طراحي، ساخت و ارزيابي سامانه جذب آمونياك متصاعد شده از كود مرغ طي فرآيند خشك شدن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كشاورزي

دكتري

يكي از مهم¬ترين نگراني¬هاي زيست محيطي مربوط به توليد طيور، انتشار گاز آمونياك از كود مرغ است كه تحت تأثير عوامل مختلف از جمله رطوبت و دما قرار مي¬گيرد. خشك كردن كود مرغ براي كنترل بو و انتشار آمونياك، انبارداري و جابجايي بهتر آن لازم است. از آنجائي كه كود مرغ درصد پروتئين بالايي دارد، دماي بالا در فرآيند خشك كردن موجب تخريب پروتئين مي-شود اما براي از بين بردن عوامل بيماري¬زا دماهاي بالاتر از °C 70 نياز است. چون خشك كردن بر انتشار آمونياك از كود مرغ تأثير مي¬گذارد، بررسي تأثير عوامل مختلف در فرآيند خشك كردن بر انتشار آمونياك و برخي از شاخص¬هاي مهم كه تحت تأثير دما و نرخ رطوبت قرار مي¬گيرند مانند محتواي پروتئين، زمان خشك شدن، مصرف انرژي، و اثربخشي خشك كردن ضروري است. اين تحقيق با هدف طراحي و ساخت سامانه جذب آمونياك متصاعد شده از كود مرغ در طي فرآيند خشك شدن به منظور كاهش بوي بد و آلودگي محيط زيست انجام شد. اين سامانه شامل يك واحد خشك كن و يك واحد جذب آمونياك است. ابعاد محفظه خشك كن cm 60×40×40 بود و نمونه¬ها در يك سيني با ابعاد cm 25×25 خشك شدند. واحد جذب آمونياك نيز با سطح مقطع دايره¬اي با قطر cm 45 و طول 2 متر از جنس پلي اتيلن ساخته و از سه عدد نازل براي پاشش محلول جاذب استفاده شد. ابتدا كود مرغ در واحد خشك‌كن خشك و تغييرات نيتروژن آمونياكي در طي فرآيند خشك‌كردن به منظور ارائه يك ديد كلي از انتشار گاز آمونياك بررسي شد. در شرايطي كه منجر به بيشترين تغييرات نيتروژن آمونياكي مي¬شود، جذب آمونياك متصاعد شده طي فرآيند خشك كردن كود مرغ انجام شد. استفاده از محلول اسيد سولفوريك براي جذب آمونياك در واحد جذب مي¬تواند منجر به توليد پساب¬هاي غني از نيتروژن (آمونيوم سولفات) و حفظ ارزش افزوده كود مرغ شود. در اين تحقيق ابتدا در فرآيند خشك كردن كود مرغ، تأثير دماي هوا (°C 80-60)، رطوبت نسبي هوا (18-8 درصد)، عمق كود (cm 2-4)، و سرعت هوا (m s-1 2-4) بر تغييرات نيتروژن آمونياكي، محتواي پروتئين، زمان خشك شدن، انرژي مصرفي ويژه، و اثر بخشي خشك شدن بررسي شد. در جذب آمونياك نيز اثر دماي محلول جاذب (°C 50-30)، pH محلول (4-2)، و فشار كاري نازل (Mpa 6/0- 2/0) بررسي شد. روش سطح پاسخ (RSM) و طرح باكس- بنكن براي تجزيه و تحليل داده¬ها استفاده شد. نتايج آزمايشات خشك كردن نشان داد كه همه مدل¬هاي ارائه شده معني دار هستند (0001/0p˂). با توجه به اين نتايج مشاهده شد كه در بالاترين سطح رطوبت (18 درصد) در مقايسه با كمترين مقدار آن (8 درصد) زمان خشك شدن با افزايش دما با شيب تندتر كاهش مي¬يابد. در محدوده آزمايشات، با افزايش دما و رطوبت هوا، اثر بخشي خشك كردن كم شد. با كاهش دماي هوا و افزايش رطوبت و سرعت هوا، پروتئين خام نيز كاهش يافت. با كاهش همزمان دما و رطوبت نسبي هوا، انرژي مصرفي ويژه كم شد در حالي كه خشك كردن كود در بالاترين دما باعث صرف بيشترين انرژي مصرفي ويژه شد. با افزايش عمق كود و كاهش سرعت هوا، تلفات نيتروژن آمونياكي افزايش يافت. دماي هوا، رطوبت نسبي هوا، عمق كود و سرعت هوا اثر مستقيم بر تغييرات نيتروژن آمونياكي داشتند. نتايج بهينه سازي نشان داد كه بيشترين تغييرات نيتروژن آمونياكي mg min lit–1 570330 است كه در دماي °C 60، رطوبت 11/8 درصد، عمق كود cm 95/3، و سرعت هواي m s–1 2 به دست مي¬آيد. نتايج آزمايشات جذب آمونياك نيز نشان داد كه مدل ارائه شده براي جذب آمونياك معني دار است (0001/0p˂). هر دو عامل دماي محلول جاذب و pH اثر عكس بر جذب آمونياك دارند و با افزايش دماي محلول جاذب و pH محلول، جذب آمونياك كاهش پيدا مي¬كند. كاهش pH و افزايش فشار كاري نازل نيز باعث افزايش جذب آمونياك شد. بيشترين مقدار آمونيوم g lit–1 57/2 در دماي محلول °C 42، pH برابر 2، و فشار كاري نازل Mpa 6/0 به دست آمد. آمونيوم سولفات در محلول جاذب نيز در نقطه بهينه به دست آمده برابر g lit–1 09/9 و بازده جذب آمونياك %79/66 بود. بنابراين مي¬توان مطمئن بود كه انتشار آمونياك از كود مرغ و جذب آمونياك متصاعد شده با تغيير متغيرهاي مورد بررسي قابل كنترل است.

221978

مهندسي مكانيك بيوسيستم

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان