توضیحات

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 مقاله بیوگاز دارای 55 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله بیوگاز  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله بیوگاز،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد


بخشی از متن مقاله بیوگاز :

بیوگاز

. امروزه با افزایش جمعیت و گسترش دائمی شهرها, نیاز انسان به مواد مصرفی روز به روز بیشتر می شود و زیاد شدن مواد مصرفی موجب افزایش زباله می گردد كه انسانها به نحو فزاینده ای آنها را به محیط زیست تحمیل می نمایند. باید توجه داشت كه این زباله ها از عوامل آلودگی به شمار می رود و نه تنها زندگی حیوانات و گیاهان را به خطر می اندازند بلكه به آلودگی خاك, آبهای زیر زمینی و در برخی موارد مرگ و میر آبزیان منجر می شود. بطور مثال در ایران فقط طی سالهای 65- 1335 بمدت 30 سال جمعیت شهرها از حدود 6 میلیون به 26 میلیون افزایش یافته و این در حالی است كه جمعیت روستاها از 13 به 22 میلیون رسیده است و این ارقام گویای رشد نامتناسب شهرها و تولید زباله بیشتر را در پی خواهد داشت.

اخیراً در جهان در رابطه با طرح تبدیل و استفاده از گاز حاصل از مواد دفعی () موج جدیدی ایجاد شده است. مثلاً در آمریكا این موج بیشتر ناشی از بندهای مربوط به نیروگاههای كوچك در قانون معروف به بوده است.
گاز متان كه خود 60% از را تشكیل میدهد یكی از گازهای گلخانه ای است كه از لحاظ پتانسیل ایجاد پدیده گلخانه ای, هم ارزش است و در ضمن علاوه بر اینكه این ماده قابل انفجار است در صورت عدم كنترل صحیح می تواند باعث آلودگی آبهای زیر زمینی شود.

گروهی از افراد عادی فكر می كنند كه چون این گاز از زباله ها و مواد دفعی حیوانات بدست آمده است گازی خطرناك است و سوختن آن نیز نا مطمئن است ولی باید گفت موضوع بر عكس است در واقع باید متذكر شد كه از لحاظ مواد حاصل از احتراق () گاز متان دارای آلودگی كمی باشد و چون دمای شعله آن پائین است میزان آن حدود 60 درصد كمتر از احتراق گاز طبیعی خواهد بود و از لحاظ علمی این گاز از انجام مجموعه ای از واكنشهای زیست شیمیایی بر روی مواد آلی تجزیه پذیر موجود در مواد دفعی طی شرایط بی هوازی تولید می گردد.

طی سالیان اخیر در اروپا نیز تكنولوژی بیوگاز بسیار مورد توجه قرار گرفته و بزرگترین مركز بیوگاز اروپا بنام مركز در وین پایتخت اتریش قرار دارد كه در آن از گاز حاصل از دفن زباله ها برای تولید 8 مگاوات الكتریسیته استفاده می شود و گروه دیگری از كشورها حتی از این هم فراتر رفته اند و بدنبال آن هستند كه از این گاز حاصله در تكنولوژی پیل سوختی خود استفاده نمایند تا بدین وسیله ارزش افزوده محصول تولیدی را بالاتر برند.
محل مصرف بیوگاز از انعطاف پذیری بالایی برخوردار است و از كوره یك آبگرمكن ساده تا یك پیل سوختی را شامل می ود.
طبق اطلاعات بدست آمده پتانسیل استانهای مختلف كشور جهت تولید گاز (بیوگاز) در تحقیقی بعنوان “برآورد قابلیت گاز از محلهای دفن زباله شهری برای استانهای ایران” مورد مطالعه قرار گرفته است. این نتایج بیانگر آن است كه بر اساس آنالیز زباله شهرهای مختلف امكان استحصال حجم قابل توجیهی از بیوگاز در كشور وجود دارد و البته حجم گازهای تولیدی از مراكز دفن را می توان افزایش داد.

2 تاریخچه بیوگاز :
1-2 بیوگاز چیست؟
مجموعه گازهای تولید شده از تجزیه و تخمیر فضولات حیوانی و انسانی و گیاهی در نتیجه فقدان اكسیژن و فعالیت باكتری های غیر هوازی متان كه در یك محفظه هضم () تخمیر به وجود می آید كه اصطلاحاً بیوگاز نام دارد. این اصطلاح در هندوستان به گبار گاز در چین مارش گاز در آلمان به بی هوگاز و درزبان فارسی به گاز ؟؟؟ مشهور است.

