توضیحات
فهرست مطالب
مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. .. ۲
-۱-۱ اهمیت موضوع و لزوم انجام مطالعه …………………………………………………………….. ۳
-۱-۲ اهداف …………………………………………………………………………………………………. ۵
-۱-۳ نوآوری پایان نامه …………………………………………………………………………………… ۵
فصل دوم
کلیات و تئوری …………………………………………………………………………………………………. ۷
-۲-۱ تاریخچه لندفیل …………………………………………………………………………………… ۷
-۲-۲ لندفیل های جدید ……………………………………………………………………………….. ۱۱
-۲-۳ ساختار لندفیل …………………………………………………………………………………… ۱۴
-۲-۴ بیوگاز لندفیل……………………………………………………………………………………… ۱۶
-۲-۵ استفاده از گاز لندفیل …………………………………………………………………………… ۱۷
-۲-۵-۱ روش های فیزیکی-شیمیائی …………………………………………………………… ۲۳
-۲-۵-۲ روش های بیولوژیکی ……………………………………………………………………. ۲۳
-۲-۵-۳ اصول روش تصفیه با بیوفیلتر ………………………………………………………….. ۲۶
-۲-۶ تصفیه گاز لندفیل ………………………………………………………………………………… ۳۳
-۲-۷ بررسی مدلهای بیوفیلتر ………………………………………………………………………. ۳۳
۳۴ ……………………………………………………….. Ottengraf -2-7-1 شرح تئوری مدل
۳۸ …………………………………………………………….Zarook -2-7-2 شرح تئوری مدل
۳۹ …………………………………………………………………… Hodge -2-7-3 بررسی مدل
ز
۴۲ ……………………………………………………………………………Li -2-7-4 بررسی مدل
۴۵ …………………………………………………… Deshusses -2-7-5 تئوری و آنالیز مدل
-۲-۷-۶ پارامترهای طراحی ………………………………………………………………………. ۴۹
فصل سوم
پیشینه تحقیق ……………………………………………………………………………………………… ۵۴
-۳-۱ مروری بر پژوهش های انجام شده ……………………………………………………………. ۵۴
فصل چهارم
مواد و روش کار …………………………………………………………………………………………….. ۶۷
-۴-۱ مواد و روشهای اندازهگیری …………………………………………………………………… ۶۷
-۴-۱-۱ روشهای اندازهگیری ……………………………………………………………………. ۸۲
-۴-۲ روش انجام آزمایش ……………………………………………………………………………… ۸۳
فصل پنجم
نتایج و بحث …………………………………………………………………………………………………. ۸۵
فصل ششم
نتیجه گیری و پیشنهادات ………………………………………………………………………………… ۱۰۴
-۶-۱ نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………. ۱۰۴
-۶-۲ پیشنهادات …………………………………………………………………………………………. ۱۰۵
منابع …………………………………………………………………………………………………………… ۱۰۶
ح
فهرست شکلها
عنوان صفحه
۱- تولید بیوگاز متان در لندفیل ……………………………………………………………….. ۱۲ – شکل ۲
۲- انتقال بیوگاز لندفیل به نیروگاه و تولید برق …………………………………………….. ۱۴ – شکل ۲
۳- نمونه ای از ساختار بیوفیلتر ساده ………………………………………………………… ۲۶ – شکل ۲
۴- شماتیک مفهوم مدل بیوفیلم در یک مقطع عرضی در طول ستون بیوفیلتر ……… ۳۵ – شکل ۲
۵- مدل بیوفیزیکی برای بیوفیلتر ……………………………………………………………… ۳۹ – شکل ۲
۶- ساختار کلی مدل برای موازنه جرم ………………………………………………………. ۴۶ – شکل ۲
۷- توضیح شماتیک مدل برای یک بخش ستون …………………………………………… ۴۶ – شکل ۲
۱- رشد باکتری در محیط کشت مایع ………………………………………………………… ۷۰ – شکل ۴
۲- کلنی های باکتری در محیط کشت جامد ………………………………………………… ۷۲ – شکل ۴
۳- کمپرسور استفاده شده ………………………………………………………………………. ۷۵ – شکل ۴
۴- بیوفیلتر استفاده شده ………………………………………………………………………… ۷۶ – شکل ۴
. ۵- سکوی سیمانی ساخته شده ………………………………………………………………… ۷۷ – شکل ۴
۶- نصب اتاقک فلزی ……………………………………………………………………………… ۷۷ – شکل ۴
