بررسی و دانلود فایل مقاله-مجموع مقالات بیوگاز-در 260 صفحه-docx
مجموع مقالات بیوگاز,اصول طراحی و ساخت دستگاه های بیوگاز,دستگاههای بیوگاز,لندفیل,تولید بیوگاز,بیومس,زیست گاز,گاز زیستی,biogas,بیوگاز,,بیوگاز,مقاله بیوگاز,زیست گاز,
بررسی و دانلود فایل مقاله-مجموع مقالات بیوگاز-در 260 صفحه-docx
مجموع مقالات بیوگاز,اصول طراحی و ساخت دستگاه های بیوگاز,دستگاههای بیوگاز,لندفیل,تولید بیوگاز,بیومس,زیست گاز,گاز زیستی,biogas,بیوگاز,,بیوگاز,مقاله بیوگاز,زیست گاز,
بررسی و دانلود فایل کتاب ساخت دستگاه تولید بیوگاز و روش آزمایش آن
کتاب ساخت دستگاه تولید بیوگاز و روش آزمایش آن, تولید بیوگاز,بیوگاز,بیوگاز,بیومس,انرژیهای نو,انرژیهای تجدیدپذیر,biogas,بیو انرژی,تولید بیوگاز,دستگاههای تولید بیوگاز,biogas,بیو انرژی,تولید بیوگاز,دستگاههای تولید بیوگاز
فایل مقاله-مجموع مقالات بیوگاز-در 260 صفحه-docx – به روز شده
در ده سال اخير بعلت كمبود انرژي و افزايش قيمت آن در كشورهاي وارد كننده مواد سوختي مورد توجه خاص قرار گرفته است. در حال حاضر رشد مصرف انرژي در جهان سه برابر رشد جمعيت است. بشر براي بدست آوردن رفاه بيشتر، نياز به انرژي بيشتري دارد. افزايش قيمت منابع انرژي تجديدناپذير (فسيلي) از دهه 1970 به بعد، همچنين محدوديت و مخاطرات زيست محيطي (برهم زدن تعادل گرمایی جو زمین و …)، توجه بسياري از محققان در سراسر جهان را به منابع انرژي تازه معطوف كرده است. منابعی که احیاپذیر بوده و مخاطرات زيستمحيطي كمتري را داشته باشند. انرژیهای نوین با ساختاری متفاوت از انرژیهای فسیلی، باعث تحولی عظیم در استفاده از انرژی شدهاند. در این میان، با توجه به رشد فزاينده نياز و تقاضا براي انرژي (هر ده سال دو برابر ميشود)، تلاش براي يافتن منابع جانشين انرژي امري ضروري است. بیوگاز حاصل از زیستتوده از مهمترین انرژیهای نوین میباشد. امروزه ازدياد روزافزون مواد زائد و توليد انرژي از اين مواد با توجه به سهولت فناوري و اقتصادي بودن این منابع سبب گرديده است تا توسعه آنها در بسياري از كشورهاي جهان، به صورت يك فناوري صنعتي مورد استفاده قرار گيرد. در خصوص تخريب لايه ازن كه اكنون مسئله روز جهاني شده است، گفته ميشود كه در سطح جهان ساليانه حدود 40 ميليون تن گاز متان تنها از زبالههاي شهري خود به خود توليد شده و در جو زمين پراكنده ميگردد كه جمعآوري و سوخت آنها به صورت مناسب به خوبي امكانپذير است. بعضی از کشورهای جهان برای حل مشکل یاد شده و نیز برای توزیع نوین سوخت به مناطق روستایی به استفاده علمی از انرژی زیستی از طریق تولید بیوگاز از مواد مختلف اقداماتی انجام داده اند. از جمله این کشورها می توان هلند، ایتالیا، چین، کره شمالی، پاکستان، هندوستان و نپال را نام برد.به دنبال اهداف فوق، بیشتر کشورهای جهانسوم و همچنین، اغلب کشورهای صنعتی به بهرهبرداری از سیستمهای بیوگاز برآمدهاند. در این مقاله روند پیشرفت بیوگاز در قرن اخیر مورد مطالعه قرار گرفته است.
کلیدواژه: انرژی، بیوگاز، زباله زیستی، جهان، منابع جانشین
مقدمه
در طي قرن دهم قبل از ميلاد مسيح در آشور و در قرن شانزدهم در ايران از بيوگاز براي گرم كردن آب جهت حمام و شستشوي بدن استفاده ميشد. در سال 1776 ميلادي الكساندر ولتا نتيجه گرفت كه بين مقدار مواد آلي فسادپذير و ميزان گاز قابل اشتعال رابطه مستقيمي وجود دارد (عبدلی، 1364). در سال 1859 اولين واحد تخمير بيهوازي در بمبئي هند ساخته شد. در سال 1860 ميلادي اولين واحد استفاده شده براي تصفيه مواد جامد فاضلاب بوسيله شخصي به نام اچ ـ موراس بكار گرفته شد (نجفپور، 1374). در اروپا برخي واحدهاي بيوگاز بيشتر از20 سال است كه مشغول به كار هستند. در حال حاضر بيش از600 واحد هاضم در اروپا مشغول بكار ميباشند و تنها در كشور آلمان در حدود250 واحد بيوگاز، طي پنج سال گذشته نصب شده است. از نيمه اول قرن بيستم در بسياري از كشورها ساخت دستگاههاي توليد كننده بيوگاز و استفاده از گاز حاصله آن به منظور پخت و پز، تأمين روشنايي و بكار انداختن موتورهاي احتراقي وسايل نقليه به سرعت توسعه يافت (ثقفی، 1382). در اين بين كشورهاي چين و هند بيش از ساير كشورهاي ديگر به ساخت و بهرهبرداري از دستگاههاي توليدكننده بيوگاز پرداختهاند (سالک، 1373). بيش از نيمقرن پيش در تصفيهخانههاي فاضلابهاي شهري در اروپا استفاده از گاز متان حاصل از تخمير مواد بيولوژيكي مطرح بود؛ اما استفاده از بيوگاز بصورت متداول از جنگ جهاني دوم به بعد مطرح شد. اهميت و توسعه بيوگاز در جهان طي سالهاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مثال تعداد اين دستگاهها در چين از سال 1920 تا سال 1985 بالغ بر هفت ميليون برآوردگرديده كه نيازهاي انرژي پنجاه ميليون روستايي را بر طرف مينمايد. دركشور امريكا بيش از 400 ژنراتور بزرگ و كوچك بيوگاز براي مصارف خانگي و صنعتي از انرژي بيوگاز استفاده مينمايد (عمرانی، 1375).
تعداد هاضمهاي كوچك و متوسط مورد استفاده در سطح جهان در سال 2005 از 25 ميليون واحد فراتر رفته و دهها هزار واحد بزرگ بويژه در اروپا و آمريكا نصب شده است. دامداريها، مجتمعهاي كشاورزي و تقريباً تمام تصفيهخانههاي فاضلاب كشورهاي اروپاي غربي موظف به استفاده از هاضمهاي بيهوازي و واحدهاي بيوگازي شدهاند (جدول 1).
جدول 1- تعداد واحدهای بیوگاز ساخته شده در کشورهای مختلف
راندمان مناسب فرآيند هضم بيهوازي در حل معضل زبالهها و توليد انرژي باعث توجه كشورهاي اروپايي نظير دانمارك، سوئد، فرانسه، آلمان، هلند، ايتاليا، انگلستان و … به استفاده و توسعة اين فناوري شده است (ثقفی، 1382). علاوه بر كشورهاي اروپايي، كشورهاي آمريكايي و آفريقايي هم به منظور تأمين بخشي از انرژي خود، استفاده از فرآيند هضم بيهوازي را مد نظر قراردادهاند. آمريكا از جمله كشورهايي است كه تمايل زيادي به استفاده از نيروگاههاي بيوگازي صنعتي نشان داده است. هاضمهاي موجود در آمريكا اكثراً داراي حجمهاي بالا با قابليتهاي كاربرد متنوع براي استفاده از فاضلاب و زبالههاي شهري، فاضلاب صنعتي، فضولات دامي و زائدات كشاورزي ساخته شدهاند. آمريكا علاوه بر توجه به كاربرد بيوگاز، در مبحث تحقيقات بيوگازي نيز از كشورهاي پيشتاز در جهان ميباشد. در سا ل 2003 پروژه (MEAD) توسعه بيوگاز در آمريكا را شتاب قابل توجهي بخشيد (سالک، 1373). افزایش مواد زائد در جهان اعم از مایع یا جامد و تولید بیوگاز از این مواد، با توجه به سهولت فناوری و ساخت دستگاه تولید بیوگاز در شرایط بیهوازی سبب شده است که تولید و مصرف آن در بسیاری ازکشورها به دو صورت (صنعتی وسنتی) مورد توجه قرار گیرد. کشورهای هند و چین در دهه 1930 میلادی، به طور وسیع به ساخت دستگاههای بیوگاز اقدام نمودند (نجفپور، 1374).
در كشورهاى اروپاى غربى و جنوب شرقى آسيا فناورى توليد انرژى از بيوگاز بسيار قابل توجه است. در ميان كشورهاى اروپايى به كشور سوئد مىتوان اشاره كرد كه در زمره بهترين مصرف كنندگان اين نوع از انرژى در صنعت حمل و نقل به حساب مىآيد. صنعت بیوگاز در کشورهای آسیای جنوب شرقی، در سطح بسیار وسیعی پیاده شده است و موفقیتهای چشمگیری نیز داشته است (ثقفی، 1382).