قسمت اعظم این گاز عموماًاز متان و گاز كربنیك تشكیل شده است و تركیبات مختلف به نوع مواد اولیه بستگی دارد كه برای تولید گاز مصرف می شود حجم و فرم ساختمانی دستگاه تولید كننده به میزان حرارت و زمان ماند مواد در مخزن تجزیه بستگی كامل دارد.
این دستگاه ها وسیله ای هستند كه می توان تحت شرایط ویژه مواد فساد پذیر حیوانی و; را در محوظه مربوطه تجزیه نمود و در نتیجه یك سلسله عملیات شیشمیایی و بیو شیمیایی قسمتی از مواد آنرا كه كاملاً تحت تأثیر عكس العملهای بیولوژیكی واقع می شوند به بیوگاز تبدیل نماید.

2-2 تاریخچه بیوگاز :
قدیمی ترین توضیحات در مورد خروج گاه به گاه گاز از طبقات زیرین زمین و استعمال ناقص آن توسط پیلینیوس () انجام گرفته است. شناسائی بیشتر گازهای قابل استعمال در سال 1360 میلادی توسط وان هلمونت () بوقوع پیوست. در آن زمان 15 نوع گاز قابل اشتعال بوسیله نامبرده شناسایی گردیده كه یكی از آنها گازی است كه از مواد قابل تجزیه یا مواد غذایی تخمیر شده در داخل دستگاه گوارش بوجود می آید از سوی دیگر دانشمندی بنام شرلی گاز مرداب () را در سال 1667 كشف نموده است.

در هر صورت به نظر می رسد اصولی ترین تاریخ علمی گاز متان كه اساسی ترین تركیب بیوگاز می باشد حاصل از مواد قابل تخمیر توسط ولتا () در سال 1776 شروع شده است. او پس از مطالعات زیاد دریافت كه :
الف) مقدار گاز متان تولید شده به مقدار خاك و برگ پوسیده گیاهان بسیار وابسته است كه در طبقات زیرین و رسوبی خاك بوجود آمده و خارج می شود.
ب) نسبت معینی از گاز متان در صورتی كه با هوا تركیب شود تولید انفجار می كند. ضمناً اولین تجزیه گاز متان بوسیله نامبرده صورت گرفته است.

گاین شاگرد لوئی پاستور در سال 1884 میلادی از نتیجه تخمیر یك متر مكعب كود در 35 درجه سانتی گراد, 100 لیتر متان تهیه كرد. شروع تحقیقات در زمینه تخمیر غیر هوازی و كاربرد آن در كشاورزی مربوط به شخصی بنام دیوی () است او در سال 1808 از طریق تخمیر كود گاوی و با استفاده از تقطیر در خلاء 3/0 لیتر متان تولید نمود در سال 1897 در شهر بمبعی دستگاه بیوگاز ساخته شده كه گاز متان حاصل از آن به مصرف روشنائی می رسیده و در سال 1907 اولین موتور گازسوز با استفاده از این روش به بهره برداری رسیده و این روند ادامه پیدا كرد تا امروزه و در هر مرحله این كشورها به پیشرفتهای قابل توجه رسیدند.

در كشور ما ایران گفته می شود كه احتمالاً حمام شیخ كه ساختمان آن مربوط به قرن سوم هجری است بوسیله گاز متان گرم شده بطوریكه شعله ای از این گاز جهت گرم نمودن آب مستقیماً مورد استفاده قرار می گرفته است, در سالهای اخیر با توسعه این تحقیقات در نقاط مختلف كشور مطالعات پراكندی ای در زمینه بیوگاز به عمل آمده است كه امید می رود با توجه به پیشنهادات ارائه شده هر چه بیشتر و بهتر مورد بررسی قرار گیرد. در كشور ما طبق یك بررسی كلی تا كنون حدود 60 دستگاه آزمایشی بیوگاز به شكلهای مخلف (چینی, هندی) ساخته شده و مورد بهره برداری قرار گرفته است . (شكل 1)

