فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول

مقدمه . .. 2

-1-1 اهمیت موضوع و لزوم انجام مطالعه .. 3

-1-2 اهداف . 5

-1-3 نوآوري پایان نامه 5

فصل دوم

کلیات و تئوری . 7

-2-1 تاریخچه لندفیل 7

-2-2 لندفیل هاي جدید .. 11

-2-3 ساختار لندفیل 14

-2-4 بیوگاز لندفیل 16

-2-5 استفاده از گاز لندفیل 17

-2-5-1 روش هاي فیزیكي-شیمیائي 23

-2-5-2 روش هاي بیولوژیكي . 23

-2-5-3 اصول روش تصفیه با بیوفیلتر .. 26

-2-6 تصفیه گاز لندفیل 33

-2-7 بررسي مدلهاي بیوفیلتر . 33

34 .. Ottengraf -2-7-1 شرح تئوري مدل

38 .Zarook -2-7-2 شرح تئوري مدل

39 Hodge -2-7-3 بررسي مدل

ز

42 Li -2-7-4 بررسي مدل

45 Deshusses -2-7-5 تئوري و آنالیز مدل

-2-7-6 پارامترهاي طراحي . 49

فصل سوم

پیشینه تحقیق 54

-3-1 مروري بر پژوهش هاي انجام شده . 54

فصل چهارم

مواد و روش کار .. 67

-4-1 مواد و روشهاي اندازهگیري 67

-4-1-1 روشهاي اندازهگیري . 82

-4-2 روش انجام آزمایش 83

فصل پنجم

نتایج و بحث . 85

فصل ششم

نتیجه گیری و پیشنهادات 104

-6-1 نتیجه گیري . 104

-6-2 پیشنهادات . 105

منابع 106

ح

فهرست شکلها

عنوان صفحه

1- تولید بیوگاز متان در لندفیل .. 12 - شكل 2

2- انتقال بیوگاز لندفیل به نیروگاه و تولید برق .. 14 - شكل 2

3- نمونه اي از ساختار بیوفیلتر ساده 26 - شكل 2

4- شماتیک مفهوم مدل بیوفیلم در یک مقطع عرضي در طول ستون بیوفیلتر 35 - شكل 2

5- مدل بیوفیزیكي براي بیوفیلتر 39 - شكل 2

6- ساختار کلي مدل براي موازنه جرم . 46 - شكل 2

7- توضیح شماتیک مدل براي یک بخش ستون 46 - شكل 2

1- رشد باکتري در محیط کشت مایع 70 - شكل 4

2- کلني هاي باکتري در محیط کشت جامد 72 - شكل 4

3- کمپرسور استفاده شده . 75 - شكل 4

4- بیوفیلتر استفاده شده 76 - شكل 4

. 5- سكوي سیماني ساخته شده 77 - شكل 4

6- نصب اتاقک فلزي 77 - شكل 4

7- اتاقک فلزي نصب شده 78 - شكل 4

8- استقرار بیوفیلتر در داخل اتاقک فلزي . 78 - شكل 4

9- خروجي بیوگاز از چاه )شیر سمت راست( و اتصال به شبكه )شیر میاني( 79 - شكل 4

10 - اتصال خروجي بیوگاز از چاه به کمپرسور 79 - شكل 4

11 - اتصال پمپ آب از طریق شیر تنظیم به ستون .. 80 - شكل 4

12 - پمپ آب استفاده شده جهت چرخش آب درون ستون .. 80 - شكل 4

13 - لوله تخلیه شیرابه از درون چاه .. 81 - شكل 4

4- ثبت غلظت سولفید هیدروژن ستون با دستگاه سنسور . 81 - شكل 14

15 - سنسور گاز سولفید هیدروژن .. 82 - شكل 4

ط

متر . 83 pH -16- شكل 4

1- تغییرات غلظت سولفید هیدروژن خروجي ستون بیوفیلتر بر حسب دبي ورودي - شكل 5

87 .ppm متفاوت بر حسب لیتر بر دقیقه با غلظت سولفید هیدروژن ورودي حدود 250

2- تغییرات غلظت سولفید هیدروژن خروجي ستون بیوفیلتر بر حسب دبي ورودي - شكل 5

89 .ppm متفاوت بر حسب لیتر بر دقیقه با غلظت سولفید هیدروژن ورودي حدود 350

3- تغییرات ظرفیت حذف بر حسب بار جرمي با غلظت سولفید هیدروژن ورودي - شكل 5

90 .. ppm حدود 250

4- تغییرات ظرفیت حذف بر حسب بار جرمي با غلظت سولفید هیدروژن ورودي - شكل 5

91 .. ppm حدود 350

5- تغییرات راندمان حذف بر حسب بار جرمي با غلظت سولفید هیدروژن ورودي - شكل 5

92 .. ppm حدود 250

6- تغییرات راندمان حذف بر حسب بار جرمي با غلظت سولفید هیدروژن ورودي - شكل 5

93 .. ppm حدود 350

7- تغییرات راندمان حذف بر حسب زمان ماند با غلظت سولفید هیدروژن ورودي - شكل 5

94 .. ppm حدود 250

8- تغییرات راندمان حذف بر حسب زمان ماند با غلظت سولفید هیدروژن ورودي - شكل 5

95 .. ppm حدود 350

9- تغییرات راندمان حذف بر حسب دبي ورودي با غلظت سولفید هیدروژن ورودي - شكل 5

96 .. ppm حدود 250

10 - تغییرات راندمان حذف بر حسب دبي ورودي با غلظت سولفید هیدروژن ورودي - شكل 5

97 .. ppm حدود 350

11 - تغییرات غلظت خروجي بر حسب زمان ماند با غلظت سولفید هیدروژن ورودي - شكل 5

98 .. ppm حدود 250

12 - تغییرات غلظت خروجي بر حسب زمان ماند با غلظت سولفید هیدروژن ورودي - شكل 5

99 .. ppm حدود 350

ي

13 - تغییرات غلظت سولفید هیدروژن ستون بیوفیلتر با دبي ورودي 1 لیتر بر دقیقه - شكل 5

بر حسب زمان . 99

14 - تغییرات غلظت سولفید هیدروژن ستون بیوفیلتر با دبي ورودي 2 لیتر بر دقیقه - شكل 5

بر حسب زمان 100

15 - تغییرات غلظت سولفید هیدروژن ستون بیوفیلتر با دبي ورودي 3 لیتر بر دقیقه - شكل 5

بر حسب زمان 101

16 - تغییرات راندمان حذف سولفید هیدروژن ستون بیوفیلتر با دبي ورودي متفاوت بر - شكل 5

حسب لیتر بر دقیقه . 102

ك

فهرست جدولها

عنوان صفحه

1- نمونهاي از ترکیب گاز دفنگاه .. 15 - جدول 2

2- مشخصات سه سیستم بیولوژیكي 24 - جدول 2

3- نمونهاي از بسترهاي استفاده شده در بیوفیلتراسیون گازها . 29 - جدول 2

4 خصوصیات مهم برخي از باکتريها که در تجزیه سولفید هیدروژن و دیگر ترکیبات - جدول 2

گوگرددار استفاده شده اند .. 32

5- پارامترهاي عملیاتي بیوفیلتر .... 52 - جدول 2

69 . Thiobacillus thioparus 1- محیط کشت استفاده شده براي باکتري - جدول 4

1- ترکیب گاز دفنگاه شهر شیراز در منطقه برمشور 85 - جدول 5

2- ترکیب ورميکمپوست بر اساس گزارش آزمایشگاه 86

 

 

---

 

مشکل اساسی در استفاده از بیوگاز دفنگاه وجود آلاینده هایی مثل سولفید هیدروژن است. سولفید هیدروژن گازی بیرنگ، سمی، اشتغالزا و دارای بوی نامطبوع است و به شدت سمی است و در هنگام سوختن بیوگاز تولید SO2 می کند. به علاوه سولفید هیدروژن دارای اثر خورندگی می باشد. ساخت 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 دفتگاه، ستون بیوفیلتری از جنس پلکسی گلاس با قطر ۱۵ سانتی متر و ارتفاع ۲ متر استفاده شد. این ستون با بستر طبیعی حاوی ورمی کمپوست تولید شده در دفتگاه و گوش ماهی، 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