ترجمه مقاله مدل تجربی عملکرد راکتور جریان بی هوازی روکش لجن (UASB) پساب کود ماکیان

توضیحات

عنوان فارسی: توسعه مدل های تجربی برای ارزیابی عملکرد راکتورهای جریان بالای بی هوازی روکش لجن (UASB) جهت عمل آوری پساب کود ماکیان در شرایط مختلف عملیاتی

عنوان انگلیسی:

Development of empirical models for performance evaluation of UASB reactors treating poultry manure wastewater under different operational conditions

چکیده

مطالعه مدل سازی غیر خطی به منظور بررسی عملکرد راکتور UASB جهت عمل آوری پساب کود ماکیان تحت شرایط مختلف بارگیری آلی و هیدرولیکی (آبی) انجام شده است. دو راکتور یکسان UASB در مقیاس پایلوت (15.7 لیتر) در شرایط مزوفیلی (35-30 درجه سانتی گراد) در یک محیط دمایی کنترل شده با سه زمان ماند هیدرولیکی () 15.7 ، 12 و 8 روز است. نرخ های بارگیری حجمی آلی موردنیاز (L_V) از محدوده 0.65 تا 4.257 کیلوگرم COD بر مترمکعب روز است. PH خوراک بین 6.68 تا 7.82 تغییر می کند. نرخ های بارگیری هیدرولیکی (L_H) بین 0.105 و 0.21 مترمکعب بر مترمربع روز کنترل می شود. تولید روزانه بیوگاز در محدوده 4.2 و 29.4 لیتر بر روز می باشد.

نرخ های بالای حجمی حذف COD (R_V) بین 0.546 تا 3.779 کیلوگرم COD حذف شده بر مترمکعب روز است . بر اساس نتایج آزمایشگاهی ، دو مدل تجربی دارای ضریب همبستگی مناسب در حدود 0.9954 و 0.9416 می باشد که به ترتیب برای پیش بینی تولید روزانه بیوگاز (Q_g) و غلظت COD پساب (S_e) به کار می رود. یافته های مصالعه این مدل ها نشان می دهد که حذف بهینه COD در محدوده 86.3% تا 90.6% با زمان ماند هیدرولیکی 7.9 ، 9.5 ، 11.2 ، 13.7 و 14.3 روز و L_v برابر 1.27 ، 1.58 ، 1.78 ، 1.99 ، 2.2 و 2.4 کیلوگرم COD بر مترمکعب روز برای غلظت های بستر پساب متناسب (S_i) 10000 ، 15000 ، 20000 ، 25000 ، 30000 و 35000 میلی گرم بر لیتر است.

کلمات کلیدی : فاضلاب کود ماکیان ، حذف COD ، تولید بیوگاز ، مدل سازی ، رگرسیون غیر خطی

1-معرفی

مشکل مدیریت پسماند طیور در بسیاری از نقاط جهان نگرانی فزاینده ای ایجاد کرده است. آلاینده های ناشی از ضایعات ماکیان که به طور نادرست مدیریت شده اند ، می تواند منجر به مشکلات زیست محیطی آب ، هوا و کیفیت بهداشتی شود. به خصوص مقدار زیادی از زباله های تولیدی در یک منطقه متمرکز نیازمند عمل آوری فوری و راه حل های دفع به دلیل آمونیاک و گازهای گلخانه ای ، متان و کربن دی اکسید ، دارد که از واحد های ذخیره سازی مواد زاید منتشر می شوند و ممکن است منجر به مشکلات آلودگی هوا شوند. علاوه بر این ، کاربرد نادرست نیتروژن و فسفر در نشاندن در کود حیوانی می تواند منجر به انباشتگی منابع آب های سطحی و آلودگی خاک و آب های زیر زمینی شود. (1)

تراکم حیوانی به طور پیوسته منجر به افزایش سطح مزرعه و تقویت فرهنگ حیوانی می شود که مشکلات مربوط به کود را ایجاد کرده است. این مشکلات منجر به نگرانی های بیشتر مقرراتی می شود که از کجا و چگونه تولید کنندگان ماکیان ممکن است ضایعات را مصرف نمایند (2) اگرچه گزینه های بسیاری برای استفاده ، عمل آوری و مصرف کود ماکیان پیشنهاد می شود ، بسیاری از استراتژی های دفع با توجه به اقتصاد نامطلوب برای کود ماکیان ، عملی نیست.