اغلب کشورهای پیشرفته طرحهای بزرگی در زمینه استفاده از بیوگاز در مناطق روستایی به مرحله اجرا گذاشتهاند. به عنوان مثال، در کشور چین800 میلیون روستایی80 % انرژی مورد نیاز روزانه خود را از منابع زیستی به دست ميآورند؛ در غیر این صورت طبق برآوردها سالانه باید حدود500-400 میلیون تن چوب و شاخ و برگ در مناطق روستایی سوزانده شود. ذکر این نکته ضروری است که انرژی حرارتی ناشی از سوختن بیوگاز تولید شده از منابعی همچون چوب و… در مقایسه با سوزاندن مستقیم آنها30-40% افزایش نشان میدهد. امروزه نصف جمعیت جهان برای استفادههای گرمایی و آشپزی از چوب استفاده میکنند و مصرف چوب سالانه حدود۲ الی ۳ درصد افزایش مییابد (نجفپور، 1374). درسال۱۹۹۰ مصرف چوب، درحدود ۲ میلیارد متر مکعب (حدود۱۰ میلیون بشکه در روز معادل نفت) بوده است. منابع انرژی بیومس (زیستتوده) را میتوان با استفاده از روشهای جدید مهندسی ژنتیک گسترش داد. راههایی نیز وجود دارد که از آنها میتوان برای بالابردن کیفیت سوخت استفاده کرد، مانند تبدیل چوب به زغال، زباله چوب و خاک اره را هم از طریق فشردن و شکل دادن، به صورت قالب(Pellet) در میآورند. درآمریکای شمالی و اروپا از این قبیل سوختهای جامد در صنایع استفاده میشود (سالک، 1373).
بیشتر کشورهای دنیا برنامهریزی گستردهای برای تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژیهای نو انجام دادهاند. با توجه به روند کنونی، کشورهای اروپایی به دنبال توصیه اتحادیه اروپا، به سمت استفاده از انرژیهای جانشین و تجدیدپذیر، تا سال۲۰۳۰ میلادی حدود ۱۵ درصد از مجموع انرژی مورد نیاز خود را از طریق انرژیهای تجدیدپذیر، تأمین خواهند کرد. دنیای امروز نیاز مبرم می داند که توجه زیادی برای تولید و استفاده از بیوگاز نشان دهد. اغلب کشورهای پیشرفته طرحهای بزرگی در این زمینه به مرحله اجرا گذاشتهاند، درکشورهای اسکاندیناوی طرحهای بزرگ صنعتی با استفاده از بیوگاز، راهاندازی شده است. کشور سوئد تا سال۲۰۵۰ میلادی، ۴۰% از بازار خودرو خود را به استفاده از بیوگاز مجهز میکند که آن را از فرایند سینیتیک بر روی چوب تأمین میکند. در کشور انگلیس آییننامه کاربرد سوختهای تجدیدپذیر در ترابری این کشور، برای شرکتهای دستاندر کار فعالیتهای انرژی مانند، شرکتهای نفتی، مؤسسات واردکننده نفت و گاز و دیگر نهادهای عرضه کننده سوخت، لازمالاجرا خواهد بود. استفاده از بیوگاز در اغلب کشورهای جنوب شرقی آسیا که با مشکل سوخت فسیلی مواجه هستند، وجود دارد (نجفپور، 1374). از این سیستم برای سه منظور استفاده میکنند: تولید انرژی برای روستاها با قیمت ارزان، بهسازی محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آن و تهیه کود حیوانی غنیتر برای کشاورزان. كمبود و افزايش قيمت روز افزون سوختهای فسيلي از يكسو، وفور مواد فسادپذير و سادگي عمل با توجه به هزينههای كم از سوی ديگر، سبب گرديده تا ساختمان دستگاه تخمير و توليد بيوگاز در بسياری از كشورهای اروپايي و حتي آمريكا بصورت يك تكنولوژی ساده و سنتي مورد استفاده قرار بگيرد (عبدلی، 1364). كشورهاي اروپايي عمدتاً با توجه به نداشتن ذخائر نفتي كافي و يا محدوديت آن، آغازگر حركت به سمت استحصال انرژي از منابع تجديدپذير بودهاند و مطالعاتي را جهت يافتن كليه منابع موجود در تبديل به سوخت و انرژي نمودهاند.
در كشورهاي اروپايي نظير بلژيك، دانمارك، فرانسه، يونان، هلند، انگلستان، ايتاليا و ايرلند تا سال 1982 نزديك به 600 هاضم وجود داشته كه از پسماندهاي كشاورزي، فضولات انساني و فاضلابهاي صنعتي تغذيه مينمودهاند. 20% انرژي اروپا تا سال 2020 از طريق بيوگاز تامين خواهد شد. بيوگاز يك روش تأمین انرژی است كه كربني توليد نميكند. مواد منتج شده از گياهان و حيوانات ( نظير فضولات حيواني يا ضايعات گياهي ) در طول دوره ماند (ماندگاري) خود، تا زماني كه تجزيه شوند تنها دياكسيد كربن توليد ميكنند و هيچ گونه انرژی توليد نمينمايند، در حالي كه برق توليد شده از بيوگاز نسبت به انرژیهاي معمول انتشار دياكسيد كربن بسيار كمتري دارد (عمرانی، 1375). 1كيلووات توليد برق با بيوگاز از توليد 7000 كيلوگرم دياكسيد كربن در هر سال جلوگيري ميكند. با توجه به این که امروزه واردات بنزین، بودجه زیادی لازم دارد، میتوان با بهرهگیری از بیوگاز به عنوان منبعی پاک و در دسترس علاوه بر کاهش وابستگی به واردات بنزین و همچنین آلودگیهای ناشی از مصرف بنزین در حملونقل، به حفظ منابع نفت و گاز به عنوان سرمایههای ملی کوشید (ثقفی، 1382).
آشنایی با نحوه تولید و استفاده از بیوگاز در کشورهای دیگر به منظور استفاده ازنکات مثبت تجربیات آنها بسیار مفید است. در ادامه نحوه تولید و استفاده از بیوگاز در چند کشور به اجمال مورد بررسی قرارمیگیرد (عمرانی، 1375):
کره
در كره اهميت توليد بيوگاز به صورت جدي مورد توجه قرار گرفته است؛ بهطوريكه تا سال1975 حدود 30000 واحد بيوگاز در اين كشور فعال بوده است.
چین
اهميت و توسعه بيوگاز در جهان طي سالهاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است؛ بهطوريكه تعداد اين دستگاهها در چين از سال 1920 تا 1972 تنها 1300 و بعد از آن تا سال 1985 بالغ بر هفت ميليون برآورد گرديده است (عبدلی، 1364). در اين كشور بيش از 400 ژنراتور بزرگ و كوچك بيوگاز براي مصارف خانگي و صنعتي از انرژي بيوگاز استفاده مينمايند. کشور چین با ابداع نوعي سيستم زراعی همراه با دام توانسته است گیاه و دام را در يك سیستم، در ارتباط با زنجیره ریزهخواری قرار دهد. در این سیستمها برنج محصول زراعی اصلی است، زمانیکه دانه برداشت میشود کاه وکلش، همراه با کود دامی در یک دستگاه هضم کننده بیوگاز به صورت کمپوست در میآید كه متان حاصل از این فرایند برای پختوپز و روشنایی و لجن باقيمانده در دستگاه هضم کننده، برای تولید قارچ خوراکی مورد استفاده قرار ميگيرد. بعد از اینکه قارچ برداشت شد، بقایای ماده آلی هم به عنوان کود آلی به مزارع برنج برگردانده میشود (نجفپور، 1374). این سیستم، از نظر مصرف انرژی و چرخش عناصر غذایی بسیار کارآمد است (شکل 1و2).
مجموع مقالات بیوگاز,اصول طراحی و ساخت دستگاه های بیوگاز,دستگاههای بیوگاز,لندفیل,تولید بیوگاز,بیومس,زیست گاز,گاز زیستی,biogas,بیوگاز,,بیوگاز,مقاله بیوگاز,زیست گاز,
فایل کتاب ساخت دستگاه تولید بیوگاز و روش آزمایش آن – به روز شده
این کتاب در مورد ساخت دستگاه تولید بیوگاز و روش آزمایش آن در140 صفحه و در قالب پی دی اف و شامل بودجه بندی سرمایه ای در مدیریت،بودجه بندي سرمايه اي در مدیریت مالی،بودجه بندی سرمایه ای،مدیریت مالی،روشهاي ارزيابي طرحهاي سرمايه گذاري،نرخ بازده حسابداري ،جيره بندي سرمايه اي ،مدیریت هزينه سرمايه در مدیریت مالی،مدیریت مالی،هزینه سرمایهای ،انواع هزینه سرمایهای ،موارد استفاده از هزينه سرمايه ،محاسبه نرخ هزينه سرمايه ،تعيين نرخ هزينه بدهيها ،نرخ سود سهام عادي،روش نرخهاي بازده تاريخي ،روش پيش بيني سود سهام ،روش استفاده از بتاي سهام ،هزينه سرمايه و غیره می باشد.
