توصيفگر ها :
آمونياك , اسكرابر , روش سطح پاسخ , كود مرغ , طراحي باكس بنكن , نيتروژن آمونياكي , جذب آمونياك
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
Drying poultry manure is necessary to control the bad odor and release of ammonia, better storage, and transportation. Since chicken manure is a by-feed with high protein for ruminants, high temperature in the drying process causes protein destruction, but temperatures higher than 70 °C are needed to destroy pathogens. Because drying affects the ammonia emission from poultry manure, investigating the effect of various factors in the drying process on ammonia emission and some important indicators that are affected by temperature and moisture rate, such as protein content, drying duration, specific energy consumption, and drying effectiveness is essential. This research was conducted with the aim of designing and constructing a system for absorbing ammonia emitted from poultry manure during the drying process to reduce the bad odor and environmental pollution. In this research, first, in the process of drying poultry manure, the effect of air temperature (60-80°C), relative air humidity (8-18%), manure depth (2-4 cm), and air velocity (4-2 m s-1) on changes in ammonium nitrogen as an indicator of ammonia emission, crude protein content, drying duration, specific energy consumption, and drying effectiveness was investigated. In ammonia absorption, the effect of absorbent solution temperature (30-50 °C), absorbent solution pH (2-4), and nozzle operating pressure (0.2-0.6 Mpa) was analyzed for the absorption of emitted ammonia. Response surface method (RSM) and Box-Benken design were used to analyze the relationships between response variables and independent variables. The results of poultry manure drying experiments showed that all the presented models are significant (p˂0.0001). According to these results, it was observed that at the highest air relative humidity (18%) compared to the lowest level (8%), the drying time decreases steeper with increasing temperature. Within the range of tests, the drying effectiveness decreased with increasing temperature and air humidity. As air temperature decreased and humidity and air speed increased, crude protein also decreased. With the simultaneous decrease in temperature and relative air humidity, the specific energy consumption decreased, while drying the poultry manure at the highest temperature resulted in the consumption of the most specific energy consumption. As the poultry manure depth increased and the air velocity decreased, ammonium nitrogen losses increased. Air temperature, air relative humidity, poultry manure depth, and air velocity had a direct effect on ammonium nitrogen changes. The optimization results showed that the greatest changes in ammonium nitrogen were 570330 mg min lit-1, which is obtained at a temperature of 60 °C, air relative humidity of 8.11%, poultry manure depth of 3.95 cm, and air velocity of 2 m s-1. The results of the ammonia absorption experiments also showed that the presented model is significant for ammonia absorption (p<0.0001). Both the temperature and the pH of the adsorbent solution have opposite effects on the absorption of ammonia, and with the increase in the temperature and the pH of the absorbent solution, the absorption of ammonia and consequently the concentration of ammonium in the absorbent solution decreases. Reducing the pH and increasing the nozzle operating pressure also increased ammonia absorption. The optimal value of ammonium concentration was 2.57 g lit-1 at solution temperature of 42 °C, pH equal to 2, and nozzle operating pressure of 0.6 Mpa. The amount of ammonium sulfate in the absorbent solution at the optimal point obtained is 9.09 g lit-1 and the efficiency of the scrubber in absorbing ammonia was 66.79%.
