عنوان پایان‌نامه
امکا ن سنجی و تحلیل تولید توان (گرما و الکتریسیته) از تصفیه فاضلاب شهری (مطالعه موردی: فاضلاب شهری تهران
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -آب وفاضلاب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1170;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64286
- تاریخ دفاع
- ۰۹ تیر ۱۳۹۳
- دانشجو
- پویا ایفایی
- استاد راهنما
- غلامرضا نبی بیدهندی, عبدالرضا کرباسی
- چکیده
- رشد روزافزون جمعیت ، نیاز به منابع انرژی جدید و تلاش برای حفاظت بیشتر از محیط زیست را توامان به امری ضروری بدل ساخته است. گاز متان به عنوان یک محصول جانبی فرآیند تصفیه بیهوازی از سویی به عنوان یک گاز گلخانه ای 21 بار خطرناکتر از دی اکسید کربن و از سوی دیگر منبع مناسب انرژی نو به حساب می آید. لذا یافتن راههایی برای کاهش این گاز همراه با تولید انرژی در سالهای اخیر کانون توجه بسیاری از محققین بوده است. در تحقیق حاضر ابتدا پس از مقایسه کیفیت فاضلاب خام شهری در تهران با کشورهای دیگرجهان و بررسی تاثیر عادات غذایی شهروندان، با روش IPCC مقدار متان تولیدی از تصفیه بیهوازی فاضلاب خام شهری بررسی گردید. مقدار گاز متان استحصالی برای تصفیه خانه شهرک غرب با این روش 1706 m3/d به دست آمد که با تعمیم این روش برای کل شهر حجم گاز استحصالی تقریبا 100 برابر خواهد بود. نیرو گاه طراحی شده با این حجم بیوگاز 39 مگاوات ظرفیت اسمی خواهد داشت. بازگشت سرمایه در این حالت 2 سال خواهد بود. سپس با نمونه برداری از لجن تولیدی تصفیه خانه شهرک غرب تهران و انجام آزمایش CHNSO درصد وزنی هر یک از عناصر و ترکیب شیمیایی لجن این تصفیه خانه به دست آمد. در ادامه با موازنه شیمیایی واکنش هضم بیهوازی لجن ، مقدار متان موجود در بیوگاز این تصفیه خانه در صورت هضم بیهوازی m3/d 4500 برآورد شد. مقدار توان تولیدی در نیروگاه ترکیبی برق و حرارت با این بیوگاز طبق مدل طراحی شده با نرم افزار Thermoflow ، 3/1 مگاوات به دست آمد. بدین ترتیب با تعمیم روش فوق به فاضلاب شهری کل تهران ، حجم متان و توان تولیدی کل شهر به ترتیب m3/d 450000 و 5/98 مگاوات برآورد می شود. بازگشت سرمایه احداث چنین تاسیساتی در تهران با فروش برق تولید شده 6 ماه برآورد گردید.در ادامه انتشار آلاینده های گازی مهم با نرم افزار screen3 برای نیروگاه مدل و خروجی ها با استانداردهای سازمان محیط زیست کنترل شد که نتایج رضایت بخش بود. در قیاس انتشار آلاینده های جوی نیروگاه 39 مگاواتی بیشتر از نیروگاه با سوخت بیوگاز هضم لجن است. لذا تولید توان از محل هضم بیهوازی لجن تولید شده در تصفیه خانه های شهر تهران علی رغم بالا بودن غلظت آلودگی فاضلاب خام شهری و مشابهت کیفیت لجن تولیدی در قیاس با دیگر کشورها ، از نظر اقتصادی وزیست محیطی موجه تر از تصفیه بیهوازی فاضلاب خام شهری می باشد. کلمات کلیدی : فاضلاب شهری ، لجن ، برق ، متان، تهران
- Abstract
- Population growth has made necessities to find new energy sources and protect the environment simoltaneousely. Methane gas, a side product of anaerobic treatment process, is considered to be 21 times more powerful than CO2 as a greenhouse gas as well as an appropriate new energy source on the other hand. Thus many researchers have looked for procedures to reduce the gas emission accompanied by energy generation in the last years. In the present research, the quality of municipal wastewater of Tehran was compared with other countries' around the world considering the citizens' food habits as an effective factor. Then the amount of produced methane of anaerobic treatment of raw municipal wastewater was obtained using IPCC method. The produced methane gas amount of Shahrak Gharb treatment plant obtained by this procedure is 1706 m3/d. By generalization of the method to the whole city, the produced gas volume will be approximately 100 times. The designed plant according to this volume of biogas has 39 megawatts nominal capacity. The payback will be 2 years in the case. Then the chemical formula of the treatment plant sludge was obtained by the results of CHNSO test which was done on Shahrak Gharb sludge samples. Subsequently by using the sludge anaerobic digestion chemical reaction equilibrium, the methane content of the biogas was evaluated to be 4500 m3/d. the generated power of the combined heat and power plant which was designed using Thermoflow software based on the biogas as a fuel, was 1.3 megawatts. Thus generalizing the procedure to the whole Tehran municipal wastewater, the methane volume and the generated power were obtained to be respectively 450000 m3/d and 98.5 megawatts. The payback time of such facilities establishment in Tehran by selling the produced power is assessed to be 6 months. Finally the emission of major air pollutants of the plant were modeled using Screen3 software and the output data were controlled by Environment protection agency standards and the results were satisfactory. In comparison, the air pollutants emission of 39 MW powerplant was greater than the plant with the biogas fuel of sludge digestion. Thus power generation from the anaerobic digestion of the produced sludge in Tehran treatment plants is economically and environmentally more justified in comparison with the municipal wastewater anaerobic treatment. However the pollution density of municipal wastewater is greater than that of the other countries and the produced sludge quality is similar. Keywords: municipal wastewater, sludge, power, methane, Tehran