1- بررسی منابع.. 5
1-1- تعریف بیوگاز. 5
1-2- منابع تولید بیوگاز. 6
1-3- نحوه تولید بیوگاز. 7
1-4- اصول هضم بي هوازي در تولید بیوگاز. 8
1-5- مراحل شیمیائی تخمیر مواد آلی (شامل چربیها، هیدراتهای کربن و پرتئین ها). 11
1-5-1- تخمیر چربیها 11
1-5-2- تخمیر هیدراتهای کربن.. 12
1-5-3- تخمیر پرتئینها 12
1-6- پارامترهاي مؤثر بر فرآيند هضم بيهوازي… 13
1-6-1- درجه حرارت محیط تخمیر. 13
1-6-2- اسیدیته ((PH.. 15
1-6-3- میزان حضور مواد مغذی در محیط (C/N). 16
1-6-4- درجه غلظت مواد. 16
1-6-5- میزان حضور عوامل سمی.. 17
1-6-6- مدت زمان ماند مخلوط در مخزن هضم.. 17
1-6-7- همزدن محتویات مخزن هضم و هموژنیزه کردن محتویات… 18
1-6-8- آماده سازی مواد خام قبل از بارگیری.. 19
1-6-9- وجود مواد تسریع کننده واکنش…. 20
1-6-10- اصلاح و تغيير در طراحي دستگاه بيوگاز. 20
1-6-11- مواد افزودني شيميائي.. 20
1-6-12- تغيير دادن نسبت خوراک دستگاه. 20
1-6-13- محيط بيهوازي (بسته). 21
1-7- انواع روشهای بارگذاری مخازن هضم: 21
1-7-1- سیستم پيوسته: 21
1-7-2- سیستم نيمه پيوسته: 21
1-7-3- سیستم ناپيوسته: 21
1-8- جمع آوري بیوگاز تولیدی: 22
1-9- بیوگاز و کود حاصل از آن: 22
1-10- ساختار کلي دستگاه توليد بيوگاز: 23
1-10-1- حوضچه ورودي: 23
1-10-2- حوضچه خروجي: 24
1-10-3- مخزن تخمير: 24
1-10-4- محفظه گاز: 25
1-11- مهمترین طرحهای بیوگاز ساخته شده در جهان: 26
1-11-1- دستگاه بیوگاز عمودی.. 27
1-11-2- دستگاه بیوگاز افقی.. 28
1-11-3- دستگاه بیوگاز مشترک…. 29
1-11-4-دستگاه بیوگاز مدل چینی (قبه ثابت). 30
1-11-5- دستگاه بیوگاز مدل فرانسوی.. 32
1-11-6- دستگاه بیوگاز با لولههای چرمی.. 33
1-11-7-دستگاه بیوگاز با مخزن پلی اتیلنی.. 34
1-11-8- دستگاه بيوگاز با سرپوش شناور (مدل هندي): 35
1-11-9- دستگاه بيوگاز مدل تايواني (واحدهای بالونی): 36
1-11-10- دستگاه بیوگاز مدل نپال: 37
1-12 -مروری بر مطالعات انجام شده. 38
2- مواد و روشها 48
2-1- مراحل ساخت واحد بیوگاز با تمام جزئیات آن: 48
2-1-1- انتخاب مکان ساخت واحد بیوگاز. 48
2-1-2- بررسی شرایط جوی.. 50
2-1-3- بررسی شرایط خاک منطقه. 50
2-1-4- بررسی مواد آلی مورد نیاز. 51
2-1-4-1- کود مرغی.. 51
2-1-4-2- کود بلدرچین.. 51
2-2- طراحی و ساخت اتاقک عایق: 52
2-2-1- طراحی اتاقک عایق.. 52
2-2-2- ساخت اتاقک عایق.. 52
2-2-3- دریچه خروجی: 53
2-3- مراحل طراحی و ساخت مخزن هضم دستگاه: 54
2-3-1- طراحی مخزن هضم: 54
2-3-2- ساخت دستگاه: 56
2-3-2-1- انتخاب مخزن هضم: 57
2-3-2-2- لوله ورودی: 57
2-3-2-3- لوله خروجی: 58
2-3-2-4- فشار سنج: 60
2-3-2-5- طراحی المنتها: 61
2-3-2-6- PH متر: 65
2-4- عایق کاری مخزن هضم.. 65
2-5- تست رآکتور. 66
2-5-1- تست دستگاه با آب برای اطمینان از آب بندی بودن: 66
2-5-2- تست صحت کار المنتها: 67
2-5-3- تست گازبندی مخزن: 67
2-6- مشخصات دستگاه تست گاز: 69
2-6-1- دستگاه آنالایزر گاز ساخت کمپانی Testo آلمان.. 69
2-7- معرفی شبکه عصبی… 70
2-8- شبكه عصبي مصنوعي… 70
2-8-1- شبکه پس انتشار پیش خور (FFBP) : 75
2-8-2- شبکه های پس انتشار پیشرو (CFBP): 75
2-8-3- الگوریتم لونبرگ- مارکوارت (LM). 76
2-8-4- الگوریتم تنظیم بیزی (BR). 76
2-8-5- مجذور میانگین مربعات خطا 77
2-8-6- خطای میانگین مطلق.. 77
2-8-7- ضریب تعیین (همبستگی). 77
2-9- انجام آزمایش: 78
3- نتایج… 80
3-1- ساخت رآکتور. 80
3-2- آزمایش کود مرغی در دمای 35 درجه سانتیگراد.. 82
3-2-1- بررسی اثر دما بر حجم بیوگاز تولیدی از کود مرغی.. 83
3-2-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز کود مرغی.. 84
3-2-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود مرغی.. 85
3-3- آزمایش کود مرغی در دمای 30 درجه سانتیگراد.. 86
3-3-1- بررسی اثر دما بر حجم بیوگاز تولیدی از کود مرغی.. 86
3-3-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز کود مرغی.. 86
3-3-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود مرغی.. 87
3-4- آزمایش کود بلدرچین در دمای 35 درجه سانتیگراد.. 88
3-4-1- بررسی اثر دما بر روی حجم بیوگاز تولیدی از کود بلدرچین.. 89
3-4-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز کود بلدرچین.. 90
3-4-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود بلدرچین.. 91
3-5- آزمایش با کود بلدرچین در دمای 30 درجه سانتیگراد.. 91
3-5-1- بررسی اثر دما بر روی حجم بیوگاز تولیدی از کود بلدرچین.. 92
3-5-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز تولیدی از کود بلدرچین.. 92
3-5-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود بلدرچین.. 93
3-6- بررسی و مقایسه پارامترهای کود مرغی و بلدرچین در دمای مشخص….. 94
3-6-1- مقایسه حجم گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 35 درجه سانتی گراد. 94
3-6-2- مقایسه فشار گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 35 درجه سانتی گراد. 95
3-6-3- مقایسه PH گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 35 درجه سانتی گراد. 96
3-6-4- مقایسه حجم گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 30 درجه سانتی گراد. 97
3-6-5- مقایسه فشار گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 30 درجه سانتی گراد. 98
3-6-6- مقایسه PH گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 30 درجه سانتی گراد. 99
3-7- بررسی و مقایسه پارامترها در دو دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد.. 100
3-7-1- مقایسه حجم گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 100
3-7-2- مقایسه فشار گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 101
3-7-3- مقایسه PH گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 102
3-7-4- مقایسه حجم گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 103
3-7-5- مقایسه فشار گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 104
3-7-6- مقایسه PH گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 105
3-8- نتایج شبکه عصبی… 106
3-8-1- بررسی نتایج شبیه سازی در شبکه عصبی برای کود مرغی.. 107
3-8-1-1- بررسی فشار گاز در آزمایش کود مرغی.. 107
3-8-1-2- بررسی ph گاز در آزمایش کود مرغی.. 109
3-8-1-3- بررسی حجم گاز در آزمایش کود مرغی.. 112
3-8-2- بررسی نتایج شبیه سازی در شبکه عصبی برای کود بلدرچین.. 114
3-8-2-1- بررسی فشار گاز در آزمایش کود بلدرچین.. 114
3-8-2-2- بررسی ph گاز در آزمایش کود بلدرچین.. 116
3-8-2-3- بررسی حجم گاز در آزمایش کود بلدرچین.. 119
4- منابع: 123
شکل 1‑1 چرخه بیوگاز در طبیعت…. 7
شکل 1‑2- دستگاه بیوگاز. 7
شکل 1‑3- فرآیند تولید گاز در مخزن هضم.. 8
شکل 1‑4- مراحل مختلف تبدیل مواد آلی به بیوگاز. 13
شکل 1‑5- رآکتور بيوگاز به همراه همزن.. 19
شکل 1‑6- مخزن ترکیب 2- لوله ورودی 3-مخزن هضم 4- مواد سنگین ته نشین شده 5- مخزن گاز 6- لوله خروج گاز 7- نگهدارنده درب مخزن هضم 8- لوله خروجی 9- مخزن کودابه خروجی 10- درب مخزن تخلیه 11- سطح زمین 12- لوله انتقال گاز. 25
شکل 1‑7- مخزن ذخيره گاز فايبرگلاس… 26
شکل 1‑8- بالنهاي ذخيره بيوگاز. 26
شکل 1‑9- دستگاه بیوگاز عمودی.. 27
شکل 1‑10- دستگاه بیوگاز افقی 1. مخزنهای ترکیب 2. لوله ورودی 3. محفظه اولیه 4. محفظه ثانویه 5. حفره اصلی 6. بخش مخزن هضم بالای سطح زمین 7. حافظ گاز 8. مخلوط آب و روغن 9. خط گاز 10. دریچه خروجی 11.دریچه خروج آب 12.اجاق 13. سطح زمین.. 28
شکل 1‑11- دستگاه بیوگاز مشترک…. 30
شکل 1‑12- دستگاه بیوگاز اصلاح شده نوع چینی 1. محافظ گاز با قبه ثابت 2. مخزن هضم 3. مخزن ترکیب 4. محفظه کمکی 5. خط گازی 6. شیشه آب 7. لوله خروجی 8. اجاق.. 31
شکل 1‑13- دستگاه بیوگاز مدل فرانسوی 1. لوله ورودی 2. مخزن هضم فولادی ضد زنگ 3. لوله خروجی 4. غلتک زیست توده با پوشش فولادی 5. خط گازی 6. شیر آب 7. لوله های تایر واگن باری 8. شیر گاز 9. اجاق 10. سطح زمین.. 33
شکل 1‑14- دستگاه بیوگاز با لولههای چرمی 1. مخزن ترکیب 2. مخزن هضم لوله چرمی 3. هواکش گازی 4. خروجی 5. حافظ گاز لوله چرمی 6. خط گازی 7. اجاق.. 34
شکل 1‑15- دستگاه بیوگاز با مخزن پلی اتیلن. 1- مخزن مخلوط.2- لوله ورودی pvc. 3- کیسه مخزن هضم استوانهای روی زمین. 4- مخزن هضم استوانهای زیر زمین. 5- خروجی با لوله معین. 6- لوله گاز. 7- شیر خروج آب. 8- اجاق. 9- سطح زمین.. 35
شکل 1‑16- دستگاه بیوگاز با سرپوش شناور 1. مخزن ترکیب 2. مخزن هضم اولیه 3. مخزن هضم ثانویه 4. حافظ متحرک گاز 5. آب همراه با روغن 6. خط گاز 7. مقیاس اندازه گیری گاز 8. شیر اب 9. لولهی تخلیه 10. حفاظت از حرکت غلتک 11. کولونی. 36
شکل 1‑17- دستگاه بیوگاز مدل تایوانی.. 37
شکل 1‑18- دستگاه بیوگاز مدل نپال. مخزن ترکیب 2- لوله ورودی 3-مخزن هضم 4- مواد سنگین ته نشین شده 5- مخزن گاز 6- لوله خروج گاز 7- نگهدارنده درب مخزن هضم 8- لوله خروجی 9- مخزن کودابه خروجی 10- درب مخزن تخلیه 11- سطح زمین.. 38
شکل 2‑1- نقشه اتاقک عایق، مخزن هضم و گودال کودابه. 52
شکل 2‑2- مراحل ساخت اتاقک عایق و گودال ذخیره کودابه خروجی.. 53
شکل 2‑3- طراحی مخزن هضم با استفاده از نرم افزار اتوکد.. 56
شکل 2‑4- مخزن هضم پلی اتیلنی.. 57
شکل 2‑5- لوله ورودی و لوله خروجی.. 58
شکل 2‑6- الف- لوله خروج کودابه ب- مخزن هضم و لولههای ورودی و خروجی.. 59
شکل 2‑7- لوله دو شاخه برای خروج گاز و نصب فشار سنج.. 60
شکل 2‑8- مدار الکتریکی المنتهای حرارتی.. 62
شکل 2‑9- طراحی قاب المنتهای حرارتی.. 62
شکل 2‑10- المنتهای حرارتی در قاب فلزی قرار گرفتهاند. 63
شکل 2‑11- الف- تابلوی برق، ب- کلیدهای کنترل کننده المنتها 64
شکل 2‑12- ترموستات… 64
شکل 2‑13- الف- محلول های بافر ب- PH متر. 65
شکل 2‑14- عایقکاری رآکتور. 66
شکل 2‑15- دستگاه تست گاز. 69
شکل 2‑16- مدل ریاضی ساده شده عصب واقعی.. 71
شکل 2‑17- پرسپترون 3لایه با اتصالات کامل.. 72
شکل 3‑1- نمودار حجم- زمان کود مرغی در دمای 35. 84
شکل 3‑2- نمودار فشار- زمان کود مرغی در دمای 35. 85
شکل 3‑3- نمودار PH- زمان کود مرغی در دمای 35. 85
شکل 3‑4- نمودار حجم- زمان کود مرغی در دمای 30. 86
شکل 3‑5- نمودار فشار- زمان کود مرغی در دمای 30. 87
شکل 3‑6- نمودار PH- زمان کود مرغی در دمای 30. 88
شکل 3‑7- نمودار حجم- زمان کود بلدرچین در دمای 35. 90
شکل 3‑8- نمودار فشار- زمان کود بلدرچین در دمای 35. 91
شکل 3‑9- نمودار PH – زمان کود بلدرچین در دمای 35. 91
شکل 3‑10- نمودار حجم- زمان کود بلدرچین در دمای 30. 92
شکل 3‑11- نمودار فشار- زمان کود بلدرچین در دمای 30. 93
شکل 3‑12- نمودار PH – زمان کود بلدرچین در دمای 30. 94
شکل 3‑13- نمودار حجم – زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 35. 95
شکل 3‑14- نمودار فشار – زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 35. 96
شکل 3‑15- نمودار PH – زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 35. 97
شکل 3‑16- نمودار حجم- زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 30. 98
شکل 3‑17- نمودار فشار- زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 30. 99
شکل 3‑18- نمودار PH – زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 30. 100
شکل 3‑19- نمودار حجم گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35. 101
شکل 3‑20- نمودار فشار گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35. 102
شکل 3‑21- نمودار PH کود مرغی در دمای 30 و 35. 103
شکل 3‑22- نمودار حجم گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35. 104
شکل 3‑23- نمودار فشار گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35. 105
شکل 3‑24- نمودار PH کود بلدرچین در دمای 30 و 35. 106
شکل 3‑25- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای فشار کود مرغی.. 107
شکل 3‑26- نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های فشار گاز کود مرغی.. 108
شکل 3‑27- نمودار تست داده های فشار کود مرغی.. 109
شکل 3‑28- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای ph کود مرغی.. 110
شکل 3‑29 – نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های ph کود مرغی.. 111
شکل 3‑30- نمودار تست داده هایph کود مرغی.. 111
شکل 3‑31- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای حجم گاز کود مرغی.. 112
شکل 3‑32- نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های حجم کود مرغی.. 113
شکل 3‑33- نمودار تست داده های حجم گاز کود مرغی.. 114
شکل 3‑34- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای فشار گاز کود بلدرچین.. 115
شکل 3‑35- نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های فشار گاز کود بلدرچین.. 116
شکل 3‑36- نمودار تست داده های فشار گاز کود بلدرچین.. 116
شکل 3‑37- نمودار تعیین عملکرد شبکه برایph کود بلدرچین.. 117
شکل 3‑38- نمودار آموزش و اعتبار سنجی ph کود بلدرچین.. 118
شکل 3‑39- نمودار تست داده های ph کود بلدرچین.. 119
شکل 3‑40- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای حجم گاز کود بلدرچین.. 120
شکل 3‑41- نمودار آموزش و اعتبار سنجی حجم گاز کود بلدرچین.. 121
شکل 3‑42- نمودار تست داده های تست برای حجم گاز کود بلدرچین.. 121
جدول 1‑1- ترکیبات موجود در بیوگاز. 5
جدول 1‑2- جدول فرآيندهاي مختلف تبديل زيست توده به بيوگاز. 10
جدول 1‑4- محدودههای درجه حرارت در تخمير بيهوازي.. 14
جدول 1‑4- نمودار مدت زمان ماند مواد در داخل رآکتور. 18
جدول 3‑1- مقایسه دستگاه بیوگاز نوع مخزن بتونی (مدل چینی) با مخزن پلی اتیلنی.. 81
جدول 3‑2- تجزیه بیوگاز کود مرغی.. 83
جدول 3‑3- تجزیه بیوگاز کود بلدرچین.. 89
جدول 3‑4- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر فشار. 108
جدول 3‑5- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر ph.. 110
جدول 3‑6- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر حجم.. 113
جدول 3‑7- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر فشار. 115
جدول 3‑8- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر ph.. 117
جدول 3‑9- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر حجم.. 120
مهمترین 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 اقتصادي و افزايش تقاضاي انرژي در جهان سبب شده كه قيمت نفت و گاز افزايش پیدا کرده و اتكا به اين منابع براي تأمين انرژي كاهش يابد (تابنده، 1376).
منابع فسيلي مرسوم و تجديد ناپذير تأثير شگرفی بر امنيت انرژي دارند. اين مسئله بسياري از كشورهای جهان را واداشته است كه به مسئله امنيت عرضه انرژي تمايل پيدا كرده و به تغييرات گستردهاي در اقتصاد انرژي خود اهتمام تام ورزند. در اين زمينه پيشرفتهاي فناوري، نويد بخش راه حلهايي نو درباره توليد انرژي مورد نياز بشر است. با شناسايي اين روشهاي جديد، گامي بلند در زمينه تغيير زيرساختهاي تولید انرژی برداشته شده است (علیزاده، 1375). استفاده از ذخاير نامحدود انرژي تجديدپذير در اين خصوص تأثيرات مهمي دارد. گستردگي و توزيع اين عوامل در طبيعت باعث شده است كه سيستمهاي توليد انرژی به سمت سيستمهاي محلي پيش رود؛ كه انرژيهاي نوین به خوبي ميتوانند براي اين منظور به كار گرفته شود. هم اکنون مسائلی مانند انرژي، محيط زيست، ازدياد مواد زائد خطرناك، اتمام پذيري منابع فسيلي و رشد فزاينده مصرف انرژي از جمله مفاهيمي هستند كه تحقيقات مختلفي را در جهان به خود اختصاص دادهاند. به واقع این مسائل روشن میکنند که ديگر نميتوان به منابع موجود انرژي متكي بود (تابنده، 1376). در حقيقت، انجام تحقيقات گسترده در جهت دستيابي به منابع جديد و سالم كه در چند دههی اخير توسعه ويژهاي پيدا كردهاند را ميتوان بیانگر ميزان اهميت اين نوع مفاهيم 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، بيوگاز به علت سالمسازي محيط زيست، توليد انرژي و كود مرغوب و قابليت ايجاد آن در جوار اجتماعات بشري از اهميت و جايگاه ويژهاي برخوردار است (الماسی، 1361). گرچه شناسايي بيوگاز در جهان سابقهای طولانی دارد، اما استفاده عمومي و رايج آن در خلال قرن اخير و بويژه 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 بيوگاز علاوه بر توليد انرژي باعث تولید کود کشاورزي و افزايش سطح بهداشت عمومي جامعه و کنترل بيماريها ميشود. همچنین راه حلی مناسب براي دفع مواد زائد جامد ميباشد (دهقان و همکاران، 1365). فاضلاب و مواد زائد جامدي که توسط صنايع و جوامع توليد ميگردد، باعث آلودگي شديد محيط ميشوند که ميتوان با فناوری بيوگاز خطرات ناشي از اين مواد را به شدت کاهش داد و از انرژي و کود توليدي آن نيز استفاده نمود (رضویان، 1374). استحصال بيوگاز را ميتوان از فرآيندهاي بي هوازي تصفيه فاضلاب (UASB) و همچنين از محلهاي دفن زباله نيز انجام داد و بخشي از هزينههاي مصرفي این سایتها را جبران نمود (حیدری، 1365). منافع زيست محيطي سيستمهاي بيوگاز حتی فراتر از سيستمهاي تصفيه مرسومي است كه تاكنون مورد استفاده قرار ميگرفتند. اين منافع، علاوه بر آنچه بیان شد، شامل كنترل بو، بهبود كيفيت آب و هوا، بهبــود ارزش غذايي كــود توليدي، كاهش ميزان انتشار گازهاي گلخــانهاي و دستيابي به بيوگاز به عنوان يك منبع انرژي ميباشد؛ که خود بیوگاز تولیدی میتواند به طور همزمان انرژي الكتريكي و حرارتي توليد 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.
کتاب ساخت دستگاه تولید بیوگاز و روش آزمایش آن, تولید بیوگاز,بیوگاز,بیوگاز,بیومس,انرژیهای نو,انرژیهای تجدیدپذیر,biogas,بیو انرژی,تولید بیوگاز,دستگاههای تولید بیوگاز,biogas,بیو انرژی,تولید بیوگاز,دستگاههای تولید بیوگاز
مجموع مقالات بیوگاز,اصول طراحی و ساخت دستگاه های بیوگاز,دستگاههای بیوگاز,لندفیل,تولید بیوگاز,بیومس,زیست گاز,گاز زیستی,biogas,بیوگاز,,بیوگاز,مقاله بیوگاز,زیست گاز,
در ده سال اخير بعلت كمبود انرژي و افزايش قيمت آن در كشورهاي وارد كننده مواد سوختي مورد توجه خاص قرار گرفته است. در حال حاضر رشد مصرف انرژي در جهان سه برابر رشد جمعيت است. بشر براي بدست آوردن رفاه بيشتر، نياز به انرژي بيشتري دارد. افزايش قيمت منابع انرژي تجديدناپذير (فسيلي) از دهه 1970 به بعد، همچنين محدوديت و مخاطرات زيست محيطي (برهم زدن تعادل گرمایی جو زمین و …)، توجه بسياري از محققان در سراسر جهان را به منابع انرژي تازه معطوف كرده است. منابعی که احیاپذیر بوده و مخاطرات زيستمحيطي كمتري را داشته باشند. انرژیهای نوین با ساختاری متفاوت از انرژیهای فسیلی، باعث تحولی عظیم در استفاده از انرژی شدهاند. در این میان، با توجه به رشد فزاينده نياز و تقاضا براي انرژي (هر ده سال دو برابر ميشود)، تلاش براي يافتن منابع جانشين انرژي امري ضروري است. بیوگاز حاصل از زیستتوده از مهمترین انرژیهای نوین میباشد. امروزه ازدياد روزافزون مواد زائد و توليد انرژي از اين مواد با توجه به سهولت فناوري و اقتصادي بودن این منابع سبب گرديده است تا توسعه آنها در بسياري از كشورهاي جهان، به صورت يك فناوري صنعتي مورد استفاده قرار گيرد. در خصوص تخريب لايه ازن كه اكنون مسئله روز جهاني شده است، گفته ميشود كه در سطح جهان ساليانه حدود 40 ميليون تن گاز متان تنها از زبالههاي شهري خود به خود توليد شده و در جو زمين پراكنده ميگردد كه جمعآوري و سوخت آنها به صورت مناسب به خوبي امكانپذير است. بعضی از کشورهای جهان برای حل مشکل یاد شده و نیز برای توزیع نوین سوخت به مناطق روستایی به استفاده علمی از انرژی زیستی از طریق تولید بیوگاز از مواد مختلف اقداماتی انجام داده اند. از جمله این کشورها می توان هلند، ایتالیا، چین، کره شمالی، پاکستان، هندوستان و نپال را نام برد.به دنبال اهداف فوق، بیشتر کشورهای جهانسوم و همچنین، اغلب کشورهای صنعتی به بهرهبرداری از سیستمهای بیوگاز برآمدهاند. در این مقاله روند پیشرفت بیوگاز در قرن اخیر مورد مطالعه قرار گرفته است.
کلیدواژه: انرژی، بیوگاز، زباله زیستی، جهان، منابع جانشین
مقدمه
در طي قرن دهم قبل از ميلاد مسيح در آشور و در قرن شانزدهم در ايران از بيوگاز براي گرم كردن آب جهت حمام و شستشوي بدن استفاده ميشد. در سال 1776 ميلادي الكساندر ولتا نتيجه گرفت كه بين مقدار مواد آلي فسادپذير و ميزان گاز قابل اشتعال رابطه مستقيمي وجود دارد (عبدلی، 1364). در سال 1859 اولين واحد تخمير بيهوازي در بمبئي هند ساخته شد. در سال 1860 ميلادي اولين واحد استفاده شده براي تصفيه مواد جامد فاضلاب بوسيله شخصي به نام اچ ـ موراس بكار گرفته شد (نجفپور، 1374). در اروپا برخي واحدهاي بيوگاز بيشتر از20 سال است كه مشغول به كار هستند. در حال حاضر بيش از600 واحد هاضم در اروپا مشغول بكار ميباشند و تنها در كشور آلمان در حدود250 واحد بيوگاز، طي پنج سال گذشته نصب شده است. از نيمه اول قرن بيستم در بسياري از كشورها ساخت دستگاههاي توليد كننده بيوگاز و استفاده از گاز حاصله آن به منظور پخت و پز، تأمين روشنايي و بكار انداختن موتورهاي احتراقي وسايل نقليه به سرعت توسعه يافت (ثقفی، 1382). در اين بين كشورهاي چين و هند بيش از ساير كشورهاي ديگر به ساخت و بهرهبرداري از دستگاههاي توليدكننده بيوگاز پرداختهاند (سالک، 1373). بيش از نيمقرن پيش در تصفيهخانههاي فاضلابهاي شهري در اروپا استفاده از گاز متان حاصل از تخمير مواد بيولوژيكي مطرح بود؛ اما استفاده از بيوگاز بصورت متداول از جنگ جهاني دوم به بعد مطرح شد. اهميت و توسعه بيوگاز در جهان طي سالهاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مثال تعداد اين دستگاهها در چين از سال 1920 تا سال 1985 بالغ بر هفت ميليون برآوردگرديده كه نيازهاي انرژي پنجاه ميليون روستايي را بر طرف مينمايد. دركشور امريكا بيش از 400 ژنراتور بزرگ و كوچك بيوگاز براي مصارف خانگي و صنعتي از انرژي بيوگاز استفاده مينمايد (عمرانی، 1375).
تعداد هاضمهاي كوچك و متوسط مورد استفاده در سطح جهان در سال 2005 از 25 ميليون واحد فراتر رفته و دهها هزار واحد بزرگ بويژه در اروپا و آمريكا نصب شده است. دامداريها، مجتمعهاي كشاورزي و تقريباً تمام تصفيهخانههاي فاضلاب كشورهاي اروپاي غربي موظف به استفاده از هاضمهاي بيهوازي و واحدهاي بيوگازي شدهاند (جدول 1).
جدول 1- تعداد واحدهای بیوگاز ساخته شده در کشورهای مختلف
راندمان مناسب فرآيند هضم بيهوازي در حل معضل زبالهها و توليد انرژي باعث توجه كشورهاي اروپايي نظير دانمارك، سوئد، فرانسه، آلمان، هلند، ايتاليا، انگلستان و … به استفاده و توسعة اين فناوري شده است (ثقفی، 1382). علاوه بر كشورهاي اروپايي، كشورهاي آمريكايي و آفريقايي هم به منظور تأمين بخشي از انرژي خود، استفاده از فرآيند هضم بيهوازي را مد نظر قراردادهاند. آمريكا از جمله كشورهايي است كه تمايل زيادي به استفاده از نيروگاههاي بيوگازي صنعتي نشان داده است. هاضمهاي موجود در آمريكا اكثراً داراي حجمهاي بالا با قابليتهاي كاربرد متنوع براي استفاده از فاضلاب و زبالههاي شهري، فاضلاب صنعتي، فضولات دامي و زائدات كشاورزي ساخته شدهاند. آمريكا علاوه بر توجه به كاربرد بيوگاز، در مبحث تحقيقات بيوگازي نيز از كشورهاي پيشتاز در جهان ميباشد. در سا ل 2003 پروژه (MEAD) توسعه بيوگاز در آمريكا را شتاب قابل توجهي بخشيد (سالک، 1373). افزایش مواد زائد در جهان اعم از مایع یا جامد و تولید بیوگاز از این مواد، با توجه به سهولت فناوری و ساخت دستگاه تولید بیوگاز در شرایط بیهوازی سبب شده است که تولید و مصرف آن در بسیاری ازکشورها به دو صورت (صنعتی وسنتی) مورد توجه قرار گیرد. کشورهای هند و چین در دهه 1930 میلادی، به طور وسیع به ساخت دستگاههای بیوگاز اقدام نمودند (نجفپور، 1374).
در كشورهاى اروپاى غربى و جنوب شرقى آسيا فناورى توليد انرژى از بيوگاز بسيار قابل توجه است. در ميان كشورهاى اروپايى به كشور سوئد مىتوان اشاره كرد كه در زمره بهترين مصرف كنندگان اين نوع از انرژى در صنعت حمل و نقل به حساب مىآيد. صنعت بیوگاز در کشورهای آسیای جنوب شرقی، در سطح بسیار وسیعی پیاده شده است و موفقیتهای چشمگیری نیز داشته است (ثقفی، 1382).
اغلب کشورهای پیشرفته طرحهای بزرگی در زمینه استفاده از بیوگاز در مناطق روستایی به مرحله اجرا گذاشتهاند. به عنوان مثال، در کشور چین800 میلیون روستایی80 % انرژی مورد نیاز روزانه خود را از منابع زیستی به دست ميآورند؛ در غیر این صورت طبق برآوردها سالانه باید حدود500-400 میلیون تن چوب و شاخ و برگ در مناطق روستایی سوزانده شود. ذکر این نکته ضروری است که انرژی حرارتی ناشی از سوختن بیوگاز تولید شده از منابعی همچون چوب و… در مقایسه با سوزاندن مستقیم آنها30-40% افزایش نشان میدهد. امروزه نصف جمعیت جهان برای استفادههای گرمایی و آشپزی از چوب استفاده میکنند و مصرف چوب سالانه حدود۲ الی ۳ درصد افزایش مییابد (نجفپور، 1374). درسال۱۹۹۰ مصرف چوب، درحدود ۲ میلیارد متر مکعب (حدود۱۰ میلیون بشکه در روز معادل نفت) بوده است. منابع انرژی بیومس (زیستتوده) را میتوان با استفاده از روشهای جدید مهندسی ژنتیک گسترش داد. راههایی نیز وجود دارد که از آنها میتوان برای بالابردن کیفیت سوخت استفاده کرد، مانند تبدیل چوب به زغال، زباله چوب و خاک اره را هم از طریق فشردن و شکل دادن، به صورت قالب(Pellet) در میآورند. درآمریکای شمالی و اروپا از این قبیل سوختهای جامد در صنایع استفاده میشود (سالک، 1373).
بیشتر کشورهای دنیا برنامهریزی گستردهای برای تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژیهای نو انجام دادهاند. با توجه به روند کنونی، کشورهای اروپایی به دنبال توصیه اتحادیه اروپا، به سمت استفاده از انرژیهای جانشین و تجدیدپذیر، تا سال۲۰۳۰ میلادی حدود ۱۵ درصد از مجموع انرژی مورد نیاز خود را از طریق انرژیهای تجدیدپذیر، تأمین خواهند کرد. دنیای امروز نیاز مبرم می داند که توجه زیادی برای تولید و استفاده از بیوگاز نشان دهد. اغلب کشورهای پیشرفته طرحهای بزرگی در این زمینه به مرحله اجرا گذاشتهاند، درکشورهای اسکاندیناوی طرحهای بزرگ صنعتی با استفاده از بیوگاز، راهاندازی شده است. کشور سوئد تا سال۲۰۵۰ میلادی، ۴۰% از بازار خودرو خود را به استفاده از بیوگاز مجهز میکند که آن را از فرایند سینیتیک بر روی چوب تأمین میکند. در کشور انگلیس آییننامه کاربرد سوختهای تجدیدپذیر در ترابری این کشور، برای شرکتهای دستاندر کار فعالیتهای انرژی مانند، شرکتهای نفتی، مؤسسات واردکننده نفت و گاز و دیگر نهادهای عرضه کننده سوخت، لازمالاجرا خواهد بود. استفاده از بیوگاز در اغلب کشورهای جنوب شرقی آسیا که با مشکل سوخت فسیلی مواجه هستند، وجود دارد (نجفپور، 1374). از این سیستم برای سه منظور استفاده میکنند: تولید انرژی برای روستاها با قیمت ارزان، بهسازی محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آن و تهیه کود حیوانی غنیتر برای کشاورزان. كمبود و افزايش قيمت روز افزون سوختهای فسيلي از يكسو، وفور مواد فسادپذير و سادگي عمل با توجه به هزينههای كم از سوی ديگر، سبب گرديده تا ساختمان دستگاه تخمير و توليد بيوگاز در بسياری از كشورهای اروپايي و حتي آمريكا بصورت يك تكنولوژی ساده و سنتي مورد استفاده قرار بگيرد (عبدلی، 1364). كشورهاي اروپايي عمدتاً با توجه به نداشتن ذخائر نفتي كافي و يا محدوديت آن، آغازگر حركت به سمت استحصال انرژي از منابع تجديدپذير بودهاند و مطالعاتي را جهت يافتن كليه منابع موجود در تبديل به سوخت و انرژي نمودهاند.
در كشورهاي اروپايي نظير بلژيك، دانمارك، فرانسه، يونان، هلند، انگلستان، ايتاليا و ايرلند تا سال 1982 نزديك به 600 هاضم وجود داشته كه از پسماندهاي كشاورزي، فضولات انساني و فاضلابهاي صنعتي تغذيه مينمودهاند. 20% انرژي اروپا تا سال 2020 از طريق بيوگاز تامين خواهد شد. بيوگاز يك روش تأمین انرژی است كه كربني توليد نميكند. مواد منتج شده از گياهان و حيوانات ( نظير فضولات حيواني يا ضايعات گياهي ) در طول دوره ماند (ماندگاري) خود، تا زماني كه تجزيه شوند تنها دياكسيد كربن توليد ميكنند و هيچ گونه انرژی توليد نمينمايند، در حالي كه برق توليد شده از بيوگاز نسبت به انرژیهاي معمول انتشار دياكسيد كربن بسيار كمتري دارد (عمرانی، 1375). 1كيلووات توليد برق با بيوگاز از توليد 7000 كيلوگرم دياكسيد كربن در هر سال جلوگيري ميكند. با توجه به این که امروزه واردات بنزین، بودجه زیادی لازم دارد، میتوان با بهرهگیری از بیوگاز به عنوان منبعی پاک و در دسترس علاوه بر کاهش وابستگی به واردات بنزین و همچنین آلودگیهای ناشی از مصرف بنزین در حملونقل، به حفظ منابع نفت و گاز به عنوان سرمایههای ملی کوشید (ثقفی، 1382).
آشنایی با نحوه تولید و استفاده از بیوگاز در کشورهای دیگر به منظور استفاده ازنکات مثبت تجربیات آنها بسیار مفید است. در ادامه نحوه تولید و استفاده از بیوگاز در چند کشور به اجمال مورد بررسی قرارمیگیرد (عمرانی، 1375):
کره
در كره اهميت توليد بيوگاز به صورت جدي مورد توجه قرار گرفته است؛ بهطوريكه تا سال1975 حدود 30000 واحد بيوگاز در اين كشور فعال بوده است.
چین
اهميت و توسعه بيوگاز در جهان طي سالهاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است؛ بهطوريكه تعداد اين دستگاهها در چين از سال 1920 تا 1972 تنها 1300 و بعد از آن تا سال 1985 بالغ بر هفت ميليون برآورد گرديده است (عبدلی، 1364). در اين كشور بيش از 400 ژنراتور بزرگ و كوچك بيوگاز براي مصارف خانگي و صنعتي از انرژي بيوگاز استفاده مينمايند. کشور چین با ابداع نوعي سيستم زراعی همراه با دام توانسته است گیاه و دام را در يك سیستم، در ارتباط با زنجیره ریزهخواری قرار دهد. در این سیستمها برنج محصول زراعی اصلی است، زمانیکه دانه برداشت میشود کاه وکلش، همراه با کود دامی در یک دستگاه هضم کننده بیوگاز به صورت کمپوست در میآید كه متان حاصل از این فرایند برای پختوپز و روشنایی و لجن باقيمانده در دستگاه هضم کننده، برای تولید قارچ خوراکی مورد استفاده قرار ميگيرد. بعد از اینکه قارچ برداشت شد، بقایای ماده آلی هم به عنوان کود آلی به مزارع برنج برگردانده میشود (نجفپور، 1374). این سیستم، از نظر مصرف انرژی و چرخش عناصر غذایی بسیار کارآمد است (شکل 1و2).
کتاب ساخت دستگاه تولید بیوگاز و روش آزمایش آن, تولید بیوگاز,بیوگاز,بیوگاز,بیومس,انرژیهای نو,انرژیهای تجدیدپذیر,biogas,بیو انرژی,تولید بیوگاز,دستگاههای تولید بیوگاز,biogas,بیو انرژی,تولید بیوگاز,دستگاههای تولید بیوگاز
این کتاب در مورد ساخت دستگاه تولید بیوگاز و روش آزمایش آن در140 صفحه و در قالب پی دی اف و شامل بودجه بندی سرمایه ای در مدیریت،بودجه بندي سرمايه اي در مدیریت مالی،بودجه بندی سرمایه ای،مدیریت مالی،روشهاي ارزيابي طرحهاي سرمايه گذاري،نرخ بازده حسابداري ،جيره بندي سرمايه اي ،مدیریت هزينه سرمايه در مدیریت مالی،مدیریت مالی،هزینه سرمایهای ،انواع هزینه سرمایهای ،موارد استفاده از هزينه سرمايه ،محاسبه نرخ هزينه سرمايه ،تعيين نرخ هزينه بدهيها ،نرخ سود سهام عادي،روش نرخهاي بازده تاريخي ،روش پيش بيني سود سهام ،روش استفاده از بتاي سهام ،هزينه سرمايه و غیره می باشد.
