|
" بهينه سازي توليد بيوگاز از باگاس نيشکر با فرايند هضم بي هوازي در مقياس هاي آزمايشگاهي و پايلوت "
قنواتي، حسين
| شماره شناسایی
|
:
|
18873677
|
| شماره مدرک
|
:
|
۶۱۴۹۶
|
| نام عام مواد
|
:
|
[گزارش نهایی -تجاری]
|
| شناسه افزوده
|
:
|
قنواتي، حسين
|
|
|
:
|
طباطبايي پزوه، ميثم
|
| عنوان اصلي
|
:
|
بهينه سازي توليد بيوگاز از باگاس نيشکر با فرايند هضم بي هوازي در مقياس هاي آزمايشگاهي و پايلوت
|
| نام نخستين پديدآور
|
:
|
قنواتي، حسين
|
| عنوان اصلي به زبان ديگر
|
:
|
Biogas production and optimization by anaerobic digestion of sugarcane bagasse in bench and pilot scales
|
| وضعیت انتشار
|
:
|
کرج: پژوهشگاه بيوتکنولوژي کشاورزي، ۱۴۰۱
|
| فروست
|
:
|
شماره ثبت ۶۱۴۹۶ مورخ ۱۴۰۱/۰۲/۱۳۶۱۴۹۶
|
|
|
:
|
شماره طرح : 2-05-05-005-960363
|
|
|
:
|
سامانه سمپات
|
| توصیفگر
|
:
|
باگاس نیشکر
|
|
|
:
|
هضم بی هوازی
|
|
|
:
|
بیوگاز
|
|
|
:
|
متان
|
|
|
:
|
پیش فرآوری
|
|
|
:
|
بازده متان
|
|
|
:
|
میزان تولید متان
|
| خلاصه یا چکیده
|
:
|
افزایش مصرف انرژی و مشکلات زیست محیطی ناشی از مصرف انرژی¬های فسیلی از یک سو و کاهش منابع فسیلی مانند نفت و گاز و زغال سنگ از سوی دیگر، لزوم استفاده از انرژی¬های تجدید پذیر مانند زیست توده را توجیه می¬کند. یکی از بهترین گزینه¬ها در این زمینه استفاده از انرژی به دست آمده از منابع زیست توده مانند بیوگاز است. باگاس نیشکر به عنوان یکی از سوبستراهای مناسب برای تولید سوخت¬های زیستی می¬باشد که بیش از 2 میلیون تن از آن در کشور تولید می¬شود. زیست توده¬های لیگنوسلولزی مثل باگاس نیشکر از جمله مواد خامی هستند که می¬توانند به حرارت، بخار، برق و بیوگاز و سایر سوخت¬های زیستی تبدیل شوند. پروژه حاضر با هدف تولید حداکثری متان از باگاس نیشکر در کوتاه ترین زمان، بهینه¬سازی فرایند پیش فرآوری فیزیکی، شیمیایی و آنزیمی، و همچنین بهینه¬سازی فرایند هضم بی¬هوازی باگاس نیشکر با پارامترهای دمای هاضم، اختلاط، زمان ماند، نرخ بارگذاری مواد آلی و جامدات کل در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفت. در طول دوره بهینه¬سازی مرحله به مرحله مقدار بازده و تولید متان افزایش یافت تا مقدار بیشینه متان نهایی بدست آمد. در پیش فرآوری فیزیکی، اندازه ذرات باگاس نیشکر بهینه شد که در حالت بهینه یعنی اندازه ذرات 2 میلیمتر، بازده متان و میزان تولید متان به ترتیب ml CH4/g VS 3/80 و m3 CH4/ton 7/82 بدست آمد. تیمار سود 5/0%، زمان ماند 45 دقیقه، دمای C° 121 به عنوان تیمار انتخابی پیش فرآوری قلیایی انتخاب شد که بازده متان و میزان تولید متان به ترتیب ml CH4/g VS 5/263 و m3 CH4/ton 5/279 حاصل شد. در پیش فرآوری آنزیمی به ترتیب ml CH4/g VS 7/279 و m3 CH4/ton 9/279 مقادیر بازده متان و تولید متان بودند که البته به دلیل اختلاف کم تولید بیش از پیش تیمار قلیایی در پیش فرآوری آنزیمی، از این پیش فرآوری صرفنظر شد. اولین پارامتر بهینه سازی شده از پارامترهای فرایندی، بهینه سازی دمای هضم بود و همانطور که انتظار می رفت، بیشترین مقدار بازده و تولید متان در تیمار دمای ترموفیل با مقادیر به ترتیب ml CH4/g VS 8/243 و m3 CH4/ton 7/258 بدست آمد. پارامتر بهینه سازی شده بعدی دور اختلاط هاضم بود که مقادیر بازده و تولید متان به ترتیب به ترتیب ml CH4/g VS 8/241 و m3 CH4/ton 5/256 در تیمار rpm 15تولید شد. در مورد بهینه سازی جامدات کل براساس مقایسه صورت گرفته بین تیمارهای مختلف، تیمار انتخابی جامدات کل 8 درصد بیشترین بازده و تولید متان را داشت که به به ترتیب ml CH4/g VS 248 و m3 CH4/ton 1/263 بودند. نرخ بارگزاری مواد آلی نیز مورد بهینه سازی قرار گرفت که از بین 4 تیمار مورد بررسی، تیمار 7.5 Kg VS/m3 بهترین نتیجه را حاصل کرد که بازده و مقدار تولید متان در آن به ترتیب ml CH4/g VS 7/251 و m3 CH4/ton 8/266 تولید شد. آخرین پارامتر فرایندی بهینه سازی شده در این پروژه، زمان ماند هیدرولیکی بود که مدت زمان 30 روز به عنوان زمان ماند مناسب برای تولید بیوگاز از باگاس نیشکر انتخاب شد و در طول 30 روز بازده و مقدار تولید متان به ترتیب ml CH4/g VS 7/245 و m3 CH4/ton 4/260 بودند. مقایسه بین نتایج بدست آمده در این پروژه با تحقیقات انجام گرفته در مورد تولید بیوگاز از باگاس نیشکر نشان داد که بیشترین تولید بیوگاز و متان در این پروژه حاصل شده است و نقطه قوت این پروژه تولید متان از باگاس نیشکر در حالت غالب بودن نسبت باگاس نیشکر در سوبسترای ورودی به هاضم بوده است.
