Skip to main content
SUPERVISOR
AliAkbar AlemRajabi,Keikhosro Karimi
علی اکبر عالم رجبی (استاد راهنما) کیخسرو کریمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Shahin Mohammadali
شاهین محمدعلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Experimental Investigation of the Effective Parameters on Biogas Production from Biomass
The fast economical growth in the last century, Caused increasing consumption of Fossil fuels. Pollutants of Fossil Fuel combustion, environmental hazards, limited resources and its inadequacy to supply energy in the near future, has created a requirement to replace fossil fuels with renewable and refined fuels. One of the best and cheapest sources to replace fossil fuels is the energy from biofuels. Different Types of waste materials, such as organic wastes from livestock industries that are abundantly found or derived from the production or consumption of human food, can be used as the sources for the production of biofuels such as biogas. By using biologilcal processes and extraction of energy from organic wastes in the form of biogas, the productivity of this materials can be increased. In this research, it has been tried to investigate some factors affecting the of biogas production efficiency. In general two types of physical and chemical pretreatment including ultrasonic, macrowave, heating to 106 °C, addition of iron oxide , copper and aluminum nano particle to cow manure and egg powder was done. In order to provide environmental conditions for biogas producing microorganisms, reactors of 300 ml volume containing substrate and inoculum were considered as batch and placed in an incubator at 37 ° C for 45 days. In order to measure the volume of produced biogas, the reactors were connected to the column of water by biogas transfer pipes. A total of three 45-day period experiments were carried out and the results showed a positive effect for heating pretreatment and a negative effect for sonicate pretreatment. The addition of iron oxide, copper and aluminum nanoparticles resulted in a 21.4% increase at best case, 22.9% and 22.9% decrease at worst case, respectively. The reactor which contained egg powder substrate produced 6.1% biogas more than the reactor which contained cow manure. The result of the study of volatile fatty acid at the end of the reactions indicated the presence of nutrients for the production of more biogas by reactors containing egg powder substrate. The Analysis of Produced biogas showed the positive effect of nanoparticles on the percentage of methane in the biogas composition. Analysis of the composition of cow manure before and after the biogas production processes showed that the C / N ratio has been changed from 26 to 13.26, 15.12 and 14.69 for reactors with different predecessors corresponding to the volume of biogas. Keywords: Biogas, Cow manure, Egg powder, Nano iron oxide, Nano copper, Nano aluminum oxide
رشد سریع اقتصادی در قرن اخیر، با مصرف روزافزون سوخت‌‌های فسیلی همراه شده است. آلاینده‌‌های ناشی از احتراق سوخت‌‌های فسیلی، خطرات زیست محیطی، محدود بودن منابع و عدم کفایت آن‌‌ها برای تامین انرژی در آینده نه چندان دور، باعث به وجود آمدن یک الزام برای جایگزین نمودن سوخت‌‌های فسیلی با سوخت‌‌های تجدیدپذیر و پاک شده است. یکی از بهترین و ارزان‌‌ترین منابع برای جایگزینی سوخت‌‌های فسیلی، انرژی حاصل از سوخت‌‌های زیستی است. انواع مواد دور ریختنی مثل پسماند آلی حاصل از صنایع دامی که به وفور یافت می‌‌شوند و حاصل از تولید یا مصرف غذای بشر هستند، می‌‌توانند به عنوان منبعی برای تولید سوخت‌‌های زیستی از جمله بیوگاز باشند. با انجام فرایندهای زیستی و استخراج انرژی نهفته در پسماندهای آلی به صورت بیوگاز، می‌‌توان بهره‌‌وری از این مواد را افزایش داد. در این پژوهش سعی شده است تا برخی عوامل موثر بر افزایش یا کاهش راندمان تولید بیوگاز بررسی گردد. به طور کلی دو نوع پیش‌‌فراوری فیزیکی و شیمیایی برای کود گاوی و پودر تخم مرغ که شامل پیش‌‌فراوری‌‌های آلتراسانیک، ماکروویو با دو روش متفاوت، گرمادهی تا دمای 106 درجه سلسیوس، اضافه کردن نانوذرات اکسید آهن، مس و اکسید آلومینیوم بود، انجام شد. به منظور فراهم کردن شرایط محیطی برای میکروارگانیسم‌‌های تولید کننده بیوگاز، راکتورهایی به حجم 300 میلی لیتر حاوی سوبسترا و مخلوط میکروبی به صورت ناپیوسته در نظر گرفته شد که به مدت 45 روز در یک انکوباتور با دمای °C 37 قرار گرفتند. برای اندازه‌‌گیری حجم بیوگاز تولیدی، راکتورها توسط لوله‌‌های انتقال بیوگاز به ستون‌‌های آب مدرج شده متصل شدند. مجموعا سه دوره 45 روزه آزمایش انجام شد و نتایج حاصله حاکی از اثر افزایندگی پیش‌‌فراوری گرمادهی و اثر کاهندگی پیش‌‌فراوری آلتراسانیک بود. اضافه کردن نانو ذرات اکسید آهن، مس و آلومینیوم به ترتیب منجر به 4/21 درصد افزایش در بهترین حالت، 9/22 درصد کاهش و 9/22 درصد کاهش در بدترین حالت شد. مقایسه بیوگاز تولیدی با سوبسترای پودر تخم مرغ نسبت به کود گاوی نشان دهنده تولید بیشتر بیوگاز توسط پودر تخم مرغ به میزان 1/6 درصد بود. نتیجه حاصل از بررسی اسید چرب فرار در پایان واکنش‌‌ها حاکی از وجود ماده مغذی برای تولید بیشتر بیوگاز توسط راکتورهای حاوی سوبسترای پودر تخم مرغ بود. آنالیز بیوگاز تولید شده نشان دهنده اثر مثبت نانو ذرات بر درصد متان در ترکیب بیوگاز بود. آنالیز ترکیبات کود گاوی در قبل و بعد از انجام فرایند تولید بیوگاز نشان داد که نسبت C/N از 26 به 26/13، 12/15 و 69/14 برای راکتورها با پیش‌‌فراوری‌‌های متفاوت متناسب با حجم بیوگاز تولید شده، تغییر کرده است. کلمات کلیدی: بیوگاز، کود دامی، پودر تخم مرغ، نانو اکسید آهن، نانو ذره مس، نانو اکسید آلومینیوم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی