Skip to main content
SUPERVISOR
Hamed Zilouei,AliAkbar AlemRajabi
حمید زیلوئی (استاد مشاور) علی اکبر عالم رجبی (استاد راهنما)
 
STUDENT
MOHAMMADJAVAD ADHAM
محمدجواد ادهم

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Experimental Investigation of bio-methane production by types of plant and animal wastes
Environmental pollution, lack of energy, increase in greenhouse gases and global warming are the greatest human challenges in the 21st century that threatens his life. Due to the impressive growth of the Industries in the world, and in order to reduce environmental pollutions, energy costs, dependence on fossil fuels and global warming, attentions has been focused on renewable energies. One of the ways to produce renewable energy is -Biogas production- control of produced methane from anaerobic digestion of excreta and wastes. In this process, oxygen is not consumed, it doesn't need much nutrients and the produced methane is usable as a energy source. Also by production of biogas, natural gas and oil resources are extracted at a lower rate and these resources are reserved for the future. It is worth mentioning that the produced biogas can be used for cooking, heating, power generation and automotive fuel. In this project, bio-methane potential of several plant and animal residues have been investigated and determined. The plant wastes include: coffee pulp waste, residue of sesame oil extract, residue of cichorium plant distillation, residue of cumin plant distillation, residue of citrus bigardia plant distillation, and date kernel. The animal wastes include: cow manure, laying hens manure, broiler chicken manure, and egg powder. Also three pretreatments were applied, i.e. physical, oven heating, and autoclave heating at 120°C. In this study, two tests have been performed to produce biogas at mesophilic conditions at 37 ± 0.5? which continued for 54 and 60 days. In each test, there were 18 duplicate reactors with different content, that is, in each test there were 36 reactors. Each reactor contained inoculum (cow rumen fluid), water and substrate. A variety of plant and animal residues either individual or combined were used as substrate. In order to measure the volume of the produced biogas, the water column displacement method was used. Finally, gas composition and methane percentage were obtained by means of a pressure lock syringe and injection into a gas chromatography system. In the first test, which continued for 54 days, cow manure with production of 485.58 had the maximum methane production and the oven pre-treated residue of citrus bigardia plant distillation with production of 154.30 had the lowest methane production. In the second test which continued for 60 days, oven pre-treated coffee pulp waste with production of 502.03 had the maximum methane production and the oven pre-treated date kernel with production of 150.66 had the minimum methane production. The results were analyzed by specifying the composition of the collected biogas and performing elemental analysis and determining the ratio of carbon to nitrogen. Keywords Renewable Energy, Anaerobic digestion, Methane, Biogas, Plant and Animal Residues, Gas Chromatography, Elemental analysis
آلودگی محیط‌زیست، کمبود انرژی، افزایش گازهای گلخانه‌ای و گرمایش جهانی، از بزرگترین چالش‌های بشر در قرن 21 است که زندگی او را تهدید می‌کند. به‌علت رشد چشمگیر صنایع در جهان و به‌منظور کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی، هزینه‌های انرژی، وابستگی به سوخت‌های فسیلی و گرمایش جهانی توجه همه به‌سوی انرژی‌های تجدیدپذیر جلب شده است. یکی از روش‌های تولید انرژی تجدیدپذیر، کنترل متان تولیدی از هضم بی‌هوازی فضولات و پسماندها -تولید بیوگاز- است. در این فرایند اکسیژن مصرف نمی‌شود، نیاز به مواد مغذی زیاد ندارد و متان تولید شده به‌عنوان یک منبع انرژی، قابل‌مصرف است. همچنین با تولید بیوگاز میزان برداشت از منابع نفت و گاز زیرزمینی کمتر شده و این منابع برای آینده ذخیره می‌شوند. لازم به ذکر است که بیوگاز تولیدی می‌تواند به‌منظور پخت‌وپز، گرمایش، تولید برق و سوخت خودرو استفاده شود. در این پروژه پتانسیل متان زیستی چندین پسماند گیاهی و حیوانی بررسی و تعیین شده است. پسماندهای گیاهی شامل: پسماند قهوه، پسماند روغن‌گیری کنجد، پسماند عرق‌گیری گیاه کاسنی، پسماند عرق‌گیری گیاه زیره، پسماند عرق‌گیری گیاه بهارنارنج و هسته خرما است. پسماندهای حیوانی شامل: کود گاوی، کود مرغ تخم‌گذار، کود مرغ گوشتی و پودر تخم‌مرغ است. همچنین از سه پیش‌فراوری فیزیکی، گرمادهی با آون و گرمادهی با اتوکلاو در دمای 120 درجه سلسیوس استفاده شده است. در این پژوهش 2 آزمایش به‌منظور تولید بیوگاز در شرایط مزوفیلیک و دمای 5/0 37 انجام شد که به‌ترتیب 54 و 60 روز به طول انجامید. در هر آزمایش 18 راکتور با محتوای متفاوت وجود داشت که به‌صورت دوتایی بودند یعنی در هر آزمایش 36 راکتور وجود داشت. هر راکتور حاوی مخلوط میکروبی ( مایع شکمبه گاو )، آب و سوبسترا بود. انواع پسماندهای گیاهی و حیوانی به‌صورت تکی یا ترکیبی به‌عنوان سوبسترا استفاده شد. به‌منظور اندازه‌گیری حجم بیوگاز تولیدی از روش جابجایی ستون آب استفاده شد. درنهایت ترکیب گاز و درصد متان آن به‌وسیله سرنگ قفل‌کننده فشار و تزریق به دستگاه کروماتوگرافی گاز بدست آورده شد. در آزمایش اول که 54 روز به طول انجامید کود گاوی با تولید 58/485 بیشترین و پسماند عرق‌گیری گیاه بهارنارنج با تولید 30/154 کمترین تولید متان را داشتند که تحت پیش‌فراوری گرمایی با آون بود. در آزمایش دوم که 60 روز طول کشید نیز پسماند قهوه پیش‌فراوری‌شده گرمایی با آون با تولید 03/502 بیشترین تولید و هسته خرما پیش‌فراوری‌شده گرمایی با آون با تولید 66/150 کمترین تولید متان را داشتند. با تعیین ترکیب بیوگاز جمع‌آوری‌شده و انجام آنالیز عنصری و تعیین نسبت کربن به نیتروژن نتایج مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. کلمات کلیدی : انرژی تجدیدپذیر، هضم بی‌هوازی، متان، بیوگاز، پسماندهای گیاهی و حیوانی، کروماتوگرافی گاز، آنالیز عنصری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی