شبیه‌سازی همزنی بر تولید متان در هضم بی‌هوازی

نویسندگان

1 دانشگاه تبریز

2 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز ، ایران

چکیده

پیش‌بینی و ادراک از نحوه ترکیب و مخلوط شدن فرآیند‌های تبدیلی در روش هضم بی‌هوازی از اهمیت بالایی برخوردار است. تکنولوژی هضم بی‌هوازی یکی از روش‌های قابل قبول در حوزه صنعت است. شبیه‌سازی یکی از ابزارهای قدرتمندی است که با هدف حل و بررسی این‌گونه مسائل مورد توجه واقع شده است. بنابراین در این تحقیق با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی ( CFD) پیش‌بینی روند سینتیک تولید بیوگاز از پسماندهای دامی و ارائه دور همزنی مناسب در طی فرآیند هضم بی‌هوازی مورد بررسی قرار گرفت. در مراحل اولیه کار داده‌های مربوط به یک هاضم بی هوازی دارای همزن، سرعت‌های همزنی صفر، 100 و 150 دور در دقیقه به مدت یک ماه ثبت شد و مشخصه‌های اندازه‌گیری شده در ورودی‌های مدل ADM1 تبدیل شد. سپس مقادیر اولیه که در مرحله راه اندازی هاضم گزارش شده بود، برآورد شد. رآکتور به حجم 400 لیتر بهینه‌سازی شد. سامانه همزن به صورت مکانیکی بوده و در هر 6 ساعت به مدت پنج دقیقه با سرعت‌های صفر، 100 و 150 دور در دقیقه کار می‌کند. بر اساس نمودارها و نتایج حاصله گاز تولیدی از روز 15ام به بعد تقریباً روند ثابتی یافته و به مقدار 75 درصد متان می‌رسد و بیشترین میانگین درصد متان تولیدی، 64 درصد است که در سرعت هم‌زنی 100 دور در دقیقه اتفاق افتاده است. در طول اجرای آزمایش‌ها، pH در محدوده 7/5 تا 3/7 قرار داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of mixing effect on methane production in anaerobic digestion

نویسندگان [English]

  • Arman Jalali 1
  • mohammad Mohammadi 1
  • Shamsollah Abdollahpur 2
1 university of Tabriz
2 1- Department of Biosystems Engineering, Faculty of Agriculture, Tabriz University, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Predicting and understanding how the conversion processes are combined and mixed in the anaerobic digestion method is of great importance. Anaerobic digestion technology is one of the acceptable methods in the field of industry. Mathematical modeling is one of the powerful tools that have been considered with the aim of solving and investigating such problems. Therefore, in this research, using Computational Fluid Dynamics (CFD), the prediction of the kinetic process of biogas production from animal waste and providing the appropriate stirring cycle during the anaerobic digestion process was investigated. In the initial stages of the work, data related to an anaerobic digester with agitator, mixing speeds of 0, 100 and 150 rpm were recorded for one month and the measured characteristics were converted into the inputs of the ADM1 model. Then, the initial values that were reported during the start-up stage of the digester were estimated. The reactor was optimized to a volume of 400 liters. The stirring system is mechanical and works for five minutes every 6 hours at speeds of zero, 100 and 150 rpm. According to the graphs and the results, the produced gas has almost a constant trend from the 15th day onwards and reaches 75% of methane, and the highest average percentage of methane produced is 64%, which happened at a stirring speed of 100 rpm. During the experiments, the pH was in the range of 5.7 to 7.3.

کلیدواژه‌ها [English]

  • CFD
  • ADM1
  • mixing and biogas

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 01 فروردین 1404
  • تاریخ دریافت: 02 مهر 1403
  • تاریخ بازنگری: 20 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 26 آبان 1403