۷- اتاقک فلزی نصب شده ……………………………………………………………………… ۷۸ – شکل ۴
۸- استقرار بیوفیلتر در داخل اتاقک فلزی …………………………………………………. ۷۸ – شکل ۴
۹- خروجی بیوگاز از چاه )شیر سمت راست( و اتصال به شبکه )شیر میانی( ………… ۷۹ – شکل ۴
۱۰ – اتصال خروجی بیوگاز از چاه به کمپرسور ……………………………………………… ۷۹ – شکل ۴
۱۱ – اتصال پمپ آب از طریق شیر تنظیم به ستون ……………………………………….. ۸۰ – شکل ۴
۱۲ – پمپ آب استفاده شده جهت چرخش آب درون ستون …………………………….. ۸۰ – شکل ۴
۱۳ – لوله تخلیه شیرابه از درون چاه ………………………………………………………….. ۸۱ – شکل ۴
۴- ثبت غلظت سولفید هیدروژن ستون با دستگاه سنسور ……………………………. ۸۱ – شکل ۱۴
۱۵ – سنسور گاز سولفید هیدروژن …………………………………………………………….. ۸۲ – شکل ۴
ط
متر ………………………………………………………………………………………. ۸۳ pH -16- شکل ۴
۱- تغییرات غلظت سولفید هیدروژن خروجی ستون بیوفیلتر بر حسب دبی ورودی – شکل ۵
۸۷ ………….ppm متفاوت بر حسب لیتر بر دقیقه با غلظت سولفید هیدروژن ورودی حدود ۲۵۰
۲- تغییرات غلظت سولفید هیدروژن خروجی ستون بیوفیلتر بر حسب دبی ورودی – شکل ۵
۸۹ ………….ppm متفاوت بر حسب لیتر بر دقیقه با غلظت سولفید هیدروژن ورودی حدود ۳۵۰
۳- تغییرات ظرفیت حذف بر حسب بار جرمی با غلظت سولفید هیدروژن ورودی – شکل ۵
۹۰ …………………………………………………………………………………………….. ppm حدود ۲۵۰
۴- تغییرات ظرفیت حذف بر حسب بار جرمی با غلظت سولفید هیدروژن ورودی – شکل ۵
۹۱ …………………………………………………………………………………………….. ppm حدود ۳۵۰
۵- تغییرات راندمان حذف بر حسب بار جرمی با غلظت سولفید هیدروژن ورودی – شکل ۵
۹۲ …………………………………………………………………………………………….. ppm حدود ۲۵۰
۶- تغییرات راندمان حذف بر حسب بار جرمی با غلظت سولفید هیدروژن ورودی – شکل ۵
۹۳ …………………………………………………………………………………………….. ppm حدود ۳۵۰
۷- تغییرات راندمان حذف بر حسب زمان ماند با غلظت سولفید هیدروژن ورودی – شکل ۵
۹۴ …………………………………………………………………………………………….. ppm حدود ۲۵۰
۸- تغییرات راندمان حذف بر حسب زمان ماند با غلظت سولفید هیدروژن ورودی – شکل ۵
۹۵ …………………………………………………………………………………………….. ppm حدود ۳۵۰
۹- تغییرات راندمان حذف بر حسب دبی ورودی با غلظت سولفید هیدروژن ورودی – شکل ۵
۹۶ …………………………………………………………………………………………….. ppm حدود ۲۵۰
۱۰ – تغییرات راندمان حذف بر حسب دبی ورودی با غلظت سولفید هیدروژن ورودی – شکل ۵
۹۷ …………………………………………………………………………………………….. ppm حدود ۳۵۰
۱۱ – تغییرات غلظت خروجی بر حسب زمان ماند با غلظت سولفید هیدروژن ورودی – شکل ۵
۹۸ …………………………………………………………………………………………….. ppm حدود ۲۵۰
۱۲ – تغییرات غلظت خروجی بر حسب زمان ماند با غلظت سولفید هیدروژن ورودی – شکل ۵
۹۹ …………………………………………………………………………………………….. ppm حدود ۳۵۰
ی
۱۳ – تغییرات غلظت سولفید هیدروژن ستون بیوفیلتر با دبی ورودی ۱ لیتر بر دقیقه – شکل ۵
بر حسب زمان …………………………………………………………………………………………………. ۹۹
۱۴ – تغییرات غلظت سولفید هیدروژن ستون بیوفیلتر با دبی ورودی ۲ لیتر بر دقیقه – شکل ۵
بر حسب زمان ………………………………………………………………………………………………… ۱۰۰
۱۵ – تغییرات غلظت سولفید هیدروژن ستون بیوفیلتر با دبی ورودی ۳ لیتر بر دقیقه – شکل ۵
بر حسب زمان ………………………………………………………………………………………………… ۱۰۱
۱۶ – تغییرات راندمان حذف سولفید هیدروژن ستون بیوفیلتر با دبی ورودی متفاوت بر – شکل ۵