شكل 1: نمای كلی از یك دستگاه بیوگاز و اجزاء مختلف آن
3- بیوگاز و مكانیزمهای اصلی تولید
1-3 تولید شدن متان از تجزیه كنندگان بی هوازی: گازمتان از مولكولهای متان تشكیل شده است و هر ملكول متان شامل یك اتم كربن و چهار اتم هیروژن است. () انرژی حاصل از یك فوت مكعب آن برابر با انرژی معادل 250 كیلو كالری است. این گاز طبیعی یك سوخت فسیلی است كه قرنها پیش توسط () میكرواورگانیزمهای بی هوازی كه روی مواد ألی تأثیر گذاشته اند تولید شده است و بعد از یافتن معادن و ذخائر نفتی و زغال سنگ پیدا شده است.
همان باكتری هایی كه گاز طبیعی را تولید كرده اند امروزه متان را تولید می كنند (بی هوازی ها) و آنها همان باكتری هایی هستند كه سالها پیش روی كره زمین زندگی می كردند. این باكتری ها با تجزیه و فسا مواد آلی در غیاب اكسیژن تولید بیوگاز كرده كه یك محصول اضافی و فرعی است ،كه گاز متان هم جزء این گاز به حساب می آید.

تجزیه كنندگان بی هوازی كه در طبیعت وجود دارند را می توان در باتلاقها و زمینهای غرقاب یا زمینهای كشت برنج و در گل ولای عمق دریاچه ها و نیز در سیستم هضم و گوارش حیوانات بزرگ جثه نیز پیدا كرد.

(تجزیه هوازی یا كمپوست شدن به مقدار زیادی اكسیژن نیاز دارد و گرما تولید می كند).
فرآیند تخمیر بی هوازی می تواند به یك محفظه در بسته هدایت شده و در آنجا قرار گیرد و یا با پوشش ایجاد شده بر روی مواد مردابی و یا كود فضولات حیوانی و یا شهری در یك محفظه حوض مانند عمل تخمیر صورت گرفته و گاز جمع آوری شود.

بیوگاز تولید شده در این روند 50 تا 80 درصد متان و 50-20 درصدی اكسیدكربن و گونه های دیگری از گازها را تشكیل میدهد.
3-2 عملیات تخمیر و هضم بی هوازی توسط باكتری ها: اصول عمل هضم در تانك تخمیر یا مخزن تجمع مواد در دستگاه های بیوگاز شامل 2 مرحله اصلی و اساسی است كه هر مرحله توسط دسته خاص از اورگانیزم ها انجام می گیرد.
مرحله اول: تجزیه مواد پیچیده آلی به تركیبات ساده توسط باكتری های اسید ساز در این مرحله چند نوع از این باكتری ها با سرعت رشد و تولید مثل می نمایند درجه حساسیت این نوع باكتری ها نسبت به محیط چندان زیاد نیست.

باكتری هایی اسید زا هستند مواد پیچیده آلی را تجزیه كرده و در درجه اول مواد را به اسید استیك () و اسید پروبیوتیك () تبدیل كرده و در این مرحله آمونیاك و تولید می شود.
مرحله دوم: اورگانیزمهای متان ساز اسیدها را به و متان تجزیه می نمایند. رشد و نمو و تولید مثل این گروه از باكتری ها به كندی صورت گرفته و نسبت به محیط خود بسیار حساس هستند و آنچه مسلم است در مخزن تخمیر بیوگازی باید تعادل این گروه از باكتری ها به صورتی باشد كه متان سازها فقط اسیدهایی را كه اسید سازها تولید می كنند به مصرف برسانند.
لازم به ذكر است زمانیكه اسید سازها فعالیت بیشتری نسبت به متان سازها داشته باشند محلول كاهش یافته و جلوی رشد باكتری های متان ساز گرفته می شود تا سر انجام عمل هضم متوقف گردد

انواع تخمیر :

معمولاً تخمیر را می توان بر مبنای شرایط محیطی تقسیم بندی كرد:
1 تخمیر پسیكروفیلی (زمان اقامت پیش از 100 روز و دمای واكنش 20-10 درجه سانتی گراد)
2 تخمیر مزوفیلی (زمان اقامت بیش از 20 روز و دمای واكنش 35-20 درجه سانتی گراد.)
3 تخمیر ترموفیلی ( زمان اقامت آن 8 روز و دمای واكنش 60-50 درجه سانتی گراد است.)
نوع سوم روش مورد نظر در واحدهای ساده بیوگاز مورد استفاده قرار نمی گیرد و مورد نظر 8-7 و در همان محدوده باید قرار گیرد و تغییر نكند یعنی نه اسیدی و نه قلیائی شود.

4- موارد مورد استفاده در واحدهای بیوگاز:
اصولاً بیوگاز را می توان از هر ماده آلی بدست آورد ماده اولیه شامل موادی مثل ساقه غلات كه ابتدا باید قبل از هضم بصورت كمپوست باشد و كاملاً خرد شده باشد (كوتاه) دوره كمپوست پیش بینی شده برای مواد لیگنن زمانی است كه آب بنفش متمایل به آبی از آن بدست آید كه تقریباً باید بیش از 10 روز پوسیدگی بطول انجامد. لازم به ذكر است كه تولید بیوگاز با اضافه شدن زمان پوسیدگی به 20 روز خیلی بهتر می شود. در عمل هضم مواد آلی و در جریان آن مواد معدنی و فلزات موجود در آن بعنوان عاملی برای بهتر انجام شدن عمل تخمیر محسوب می گردند.

5- میكرو ارگانیزم های تولید كننده متان :
اركئو باكترها نسبت به دیگر باكتری ها متفاوت بوده و از چندین لحاظ قابل تمایز از باكتریهای دیگر هستند. از نظر محیط زندگی اغلب در محیطی اشباع زندگی می كنند.
یكی از گونه های مختلف اركئوباكترها هالوباكترها هستند اغلب در محیطی با غلظت نمك () بالاتر از زندگی كرده و در غلظت كمتر از قادر به رشد نیستند. لازم بذكر است كه آب دریا تنها دارای است.

سولفولوبوسها یكی از انواع آركئوباكترها بوده و مناسب برای ادامه حیات و زندگی 2 الی 3 بوده و درجه مناسب زندگی 80-70 درجه سانتی گراد است, عموماً در محیطهایی بنام زندگی می كنند. سولفوریا اسید سولفوریك را اكسید كرده و دارای انواع مختلفی هستند كه از روی تأتیر های متفاوتی كه روی سولفورها دارند و روشهای خاص مورد استفاده به انواع مختلف تقسیم بندی می شوند و. فاقد دیواره سلولی اند و بدون تروبوپلاسما هستند دمای اپتبم آنها 55 درجه سانتی گراد و متوسط برای ادامه حیات حدود 2 است.

در راستای معرفی گونه های اركئوباكتریا می توان متانوژنزها را نیز نام برد كه در بحث مورد نظر ما دارای اهمیت بیشتری هستند.
متانوژنزها : باكتری های بی هوازی هستند كه معمولاً باید در محیطی وجود داشته باشند كه یك ماده اكسید شونده با قدرت 200 در آن محیط باشد و از طرفی در عین حال بی هوازی بودن محیط زندگی مهم است. و از طرفی وجود الكترون پذیرهایی مانند نیتروژن بسیار مهمتر از غیاب اكسیژن در مورد بقاء این باكتریها است.

در ادامه نیز باكتریهای سولفات ردوكتاز و سولفیت ودوكتاز نیز جزء این دسته از باكتری ها هستند كه از هیدروژن محیط استفاده نموده و محیط رشد و تكثیر ساده تری دارند. اما بطور كلی باكتری های تولید كننده متان از و برای تولید انرژی استفاده می كنند.
1-5 تولید متان و میكرواورگا نیز مهایی كه در آن درگیر هستند.
تخمیر متان یك تكنولوژی منحصر به فرد است كه قادر است تمام پلی مرهای موجود در مواد را به متان و تبدیل كند. این عمل توسط میكرواورگانیزمها در شرایط بی هوازی انجام می شود.

از میكرواورگانیزمهایی كه در جریان این عمل فعالیت دارند می توان: اسید وژنزها- تولید كننده های هیدروژن – استوژنزها و متانونزها را نام برد.
1-1-5 هیدرولیز كننده ها و تخمیر كننده های متان از جمله استرژنزها :
عمل تخمیر حاصل از برخورد متابولیكی گونه های مختلف میكرواورگانیزمها است.
این میكرواورگانیزمها و درجه اول برپایه یك آنزیم مخفی مواد پلی مریك را هیدرولیز كرده و بر مونومرهاشیان تبدیل می كنند. بطور مثال در مرحله اول گلوكوز و اسید آمینو كه هر كدام از آنها در نهایت به اسیدهای چرب, و اسید استیك تبدیل می شوند و در درجه دوم هیدروژن و اسیدهای چرب تولید شده بواسطه باكتریهای استرژیتك به پروپیون و اسید بوتریك تبدیل شده و سپس به و و اسید استیك تبدیل می كنند.

لیپدها و پروتئینها كه مواد پلی مریك هستند در درجه اول توسط یك آنزیم خارج سلولی در باكتریهای حاضر در مرحله اول بنام هیدرولاز, هیدرولیزی می شوند.
آنزیم های هیدرولیز كننده (لپیاز, پروتئاز, سلولاز, آمیلاز و;) مواد پلی مریك را تبدیل به مولكولهای مونومر تشكیل دهنده كوچكتر كرده و سپس باكتریها با بلعین این مواد به كار خود ادامه می دهند.

در جریان تخمیر متان یك سری پلی مرهای آلی وجود دارند كه دارای فعالیتهای هیدرولیكی هستند كه در این راستا اهمیت به سزایی دارند.
لیپاز: لیپیدها را به زنجیره ای از اسیدهای چرب تبدیل می كند در این مرحله در یك میلی لیتر ساده مورد نظر جمعیتی حدود 105 – 104 تجزیه كننده وجود دارد.
از باكتری هایی كه عامل تولید آنزیم لیپاز خارج سلولی هستند. و را میتوان نام برد.
زنجیره ای اسید چرب تولید شده اضافی توسط تنزل پیدا كرده و به تولید استبل كوآنزیم هدایت می شوند.
پروتئین : معمولاً به اسیدهای آمینه تبدیل شده كه این عمل توسط پروتوآزها انجام می شود كه از تولید كننده های این آنزیم می توان :

نام برد.
اسیدهای آمینه تولید شده می توانند به اسیدهای چرب از جمله به استات, پروپیونات و بوتیرات و آمونیاك تبدیل شوند كه باكتریهای تولید كننده و اسیدهای چرب به شرح زیر هستند.

پلی مرهایی از تبدیل نشاسته- سلولز- پكتین بوسیله سلولاز- آمیلاز و پكتینار هیدرولیز شده كه سلولازهای میكروبی متشكل از سه گونه است و این سه آنزیم دارای ساختمانی كربستالی بوده و در تولید گلوكز هر سه با هم همكاری دارند.

a)
b)
c)

قند ها و اسید های چرب و اسیدهای آمینه تولید شده بواسطه باكتریهای تجزیه كننده دارای متابولیزم پی در پی هستند كه این باكتری ها عموماً مواد را به استات, پروپیونات, بوتریتات لاكتات اتانول و هیدروژن تخمیر می كنند.
2-1-5 استوجنزها و دهیدروژنزها :
اگر در یك محیط مقدار 20 درصد استات و 4 درصد را با هم مخلوط كنیم توسط باكتریهای استوجنیك به قند و اسید آمینه تبدیل می شوند كه این مواد تولید شده توسط این باكتری در شرایط بهتر به اسیدهای چرب تبدیل می شوند.
باكتریهای استوجنیك تولید كننده ناچار به تولید استات و هیدروژن از اسیدهای چرب هستند باكتریهای و در تجزیه اسیدهای چرب دخالت دارند.
روند تجزیه اسیدهای چرب توسط باكتری

ششش

3-1-5
به مجموعه بیولوژیكی از تولید كننده های بی هوازی متان اتلاق می گردد.
متانوجنزها كه ناچاراً بی هوازی هستند به یك پتاسیل كاهش كمتر از 300 برای رشد و نمو نیاز دارند استات و نسبت با هم به عنوان عامل مهم و لازم برای تبدیل فرمات, متانول, متیل آمینها و به در محیط طبیعی به حساب می آید.
تقسیم بندی متانوجنزها : متانوجیزها به 2 گره تبدیل می شوند 1- محتاج به استات
2- محتاج به
استات بواسطه 2 باكتری و استفاده می شود كه هر كدام دارای اشكال مختلف هستند:

انرژی لازم برای تولید متان :
سسس
6 ـ اصولی از ساختمان دستگاههای بیوگاز:
ساختمان یك دستگاه بیوگاز عموماً به طور كلّی از دو حوضچه ورودی و خروجی، یك محفظه تخمیر و یك محفظه گاز تشكیل می‌شود كه با توجه به شرایط خاص اقلیمی و امكانات فنی و مالی به شكلهای مختلف ساخته شده و بهره‌برداری می‌شود.
آنچه مسلم است در همه روشهای دستگاهی بیوگاز سعی بر این است تا مواد اولیه با آب مخلوط شده و از طریق حوضچه ورودی به داخل محفظه تخمیر فرستاده شود. این مواد پس از تخمیر و تولید گاز با اضافه شدن مواد جدید و با استفاده از خاصیت ظروف مرتبط از طریق مجرای ویژه‌ای به حوضچه خروجی یا حوضچه كمپوست منتقل می‌گردد. محفظه گاز به طور عام در قسمت بالای مخزن تخمیر قرار گرفته است و عمل جمع‌آوری و ذخیره گاز را انجام می‌دهد. پس از شروع كار دستگاه گاز مورد نظر روزانه با از طریق شیر مخصوص گاز كه در بالای این مخزن قرار دارد به محل مصرف فرستاده خواهد شد.