پایداری ادامه دار فرهنگ حیوانی و صنایع مرتبط با آن تا حد زیادی وابسته به تکنولوژی مدیریت پسماند است. با توجه به مزایای دوگانه کنترل آلودگی زیست محیطی و رفع نیازهای ملی انرژی ، تکنولوژی هضم بی هوازی به عنوان یک گزینه مورد توجه در سال های اخیر انتخاب شده است. (3) تا به حال ، تحقیقات زیادی پیرامون کاربرد فرآیند بی هوازی پسماند حیوانی انجام شده است. Adderley و همکاران (4) مطالعاتی بر روی تخمیر بی هوازی کود ماکیان انجام داده اند. آن ها گزارش دادند که دما و رقت بهینه برای تخمیر کود مرغ به اسیدهای فرار به ترتیب 25 درجه و 2.5% (وزنی) کل مواد جامد (TS) است. آن ها همچنان دریافتند که نرخ های تولید متان و پایداری پسماند را می توان با در نظر گرفتن حساسیت باکتری متان به تغییرات دما ، بهبود بخشید. Converse و همکاران (5) عملکرد یک هاضم بی هوازی بزرگ (96.5 مترمکعب) در عمل آوری کود ماکیان در 35 درجه را بررسی کردند. آن ها تولید بیوگاز در حد 55 تا 74 مترمکعب با یک مقدار متان 63-55% برای محدوده تزریق 1.6 تا 2 کیلوگرم مواد جامد فرار (V_s بر مترمکعب روز) با زمان های ماند هیدرولیکی 30 تا 52 روز ، گزارش دادند. Webb و Hawkes (6) یک مطالعه تجربی روی هضم بی هوازی کود ماکیان برای مشاهده تغییر راندمان گاز با غلظت پساب و مقادیر نیتروژن آمونیاک ، انجام دادند. آن ها دریافتند که راندمان گازی برای ضایعات ماکیان بین 0.245 تا 0.372 مترمکعب بیوگاز بر کیلوگرم V_s در زمان های ماند 29 و 12 روز ، غلظت های پساب V_S برابر با 4% و 1% است. Kalyuzhyni و همکاران (7) مطالعات را در دو راکتور UASB آزمایشگاهی 2.6 لیتری برای تعیین پایداری راکتورها برای پیش عمل آوری[1] بخش مایع کود مرغ برحسب راندمان عمل آوری آن روی حذف COD و تولید متان در 35 درجه ، انجام دادند. طبق گزارش آن ها نرخ تولید بیوگاز حدود 3.6-3.5 لیتر بر لیترروز با مقدار متان 81-79% در نرخ بارگیری آلی (OLR) 12-11 گرم COD بر لیترروز و زمان ماند هیدرولیکی 1 تا 2 روز است. با این نرخ بارگیری در زمان ماند ، هر دو راکتور پایداری عملیاتی بهینه با راندمان عمل آوری 75-70% روی کاهش COD کل نشان می دهند. Atuanya و Aigbirior (8) امکان سنجی استفاده از راکتور UASB برای عمل آوری پساب های ماکیان را بررسی کردند. آن ها مطالعات را برای 95 روز در یک راکتور UASB جریان پیوسته 3.5 لیتری در دمای 34-26 درجه برای تعیین قابلیت عمل آوری پساب ماکیان ، انجام دادند. آن ها گزارش دادند که بیشترین مقدار حذف COD ، 78% برای یک بارگیری آلی برابر 2.9 کیلوگرم COD بر مترمکعب روز در زمان ماند هیدرولیکی 13.2 ساعت است. آن ها همچنین دریافتند که بازیابی توسط بیوگاز به مقدار 0.26 مترمکعب متان بر کیلوگرم COD یا یک مقدار متوسط متان 57% در 30 درجه به دست می آید. مطالعه آزمایشگاهی دیگری توسط Gungor-Demirci و Demirer  (1) برای بررسی قابلیت عمل آوری بی هوازی و پتانسیل تولید بیوگاز برای کودهای ماکیان و پرندگان در هفت مجموعه از راکتورهای بی هوازی غیر پیوسته[2] ، انجام شده است. آن ها راندمان بیوگاز را 270-180 و 368-223 میلی لیتر بر گرم COD اضافی به ترتیب برای غلظت اولیه COD برابر 12000 و 53500 میلی گرم بر لیتر ، گزارش دادند. آن ها کل COD حذف شده را برابر 50-37.9% به ترتیب برای غلظت های اولیه مشابه COD به دست آوردند. در نهایت ، Anozie و همکاران (9) مطالعاتی برای 40 روز جهت بررسی هضم بی هوازی چهار نوع از ضایعات کشاورزی شامل مدفوع ماکیان ، کود گاو ، ساقه ذرت و بستر مخلوط در یک راکتور غیر پیوسته در مقیاس آزمایشگاهی 0.28 مترمکعبی در دمای 29-25 درجه ، انجام دادند. آن ها گزارش دادند که میزان متوسط روزانه تولید گاز از مدفوع ماکیان ، بیشترین بوده و حجم گاز 137.16 لیتر می باشد. اگرچه توجه زیادی به مشخصات بیو شیمیایی و فیزیکی هضم بی هوازی می شود ، اطلاعات و دانش بسیار کمی در مقالات پیرامون مدل سازی ریاضی راکتورهای بی هوازی که ضایعات ماکیان و دام را عمل اوری می کنند ، وجود دارد. (10) برخی از کاربردهای اخیر بر اساس مدل سازی هاضم های بی هوازی که کودهای حیوانی را عمل آوری می کنند ، را می توان در برخی مطالعات از قبیل مدل سازی تولید متان در دمای پایین از کود دامی (11) ، توسعه یک مدل سینتیکی برای هضم بی هوازی کود دامی (12) ، تعیین یک مدل سینتیکی برای هضم بی هوازی بخش جامد از دوغاب های کثیف (13) ، بهبود یک مدل جامع برای هضم بی هوازی دوغاب کود خوک (14) ، توسعه یک مدل سینتیکی برای یک راکتور بی هوازی جریان متناوب ، پیوسته- مخلوطی (15) و مدل سازی سینتیکی برای پردازش بی هوازی کود گاو (16) ، یافت.

حتی اگر مشخصات هیدرولیکی فرآیند بی هوازی پیچیده باشد ، برخی فعالیت ها در زمینه توسعه مدل های مختلف ریاضی ممکن است به افزایش فهم بهتر از فرآیند کمک کند.

بنابراین ، نتایج مدل ممکن است برای اطلاعات عملیاتی مختلف قبل از انتقال مفاهیم به یک واحد با مقیاس کامل ، مورد بررسی قرار بگیرد.

[1] Pre-treatment

[2] batch

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.