پیش‌بینی و بهینه‌سازی پتانسیل تولید سوخت‌ زیستی بیوگاز از پسماند کشاورزی و دامی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشگاه مواد و انرژی کرج،

2 دانشیار دانشگاه تبریز، تبریز

3 دانشجوی دکتری مکانیزاسیون انرژی در کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده

 این پژوهش  با هدف دستیابی به یک فن‌آوری تولید سوخت‌های زیستی با کارآیی بالا و کم‌هزینه در مقیاس پایلوت می‌باشد. راکتور اختلاط کامل با تغذیه نیمه‌پیوسته به حجم 180 لیتر ساخته شد. به‌منظور پیش‌بینی وبهینه سازی اثر دو نرخ بارگذاری آلی (kg VS .(m-3.d-1[F E1] 2 و 3 به ترتیب از ترکیب کود گاوی با پسماند گیاهی ذرت با نسبت ترکیبی (75:25 و50:50) بر اساس مواد جامد فرار و با زمان ‌ماند هیدرولیکی 25روز در دمای مزوفیلیک (°C2 ±35) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد کارایی تولید سوخت زیستی با افزایش نرخ بارگذاری کاهش داشته و بیشترین عملکرد بیوگاز در  هضم ترکیبی با نرخ بارگذاری آلی  kg VS .(m-3.d-1)2 در نسبت کود گاوی به کلش ذرت (75:25) به میزان (lN. kg-1 VS added) 17/311 به دست آمد. بالاترین درصد متان در هر دو نرخ بارگذاری در محدوده تولید پایدار بیوگاز حدود58 تا 62 درصد و میزان کاهش جامدات آلی ورودی بین 54 تا 74 درصد متغیر بود.نتایج نشان داد تخمین پتانسیل تولید بیوگاز توسط مدل­های لوجستیک و گومپرتز اصلاح‌شده در هاضم نیمه‌پیوسته با ضریب تبیین (R2) بیش از 99/0% بهترین کارایی را داشته است



 

کلیدواژه‌ها


- بی‌نام، (2011) "کمپوست، روش‌های اندازه‌گیری فیزیکی و شیمیایی"، موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، استاندارد ملی ایران، شماره 13320.

 

- سعیدی، س. هاشمی، س.ج. کاظمی، س.ی. (1392) "بررسی اثر پیش تیمار شیمیایی کاه برنج با آمونیاک، اوره و سود بر تولید بیوگاز"، مهندسی بیوسیستم ایران، دوره 44 شماره (1 ) 67.

 

- Adebayo1, A. O., Jekayinfa, S. O., Linke, B.  (2015) “Effects of Organic Loading Rate on Biogas Yield in a Continuously Stirred Tank Reactor Experiment at Mesophilic Temperature”, British Journal of Applied Science & Technology 11(4): 1-9.

 

- APHA (American Public Health Association) (1998) “Standard methods for the Experimental of Water and Wastewater. APHA Washington”, D. C

Babaee, A., and Shayegan. J. 2011. Effect of organic loading rates (OLR) on production of

Methane from anaerobic digestion of vegetables waste. Bio Technology 8-13may411-417.

 

- Castillo M.E.F., Cristancho, D.E. and Arellano, V.A. (2006) “Study the operational condition for anaerobic digestion of urban solid waste”, Waste management, 26, 546-556.

 

- El-Shinnawi, M. M., ElTahawi, ElM Houssieni B.S... And Fahmy, S.S... (1989) “Changes of organic constituents of crop residues and poultry wastes during fermentation for biogas production”, Journal of Applied Microbiology and Biotechnology, 5(4):475-486. 

  

- Kurnani, A., Hidayati, Y. A., Fitriani, D. and Imanudin, O. (2010) “The effect of C/N ratios of a mixture of beef cattle feces and water hyacinth (Eichorniacrassipes) on the quality of biogas and sludge”, Lucrari Stiintifice.

 

- Latinwo, G.K., and Agarry, S.E. (2015) “Modeling the kinetics of biogas from mesophilic anaerobic co-digestion of cow dung with plantain peels. Int”, Journal of Renewable Energy Development 4(1): 55-63.