1- بررسی منابع.. 5
1-1- تعریف بیوگاز. 5
1-2- منابع تولید بیوگاز. 6
1-3- نحوه تولید بیوگاز. 7
1-4- اصول هضم بي هوازي در تولید بیوگاز. 8
1-5- مراحل شیمیائی تخمیر مواد آلی (شامل چربیها، هیدراتهای کربن و پرتئین ها). 11
1-5-1- تخمیر چربیها 11
1-5-2- تخمیر هیدراتهای کربن.. 12
1-5-3- تخمیر پرتئینها 12
1-6- پارامترهاي مؤثر بر فرآيند هضم بيهوازي… 13
1-6-1- درجه حرارت محیط تخمیر. 13
1-6-2- اسیدیته ((PH.. 15
1-6-3- میزان حضور مواد مغذی در محیط (C/N). 16
1-6-4- درجه غلظت مواد. 16
1-6-5- میزان حضور عوامل سمی.. 17
1-6-6- مدت زمان ماند مخلوط در مخزن هضم.. 17
1-6-7- همزدن محتویات مخزن هضم و هموژنیزه کردن محتویات… 18
1-6-8- آماده سازی مواد خام قبل از بارگیری.. 19
1-6-9- وجود مواد تسریع کننده واکنش…. 20
1-6-10- اصلاح و تغيير در طراحي دستگاه بيوگاز. 20
1-6-11- مواد افزودني شيميائي.. 20
1-6-12- تغيير دادن نسبت خوراک دستگاه. 20
1-6-13- محيط بيهوازي (بسته). 21
1-7- انواع روشهای بارگذاری مخازن هضم: 21
1-7-1- سیستم پيوسته: 21
1-7-2- سیستم نيمه پيوسته: 21
1-7-3- سیستم ناپيوسته: 21
1-8- جمع آوري بیوگاز تولیدی: 22
1-9- بیوگاز و کود حاصل از آن: 22
1-10- ساختار کلي دستگاه توليد بيوگاز: 23
1-10-1- حوضچه ورودي: 23
1-10-2- حوضچه خروجي: 24
1-10-3- مخزن تخمير: 24
1-10-4- محفظه گاز: 25
1-11- مهمترین طرحهای بیوگاز ساخته شده در جهان: 26
1-11-1- دستگاه بیوگاز عمودی.. 27
1-11-2- دستگاه بیوگاز افقی.. 28
1-11-3- دستگاه بیوگاز مشترک…. 29
1-11-4-دستگاه بیوگاز مدل چینی (قبه ثابت). 30
1-11-5- دستگاه بیوگاز مدل فرانسوی.. 32
1-11-6- دستگاه بیوگاز با لولههای چرمی.. 33
1-11-7-دستگاه بیوگاز با مخزن پلی اتیلنی.. 34
1-11-8- دستگاه بيوگاز با سرپوش شناور (مدل هندي): 35
1-11-9- دستگاه بيوگاز مدل تايواني (واحدهای بالونی): 36
1-11-10- دستگاه بیوگاز مدل نپال: 37
1-12 -مروری بر مطالعات انجام شده. 38
2- مواد و روشها 48
2-1- مراحل ساخت واحد بیوگاز با تمام جزئیات آن: 48
2-1-1- انتخاب مکان ساخت واحد بیوگاز. 48
2-1-2- بررسی شرایط جوی.. 50
2-1-3- بررسی شرایط خاک منطقه. 50
2-1-4- بررسی مواد آلی مورد نیاز. 51
2-1-4-1- کود مرغی.. 51
2-1-4-2- کود بلدرچین.. 51
2-2- طراحی و ساخت اتاقک عایق: 52
2-2-1- طراحی اتاقک عایق.. 52
2-2-2- ساخت اتاقک عایق.. 52
2-2-3- دریچه خروجی: 53
2-3- مراحل طراحی و ساخت مخزن هضم دستگاه: 54
2-3-1- طراحی مخزن هضم: 54
2-3-2- ساخت دستگاه: 56
2-3-2-1- انتخاب مخزن هضم: 57
2-3-2-2- لوله ورودی: 57
2-3-2-3- لوله خروجی: 58
2-3-2-4- فشار سنج: 60
2-3-2-5- طراحی المنتها: 61
2-3-2-6- PH متر: 65
2-4- عایق کاری مخزن هضم.. 65
2-5- تست رآکتور. 66
2-5-1- تست دستگاه با آب برای اطمینان از آب بندی بودن: 66
2-5-2- تست صحت کار المنتها: 67
2-5-3- تست گازبندی مخزن: 67
2-6- مشخصات دستگاه تست گاز: 69
2-6-1- دستگاه آنالایزر گاز ساخت کمپانی Testo آلمان.. 69
2-7- معرفی شبکه عصبی… 70
2-8- شبكه عصبي مصنوعي… 70
2-8-1- شبکه پس انتشار پیش خور (FFBP) : 75
2-8-2- شبکه های پس انتشار پیشرو (CFBP): 75
2-8-3- الگوریتم لونبرگ- مارکوارت (LM). 76
2-8-4- الگوریتم تنظیم بیزی (BR). 76
2-8-5- مجذور میانگین مربعات خطا 77
2-8-6- خطای میانگین مطلق.. 77
2-8-7- ضریب تعیین (همبستگی). 77
2-9- انجام آزمایش: 78
3- نتایج… 80
3-1- ساخت رآکتور. 80
3-2- آزمایش کود مرغی در دمای 35 درجه سانتیگراد.. 82
3-2-1- بررسی اثر دما بر حجم بیوگاز تولیدی از کود مرغی.. 83
3-2-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز کود مرغی.. 84
3-2-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود مرغی.. 85
3-3- آزمایش کود مرغی در دمای 30 درجه سانتیگراد.. 86
3-3-1- بررسی اثر دما بر حجم بیوگاز تولیدی از کود مرغی.. 86
3-3-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز کود مرغی.. 86
3-3-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود مرغی.. 87
3-4- آزمایش کود بلدرچین در دمای 35 درجه سانتیگراد.. 88
3-4-1- بررسی اثر دما بر روی حجم بیوگاز تولیدی از کود بلدرچین.. 89
3-4-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز کود بلدرچین.. 90
3-4-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود بلدرچین.. 91
3-5- آزمایش با کود بلدرچین در دمای 30 درجه سانتیگراد.. 91
3-5-1- بررسی اثر دما بر روی حجم بیوگاز تولیدی از کود بلدرچین.. 92
3-5-2- بررسی اثر دما بر روی فشار بیوگاز تولیدی از کود بلدرچین.. 92
3-5-3- بررسی اثر PH بر روی تولید بیوگاز کود بلدرچین.. 93
3-6- بررسی و مقایسه پارامترهای کود مرغی و بلدرچین در دمای مشخص….. 94
3-6-1- مقایسه حجم گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 35 درجه سانتی گراد. 94
3-6-2- مقایسه فشار گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 35 درجه سانتی گراد. 95
3-6-3- مقایسه PH گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 35 درجه سانتی گراد. 96
3-6-4- مقایسه حجم گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 30 درجه سانتی گراد. 97
3-6-5- مقایسه فشار گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 30 درجه سانتی گراد. 98
3-6-6- مقایسه PH گاز تولیدی کود مرغی و بلدرچین در دمای 30 درجه سانتی گراد. 99
3-7- بررسی و مقایسه پارامترها در دو دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد.. 100
3-7-1- مقایسه حجم گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 100
3-7-2- مقایسه فشار گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 101
3-7-3- مقایسه PH گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 102
3-7-4- مقایسه حجم گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 103
3-7-5- مقایسه فشار گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 104
3-7-6- مقایسه PH گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35 درجه سانتی گراد. 105
3-8- نتایج شبکه عصبی… 106
3-8-1- بررسی نتایج شبیه سازی در شبکه عصبی برای کود مرغی.. 107
3-8-1-1- بررسی فشار گاز در آزمایش کود مرغی.. 107
3-8-1-2- بررسی ph گاز در آزمایش کود مرغی.. 109
3-8-1-3- بررسی حجم گاز در آزمایش کود مرغی.. 112
3-8-2- بررسی نتایج شبیه سازی در شبکه عصبی برای کود بلدرچین.. 114
3-8-2-1- بررسی فشار گاز در آزمایش کود بلدرچین.. 114
3-8-2-2- بررسی ph گاز در آزمایش کود بلدرچین.. 116
3-8-2-3- بررسی حجم گاز در آزمایش کود بلدرچین.. 119
4- منابع: 123
شکل 1‑1 چرخه بیوگاز در طبیعت…. 7
شکل 1‑2- دستگاه بیوگاز. 7
شکل 1‑3- فرآیند تولید گاز در مخزن هضم.. 8
شکل 1‑4- مراحل مختلف تبدیل مواد آلی به بیوگاز. 13
شکل 1‑5- رآکتور بيوگاز به همراه همزن.. 19
شکل 1‑6- مخزن ترکیب 2- لوله ورودی 3-مخزن هضم 4- مواد سنگین ته نشین شده 5- مخزن گاز 6- لوله خروج گاز 7- نگهدارنده درب مخزن هضم 8- لوله خروجی 9- مخزن کودابه خروجی 10- درب مخزن تخلیه 11- سطح زمین 12- لوله انتقال گاز. 25
شکل 1‑7- مخزن ذخيره گاز فايبرگلاس… 26
شکل 1‑8- بالنهاي ذخيره بيوگاز. 26
شکل 1‑9- دستگاه بیوگاز عمودی.. 27
شکل 1‑10- دستگاه بیوگاز افقی 1. مخزنهای ترکیب 2. لوله ورودی 3. محفظه اولیه 4. محفظه ثانویه 5. حفره اصلی 6. بخش مخزن هضم بالای سطح زمین 7. حافظ گاز 8. مخلوط آب و روغن 9. خط گاز 10. دریچه خروجی 11.دریچه خروج آب 12.اجاق 13. سطح زمین.. 28
شکل 1‑11- دستگاه بیوگاز مشترک…. 30
شکل 1‑12- دستگاه بیوگاز اصلاح شده نوع چینی 1. محافظ گاز با قبه ثابت 2. مخزن هضم 3. مخزن ترکیب 4. محفظه کمکی 5. خط گازی 6. شیشه آب 7. لوله خروجی 8. اجاق.. 31
شکل 1‑13- دستگاه بیوگاز مدل فرانسوی 1. لوله ورودی 2. مخزن هضم فولادی ضد زنگ 3. لوله خروجی 4. غلتک زیست توده با پوشش فولادی 5. خط گازی 6. شیر آب 7. لوله های تایر واگن باری 8. شیر گاز 9. اجاق 10. سطح زمین.. 33
شکل 1‑14- دستگاه بیوگاز با لولههای چرمی 1. مخزن ترکیب 2. مخزن هضم لوله چرمی 3. هواکش گازی 4. خروجی 5. حافظ گاز لوله چرمی 6. خط گازی 7. اجاق.. 34
شکل 1‑15- دستگاه بیوگاز با مخزن پلی اتیلن. 1- مخزن مخلوط.2- لوله ورودی pvc. 3- کیسه مخزن هضم استوانهای روی زمین. 4- مخزن هضم استوانهای زیر زمین. 5- خروجی با لوله معین. 6- لوله گاز. 7- شیر خروج آب. 8- اجاق. 9- سطح زمین.. 35
شکل 1‑16- دستگاه بیوگاز با سرپوش شناور 1. مخزن ترکیب 2. مخزن هضم اولیه 3. مخزن هضم ثانویه 4. حافظ متحرک گاز 5. آب همراه با روغن 6. خط گاز 7. مقیاس اندازه گیری گاز 8. شیر اب 9. لولهی تخلیه 10. حفاظت از حرکت غلتک 11. کولونی. 36