|
|
|
:
|
The increase in energy consumption and environmental problems caused by the consumption of fossil fuels on the one hand and the decrease in fossil resources such as oil, gas and coal on the other hand, justify the need to use renewable energy such as biomass. One of the best options in this regard is to use energy obtained from biomass sources such as biogas. Sugarcane bagasse is one of the suitable substrates for the production of biofuels, of which more than 2 million tons are produced in Iran. Lignocellulosic biomass such as sugarcane bagasse are raw materials that can be converted to heat, steam, electricity and biogas and also other biofuels. The present project aims to produce maximum methane from sugarcane bagasse in the shortest time. Optimization of pretratment was carried out by physical, chemical and enzymatic methods. The anaerobic digestion process was optimized with temperature, mixing, retention time, organic matter loading rate and total solid in laboratory scale. During the optimization period, the amount of efficiency and methane production increased step by step to obtain the final maximum amount of methane. In physical pretreatment, the particle size of sugarcane bagasse was optimized, which in the optimal, particle size of 2 mm, methane yield and methane production were 80.4 mlCH4/gVS and 82.7 m3CH4/ton, respectively. The treatment of “sodium hydroxide 0.5%, 45 minutes’ residence time and 121°C temperature” were selected as the best alkaline pretreatment with methane yield and methane production of 263.5 mlCH4/gVS and 275.5 m3CH4/ton, respectively. In best enzymatic pretreatment, 279.7 mlCH4/gVS and 279.9 m3CH4/ton were methane yield and methane production, respectively, but due to the small difference in production of methane, this pretreatment was omitted. The first optimized parameter of digestion was temperature. As expected, the highest efficiency and methane production in thermophilic temperature with values of 244.8 mlCH4/gVS and 258.7 m3CH4/ton, respectively. The next optimized parameter was the mixing, in which the yields and methane production were 241.8 mlCH4/gVS and 256.5 m3CH4/ton at 15 rpm, respectively. The selected treatment of total solid (8%) had the highest efficiency and methane production, which were 263.1 mlCH4/gVS and 248 m3CH4 /ton, respectively. The OLR was also optimized that the treatment of 7.5 Kg VS/m3 obtained the best result in which the yield and amount of methane production were 254.7 ml CH4/gVS and 266.8 m3CH4/ton, respectively. The last optimized parameter was the hydraulic retention time, which was 30 days as the best retention time for biogas production from sugarcane bagasse. During 30 days the yield and methane production amount were 245.7 mlCH4/gVS and 260.4 m3CH4/ton, respectively. Comparison between the results obtained in this project and other researches on biogas production from sugarcane bagasse showed that the most biogas and methane production has been achieved in this project in spite of the dominant ratio of sugarcane bagasse in internal feed substrate to the digester.
|
| |