Skip to main content
SUPERVISOR
Hamed Zilouei,Ahmad Asadinejad
حمید زیلوئی (استاد راهنما) احمد اسدی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Rafiee
مهدی رفیعی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Enhancement of Biogas Production from Waste Activated Sludge using Different Low Temperature Pretreatment Methods
Excess sludge from municipal wastewater treatment plants (WWTP) take approximately up to 60% of total cost of plant in order to management, dewatering, traort and disposal. Anaerobic digestion present in most of WWTP is usually used for stabilization of sludge before disposal. Considerable research has been conducted to enhance the proficiency, accelerating conversion process and reducing the excess sludge volume in processes of producing biogas as a renewable energy source from urban wastewater treatment plant sludge. Excess sludge from wastewater treatment plant which is an environmental pollutant contains high quantity of organic compounds (COD about 60000 mg/L) for producing biogas. Excess sludge of urban wastewater treatment plant contains high quantity of microbial cells with rigid wall which prevents microorganisms from reaching the organic containments inside the cells which in turn reduces the biogas production efficiency and elongates the anaerobic fermentation. Various biological, chemical and physical procedures have been used for breaking these cells and to accelerate this stage of fermentation. In this project two types of feed, including secondary sludge and mixed sludge (a mixture of initial and secondary sludge), were used. In first set of experiments, basic, ultrasonic and microwave pretreatment at ambient temperature (20 °C) and 40 °C were done in case of mixed sludge to enhance the biogas production and reduce the excess sludge volume. In second set of experiments, chemical pretreatment with H 2 O 2 and basic pretreatment with NaOH and KOH as well as acidic pretreatment with HCl were used on secondary sludge at ambient temperature (20 °C). First set of experiment in which a comparison between basic, microwave and ultrasonic pretreatment of mixed sludge at ambient and medium temperature was performed showed that the highest efficiency belongs to the basic pretreatment, pH=12 and 20 °C, and 365 mL biogas/gr COD was obtained which shows a 242 % increase in comparison with untreated sample. After that the highest efficiency belonged to the sample at condition of 40 °C and pH=12, and obtained result equals to 352 mL biogas/gr COD. Increase of methane containment in produced biogas from 50% obtained from raw sludge to the 72% from ultrasonic pretreated sample at 20 °C shows the biogas quality development. In case of the second set of experiment on the secondary sludge a comparison between different chemical pretreatment methods at ambient temperature (20 °C) was performed, and the highest biogas production enhancement in comparison with untreated sample belonged to the sample which was pretreated by KOH and it was 72%. After that the sample pretreated by H 2 O 2 at concentration of 2400 mg H 2 O 2 /L with 69% efficiency had the highest efficiency. The highest rate of methane containment increase in biogas was obtained through the sample pretreated by H 2 O 2 at concentration of 2400 mg H 2 O 2 /L and it was 64%. Key words: Biogas, anaerobic digestion, excess sludge, microbial cells, pretreatment
تحقیقات وسیعی جهت بهره بری کارآمد تر ، تسریع در فرایند تبدیل و کاهش حجم لجن مازاد در فرایند های تبدیل لجن تصفیه خانه های شهری به بیوگاز به عنوان یک منبع تجدیدپذیر انرژی در حال انجام می باشد.این سوبسترا حاوی ترکیبات آلی بالایی(COD حدود mg/lit 60000) جهت تولید بیوگاز بوده و همچنین آلوده کننده محیط زیست نیز می باشد. لجن مازاد تصفیه خانه شهری حاوی حجم بالایی از سلول های میکروبی با دیواره ی مقاوم می باشد که مانع دسترسی میکروارگانیسم ها به محتوای آلی این سلول ها می شود که این امر باعث کاهش بازدهی تولید بیوگاز و طولانی شدن زمان انجام فرایند تخمیر بی هوازی می شود. روش های بیولوژیکی ،شیمیایی و فیزیکی متنوعی جهت شکستن این سلول ها و تسریع این مرحله از فرایند تخمیر تاکنون بکارگرفته شده است که در این پروژه از دو نوع خوراک شامل: لجن ثانویه و لجن مخلوط(ترکیب لجن اولیه و ثانویه) استفاده شد ودر سری آزمایشات اول از روش های پیش فراوری قلیایی، اولتراسونیک و مایکروویو در دمای محیط و دمای 40 درجه ی سانتیگراد بر روی لجن مخلوط، به منظور افزایش راندمان تولید بیوگاز و کاهش حجم لجن مازاد استفاده شد. هم چنین در سری دوم آزمایشات از روش های پیش فراوری شیمیایی با هیدروژن پراکسید و قلیایی به وسیله سود و پتاس و پیش فراوری اسیدی با اسید کلریدریک بر روی لجن ثانویه در دمای محیط استفاده شد. در نتایج سری آزمایشات اول که به مقایسه ی پیش فراوری های قلیایی و اولتراسونیک و مایکروویو در دمای محیط و دمای میانی بر روی لجن مخلوط پرداخته شد، نشان داد که بیشترین بازدهی تولید بیوگاز مربوط به نمونه ی پیش فراوری قلیایی، سود در 12pH= و دمای 20 درجه سانتیگراد انجام شد و این مقدار برابر mL/gr COD 365 بدست آمدکه افزایش 242 درصدی را در این مورد نسبت به نمونه ی مبنا نشان می دهد. پس از آن بیشترین بازدهی مربوط به نمونه ای بود که در دمای 40 درجه سانتیگراد و 12pH= قلیایی با سود انجام شد و این مقدار برابر mL/gr COD 352 می باشد. افزایش درصد متان موجود در بیوگاز تولیدی از 50 درصد در نمونه ی لجن خام به 72 درصد در نمونه ی پیش فراوری شده با اولتراسنیک در دمای 20 درجه ی سانتیگراد بدست آمد که نشان دهنده ی بهبود کیفیت بیوگاز حاصل می باشد. و در نتایج سری دوم که به مقایسه روش های مختلف پیش فراوری شیمیایی در دمای محیط(20 درجه سانتیگراد) بر روی لجن ثانویه پرداخته شد، بیشترین درصد افزایش تولید بیوگاز نسبت به نمونه ی مبنا، مربوط به نمونه ی فراوری شده با KOH و برابر72 درصد بود. پس از آن بیشترین بازدهی مربوط به نمونه ی فراوری شده با H2O2 در غلظت mg/L 2400 وبرابر 69 درصد بود. هم چنین بیشترین میزان افزایش درصد متان موجود در بیوگاز برای نمونه ی پیش فراوری شده با H2O2 در غلظت mg/L 2400 بدست آمد و این مقدار برابر 64 درصد می باشد. کلمات کلیدی: بیوگاز، هضم بی هوازی، لجن مازاد، سلول های میکروبی ،پیش فراوری قلیایی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی