طراحي محفظه تخمير و ساخت هاضم بي‌هوازي ناپيوسته به منظور توليد بيومتان

Design fermentation volume and construction of batch biogas digester for methane gas production

رآكتور قلب واحد بيوگاز است. طراحي اصولي هاضم بي هوازي باعث افزايش بهره وري توليد گاز متان مي گردد. در اين تحقيق با هدف طراحي هاضم بي هوازي سه روش طراحي حجمي هاضم بر اساس 1- ميزان بيوگاز مصرفي، 2- ميزاي سوبستراي موجود و 3- فرمول شيميايي سوبسترا بررسي شده كه با توجه به شرايط مي توان در طراحي انتخاب نمود. اين طراحي بر مبناي نياز به حجم معيني بيوگاز مورد نياز براي پخت و پز روستايي در نظر گرفته شده است. با استفاده از روابط مرتبط بين حجم هاضم و مقدار توليد بيوگاز و با انتخاب سوبسترايي كه كمترين ميزان توليد بيوگاز را به ازاي حجم دارد، اقدام به طراحي واحد گرديد. ابتدا مقدار سوبستراي مورد نياز براي توليد مقدار مشخص گاز تعيين گرديد و در نتيجه محاسبه حجم تخمير، ابعاد رآكتور و تعيين جنس رآكتور اقدام شد. مقدار حجم مورد نياز گاز محاسبه شده براي ذخيره سازي يك روزه در خود هاضم، برابر 77 ليتر مي باشد. حجم نهايي هاضم برابر مجموع حجم ذخيره گاز و حجم تخمير مي باشد كه برابر است با 400 ليتر محاسبه گرديد. بعد از ساخت هاضم طراحي شده، با استفاده از سوبستراي گاوي، هاضم به مدت 40 روز تست گرديد. مشاهده شد بعد از 10 روز، بيوگاز توليد شده قابل اشتعال شد. بيش ترين مقدار متان توليدي 79 درصد و مقدار بيوگاز توليدي 205 ليتر اندازه گيري و ثبت گرديد. مقدار كل بيوگاز توليدي در 40 روز 7040 ليتر بود. مهم ترين نتيجه حاصل از اين پژوهش، دست يابي به دانش فني طراحي و ساخت و بهينه سازي يك هاضم بيوگاز مي باشد. به ويژه آن كه سعي بر آن شده است كه نيازمندي هاي داخلي را برآورده نمايد و قابليت بهره گيري در سطوح مختلف كاربري و تحقيقات آتي را داشته باشد.

The heart of biogas production is a reactor. The proper design of an anaerobic digester increases the methane production efficiency In this study, to design an anaerobic digester, three volumetric design methods of digestion based on the amount of biogas consumed, the amount of substrate available, and the chemical formula of the substrate were investigated, which can be selected according to the conditions in the design. The priority was given to the amount of gas required for rural cooking. Using the relationships between digestion volume and biogas production volume and selecting the substrate that has the lowest biogas production per volume, a unit design was performed. First, the amount of substrate required to produce a certain amount of gas was determined and as a result, the fermentation volume, reactor dimensions, and reactor material were determined. The amount of gas required for the one-day storage in the digester is 77 liters. The final volume of digestion is equal to the total volume of gas storage and the volume of fermentation, which was equal to 400 liters. After manufacturing the designed digester, the digestion was evaluated for 40 days using cow substrate. It was observed that the produced biogas became flammable after 10 days. The maximum amounts of produced methane and biogas were 79% and 205 l, respectively, with a total biogas volume of 7040 l produced in 40 days. The produced methane became flammable after 10 days. The highest percentage of methane was recorded at 79%, which was related to the first stage of evaluation. The most important achievement of this research is the technical knowledge for the design, manufacture, and optimization of a biogas digester. In particular, it has been tried to meet the internal needs and be able to be used at different levels of use and future research.