بررسی عملکرد هاضم‌ بافل دار نیمه‏پیوسته Plug-Flow و هاضم ناپیوسته در تولید بیوگاز از فضولات گاو تحت تأثیر غلظت‌های مختلف نانوذرات Fe3O4

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی

2 دانشگاه محقق اردبیلی

3 دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری

4 جهاد کشاورزی استان

چکیده

هدف از این پژوهش بررسی عملکرد هاضم ابداعی از نوع بافل‏دار جریان پلاگ سه مرحله‏ای و همچنین مقایسه آن با هاضم ناپیوسته بر میزان بیوگاز و متان تولیدشده حاصل از هضم بی‏هوازی فضولات گاوی تحت تأثیر غلظت‌های مختلف نانوذرات Fe3O4 است. برای انجام آزمایش‌ها از 4 هاضم جریان ناپیوسته پلاستیکی شفاف که حجم هرکدام 4 لیتر است و 4 هاضم 12 لیتری جریان نیمه‏پیوسته افقی مجهز به همزن مکانیکی خودکار استفاده شد. تمامی هاضم‏ها درون یک انکوباتر در دمای °C37 و به مدت 45 روز قرار گرفتند. برای آزمایش‎ها از 3 غلظت متفاوت 50، 100 و 200 میلی‎گرم بر لیتر از نانوذرات Fe3O4 در مخلوط فضولات گاو و یک نمونه شاهد که فاقد نانوذرات است استفاده‌شده است. آزمایش‏ها در 3 تکرار و در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. به‌طور کل افزودن نانوذرات باعث افزایش تولید بیوگاز و متان شد. بیشترین مقدار بیوگاز و متان برای هاضم ناپیوسته از هاضم حاوی 100 میلی‌گرم بر لیتر نانوذرات به ترتیب حدود 37 و 12 لیتر به‎دست آمد، که نشان‌دهنده افزایش 41 درصدی بیوگاز و 51 درصدی متان نسبت به هاضم شاهد است. همچنین، بیشترین مقدار بیوگاز و متان برای هاضم نیمه‌پیوسته از هاضم حاوی 100 میلی‌گرم بر لیتر نانوذرات به ترتیب حدود 166 و 19 لیتر به‎دست آمد، که نشان‌دهنده افزایش 36 درصدی بیوگاز و 48 درصدی متان نسبت به هاضم شاهد است. تفاوت مقدار متان و بیوگاز تولیدی برای هاضم کنترل و هاضم حاوی 200 میلی‌گرم بر لیتر نانوذرات ناچیز بود. همچنین بر اساس نتایج تجزیه واریانس هاضم نیمه‏پیوسته عملکرد بهتری

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation of Semi-continuous Plug-Flow Baffled Digester and Batch Digester for Biogas Production from Cattle Manure under the Influence of Different Fe3O4 Nanoparticle Concentrations

نویسندگان [English]

  • T. Mesri Gundoshmian 1
  • Alireza Kolouri 2
  • r. tabatabaei 3
  • ahmadi mansor 4
1 Professor of Biosystems Engineering Dep.
2 UMA
3 U Sari
4 jahad
چکیده [English]

This study aims to evaluate the performance of an innovative three-stage baffled plug flow anaerobic digester and compare it with a batch digester in terms of biogas and methane production from the anaerobic digestion of cattle manure, under the influence of different concentrations of Fe3O4 nanoparticles. Four 4-liter transparent plastic batch digesters and four 12-liter horizontal semi-continuous digesters equipped with an automatic mechanical stirrer were used for the experiments. All digesters were placed in an incubator at 37°C for 45 days. Three different concentrations of Fe3O4 nanoparticles (50, 100, and 200 mg/L) were added to the cattle manure mixture, and a control sample without nanoparticles was also used. The experiments were conducted in triplicate using a completely randomised design. Overall, the addition of nanoparticles led to an increase in biogas and methane production. The highest biogas and methane yields in the batch digester were obtained from the digester containing 100 mg/L of nanoparticles, approximately 37 and 12 litres, respectively, representing a 41% increase in biogas and a 51% increase in methane compared to the control digester. Similarly, the highest biogas and methane yields for the semi-continuous digester were obtained from the digester containing 100 mg/L nanoparticles, approximately 166 and 19 litres, respectively, representing a 36% increase in biogas and a 48% increase in methane compared to the control digester. The difference in biogas and methane production between the control digester and the digester containing 200 mg/L of nanoparticles was negligible.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anaerobic Digestion
  • Biogas
  • Methane
  • Plug-flow digester
  • Semi-continuous digester

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 01 دی 1403
  • تاریخ دریافت: 03 مهر 1403
  • تاریخ بازنگری: 30 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 05 آذر 1403