حسب لیتر بر دقیقه …………………………………………………………………………………………. ۱۰۲
ک
فهرست جدولها
عنوان صفحه
۱- نمونه ای از ترکیب گاز دفنگاه …………………………………………………………….. ۱۵ – جدول ۲
۲- مشخصات سه سیستم بیولوژیکی ………………………………………………………… ۲۴ – جدول ۲
۳- نمونهای از بسترهای استفاده شده در بیوفیلتراسیون گازها …………………………. ۲۹ – جدول ۲
۴ خصوصیات مهم برخی از باکتریها که در تجزیه سولفید هیدروژن و دیگر ترکیبات – جدول ۲
گوگرددار استفاده شدهاند ………………………………………………………………………………….. ۳۲
۵- پارامترهای عملیاتی بیوفیلتر ………………………………………………………………. ۵۲ – جدول ۲
۶۹ …………. Thiobacillus thioparus 1- محیط کشت استفاده شده برای باکتری – جدول ۴
۱- ترکیب گاز دفنگاه شهر شیراز در منطقه برمشور ……………………………………… ۸۵ – جدول ۵
۲- ترکیب ورمی کمپوست بر اساس گزارش آزمایشگاه …………………………………… ۸۶ – جدول ۵
چکیده
مشکل اساسی دراستفاده از بیوگاز دفنگاه وجود آلاینده هایی مثل سولفید هیدروژن است. سولفید
هیدروژن گازی بیرنگ، سمی، اشتعالزا و دارای بوی نامطبوع است و به شدت سمی است و …..
دستگاههایی که در برابر خورندگی مقاوم باشند نیز هزینه زیادی دارد. بیشتر تکنولوژیهای تجاری که
برای حذف سولفید هیدروژن از جریانهای گازی وجود دارند فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی میباشند
که از نظر عملیاتی پرهزینه هستند. فرآیندهای گازشویی، جذب سطحی روی کربن، و اکسیداسیون
حرارتی و شیمیایی از آن جمله هستند. از مزایای فرآیندهای میکروبی، تبدیل مستقیم سولفید
هیدروژن به گوگرد عنصری، نیاز به انرژی ورودی کم، عدم تولید محصولات جانبی آلوده، هزینه های
کم و تولید بیومس یا زیست توده میباشد. ارجحیت دیگر روشهای زیستی ارزان بودن نصب ماشین
آلات و پایین بودن هزینه های راهبردی آن میباشد. در این مطالعه به منظور بررسی کارایی بیوفیلتر
در حذف آلاینده سولفید هیدروژن از گاز دفنگاه، ستون بیوفیلتری از جنس پلگسی گلاس با قطر ۱۵
سانتیمتر و ارتفاع ۲ متر استفاده شد.
این ستون با بستر طبیعی حاوی ورمیکمپوست تولید شده در
دفنگاه و گوشماهی، به کار گرفته شد. کارایی این بیوفیلتر ۹۷ درصد بود. در این پژوهش اقداماتی
جهت بهینه سازی عملکرد بیوفیلتر حذف کننده سولفید هیدروژن بیوگاز صورت گرفت. از جمله
استفاده از باکتری و محیط کشت ارزان و در دسترس، نصب پمپ آب برای پاشیدن آب در داخل
ستون و ایجاد رطوبت کافی جهت رشد و زنده مانی باکتری در داخل بستر های بیوفیلتر می باشد.
بعلاوه نصب شیر جهت تنظیم مقدار آب، اجرای آسان و موفق تزریق باکتری به بیوفیلتر، اضافه نمودن
باکتری از طریق سطل حاوی آب و پمپ، نصب ستون بیوفیلتر در لندفیل و اتصال آن به بیوگاز طبیعی
تولیدی چاه و ایجاد شرایط پایداری عملکرد بیوفیلتر، بررسی اثر دبی بیوگاز و غلظت سولفید هیدروژن
بر عملکرد بیوفیلتر از موارد دیگر است. همچنین بررسی میزان جذب سولفید هیدروژن توسط هر بستر
بیوفیلتر به طور جداگانه، استفاده از کمپرسور بین بیوگاز چاه و ستون بیوفیلتر جهت تامین مناسب تر
بیوگاز و شبیه سازی با نیروگاه لندفیل، بررسی تغییرات غلظت سولفید هیدروژن بیوگاز چاه و ورودی
نیروگاه و بررسی مشکلات احتمالی بیوفیلتر اصلی لندفیل و ارائه پیشنهادات مناسب از موارد دیگر
ه
است. پژوهش حاضر نشان داد که ستون بیوفیلتر با بهینه سازی های انجام شده می تواند در مقیاس
اصلی جهت حذف سولفید هیدروژن از بیوگاز لندفیل استفاده شود.