 

- Li, Y., Zhang, R. He., Y. Zhang., Ch. Liu, X Chen. Ch. and Liu, G. (2014) “Anaerobic             co- digestion of chicken manure and corn Stover in batch and continuously stirred tank reactor (CSTR)”, Bio. Tech.  156:342-347.

 

- Linke, B. (2006)” Kinetic study of thermophilic anaerobic digestion of solid wastes from potato processing”, Biomass and Bioenergy 30: 892-896.

 

- Lo, H.M., Kurniawan, T.A. Sillanpaa, M.E.T. Pai, Y. and Yand, C.F. Chiang.  (2010) “Modeling biogas production from organic fraction of MSW co-digested with MSWI ashes in anaerobic bioreactors”, Bio resources Technology 101: 6329-6335.

 

- Maamri, S., and Amrani, M. (2014) “Biogas Production from Waste Activated Sludge Using Cattle Dung Inoculums- Effect of Total Solid Contents and Kinetics Study”, Ene, Procedia. 50:352-359.

 

- Madsen M., Holm-Neilsen, JB. and Esbense, KH. (2011) “Monitoring of anaerobic digestion process: A review perspective”, Renew Sustain Energy Rev 15:3141-3155.

 

- Nielfa, A. Cano, R., Vinto Fernandez, M. E. and Fdz-Polanco, M. (2015) “Anaerobic-digestion-modeling-of-the-main-components-of-organic-fraction-of-municipal-solid-waste”, Process safety and Environmental Protection 94:180-187.

 

- Sanaei- Moghadam, A., Abbaspour-Fard, M.H., Agahel, H., Aghkhani M.H. and Abedini-Torghbeh, J. (2014) “Enhancement of Biogas Production by Co-digestion of Potato Pulp with Cow Manure in a CSTR System”, Appl, Biochem. Biotechnol, 173:1858-1869.

  

- Siddiqui, Z., N. Horan and K. Anaman, (2011) “Optimization of C: N ratio for co-digested processed industrial food waste and waste sludge using the BMP test”, Int, Jou, Che. Re. Eng., 9.

 

- Song Z, G., Yang Guo, Y. and Zhang, T.  (2012) “Comparison of tow chemical pretreatments of rice straw for biogas production by anaerobic digestion”, Bio Resources 7:3223-3236.

 

- Sreenivas, R., Retter, A. and Hobbs, P.J.  (2010) “Effect of Biomass Hydrolysis on Biogas production”, Process Biochemistry 28 (2): 119–123.

 

- Tait, S., Tamis, J., Edgerteon, B. and Batstone, DJ. (2009) “Anaerobic digestion of spend bedding from deep litter piggery housing”, Bio resource Technol., 100: 2210.

 

- Tong, Zh, Linlin, L. Zilin, S., Guangxin, R., Youyang, F., Xinhui, H. and Gaphe, Y. (2013) “Biogas production by co-digestion of Gout Manure anaerobic with three crop residues”, Plos, ONE, 8(6): e66845.

 

- Umar, H. S., Firdausi, B. R., Sharifah, R. W. A. and Fadimtu, M. (2013) “Biogas production through Co-digestion of palm oil mill effluent with cow manure”, Nigerian J.of Basic and Applied Science 21(1): 79-84

- Xie, S., Zhan, Z. and Lawler, P. G. (2012) “Evaluation of biogas production from anaerobic

 

 

 

 

   

thesis in National University of Ireland.

 

digestion of pig manure and grass silage”, P.h.D

  

 

- Zhang, T., Yang, Y., Liu, L., Han, Ren, Y. G. and Yang, G. (2014) “Improved biogas production from chicken manure anaerobic digestion using cereal

Residues as co substrates”, Energy& Fuels, pubs, acs, org.

 

- Zhu, B., Zhang, P., Lord, R., Jenkins, JB. and Li,  X.  (2009) “Characteristics and biogas production potential of municipal solid waste pretreated with a rotary drum reactor”, Bio resource Technology 100:1122-1129.