Skip to main content
SUPERVISOR
Aminolah Masoumi,Morteza Sadeghi,Seyed Jalil Razavi najafabadi,Hamed Zilouei
امین اله معصومی (استاد راهنما) مرتضی صادقی (استاد مشاور) سیدجلیل رضوی نجف ابادی (استاد راهنما) حمید زیلوئی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Sahar Khademi
سحر خادمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Development of an Automatic Control System for Biogas Production in a Digester
An increase in global energy demand vis-a-vis the depletion of fossil fuel reserves on one hand, and environmental degradation and global warming due to the use of fossil fuels on the other hand are one of the challenges ahead. Hence, today one of the main challenges in all parts of the world is the supply of energy for the future. Accordingly, renewable energy sources such as biogas should be developed. One of the main sources for biogas production is biomass. Due to limitations on the availability of biomass, the substrate used to produce biogas should be carefully selected. On the other hand, due to the sensitivity of biogas production process control techniques to create stable conditions in the reactors or digesters and thus to produce permanent biogas production are important as well. In this study, an automatic control system for controlling pressure inside a continuous plug flow digester with an approximate volume of 3600 liters and the temperature of materials was developed. After installing the control system, in four separate periods, the production of biogas and methane for four different types of substrate including a combination of dairy manure and water (slurry) with a ratio of 1: 1(treatment 1), co-digestion of manure slurry and 8% used frying oil (treatment 2), co-digestion of manure slurry 10% used frying oil (treatment 3), co-digestion of manure slurry and 12% used frying oil (treatment 4). Feeding to the digester was carried out every other day and each time the same amount of material was discharged from the the digester. At each feeding and discharging stage, the substrate and the outgoing material were used to determine the pH level, total solids (TS), volatile solids (VS), ammonia and organic loading (COD). Also, the amount of gas generated at each digester discharge was recorded from a gas flow meter. Data were analyzed in SAS statistical software. Using LSD mean comparison, the significance difference of each parameter was evaluated. The results showed that the oil additive had a great influence on the production of biogas and the increase of methane content. In addition, the mean comparison of LSD showed no significant difference between the average volumes of biogas produced from the combination of three levels of oil addition to dairy manure slurry. But in the case of methane, the highest methane production of 61.9% to 61% was obtained treatment 4. The lowest amount of gas and methane produced belonged to the treatment 1. Also, the amount of methane gas produced on average for treatments 1, 2, 3, and 4 were 22.2, 78.4, 106.7 and 117.5 liters kg -1 of organic load entering the digester. According to the results of this study, the co-digestion of used frying oil with dairy manure produced the highest levels of biogas and methane. However, due to higher levels of COD produced in this co-digestion process, the environmental aspects of this operation and longer digestion durations should be considered. Keywords: Biogas, automatic control, continuous flow digestion, dairy manure, frying oil.
افزایش تقاضای جهانی انرژی در مقابل رو به اتمام بودن ذخایر سوخت فسیلی و از طرفی اثرات مخرب زیست محیطی و گرم شدن کره زمین ناشی از مصرف رستورانای فسیلی یکی از مشکلات پیش رو است. از این رو امروزه یکی از چالش های عمده در تمام مناطق جهان، فراهم کردن انرژی برای آینده است. بر این اساس منابع انرژی تجدید پذیر مانند بیوگاز باید توسعه یابد. یکی از منابع اصلی برای تولید بیوگاز، زیست توده است. به دلیل محدودیت های موجود در دستیابی به انواع زیست توده، بستر مورد استفاده برای تولید بیوگاز باید به دقت انتخاب شود. از طرفی حساسیت بالای فرآیندهای تولید بیوگاز استفاده از تکنیک های کنترل فرآیند را برای ایجاد شرایط پایدار و لذا تولید دائمی بیوگاز، ضروری ساخته است. در این پژوهش ابتدا یک سامانه کنترل اتوماتیک برای کنترل دما و فشار مواد داخل یک هاضم نوع پیستونی (پلاگ فلو) پیوسته با حجم تقریبی 3600 لیتر ساخته شد. پس از نصب سامانه کنترل، در چهار دوره مجزا میزان تولید بیوگاز و متان برای چهار نوع خوراک مختلف شامل ترکیب کود گاوی و آب با نسبت 1:1، کود گاوی وآب و روغن رستوران 8 درصد، کود گاوی و آب و روغن رستوران 10درصد و کود گاوی و آب و روغن رستوران 12 درصد، اندازه گیری شد. خوراک دهی به هاضم به صورت یک روز درمیان انجام شد و در هر مرتبه خوراک دهی، به همان میزان مواد از هاضم خارج شد. در هر مرتبه خوراک دهی و تخلیه، از مواد ورودی به هاضم و مواد خروجی از آن یک نمونه برای اندازه گیری پارامتر های اسیدیته، جامدات کل (TS)، جامدات فرار (VS)، آمونیاک و میزان بار آلی (COD) گرفته شد. همچنین میزان گاز تولید شده در هر مرتبه تخلیه هاضم، از روی کنتور اندازه گیری حجم گاز ثبت شد. در نرم افزار آماری SAS و با استفاده از مقایسه میانگین LSDمعنی دار بودن تفاوت میانگین هر یک از پارامترها بررسی شد. نتایج نشان داد که افزودن روغن تاثیر زیادی بر تولید بیوگاز و افزایش میزان متان داشت. علاوه بر این مقایسه میانگین LSD نشان داد تفاوت معنی داری بین میانگین حجم بیوگاز تولید شده از ترکیب سه درصد متفاوت روغن با کود گاوی وجود نداشت. اما در مورد گاز متان بیشترین میزان تولید بین 9/56 تا 61 درصد برای ترکیب کود و آب و روغن 12 درصد بدست آمد. کمترین حجم گاز تولیدی و میزان متان برای ترکیب کود و آب بدست آمد. همچنین میزان گاز متان تولید شده از ترکیب کود گاوی و آب، کود با روغن رستوران 8 درصد، کود با روغن رستوران 10 درصد و کود با روغن رستوران 12 درصد به طور میانگین، به ترتیب برابر 2/22، 44/78، 7/106 و 5/117 لیتر به ازای هر کیلوگرم بار آلی وارد شده به هاضم بدست آمد. در این مطالعه استفاده از روغن رستوران 12 درصد برای هضم همزمان با کود گاوی پیشنهاد نمی شود چراکه مطابق نتایج ثبت شده افزایش میزان روغن باعث افزایش بار آلی در مایع خروجی از هاضم می شود و این از نظر مسائل زیست محیطی مطلوب نمی باشد. کلمات کلیدی : بیوگاز، کنترل اتوماتیک، هاضم پلاگ فلو پیوسته، کود گاوی، روغن رستوران

ارتقاء امنیت وب با وف بومی