کودهای دامی بی هوازی
نام منبع :
گزینه ها برای بازیابی محصولات سودمند از کود های لبنی
مولف :
دنیس A. برک P.E. ماه ژوئن سال 2001
شرکت انرژی محیط زیست 6007 هیل خیابان المپیا، WA 98،516
فهرست مندرجات
هضم بی هوازی فراورده های کود دامی………………………………………………….. …. .. 11 لبنیاتی _________________________________________________3 مسکن _________________________________________________3 غرفه رایگان__________________________________ ___________ 3 شیر___________________________________ _____ __________- 4 لوط باز________________________________________ ________ 5 حمل و نقل ______________________________________ ________5 سیستم تراز______________________________________________ 6 سیستم خراش________________________________ ___________ 6 پایان جلو________________________________________ _______ 6 خلاء________________________________________ __________7 کود کشاورزی__________________________________ __________ 8 برگزاری مخازن و پمپ های هلی کوپتر_____________________ _____..8 صفحه نمایش اولیه _______________________________________…..9 جدا جاذبه ………………………………………… ………………………………….. …10 استخر برگزاری اولیه ……………………………………….. ………………………….13 استخر برگزاری ثانویه ……………………………………….. …………………………14 هضم بی هوازی __________________________________________16 باکتریایی ____________________________________________…..16
عوامل کنترل تبدیل زباله به گاز ……………………………. ………… 17 ضایعات _______________________________________…-17 رقت __________________________________________.-18 مواد خارجی ………………………………………… ……………………. 19
مواد سمی _____________________________________19 درجه حرارت ____________________________________-20
HRT.زمان هیدرولیکی…………………………………… زمان ماندجامدات……………………………………. …………………… 21 هاضم بارگذاری (کیلوگرم /) ………………….. ………………………… 23 نسبت غذا به میکروارگانیسم ……………… …………………………..23 .پایان حذف محصول ………………………………………………………. 24 ..انواع هضم…………………………………………………………………. 24
فرآیندهایی که مناسب برای هضم کود های لبنی …………………25 .فرآیندهای که برای هضم کود های لبنی مورد استفاده قرار گیرد ….. 27 لاگون بی هوازی (کم نرخ) ………………………………………………. 27
به طور کامل مخلوط هاضم (سرعت کم) …………………… ……………… 28 پلاگین هاضم جریان (سرعت کم) ……………………………………………. 30 هاضم تماس با (سرعت بالا) ……………………………. ……………………31 توالی راکتور دسته ای (سرعت بالا) …………………….. ………………….. 32 تماس با ما راکتورهای تثبیت (سرعت بالا) ……………………. …………… 32 فاز هاضم ………………………………………… ……………………………….. 33 .پیوندی………………………………………………………………………………. 35 تجزیه و تحلیل کیفی فرایندهای بی هوازی ………………….. …………… 35 جامدات محدودیت غلظت ……………………………………….. …………….. 35 هضم از جریان مواد زائد کل …………………………………………………….. 35 پردازش مواد خارجی ……………………………………….. …….. ………… 36 کنترل بو 36 ثبات، انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان ……………………………………….. 36
غذایی غلظت و احتباس ………………………………………. ……………….. 37 پردازش لایه اضافی ……………………………………….. …………………….. 37 تولید انرژی ………………………………………… ……………………………. .. 38
هاضم متعارف …………………………………………………………………….. ………………………………………39
نرخ بالای راکتور بی هوازی …………………………………………………. 40 هزینه فرایندهای بی هوازی فاضلاب لبنی …………… ……………….. 42 سیستم های مدیریت زباله جایگزین ………………… ……………………44 جابجایی کود موجود ……………………………………….. …………….. 44_45 درمان______________________________…..___________…-47 بعد از درمان___________________________._____________ 48 دفع نهایی__________________________________________ 49 ارزیابی___________________________________________ 49_51
کود های دامی بی هوازی
دنیس A. برک P.E.
معرفی :
رشد سریع در اندازه عملیات های لبنی در قوانین و مقررات حاکم بر حمل و نقل و دفع کود .
الزامات مورد نیاز برای برنامه های مدیریت مواد غذایی، مواد جامد کود و دفع و کنترل بوی ،لازم است که کود تازه در رویکردهای مدیریت در نظر گرفته شود. یکی از روش های امیدوار کننده هضم بی هوازی است.