شکل 1‑17- دستگاه بیوگاز مدل تایوانی.. 37
شکل 1‑18- دستگاه بیوگاز مدل نپال. مخزن ترکیب 2- لوله ورودی 3-مخزن هضم 4- مواد سنگین ته نشین شده 5- مخزن گاز 6- لوله خروج گاز 7- نگهدارنده درب مخزن هضم 8- لوله خروجی 9- مخزن کودابه خروجی 10- درب مخزن تخلیه 11- سطح زمین.. 38
شکل 2‑1- نقشه اتاقک عایق، مخزن هضم و گودال کودابه. 52
شکل 2‑2- مراحل ساخت اتاقک عایق و گودال ذخیره کودابه خروجی.. 53
شکل 2‑3- طراحی مخزن هضم با استفاده از نرم افزار اتوکد.. 56
شکل 2‑4- مخزن هضم پلی اتیلنی.. 57
شکل 2‑5- لوله ورودی و لوله خروجی.. 58
شکل 2‑6- الف- لوله خروج کودابه ب- مخزن هضم و لولههای ورودی و خروجی.. 59
شکل 2‑7- لوله دو شاخه برای خروج گاز و نصب فشار سنج.. 60
شکل 2‑8- مدار الکتریکی المنتهای حرارتی.. 62
شکل 2‑9- طراحی قاب المنتهای حرارتی.. 62
شکل 2‑10- المنتهای حرارتی در قاب فلزی قرار گرفتهاند. 63
شکل 2‑11- الف- تابلوی برق، ب- کلیدهای کنترل کننده المنتها 64
شکل 2‑12- ترموستات… 64
شکل 2‑13- الف- محلول های بافر ب- PH متر. 65
شکل 2‑14- عایقکاری رآکتور. 66
شکل 2‑15- دستگاه تست گاز. 69
شکل 2‑16- مدل ریاضی ساده شده عصب واقعی.. 71
شکل 2‑17- پرسپترون 3لایه با اتصالات کامل.. 72
شکل 3‑1- نمودار حجم- زمان کود مرغی در دمای 35. 84
شکل 3‑2- نمودار فشار- زمان کود مرغی در دمای 35. 85
شکل 3‑3- نمودار PH- زمان کود مرغی در دمای 35. 85
شکل 3‑4- نمودار حجم- زمان کود مرغی در دمای 30. 86
شکل 3‑5- نمودار فشار- زمان کود مرغی در دمای 30. 87
شکل 3‑6- نمودار PH- زمان کود مرغی در دمای 30. 88
شکل 3‑7- نمودار حجم- زمان کود بلدرچین در دمای 35. 90
شکل 3‑8- نمودار فشار- زمان کود بلدرچین در دمای 35. 91
شکل 3‑9- نمودار PH – زمان کود بلدرچین در دمای 35. 91
شکل 3‑10- نمودار حجم- زمان کود بلدرچین در دمای 30. 92
شکل 3‑11- نمودار فشار- زمان کود بلدرچین در دمای 30. 93
شکل 3‑12- نمودار PH – زمان کود بلدرچین در دمای 30. 94
شکل 3‑13- نمودار حجم – زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 35. 95
شکل 3‑14- نمودار فشار – زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 35. 96
شکل 3‑15- نمودار PH – زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 35. 97
شکل 3‑16- نمودار حجم- زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 30. 98
شکل 3‑17- نمودار فشار- زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 30. 99
شکل 3‑18- نمودار PH – زمان کود مرغی و بلدرچین در دمای 30. 100
شکل 3‑19- نمودار حجم گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35. 101
شکل 3‑20- نمودار فشار گاز تولیدی کود مرغی در دمای 30 و 35. 102
شکل 3‑21- نمودار PH کود مرغی در دمای 30 و 35. 103
شکل 3‑22- نمودار حجم گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35. 104
شکل 3‑23- نمودار فشار گاز تولیدی کود بلدرچین در دمای 30 و 35. 105
شکل 3‑24- نمودار PH کود بلدرچین در دمای 30 و 35. 106
شکل 3‑25- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای فشار کود مرغی.. 107
شکل 3‑26- نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های فشار گاز کود مرغی.. 108
شکل 3‑27- نمودار تست داده های فشار کود مرغی.. 109
شکل 3‑28- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای ph کود مرغی.. 110
شکل 3‑29 – نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های ph کود مرغی.. 111
شکل 3‑30- نمودار تست داده هایph کود مرغی.. 111
شکل 3‑31- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای حجم گاز کود مرغی.. 112
شکل 3‑32- نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های حجم کود مرغی.. 113
شکل 3‑33- نمودار تست داده های حجم گاز کود مرغی.. 114
شکل 3‑34- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای فشار گاز کود بلدرچین.. 115
شکل 3‑35- نمودار آموزش و اعتبار سنجی داده های فشار گاز کود بلدرچین.. 116
شکل 3‑36- نمودار تست داده های فشار گاز کود بلدرچین.. 116
شکل 3‑37- نمودار تعیین عملکرد شبکه برایph کود بلدرچین.. 117
شکل 3‑38- نمودار آموزش و اعتبار سنجی ph کود بلدرچین.. 118
شکل 3‑39- نمودار تست داده های ph کود بلدرچین.. 119
شکل 3‑40- نمودار تعیین عملکرد شبکه برای حجم گاز کود بلدرچین.. 120
شکل 3‑41- نمودار آموزش و اعتبار سنجی حجم گاز کود بلدرچین.. 121
شکل 3‑42- نمودار تست داده های تست برای حجم گاز کود بلدرچین.. 121
جدول 1‑1- ترکیبات موجود در بیوگاز. 5
جدول 1‑2- جدول فرآيندهاي مختلف تبديل زيست توده به بيوگاز. 10
جدول 1‑4- محدودههای درجه حرارت در تخمير بيهوازي.. 14
جدول 1‑4- نمودار مدت زمان ماند مواد در داخل رآکتور. 18
جدول 3‑1- مقایسه دستگاه بیوگاز نوع مخزن بتونی (مدل چینی) با مخزن پلی اتیلنی.. 81
جدول 3‑2- تجزیه بیوگاز کود مرغی.. 83
جدول 3‑3- تجزیه بیوگاز کود بلدرچین.. 89
جدول 3‑4- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر فشار. 108
جدول 3‑5- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر ph.. 110
جدول 3‑6- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر حجم.. 113
جدول 3‑7- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر فشار. 115
جدول 3‑8- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر ph.. 117
جدول 3‑9- تعیین عملکرد شبکه برای مقادیر حجم.. 120
مهمترین 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 اقتصادي و افزايش تقاضاي انرژي در جهان سبب شده كه قيمت نفت و گاز افزايش پیدا کرده و اتكا به اين منابع براي تأمين انرژي كاهش يابد (تابنده، 1376).
منابع فسيلي مرسوم و تجديد ناپذير تأثير شگرفی بر امنيت انرژي دارند. اين مسئله بسياري از كشورهای جهان را واداشته است كه به مسئله امنيت عرضه انرژي تمايل پيدا كرده و به تغييرات گستردهاي در اقتصاد انرژي خود اهتمام تام ورزند. در اين زمينه پيشرفتهاي فناوري، نويد بخش راه حلهايي نو درباره توليد انرژي مورد نياز بشر است. با شناسايي اين روشهاي جديد، گامي بلند در زمينه تغيير زيرساختهاي تولید انرژی برداشته شده است (علیزاده، 1375). استفاده از ذخاير نامحدود انرژي تجديدپذير در اين خصوص تأثيرات مهمي دارد. گستردگي و توزيع اين عوامل در طبيعت باعث شده است كه سيستمهاي توليد انرژی به سمت سيستمهاي محلي پيش رود؛ كه انرژيهاي نوین به خوبي ميتوانند براي اين منظور به كار گرفته شود. هم اکنون مسائلی مانند انرژي، محيط زيست، ازدياد مواد زائد خطرناك، اتمام پذيري منابع فسيلي و رشد فزاينده مصرف انرژي از جمله مفاهيمي هستند كه تحقيقات مختلفي را در جهان به خود اختصاص دادهاند. به واقع این مسائل روشن میکنند که ديگر نميتوان به منابع موجود انرژي متكي بود (تابنده، 1376). در حقيقت، انجام تحقيقات گسترده در جهت دستيابي به منابع جديد و سالم كه در چند دههی اخير توسعه ويژهاي پيدا كردهاند را ميتوان بیانگر ميزان اهميت اين نوع مفاهيم 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، بيوگاز به علت سالمسازي محيط زيست، توليد انرژي و كود مرغوب و قابليت ايجاد آن در جوار اجتماعات بشري از اهميت و جايگاه ويژهاي برخوردار است (الماسی، 1361). گرچه شناسايي بيوگاز در جهان سابقهای طولانی دارد، اما استفاده عمومي و رايج آن در خلال قرن اخير و بويژه 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 بيوگاز علاوه بر توليد انرژي باعث تولید کود کشاورزي و افزايش سطح بهداشت عمومي جامعه و کنترل بيماريها ميشود. همچنین راه حلی مناسب براي دفع مواد زائد جامد ميباشد (دهقان و همکاران، 1365). فاضلاب و مواد زائد جامدي که توسط صنايع و جوامع توليد ميگردد، باعث آلودگي شديد محيط ميشوند که ميتوان با فناوری بيوگاز خطرات ناشي از اين مواد را به شدت کاهش داد و از انرژي و کود توليدي آن نيز استفاده نمود (رضویان، 1374). استحصال بيوگاز را ميتوان از فرآيندهاي بي هوازي تصفيه فاضلاب (UASB) و همچنين از محلهاي دفن زباله نيز انجام داد و بخشي از هزينههاي مصرفي این سایتها را جبران نمود (حیدری، 1365). منافع زيست محيطي سيستمهاي بيوگاز حتی فراتر از سيستمهاي تصفيه مرسومي است كه تاكنون مورد استفاده قرار ميگرفتند. اين منافع، علاوه بر آنچه بیان شد، شامل كنترل بو، بهبود كيفيت آب و هوا، بهبــود ارزش غذايي كــود توليدي، كاهش ميزان انتشار گازهاي گلخــانهاي و دستيابي به بيوگاز به عنوان يك منبع انرژي ميباشد؛ که خود بیوگاز تولیدی میتواند به طور همزمان انرژي الكتريكي و حرارتي توليد 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.