عنوان :
توليد بيوگاز به روش هوازي-بي هوازي از چوب كاج
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
بيوتكنولوژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
شانزده، 87ص. :مصور، مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
استاد مشاور :
صفورا ميرمحمدصادقي
توصيفگر ها :
بيوگاز , چوب كاج , كاه برنج , هضم هوازي , همزيستي ميكروارگانيسمها , پيشفرآوري قليايي
استاد داور :
حميد زيلويي، ابراهيم قاسمي
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/05/25
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/05/28
چكيده فارسي :
چکیده امروزه با افزایش مصرف سوخت و با توجه به محدود بودن سوختهای فسیلی تجدیدناپذیر بودن آنها و ایجاد مشکالت زیستمحیطی ناشی از استفاده از آنها تقاضا برای سوختهای پاک و تجدیدپذیر مانند بیوگاز افزایش یافته است با توجه به ارزان و در دسترس بودن ترکیبات لیگنوسلولزی و قیمت پایین آنها استفاده از این مواد برای تولید سوختهای زیستی میتواند مشکالت مصرف سوختهای فسیلی را کاهش داده و به کاهش آلودگیهای محیطزیستی کمک کند در این پژوهش از چوب کاج و کاهبرنج به عنوان ترکیبات لیگنوسلولزی برای تولید بیوگاز به روش هوازی بیهوازی استفاده شد در روش هوازی بیهوازی ابتدا در یک مرحله هوازی ترکیبات لیگنوسلولزی به تکپارهای تشکیلدهندهی آنها و اسیدهای چرب تبدیل میشود سپس در مرحلهی دوم که بیهوازی است این ترکیبات به بیوگاز تبدیل میشوند برای بهبود بازده پیشفرآوری با امواج مافوقصوت پیش فرآوری توسط آب داغ و پیشفرآوری قلیایی توسط هیدروکسید سدیم برای چوب کاج مورد استفاده قرار گرفت پیشفرآوری مورد استفاده برای کاه برنج سدیم کربنات بود پیشفرآوری برای چوب کاج در دمای 001 درجه سانتیگراد و به مدت 01دقیقه و استفاده از هیدروکسید سدیم 8 درصد وزنی حجمی انجام گرفت پیشفرآوری برای کاه برنج با استفاده از سدیم کربنات 5 0 موالر در دمای 001 درجه و به مدت 3 ساعت انجام شد برای تولید بیوگاز به روش هوازی بیهوازی در ابتدا هضم هوازی سوبسترا به مدت 01 روز در مخلوط میکروبی هوازی صورت گرفت پس از آن سوبسترا و مخلوط میکروبی وارد فاز هضم بیهوازی برای تولید بیوگاز شدند در ادامه به بررسی اثر همزیستی میکروارگانیسمهای هوازی و بیهوازی و همچنین اثر پیشفرآوری بیولوژیکی در تولید بیوگاز پرداخته شد برای اینکار یک سری از سوبستراها بعد از هضم هوازی اتوکالو شدند و همراه با سوبستراهای که اتوکالو نشده وارد فاز هضم بیهوازی شدند در نهایت بیوگاز تولیدی آنها با یک دیگر مقایسه و نتایج آن گزارش شد در یک شیوهی دیگر برای تولید بیوگاز سوبستراها وارد فاز هضم هوازی نشدند و به همراه مخلوط میکروبی هوازی و مخلوط میکروبی هوازی اتوکالو شده در دو سری وارد فاز هضم بیهوازی شدند نتایج این مراحل با یکدیگر مقایسه شد در هضم بیهوازی اثر امواج مافوقصوت بر بهبود تولید متان از چوب کاج پیشفرآوری نشده نسبت به حاالت دیگر بیشتر بود این عمل متان تولید شده را از 8 4 میلیلیتر به ازای گرم جامد فرار به 3 11 میلیلیتر به ازای گرم جامد فرار افزایش داد این امواج در هضم هوازی بیهوازی بیشترین اثر را بر متان تولید شده از چوب کاج پیشفرآوری شده توسط آب داغ داشت متان تولید شده طی روند هوازی بیهوازی از چوب کاج پیشفرآوری شده توسط آب داغ 4 93 میلیلیتر به ازای گرم جامد فرار از نمونه بود که این مقدار در حضور امواج مافوقصوت به 8 54 میلیلیتر به ازای گرم جامد فرار رسید در بررسی اثر هضم هوازی بر تولید متان به روش هضم هوازی بیهوازی از چوب کاج پیشفرآوری نشده بیشترین متان تولیدی 3 67 میلیلیتر به ازای گرم جامد فرار از نمونه گزارش شد این مقدار حاصل از هضم بیهوازی همزمان لجن هوازی اتوکالوشده و سوبسترا بود بیشترین مقدار متان تولید شده از چوب کاج پیشفرآوری شده توسط هیدروکسید سدیم 4 802 میلیلیتر به ازای گرم جامد فرار گزارش شد این مقدار حاصل از اتوکالو شدن سوبسترا پس از هضم هوازی و وارد شدن به هضم بیهوازی میباشد بیشترین مقدار متان تولیدی از کاه برنج نیز با همین شیوه حاصل شد این مقدار 9 512 میلیلیتر به ازای گرم جامد فرار بود نتایج نشان داد که استفاده از روش هوازی بیهوازی سبب افزایش قابل توجه تولید بیوگاز از چوب کاج و کاه برنج نسبت به روش هضم بیهوازی میشود کلمات کلیدی بیوگاز چوب کاج کاه برنج هضم هوازی همزیستی میکروارگانیسمها پیشفرآوری قلیایی