هضم بی هوازی، یک فرآیند طبیعی است که تبدیل زیست توده به انرژی است. زیست توده: هر ماده آلی که از گیاهان، حیوانات و یا پسماندهای حیوانات می باشد. هضم بی هوازی برای بیش از 100 سال مورد استفاده قرار گرفته.و برای تبدیل فاضلاب شهری وزباله های صنعتی وبرای تبدیل مواد جامد زباله به گاز. هضم بی هوازی: فرآیندهای توسعه یافته و اعمال شده به یک آرایه وسیعی از صنعت وضایعات کشاورزی اند 1996)، (قوش 1997). این ضایعات را میتوان طی فرایندی درتانکهای نسبتا کوچک محصور شده به انرژی تبدیل کرد
هضم بی هوازی مزایای مختلفی را فرا میگیردد :
1مزایای زیست محیطی :
عبارتند از:
· بو به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و یا از بین میرود. · حشرات به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابند. · · پاتوژن ها بطور قابل ملاحظه ای در محصولات مایع و جامد کاهش می یابد.
انتشار گازهای گلخانه ای ، و در نهایت، آلودگی به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.
2مزایای اقتصادی:
· بیوگاز برای تولید گرما و برق مورد استفاده قرار میگیرد . · مواد های مغذی به حجم نسبتا کوچک می توانند زباله های مایع سطح زمین را کاهش دهند. · کود غنی را می توان برای فروش به عموم مردم و یا برای تولید محصول استفاده کرد.(ورمی کمپوست) درفرآورده های لبنی حتی پیشرفته از این سیستم برای تولید انرزی و بی هوازی استفاده شده است .
به منظور دستیابی به منافع حاصل از هضم بی هوازی، مرکز تولید، باید توان عملیات های لبنی یکپارچه را داشته باشد. متاسفانه،به ندرت
درفرآورده های لبنی حتی پیشرفته از این سیستم برای تولید انرزی و بی هوازی استفاده شده است
این کتابچه برای کاربر فراهم می کند مقدمه ای بر هضم بی هوازی از کود های لبنی که به به سه بخش تقسیم شده :
1. عمل و ضایعات شیوه های مدیریت لبنیات. 2. معرفی بی هوازی 3. هضم و هضم بی هوازی زباله های لبنی برای تجزیه مواد آلی است 4. کاربردهای معمول برای طراحی انواع مختلف لبنیات و ایجاد هزینه ها و منافع از امکانات است.
عملیات های لبنی
عملیات های لبنی به میزان قابل توجهی به کمیت و کیفیت از کود تاثیر می گذارد که ممکن است به سیستم هضم بی هوازی تحویل داده شود.
سیستم مسکن (جایگاه) :
حصارحیوانات لبنی ممکن است در انواع مختلف قرار بگیرد: سیستم های مسکن شامل :اصطبل بسته با خطوط خوراک هموار(راه)، مکان سیستم شیردوشی گاو، گاو در مکان خشک و تلیسه ها ممکن است در اصطبل آزاد قرار گیرند
انبارهای سیستم بسته :
در حال حاضر محبوب ترین روش برای مسکن گله های شیری بزرگ است. انبارهای سیستم بسته فراهم می کند وسیله ای برای جمع آوری تمام کودها .
نمونه بسته با لین (راه)تغذیه مرکز
مسکن نیمه باز
دفاعی که از واگون و عرابه میسازند سیستم با خطوط خوراک هموار نیز به طور معمول استفاده می شود.کود ریخته شده در خطوط خوراک را می توان خراشیده و یا شستشو روزانه از 40 تا 55 – درصد از کود دفع می شود و از دفاعی که از واگون و عرابه میسازند. جمع آوری علوفه به طور معمول دو تا سه بار در سال انجام می شود ممکن است مقدار کمی انرژی خالص پس از این که در طول دوره های طولانی از زمان ذخیره می شود. برای دفاعی که از واگون و عرابه میسازند سیستم باید از کود بازیابی شده در خط تغذیه، و انبار شیرمجهز باشند.
مکان شیردوشی
درگاو دو تا سه بار در روزعمل شیر دوشی انجام میگیرد .گاو را از غرفه به سالن شیردوشی منتقل میکنند. در سالن شیردوشی پستان گاوها با آب تازه شستشو داده میشود. 10 تا 15 درصد از کود گاو در سالن شیر دوشی قرار دارد که با سیستم بارانی شسته می شود. آب گرم است که توسط تولید کمپرسور و پمپ های خلاء، ممکن است سیستم خنک کننده مورد استفاده قرار گیرد.
برای نوشیدن آب، کود گرفتگی و یا شستن گاو.
5 تا 150 گالن آب شیرین به ازای هر گاو شیری در مرکز شیردوشی تخمین زده می شود. کیفیت و کمیت ترشحات آب را از سالن شیر باید با دقت اندازه گیری شود. در بسیاری از موارد، زباله دامی در انبار شیر است. پردازش در سیستم مدیریت مواد زائد جداگانه است.
سیستم حمل و نقل
سیستم های حمل و نقل میتوانند با فشار آب ، خراش، خلاء، و سیستم های لودر. در انبارهای غرفه آزاد کود را جمع آوری کنند.