تعبیه مخزن برای مخلوط نمودن مواد اولیه در حوضچه ورودی و نیز محفظه تخمیر عملیاتی است كه اخیراً در بسیاری از دستگاههای بیوگازی معمول گردیده است. این عمل موجب تسریع و بهبود عمل تخمیر است كه نتیجتاً موجب تولید گاز بیشتری می‌گردد.
اخیراً طرحهایی كاملاً مختلف و متفاوت ویژه مناطق گرمسیری و نیز آب و هوای معتدله تدوین یافته و در دست احداث است.
طرح پیوسته با سر ریز شدن در بسیاری از محلهای زندگی، كودها و فضولات و یا فاضلاب را در مرداب یا حوض جمع كرده و آن را می‌پوشانند و بیوگاز تولید شده را در دام انداخته و از نیروی آن برای كارهای متفاوت استفاده می‌كنند.
واحدهای بیوگازی اصولاً به 2 گروه دسته‌بندی می‌شود:
1)‌ واحدهای پیوسته ()
2)‌ واحدهای ناپیوسته

1 ـ 6 واحدهای پیوسته
طرح پیوسته با سر ریز شدن بطور خودكار خالی می‌شود و طرح ناپیوسته بعد از گذشت زمان مشخص باید خالی شود كه متشكل از یك منبع بزرگ یا چندین منبع است. از طرفی انواع واحدها از روی نوع محل جمع‌آوری گاز به سه گروه: بالنی، مخزن گاز ثابت و مخزن گاز شناور تقسیم می‌شوند.
برای مدل واحدهای پیوسته سه مدل وجود دارد:
مدل اول: یك تانك و مخزن عمودی داشته باشد.

مدل دوم: مخزن افقی
مدل سوم: چند مخزنی با مخزن بزرگ
در عمل یك طرح صحیح برای تولید و تهیه كردن بیوگاز مورد استفاده طرح پیش‌بینی شده است.
در مدل ناپیوسته مخزن تجزیه برای ساختن خیلی ساده است. این عمل بدین خاطر است كه برای مواد آلی عمل تجزیه تكرار شود و عمل تجزیه با این كار تحریك شود. برای نگهداری و حبس این مواد باید نظارت کافی را به عمل آورد و فاكتورهای دیگر را توسعه داد و یك تجزیه زمانی تمام می‌شود كه مواد باقی‌مانده برگشت‌ناپذیر باشند و باید این مواد را عوض كرد.

شکل 2- یک مخزن ناپیوسته
مدل پیوسته:
مواد آلی بطور منظم استفاده می‌شوند و فساد انجام می‌شود به این صورت كه مواد جدید جایگزین مواد قدیمی شده و مواد آلی همیشه در داخل مخزن دارای راندمان بالایی هستند.
مواد جدید با وارد شدن با یك نیروی مكانیكی مواد تخمیر شده و كهنه را به خارج از مخزن هل داده و خارج می‌كنند.

شکل3 – یک مخزن پیوسته
2-6 یك سیستم تجزیه خوب
باید به سیستم گرمای اندازه داده شود و دما متعادل نگهداری شود و نیز تغییرات در آن تكرار نشود چون ممكن است كه فعالیت میكرواورگانیزمها برعكس شود و باكتری برعكس عمل كند. دادن یك دمای مناسب به یك سیستم باعث افزایش راندمان تولید بیوگاز می‌شود. بهترین دما برای سیستم طی مطالعات انجام شده () است.
نمای كلی یك مولد بیوگاز و چگونگی بهره‌برداری از آن

شکل 4-
7 ـ عوامل محیطی مؤثر در فرآیند تولید بیوگاز:
1 ـ 7 درجه حرارت:
واكنشهای غیر هوازی در دستگاههای بیوگاز عموماً در گرمای 110 الی 60 درجه سانتی‌گراد صورت می‌گیرد. باكتری‌های فعال در درجه حرارت 30 الی 40 درجه سانتی‌گراد به مزوفیلیك () و آنهایی كه در 45 تا 60 درجه سانتی‌گراد فعالیت حیاتی دارند به باكتری‌های ترموفیلیك () مشهور هستند. برحسب معمول اغلب دستگاههای بیوگاز در حد فعالیت باكتری‌های مزوفیلیك عمل نموده و درجه مطلوب آنها معادل 35 درجه سانتی‌گراد است.

