. این منافع، علاوه بر آنچه بیان شد، شامل کنترل بو، بهبود کیفیت آب و هوا، بهبــود ارزش غذایی کــود تولیدی، کاهش میزان انتشار گازهای گلخــانهای و دستیابی به بیوگاز به عنوان یک منبع انرژی میباشد؛ که خود بیوگاز تولیدی میتواند به طور همزمان انرژی الکتریکی 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 و کود بلدرچین مورد آزمایش و مقایسه قرار گیرد.
به مجموعه گازهای تولیدی حاصل از هضم و دفع فضولات، اعم از انسانی، گیاهی و حیوانی که در نتیجه فقدان اکسیژن و فعالیت باکتریهای غیر هوازی خصوصاً باکتریهای متانزا تولید میشود، بیوگاز گفته 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