5
سیستم تراز
یک سیستم ترازبا استفاده از کود رقیق قابل ملاحظه است. مقدار آب مورد استفاده در یک سیستم بستگی به عرض، طول و شیب جایگاه دارد شیب متفاوت بوده و بین یک تا دو درصد است.سیستم تراز به طور کلی غلظت کود از مواد جامدرا 12 درصد کاهش می دهد،. سیستم های تراز با این حال مقرون به صرفه ترنسبت به سیستم خراش و یا خلاء میباشد
خیلی باز:
در سیستم های خیلی باز کود بر روی زمین پخش است و توسط دستگاه خراشیده و کوداز سطح زمین حذف شده است (یک یا دو بار در سال). انبار کردن کودهای دامی باعث انتشار گازهای گلخانه ای میشود
جایگاه سیستم تراز – مسیر ریختن علوفه
سیستم زداینده :
کودهای دامی(لجن و کثافت)با سیستم خراش دهی به سادگی جمع آوری میشود و در شرایط آب و هوایی عادی، کودهای خراشیده شده(جمع آوری شده) به عنوان دفع کود. در طول تابستان جمع اوری میشود.
لودر جلویی:
توسط این قسمت از دستگاه کودهای کف جایگاه جمع آوری میشوند.
سیستم های خلاء
سیستم های جمع آوری برقی" به عنوان دفع کود با کامیون توسط خلاء میباشد.
به طور کلی،کامیون های جمع آوری حدود 4000 گالن (15.141 ) لیتر در هر بار میتواند. کود را به محل دفع ببرد.
کامیون جمع آوری مواد جامد (کود)
کامیون جمع آوری مواد جامد (کود)
(لایه ی زیرین)
نوع بستری که استفاده می شود می تواند به میزان قابل توجهی از ویژگی های کود را تغییر دهد. به طور معمول کاه، تراشه های چوب، شن و ماسه، یا کمپوست به عنوان لایه زیرین استفاده می شود لاییه زیرین در برخی از موارد ازکاغذ مخلوط با خاک اره استفاده شده است. معمولا برخی از شن و ماسه ها مخلوط با ترکیبات آلی است. اگر کمپوست انجام شده بر روی تعداد زیادی خاک، مقدار قابل توجهی از شن و ماسه . و گل و لای ممکن است اضافه شده به کمپوست باشد. از آنجا که هضم بی هوازی از تراشه های چوب نیست،
شن و ماسه، گل و لای برای حذف این ترکیبات قبل ، یا در طول هضم بی هوازی فرآیند.مقدار غیر قابل تجزیه، موادآلی و مواد معدنی می تواند به میزان قابل توجهی تحت تاثیر عملکرد بی هوازی قرار گیرداد
مقدارلایه زیرین اضافه شده به کود، تابع از طراحی و بهره برداری از دام میباشد،به طور کلی تنها "پا اضافه کردن" اصطبل صورت میگیرد
پردازش کود
هر دام به عنوان یک سیستم پردازش می باشد جمع اوری کود ممکن است در یک سیستم مجزا ازمکان شیردوش ضایعات پردازش شده، و یا جمع آوری کود ممکن است مکان شیردوش ضایعات ان پردازش شود. به طور کلی، پردازش کود در حال حاضر متشکل از کود با استفاده از پمپ، وغربالگری کود برای حذف الیاف آلی، و به دنبال آن رسوب .برای حذف شن و ماسه، گل و لای و ذرات آلی قابل تنظیم است. بخش عمده ای از
کود تجزیه شده در طی فرایندهای جداسازی حذف شده است. تا 80٪ از کود و 30 درصد از کل نیتروژن و فسفر از دست رفته را میتوان جبران کرد
شکل 1 – جابجایی کود معمولی
مخازن و پمپ های هلی کوپتری
طیف گسترده ای از مخازن و پمپ های هلی کوپتری در قسمتهایی ازجایگاه دام استفاده می شود
به طور معمول، مخازن نسبتا کوچک هستند، اما در برخی از موارد آنها طراحی شده اند برای نگهداری چند ساعت از لجن های کود دامی.
لجن و کثافت کود به طور معمول با پمپ هلی کوپتری انتقال داده میشوند
صفحه نمایش اولیه
به همان اندازه گسترده ای از سیستم های غربالگری استفاده می شود که در بسیاری از موارد صفحه نمایش در محوطه جداگانه قرار دارد برای جلوگیری از انجماد در طول زمستان می باشد. صفحه نمایش در فضای باز به طور کلی در آب و هوای سرد مشکل است.
9
صفحه اصلی به مقدار قابل توجهی از تجزیه آلی مواد است که می تواند در یک هضم بی هوازی به گاز تبدیل شود. مواد به طور کلی برای تولید لایه زیرین و بعد از اینکه برای کمپوست استفاده می شود مورد نیاز دوره های زمانی است.
