Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Jalil Razavi najafabadi,Hamed Zilouei,Ali Esehaghbeygi
سیدجلیل رضوی نجف ابادی (استاد راهنما) حمید زیلوئی (استاد مشاور) علی اسحق بیگی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Saeed Hoseinkhani
سعید حسین خانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Fabrication and Evaluation of a Complete Mix Digester for Biogas Production from Liquid Manure
Increasing global population and energy consumption has reduced the amount of non-renewable energy source and fossil fuels. Discovery of new and renewable energy sources is the best way to reduce utilizing energy resource in the world. Some of the renewable energy resources include solar energy, wind energy, thermal energy and energy released from biomass. Biomass-based primary energy sources have been increased due to the increase in food consumption, agricultural and food industry wastes and expanding husbandry industry. The increase of these wastes led generating energy from these sources to be newer and more affordable. Biogas, produced from anaerobic digestion of biomass, is a complex that contains methane (55-70%), carbon dioxide (30-45%) and a few amounts of nitrogen, hydrogen and hydrogen sulfide gases. Many researches have been done in past years on designing different systems of anaerobic fermentation, increasing efficacy of biogas production, and also increasing of methane efficiency. Experimental digesters have been produced in laboratory and semi-industrial pilot scales in universities and research institutes, and many studies have been done on performing these devices. In this research, a Continuous Anaerobic Fermentation Digester Unit (CAFDU), Plug flow piston model, was designed and made in Isfahan University of Technology (IUT), Isfahan, Iran, in semi-industrial scale, with volume of 3.6 m3. Different parts of the system include main reservoir of digester, dilution tank, control unit for material entry and exit and mixing them during a process, temperature and heating control system, control system for pressure, transmission and measurement of produced gas, and gas storage tank; all of these parts have been separately made in bio-system mechanical engineering workshop; then these parts transferred to the IUT educational and research farm and was assembled and mounted next to the farm dairy unit. To evaluate the system, 2700 liters of dairy manure diluted with water (1:1) and was fed to the digester and after 20 days and activation of metastasis microorganisms, based on a hydraulic retention time of 15 days, 180 liters of fresh diluted manure was daily fed to the digester and the same quantity was discharged from its tank. Total solids (TS) and volatile solids (VS) of the incoming and outgoing substrate were (6.76% and 4.47%), and (3.67% and 2.66%) respectively. This shows a decrease of 46% for TS and 40% for VS. The pH level increased from 6.9 to 7.7. Gas production in the first 20 days was 3435 liters, containing 58.2% methane, 38.5% CO2 and 3.3% H2S and other gases. After the starting to inject fresh fertilizer within four days, 970 liters of biogas was produced, containing 61.4% methane, 36.6% CO2 and 2% other gases. Keywords: Biogas, Methane, Continuous Digester, Anaerobic Digestion, Plug Flow Digester.
افزایش روزافزون جمعیت جهان و افزایش مصرف انرژی با عث کاهش منابع انرژی های تجدید ناپذیر و سوخت های فسیلی شده است. کشف منابع جدید و تجدیدپذیر انرژی بهترین راه حل را برای کاهش منابع انرژی به جهان ارائه داد . برخی منابع تجدیدپذیر انرژی عبارتند از انرژی های خورشیدی، بادی، زمین گرمایی و زیست توده. در این میان با افزایش مصرف مواد غذایی در جهان و افزایش ضایعات کشاورزی و صنایع غذایی و همچنین توسعه صنایع دامپروری ، منابع اولیه زیست توده برای تولید انرژی افزایش چشم گیری پیدا کرد. افزایش این ضایعات تولید انرژی از این منابع را جدی تر و به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه تر کرد. بیوگاز ترکیبی از گازهای متان (%70-55)، دی اکسیدکربن (%45-30) و مقادیر اندکی نیتروژن، هیدروژن و سولفید هیدروژن می باشد که از تخمیر منابع زیست توده در شرایط بی هوازی تولید می شود. پژوهش های فراوانی برای طراحی دستگاه های مختلف تخمیر بی هوازی و افزایش بهره وری تولید بیوگاز و راندمان متان در طول سالیان گذشته انجام گرفته است. هاضم های آزمایشی در اندازه های آزمایشگاهی و پایلوت نیمه صنعتی در دانشگاه ها و پژوهشگاه های مختلف ساخته و راه اندازی شد ه است و پژوهش های مختلفی بر روی آنها انجام گرفته است. در این پژوهش یک واحد هاضم پیوسته تخمیر بی هوازی مدل پیستونی Plug flow در اندازه پایلوت نیمه صنعتی با حجم 6 /3 مترمکعب در دانشگاه صنعتی اصفهان طراحی و ساخته شد. بخش های مختلف این دستگاه که عبارتند از مخزن اصلی هاضم، حوضچه رقیق سازی، سیستم های ورود و خروج مواد و اختلاط در حین فرآیند، سامانه کنترل دما و گرمایش، سامانه کنترل فشار، انتقال و اندازه گیری گاز تولید شده و مخزن ذخیره گاز در کار گ اه مهندسی مکانیک بیوسیستم ساخته شد. پس از ساخت اجزای دستگاه، بخش های مختلف به مزرعه آموزشی-پژوهشی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان انتقال یافت و در کنار واحد گاوداری مزرعه نصب و مونتاژ گردید. به منظور ارزیابی واحد ساخته شده پس از نصب و راه اندازی دستگاه، میزان 2700 لیتر کود رقیق شده با آب به نسبت 1:1 در هاضم بارگذاری شد و پس از گذشت 20 روز و فعال شدن میکروارگانیسم های متان ساز براساس زمان ماند هیدرولیکی 15 روز، روزانه 180 لیتر کود تازه رقیق شده به داخل هاضم تزریق شد و همین مقدار از هاضم خارج گردید. میزان جامدات کل ( TS ) و میزان جامدات فرار ( VS ) سوبسترای وارد شده به هاضم به ترتیب 76/6% و 47/4% بود که پس از خروج از هاضم به طور میانگین 67/3% و 66/2% اندازه گیری شد، نشان داد که TS به میزان 46% و VS نیز به میزان 40% کاهش داشته اند. pH نیز از 9/6 به 7/7 افزایش پیدا کرد. میزان گاز تولید شده در دوره 20 روزه اول 3435 لیتر بود که طبق آنالیز انجام شده 2/58% آن را متان، 5/38% آن را دی اکسیدکربن و 3/3% آن را سولفیدهیدروژن و سایر گازها تشکیل می دادند. همچنین پس از شروع تزریق کود تازه طی 4 روز 970 لیتر گاز تولید شد که با آنالیز انجام شده 4/6 1 % متان، 6/36% دی اکسیدکربن و2% گازهای دیگر، ترکیب گازهای موجود در آن بود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی