عنوان پایان‌نامه
هم زمان لجن مازاد تصفیه خانه و دور ریزهای چرب و روغنی با رویکرد افزایش تولید بیوگاز
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -آب وفاضلاب
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1435;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74465;کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1435;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74465
- تاریخ دفاع
- ۲۷ اردیبهشت ۱۳۹۵
- دانشجو
- نیما حبشی
- استاد راهنما
- علی ترابیان, ناصر مهردادی
- چکیده
- در این تحقیق کاربرد کاویتاسیون هیدرودینامیک با هدف ارتقای فرایند هضم همزمان فاضلاب روغنی و لجن فعال دوریز با رویکرد افزایش تولید بیوگاز مورد بررسی قرار گرفت. نخست تاثیر فرایند کاویتاسیون بر فاضلاب روغنی بررسی و شرایط بهینه انجام کاویتاسیون از طریق طراحی آزمایش به روش تاگوچی تعیین گردید. این طراحی آزمایش با سه متغیر مستقل اصلی و با هدف ایجاد بیشترین تاثیر کاویتاسیون و با مصرف کمترین انرژی انجام شده است. سپس فرایند هضم همزمان در راکتورهای ناپیوسته و با نسبت‌های مختلف از سوبستراها انجام گردید تا با توجه به بهترین نتایج، شرایط راهبری راکتورهای پیوسته تعیین گردد. برای تامین فاضلاب روغنی از نمونه‌های مصنوعی که حاصل ترکیب آب و روغن گیاهی با نسبت جرمی 2? و برای لجن فاضلاب از نمونه‌های لجن فعال دوریز تصفیه‌خانه فاضلاب شهر اولتزن استفاده گردید. فرایند هضم در راکتورهای 1 لیتری و در محفظه‌ی آب و هوایی با دمای ثابت 37 ?C انجام گردید. پس از این مرحله، دو راکتور هضم با ظرفیت 50 لیتر برای بررسی تاثیر کاویتاسیون بر فرایند هضم همزمان فاضلاب روغنی (60? جامدات فرار خوراک) و لجن فعال دوریز (40? جامدات فرار خوراک) راه‌اندازی شدند. راهبری این راکتورها در چهار مرحله و با زمان ماندهای هیدرولیکی 22، 19، 16و 13روز انجام گردید. کمیت و کیفیت بیوگاز حاصل شده بصورت مداوم ثبت گردید و پارامترهای مربوط به شرایط راهبری نیز اندازه‌گیری و بررسی شدند. طبق نتایج تحلیل تاگوچی و آزمایش تایید کننده، بهینه‌ترین شرایط کاربرد کاویتاسیون برای انجام پیش تصفیه با کاربرد حداکثر توان پمپ، اریفیس با قطر داخلی 3 میلی متر و در زمان بازچرخش 5/7 دقیقه حاصل گردید. تحت این شرایط کدورت نمونه‌های فاضلاب روغنی تا 111? نسبت به شرایط پایه افزایش یافته و برای ایجاد این تاثیر تنها W.h/L 7 انرژی مصرف شده است. در راکتورهای ناپیوسته میزان بیوگاز با نسبت فاضلاب روغنی موجود در سوبسترای راکتورها رابطه مستقیم داشته است. کاربرد فرایند کاویتاسیون برای پیش تصفیه فاضلاب روغنی نیز راندمان تولید بیوگاز را به میزان چشمگیری بهبود بخشیده است. حداکثر افزایش تولید بیوگاز بر اثر کاویتاسیون حدود 30? بوده که از راکتورهای تغذیه شده با 60? فاضلاب روغنی و 40? لجن فعال دوریز حاصل شده است. کاربرد کاویتاسیون برای پیش تصفیه فاضلاب روغنی همچنین نرخ واکنش‌ه
- Abstract
- Application of hydrodynamic cavitation (HC) was investigated with the objective of biogas production enhancement from co-digestion of oily waste water (OWW) and waste activated sludge (WAS). Initially, the effect of HC on the OWW was evaluated in terms of energy consumption and turbidity increase. Then, several mixtures of OWW (with and without HC pretreatment) and WAS with the same concentration of total volatile solid were prepared as a substrate for co-digestion. Following, several batch co-digestion trials were conducted. To compare the biogas production, a number of digestion trials were also conducted with a mono substrate (OWW or WAS alone). The best operating condition of HC was achieved in the shortest retention time (7.5 min) with the application of 3 mm diameter orifice and maximum pump rotational speed. Biogas production from all co-digestion reactors was higher than the WAS mono substrate reactors. Moreover, biogas production had a direct relationship with OWW ratio and no major inhibition was observed in any of the reactors. The biogas production was also enhanced by HC pretreatment and almost all of the reactors with HC pretreatment had higher reaction rates than the reactors without pretreatment. Following the batch digestion, anaerobic continuous co-digestion was evaluated. After applying the HC pretreatment on the OWW, the OWW and WAS were added to a 50 L continuous digestion reactor. As a control system, an identical digestion reactor was set up for co-digestion of the WAS and the OWW without pretreatment. The reactors were initially filled with inoculum and the hydraulic retention time (HRT) was set to 22 d. The HRT was gradually reduced to 19, 16, and finally 13 d, but the substrate quality was kept constant. The loading rate, accordingly, increased from 0.86 to 1.46 g VS/(L.d). The biogas volume was recorded online and its quality was analyzed regularly. The HC improved biogas production up to 43 % at 22 d of HRT. Reducing the HRT decreased b