طبق بررسی‌های بعمل آمده میزان تولید گاز در درجه حرارتهای بالاتر از 45 درجه سانتی‌گراد بیشتر از حرارتهای پائین است. بدیهی است نگهداری سیستم در حرارت بالاتر موجب هزینه بالا و بروز اشكالاتی در مایعات مخزن خواهد بود.
ازدیاد درجه حرارت تا حدود چند درجه تغییرات مهمّی در عكس‌العملها و شرایط باكتری‌ها بوجود نمی‌آورد ولی كاهش ناگهانی این حرارت موجب توقف فعالیت باكتری‌های متان ساز شده و همانگونه كه گفته شد موجب توقف تولید گاز خواهد شد. افزایش حرارت مخزن تخمیر به صورتهای گوناگون امكان‌پذیر است اصولاً سبك ساختمانی دستگاههای بیوگاز در مناطق سردسیر و گرمسیر تفاوت زیادی دارد. دستگاههای چینی بعلت قرارگرفتن در عمق خاك نقش بسیار زیادی در ازدیاد درجه حرارت و نگهداری گرما می‌نماید.

 

شکل 5 – عوامل فیزیكی و شیمیایی مؤثر در انجام عملیات تجزیه بی‌هوازی
عوامل حد مناسب عوامل جهت انجام گرفتن عملیات
حرارت 35 پائین‌تر از 15 درجه سانتی‌گراد تولید گاز خیلی كم است
پ هاش برای مواد زائد كشاورزی بین 5/2 تا 5/8
زمان نگهداری مواد در مخزن 15 روز در حـرارت 35 درجـه و بیشتـر از 60 روز در حـرارتهـای 20 ـ 15
میزان بارگیری بصورت مواد آلی 5 تا 6 كیلوگرم بر هر متر مكعب ظرفیت مخزن در روز مواد قابل احتراق

تولید گاز 4/0 تا 6/0 متر مكعب بر هر كیلوگرم مواد خشك قابل تجزیه
نسبت رقیق كردن مواد 9 ـ 5 درصد مواد خشك
مخلوط كردن مواد در داخل مخزن الزامی نیست
نسبت كربن به ازت 1: 30 ـ 20 برحسب وزن كربن قابل تجزیه
مواد سمّی سولفیدها كمتر از 200 میلی‌گرم در لیتر ـ جیوه كمتر از 2 میلی‌گرم در لیتر ـ آمونیاك كمتر از 2500 میلی‌گرم در لیتر

در مدل‌های هندی با عایق‌كاری مخزن تخمیر بوسیله كاه و كلش و امثال آن این مخازن را گرم نگه می‌دارد.
استفاده از انرژی خورشیدی و نیز تعبیه روشهای مختلف از قبیل لوله‌های آب گرم و مبدّلهای حرارتی نیز در بسیاری از دستگاههای صنعتی معمول است. بهر حال تولید گاز بستگی زیادی به درجه حرارت مخزن تخمیر داشته است. درجه حرارت در تانك تخمیر موجب اضمحلال بسیاری از باكتری‌های بیماری‌زا و انگلها گردیده و شرایط ویژه‌ای را در تهیه كود بهداشتی بوجود می‌آورند.

شکل 6 – منحنی تبدیل مواد زائد به گاز در 37 درجه سانتیگراد
2 ـ 7 مواد آلی:
در صورتی كه بصورت مایع در تانك تخمیر تخلیه شوند تنها قسمتی از آنها به گاز متان و معدود گازهای دیگر تبدیل می‌شوند.
بخشی از این مواد تخمیر نشده و در تانك باقی می‌ماند و یا بصورت لجن و پس‌مانده از تانك خارج می‌شوند.

شکل 7- میزان تولید گاز متان برحسب نوع فضولات
نوع فضولات متان تولید شده برحسب فوت مكعب در مجموع مواد خشك
خوك 8 ـ 6
گاو ـ هندوستان 7/4 ـ1/3
مرغ 9 ـ 6
چمن ـ علف 5/6 ـ 6
گیاهان سبز و پس‌مانده میوه 5/6 ـ 6

شکل 8 –
نوع مواد درصد گاز متان در بیوگاز تولید شده درصد مواد
فضولات مرغی 8/59 100
فضولات مرغی و خمیر كاغذ 60 69 31
فضولات مرغی و روزنامه 1/66 50
فضولات مرغی و علف چمنی 1/68 50
پهن گاو 2/65 100
پهن گاوی و علف چمنی 1/51 50
جلبكها 63
ساقه غلات 59
برگها 58
زباله آشپزخانه 50

