مدلسازي و بهينه سازي فرآيند هضم بي هوازي با تركيب چند خوراك ورودي به هاضم در يك تصفيه خانه فاضلاب شهري

كارشناسي ارشد

ديدگاه اقتصاد چرخه‌اي، ضرورت دفع ايمن لجن‌هاي فاضلاب و توليد بيوگاز به‌عنوان منبع انرژي، نيروگاه‌هاي تصفيه‌ فاضلاب شهري را به سمت استفاده از فرآيند هضم بي‌هوازي با خوراك لجن، كشانده است. اما بعضا هاضم‌هاي اين نيروگاه‌ها با ظرفيت مازاد طراحي شدند و همچنين بدليل مشخصات بيولوژيكي لجن فاضلاب، متان كافي به‌اندازه‌ي توان طراحي موتورهاي گازسوز، توليد نمي‌شود. در اين پژوهش، امكان‌سنجي فني، اقتصادي و پايداري ارتقا عملكرد هاضم‌هاي تصفيه‌خانه جنوب تهران، با تزريق سه خوراك كمكي گريس، پسماند غذايي و كود گاوي، بررسي گرديد. به اين منظور، ابتدا مدل هضم بي‌هوازي شماره 1 (ADM1) براي پيش‌بيني فرآيند هضم لجن‌هاي اين تصفيه‌خانه توسعه داده شد. سپس با استفاده از تست‌هاي پتانسيل متان‌زايي (BMP) و نتايج آناليز حساسيت مدل ADM1، اين مدل براي لجن‌هاي اين تصفيه‌خانه كاليبره گرديد. از مدل كاليبره‌شده‌ي ADM1، با كمك داده‌هاي تجربي تصفيه‌خانه جنوب تهران در 140 روز، مدل اعتبارسنجي و همچنين امكان‌سنجي استفاده از خوراك‌هاي كمكي با كمك سيستم تنظيم نرخ جريان، انجام شد. نتايج امكان‌سنجي فني نشان داد كه استفاده از خوراك كمكي و ارتقاي عملكرد هاضم از مونودايجسشن به كودايجسشن مي‌تواند راهكاري مطمئن براي رسيدن به توان طراحي مدنظر باشد به‌گونه‌اي كه متوسط توان توليدي 0.903 MW در شرايط مونودايجسشن به 2.5 MW در شرايط كودايجسشن رسيد. در ميان سه خوراك كمكي بررسي شده، كود گاوي بدليل نرخ بالاي تغذيه (حدود 593 m3/day)، گزينه مناسبي براي انتخاب نيست. آناليز پايداري نشان داد كه هضم لجن با اين سه خوراك در محدوده ايمن و پايدار هاضم (pH بين 6.5 تا 7.5) قرار گرفته است. در اين ميان، پسماند غذايي از ساير حالات پايدارتر و ايمن‌تر بود. بررسي اقتصادي تبعات ارتقا عملكرد هاضم از مونودايجسشن به كودايجسشن نشان داد كه، گريس به دليل عدم نياز به آماده‌سازي و همچنين سياست تشويقي دفع اين پسماند، در كنار متان توليدي سود بيشتري براي نيروگاه ايجاد مي‌كند.

207688

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك-گرايش تبديل انرژي-سيستم هاي انرژي

دكتر سپهر صنايع