عنوان پایان‌نامه
بررسی خواص فیزیکی مکانیکی کمپوست تولید شده از باگاس و ملاس جهت فشرده¬سازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57057;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 687
- تاریخ دفاع
- ۱۴ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- بهنام ابوعلی
- استاد راهنما
- محمدحسین کیان مهر, حسین میرسعیدقاضی
- چکیده
- فرآوری مواد زاید آلی به طرق مختلف همچون سوزاندن، دفن در اماکن خاص و بازیافت قابل انجام و امکان-پذیر است. یکی از بهترین روش¬های فراوری فناوری تولید ¬کمپوست که فرآیندی کم هزینه و با حداقل امکانات -است. این فرآیند از طریق میکرو ارگانیسم¬های خاصی که در درون خاک موجود هستند صورت می¬پذیرد. در استان خوزستان با اجراء طرح توسعه نیشکر و هم‌زمان با فعالیت کارخانجات شکر، مقادیر زیادی از ملاس، فیلترکیک و باگاس تولیدی کارخانه‌ها به همراه برگ و سرشاخه نیشکر می‌تواند در نتیجه فعالیت‌های میکروبی به راحتی به کمپوست تبدیل شود و به عنوان کود آلی زیست‌محیطی با بهره‌وری بسیار مطلوب مورد استفاده قرار گیرد. یکی از مشکلات ¬کمپوست جرم مخصوص پایین این مواد می¬باشد، که حمل و نقل، جابه¬جایی و ذخیره و کاربرد این مواد را در مزارع و باغ¬ها مشکل ساخته و افزایش هزینه¬ها را در پی خواهد داشت. تهیه¬ی پلت یکی از راه¬های موثر جهت استفاده بهینه، افزایش صرفه اقتصادی در استفاده از ¬کمپوست می¬باشد. در اولین قدم اندازه ذرات کمپوست باگاس باید مناسب پروسه¬ی فشرده¬سازی شود لذا از یک آسیاب چکشی- سایشی برای کاهش اندازه کمپوست باگاس استفاده شد. و سپس خواص فیزیکی و مکانیکی ذرات خرد شده تعیین شد. کمپوست تولید¬شده از باگاس نیشکر در 3 سطح رطوبتی 8، 12 و 16 درصد (بر پایه‌تر) با استفاده از آسیاب چکشی- سایشی دارای 3 صفحه سوراخ¬دار به اندازه¬های مختلف 1، 5/2 و 4 میلی¬متر در دو سطح سرعت دورانی 1400 و 2000 دور بر دقیقه آسیاب شد. انرژی مورد نیاز برای خردکردن نمونه¬ها اندازه¬گیری شد. بیشترین انرژی (750 کیلو ژول بر کیلوگرم) مورد نیاز مربوط به آسیاب کمپوست در حالت محتوی رطوبتی 16 درصد (بر پایه‌تر)، اندازه مش 1 میلی¬متر و سرعت دورانی 2000 دور بر دقیقه و کم‌ترین مقدار مصرفی انرژی (11 کیلو ژول بر کیلوگرم) مربوط به حالت رطوبت 8 درصد، مش 4 میلی¬متر و سرعت 1400 دور بر دقیقه بود. خصوصیات فیزیکی کمپوست خرد شده نظیر میانگین هندسی اندازه ذرات، توزیع و چگالی ظاهری تعیین شد. چگالی ظاهری توده و اندازه ذرات وابسته بود. با افزایش اندازه ذرات چگالی ظاهری کاهش می¬یابد. و همچنین در ادامه رفتار فشرده¬سازی ¬کمپوست به روش قالب بسته مورد بررسی قرار گرفت، ¬کمپوست در سه سطح اندازه ذرات(1 و 5/2 و 4 میلی¬متر) و سه سطح رطوبتی(8، 12 و 20 درصد) تهیه شده و پلت¬ها تولید گردید و در نهایت تأثیر این عوامل بر خصوصیات پلت¬های تولیدی از جمله میزان انرژی مصرف شده برای فشرده¬سازی و مقاومت به شکست بررسی شدند. نتایج حاصل از تحلیل تأثیر پارامترها بر روی انرژی فشرده¬سازی، مقاومت به شکست و چگالی پلت¬ها نشان می¬دهد که با افزایش فشار، انرژی فشرده¬سازی، مقاومت به شکست و چگالی پلت¬ها افزایش می¬یابد همچنین با افزایش محتوی رطوبتی، انرژی فشرده¬سازی کاهش، مقاومت به شکست افزایش و چگالی افزایش و سپس کاهش می¬یابد، همچنین با افزایش اندازه ذرات، انرژی فشرده¬سازی و مقاومت به شکست پلت¬ها افزایش می¬یابد اندازه ذرات اثر معنی¬داری بر چگالی نداشت. تأثیرات پروسه کمپوست شدن بر روی خواص میکروساختاری کمپوست باگاس توسط SEM، پراش پرتوی X و FTIR بررسی شد. تصاویر SEM نشان داد دسته‌های فیبر کمپوست باگاس نسبت به باگاس بازتر و دارای شکاف¬های طولی در راستای خود داشتند. همچنین نتایج آنالیز XRD نشان داد بخش کریستال سلولز دچار تغییری نشده است ولی بخش آمورف کمپوست که شامل همی¬سلولز و لیگنین می¬شود مقداری تجزیه شده¬اند. همچنین نتایج آنالیز FTIR نشان داد تغییرات شیمیایی در کمپوست روی داده است. نتایج آنالیز DSC نشان داد دمای انتقال شیشه¬ای از 35/41 درجه سانتی¬گراد آغاز و تا دمای 157 درجه سانتی¬گراد اتفاق می¬افتد.دمای متوسط انتقال شیشه¬ای برای کمپوست 7/89 درجه سانتی¬گراد است. کلمات کلیدی: ¬کمپوست باگاس، انرژی آسیاب، انرژی فشرده¬سازی، مقاومت به شکست، خواص میکروساختاری.
- Abstract
- Processing of organic waste in different ways, such as incineration, land filling and recycling can be done in certain places if it is possible. This process takes place through special microorganisms which exist in soil. By implementing Sugarcane Development in Khouzestan province, coincident with sugar factories activities, the large amount of molasses, filter cake, and bagasse produced by the factories, together with leaves and head of sugarcane can be easily converted into compost as a result of microbial activity which can be used as an organic fertilizer with a highly desirable efficiency. At the first step the size of bagasse compost particles should become appropriate for the densification process; therefore a hammer mill was used to reduce the size of bagasse compost. Then, physical and mechanical properties of the crushed particles were determined. The produced compost of sugarcane bagasse in three moisture levels of 8, 12, and 16 percent (wet basis) was grinded using a hammer mill with three screen sizes of 1, 2.5, and 4 mm, in two speed of 1400 and 2000 rpm. The amount of energy needed for crushing the samples was measured. Maximum amount of needed energy (750 KJ/Kg) was related to in moisture content of 16% (wet basis), screen size of 1mm and rotational speed 2000 rpm; and the minimum amount of consumed energy (11 KJ/Kg) was related to the state of moisture of 8%, screen size of 4 mm and speed of 1400 rpm. Physical properties of the grounded compost such as geometric mean of particles size, distribution, and bulk density were determined. Bulk density and particles size are dependent. By increasing the size of particles, Bulk density decreases. In the following, the behavior of densification in close die was examined as well. compost in three levels of particle size (1, 2.5, and 4 mm) and three moisture levels (8, 12, and 20 %) was prepared, pellets were produced and finally the effect of these factors on the properties of produced pellets including the amount of consumed energy for densification and fracture resistance were studied. The results from analysis of the effect of parameters on densification energy, fracture resistance, and density of the pellets shows that by increasing pressure, densification energy, fracture resistance, and density of the pellets increases. Also, by increasing moisture content, densification energy decreases fracture resistance increases, and density first increases then decreases. Also, by increasing the particles size, densification energy and fracture resistance increases. The size of particles did not have a meaningful effect on density. The effects composting process on micro structure properties were studied through SEM, XRD and FTIR. The SEM images showed that fiber bundles of compost were more open and had more crack along their direction comparing with bagasse. Also, the results from XRD analysis indicated that region crystal cellulose remained unchanged but amorphous region which includes hemi cellulose and lignin, was slightly decomposed. The results from FTIR analysis illustrated that chemical changes occurred in compost. And the results from DSC analysis showed that glass transition commences from 41.35°C and continues to 157°C. The average temperature of glass transition for compost is 89.7°C. Keywords: bagasse compost, grinding energy, densification energy, fracture resistance, micro structure properties.