3 ـ 7 رطوبت و آب مورد نیاز:
میزان آب در مواد اولیه‌ای كه قرار است مورد عمل تخمیر قرار گیرند باید حدود 90 درصد از وزن كل مواد را تشكیل دهد. وزن سایر موادی كه قابلیت خشك شدن را دارند تا حدود 10 درصد برآورده شده است آنچه مسلم است ازدیاد و نقصان زیاده بر حد رطوبت مواد اولیه در تانك تخمیر تأثیر مستقیمی در تولید گاز دارد. بطور كلی بر اساس آزمایشهای انجام شده در بسیاری كشورها نسبت آب به مواد اولیه نصف یا چیزی در حدود بررسی گردیده و مورد تأیید قرار گرفته است.

4 ـ 7 :
باكتری‌های متان‌ساز نسبت به محیط حساسیت خاصی دارند. محدودیت برای فعالیت این‌گونه باكتری‌ها از 8/6 الی 2/7 بررسی گردیده است. قابل تذكّر است كه بطور كلّی فعالیّت باكتری‌های متان‌ساز و دیگر اورگانیزمهای غیر هوازی عموماً در محیطی با 8/6 الی 8 امكان‌پذیر است. نوسان شدید محیط و كم و زیاد شدن نابهنگام شرایط آن از نظر اسیدی در دو صورت باعث متوقف شدن عمل تخمیر و قطع گاز می‌گردد.
افزودن فضولاتی كه دارای خاصیت اسیدی باشند باعث كم‌شدن یعنی اسیدیته زیاده بر حد محیط گردیده، در نتیجه باكتری‌های ویژه مولّد گاز نمی‌توانند با سرعت كافی مواد اسیدی را تخمیر نمایند. بنابراین عمل تجزیه تا زمان برقراری تعادل یعنی رشد كافی باكتری‌ها متوقف می‌گردد. در صورتیكه افزایش یابد یعنی محیط زیاده بر حد بازی شود (قلیائی) عمل تخمیر به كندی صورت می‌گیرد تا به اندازه كافی تهیه شده و در نتیجه محیط تخمیر در حد متناسب اسیدی گردیده و تعادل خود را حفظ نماید. تخمیر كامل فضولات حیوانی در حرارت متناسب در حدود 50 روز بطول می انجامد. بدین صورت بیش از گاز در هفته اول و در هفته دوم تولید شده و مابقی گاز تا اواخر هفته ششم ادامه خواهد یافت. افزودن مواد خام تازه با درصد زیادی می‌تواند باعث اسیدی شدن مواد در حال تخمیر گردد.

بر اساس مطالعات انجام شده در چین افزودن آهك برای برقراری بین 7 الی 8 همواره نتایج خوبی به بار آورده است.

5 ـ 7 نسبت كربن به ازت:
مواد خام مورد مصرف دستگاههای بیوگاز مستقیماً از پهن گاوی یا مخلوطی از بقایای گیاهی و نیز مدفوع و دیگر فضولات انسانی تشكیل می‌شود.
وجود فضولات حیوانی و گیاهی در محفظه تخمیر موجب خواهد شد تا با وجود سلولز گیاهی و مواد ازته در محلول نسبت كربن به ازت كه از اساسی‌ترین شرایط محیط در این مخزن است تنظیم شود.

باكتری‌های بی‌هوازی برای زندگی و انجام فعالیتهای خود احتیاج به كربن و ازت دارند. در این حالت میـزان مصرف كربن آنها تقریباً 30 تا 35 برابر سریعتر از ازت است. كربن بصورت () و ازت به شكل نیتریت () و تركیبات آمونیاكی غذای اصلی باكتری‌ها می‌باشند.
اصولاً كربن برای تولید انرژی و ازت به منظور ترمیم ساختمان سلول باكتری‌ها بكار برده می‌شود. بنابراین اضافه نمودن مواد خام گیاهی و دقّت در تركیب مواد اولیّه دستگاهی بصورتی كه نسبت حدود 30 باشد اقدام مؤثری برای بهبود وضع فعالیّت باكتری‌های غیر هوازی و در نتیجه سرعت در عمل تخمیر می‌باشد.

برای دریافت اینجا کلیک کنید

سوالات و نظرات شما

برچسب ها

سایت پروژه word, دانلود پروژه word, سایت پروژه, پروژه دات کام,
Copyright © 2014 cpro.ir
 
Clicky