چكيده انگليسي :
Aerobic Anaerobic Biogas Production From Pinewood Kavosh Karami k karami@ce iut ac ir 24 June 2019 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisor Keikhosro Karimi karimi@cc iut ac irAbstract Today increasing fuel consumption depletion of fossil fuels and their environmental problems urge us to find cleanand renewable alternatives such as biogas Lignocellulosic materials are inexpensive and their use for biofuel productioncould reduce the environmental pollutions In this research pinewood and rice straw as lignocellulose materials were usedfor the production of biogas by aerobic anaerobic method In the aerobic anaerobic method lignocellulosic biomass wasfirst converted to its monomers and fatty acids during the aerobic stage In the second stage these monomers and fatty acidswere converted into biogas during the anaerobic digestion To improve the efficiency of the process three pretreatments i e ultrasonic liquid hot water and alkali sodium hydroxide were used for pinewood Also sodium carbonate pretreatmentwas performed on rice straw The sodium hydroxide pretreatment was carried out on pinewood at 100 C for 10 min using8 w v NaOH solution The sodium carbonate pretreatment was performed on rice straw at 100 C for 3 h using 0 5 MNa2CO3 solution For aerobic anaerobic biogas production the substrate was subjected to aerobic microbial mixture for 10days and then the substrate and the aerobic microbial mixture entered the anaerobic digestion phase for 40 days to producebiogas The effects of different mechanisms including co digestion the biological pretreatment and the bio augmentationof aerobic and anaerobic microorganisms on biogas production were investigated For this purpose the residue from theaerobic phase was autoclaved and entered the anaerobic digestion phase to investigate bio augmentation compared to non autoclaved samples In addition the substrates together with aerobic microbial mixture or autoclaved aerobic microbialmixture directly entered the anaerobic digestion phase to investigate the effect of biological pretreatment and co digestion respectively During the anaerobic digestion the efficiency of the ultrasonic pretreatment on methane production from rawpinewood was higher than other cases It increased the methane production from 4 8 to 11 3 mL g VS During the aerobic anaerobic digestion these waves had the greatest effect on methane production from hot water pretreated pinewood As themethane production yield from hot water pretreated pinewood was increased from 39 4 mL g VS to 45 8 mL g VS using theultrasonic pretreatment The highest methane production from aerobic anaerobic digestion of raw pinewood was 76 3mL g VS which was obtained from the anaerobic digestion of autoclaved aerobic sludge and the substrate The highestamount of methane yield from sodium hydroxide pretreated pinewood was 208 4 mL g VS which was obtained byautoclaving the substrate after aerobic digestion and entering the anaerobic digestion The same digestion conditions for ricestraw also yielded the highest amount of methane production 215 9 mL g VS The results showed that the use of theaerobic anaerobic method significantly increased the production of biogas from pinewood and rice straw compared toanaerobic digestion method Keywords biogas pinewood rice straw aerobic pretreatment bioaugmentation alkalinepretreatment
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
استاد مشاور :
صفورا ميرمحمدصادقي
استاد داور :
حميد زيلويي، ابراهيم قاسمي
