عنوان پایان‌نامه
امکان سنجی تولید انرژی از لجن تصفیه خانه شیرابه آرادکوه
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -آب وفاضلاب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1244;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66742
- تاریخ دفاع
- ۰۷ بهمن ۱۳۹۳
- دانشجو
- سامان ابونیاعمران
- استاد راهنما
- غلامرضا نبی بیدهندی, عبدالرضا کرباسی
- چکیده
- تصفیه¬خانه شیرابه آرادکوه به منظور تصفیه شیرابه ناشی از زباله¬های تهران احداث شده است، در فرآیند تصفیه شیرابه حجم قابل ملاحظه¬ای لجن تولید می¬شود، لجن تولیدی از این تصفیه¬خانه دارای ویژگی¬های متفاوتی نسبت به دیگر لجن¬ها می¬باشد که از آن جمله می¬توان به بار آلی بسیار بالا اشاره کرد که زمینه لازم را برای تولید انرژی از آن فراهم می¬کند. در این پایان¬نامه روش¬های مختلف بازیافت انرژی از لجن این تصفیه¬خانه شامل سوزاندن، گازی¬سازی، پیرولیز، و هضم بی¬هوازی براساس بازده خالص تولید انرژی ، مزایا و معایب و پیچیدگی این فرایندها مورد بررسی قرار گرفته است. بهترین روش تولید انرژی از لجن انتخاب شد و میزان انرژی تولیدی محاسبه گردید و برای این میزان انرژی، ظرفیت نیروگاه قابل احداث محاسبه و مورد بررسی اقتصادی قرار گرفت. لجن این تصفیه¬خانه دارای 3/3% مواد جامد است که از این مقدار 65/7% آن¬ را مواد جامد فرار تشکیل می¬دهد. COD این لجن 78000mg/l می¬باشد و ارزش حرارتی آن 18400kJ/kg است. بررسی¬ها نشان می¬دهد بهترین روش تولید انرژی از لجن این تصفیه¬خانه روش هضم بی¬هوازی با تولید انرژی خالص 3/13 ×107 kJ/d می¬باشد. مشکل اصلی دیگر فرآیندها مصرف زیاد انرژی برای آبگیری و تبخیر کامل آب از لجن و پیچیدگی این فرآیندها از لحاظ دستیابی به دمای بالا، نیاز به کنترل پیوسته فرایند، پالایش و بهسازی محصولات و افزودن مواد کمکی به این فرایندها می¬باشد که نیازمند تجهیزات گسترده و در نتیجه هزینه سرمایه گذاری بسیار بالا می¬باشد. آنالیز شیمیایی نشان می¬دهد که لجن موجود، پتانسیل تولید 17/7 مترمکعب متان به ازای هر متر مکعب لجن را در هاضم بی¬هوازی دارا می¬باشد. میزان بیوگاز قابل استحصال سالانه از هاضم لجن تصفیه¬خانه شیرابه حدود 920128 متر مکعب است که ارزش حرارتی این مقدار بیوگاز با 598083 متر مکعب گاز طبیعی برابر است، بنابراین با بهره-برداری صحیح از تصفیه خانه، سالانه معادل 598083 متر مکعب در مصرف گاز طبیعی صرفه¬جویی خواهد شد. از طرف دیگر از بیوگاز ناشی از لجن حاصل می¬توان برای تولید توان الکتریکی استفاده کرد، توان نیروگاه قابل احداث برابر با 273 کیلووات می¬باشد.که با احداث این نیروگاه سالانه 10/13 میلیارد ریال در هزینه¬های تصفیه¬خانه صرفه¬جویی می¬شود و نرخ بازگشت سرمایه آن 22 ماه می¬باشد.
- Abstract
- leachate treatment plant is set up to treat the leachate produced from Tehran’s garbage dumps. In the process of treating leachate a substantial volume of sludge is produced. The sludge produced in this plant has different characteristics from other kinds of sludge, among which its high organic load can be mentioned which enables it to be used for generation of energy. In this thesis, different methods of extraction of energy from this plant’s sludge including incineration, gasification, pyrolysis, and anaerobic digestion, are investigated with respect to the net efficiency of energy generation, pros and cons, and complexity of the processes. The optimum method for energy generation was chosen and the amount of energy extracted was estimated for which the capacity of the potential power station was evaluated and investigated economically. The sludge from this treatment plant has 3.32 solid particles which consists of 65.02 volatile solid particles. COD for this sludge is 00000 mg/l and its thermal value is 10400 kJ/kg. The study shows that the best method for extraction of energy from this treatment plant’s sludge is anaerobic digestion with a net energy generation of 3.13×100 kJ/d. The main issue with the other processes is high energy consumption of dewatering and complete evaporation of water from the sludge and the complexity of these processes with respect to getting to high temperatures, the need for continuous control of the process, purification and refinement of the products and adding auxiliary materials to these processes, which need a wide variety of equipment and therefore requires significant amounts of investment. Chemical analysis shows that the sludge at hand has the potential of producing 10.0 cubic meters of methane per unit cubic meter of the sludge in the anaerobic digester. The amount of biogas producible annually from leachate treatment plant’s sludge digester is approximately 020120 cubic meters with a thermal value that is equal to 580003 cubic meters of natural gas. So with an appropriate utilization of the treatment plant, 580003 cubic meters of natural gas can be saved annually. On the other hand the biogas produced from the sludge can be used to generate electric power, and power generation capacity of the power station which can be constructed for this potential is equal to 203 kW which can save 10.13 billion Rials of the costs of the treatment plant annually if it is constructed, with a 22 months return on investment (ROI). Keywords: Anaerobicdigestion, Pyrolysis, Gasification, Sludge incineration, Energy generation from the sludge