جدا جاذبه
سیستم های جدا جاذبه در اندازه های مختلف پس از صفحه نمایش اصلی قرار می گیرد. هدف ازجدا جاذبه حذف شن و ماسه و گل و لای موجود در جریان کودهای دامی است. 10
مواد جامد شناور در بالا جدا جاذبه
اغلب دیوارهای جدا جاذبه برای حذف مایع ازترکیبات داخل مخزن میباشد. توانایی دیوارجاذبه برای حذف کود دامی مایع ،بستگی به تمیز کردن دوره ای سوراخ ها برای حفظ جریان است.
مواد آلی است که می تواند برای تولید گاز . این آزمایشها اندازه گیری گاز متان تبدیل کند . رابه درآزمایشهای اخیراساخته شده که صفحه نمایش مقدار گاز متان توسط کود دامی می باشد، ، ه
فرایند جداسازی تغییر کربن نسبت نیتروژن مایع و جریان مواد جامد میباشد.
دیوار جداجاذبه
در فرایند رسوب کنسانتره مواد جامد آلی، که دوره ای ،برداشته می شود. تجزیه و تحلیل های اخیر نشان داد آبهای لجن که COD انهابا دوز 25،500 mg / lمیباشد. در حالی که مواد جامد متمرکز از جداجاذبه که COD انها 115،800 تا mg / L میباشد.
مواد جامدآلی در بالای جدا جاذبه
تجزیه بی هوازی مواد جامد را می توان در جداجاذبه که یک سطح با حباب های گاز متان پوشیده شده است مشاهده کرد. واضح است که مواد جامد موجود، شیوه های حمل و نقل منجر به انتشار گازهای گلخانه ای و جلوگیری از کارآمد بازیابی انرژی از کود دامی میشود.
12
جدا جاذبه با تجزیه غیر هوازی موادجامد آلی
مراحل اولیه ساخت استخر
بیشتراستخرها توسط ظرفیت کودهای دامی اندازه گیری شده ساخته میشود.
استخرنیمه خالی نمایش اولیه رسوب(کوددامی)
نمونه ای از استخر ثانویه: استخر اولیه دارای یک حوضچه ته نشینی ثانویه می باشد که مواد جامد از زباله های مایع از هم جدا شده است.
در نهایت مواد جامد باید دراستخراولیه خوب ته نشین شده .و بو به طور کلی ازمواد جامد(کود دامی)حذف میشود.
برگزاری استخر ثانویه
استخرثانویه :بعد از این که کود های دامی در استخر اولیه به مقدار مورد نیازقرار گرفت پس از180 روز،به استخر ثانویه انتقال مییابد. پمپ های لجن کش در این حوضچه ها نصب شده است.
خلاصه
همانطور که در بالا نشان داده شد، دو استخر کود دامی به صورت جداگانه میباشد،و همچنین سه نوع جایگاه (بسته،نیمه باز،باز) که هر کدام مجهز به سالنهای شیردوشی وهمچنین کودهای دامی را میتوان برای تولید انرزی به صورت بی هوازی مورد استفاده قرار داد ، و همچنین حمل و نقل کود و پردازش آن ویژگی های هرجایگاه را تغییرمیدهد ضایعات بزرگتربه هضم بی هوازی بیشتری نیاز دارند.
حذف مواد آلی از طریق غربالگری و رسوب رامیتوان کاهش دهد مقدار موادکود دامی می تواند درهنگام هضم بی هوازی به گاز تبدیل شود وجود شن و ماسه درلوله ها،میتواند به تجهیزات آسیب رسانده، وباعث مسسدود شدن و جلوگیری از ورود گازهای بی هوازی به مخزن جلوگیری کند. شن و ماسه را تنها می توان از ضایعات رقیق برداشت
14
مواد جامد در تعلیق است.
اصلاح شیوه های کود دامی مدیریت موجود ممکن است لازم باشد برای رسیدن به مزایای کامل هضم بی هوازی انجام شود.
شکل 2 در زیر، نشان می دهد که چگونه مواد زائد جامد را می توان درپردازش کود های دامی قرار داد.. اگر غلظت کم یا متوسط از شن و ماسه در حال حاضربا کل کوددامی مخلوط است. جریان هضم بی هوازی ممکن است به دور زدن های موجود در صفحه نمایش و جدا گرانش(جاذبه) است. اگر غلظت بالایی از شن و ماسه وجود داشته باشد، جدا گرانش موجود ممکن است در جای خود باقی می ماند. در چنین شرایطی، مقدار کاهش مواد آلی را به گاز تبدیل خواهد شد.
شکل 2 – ادغام هضم بی هوازی در جریان لبنیات(کود دامی) فاضلاب
هضم بی هوازی
هضم بی هوازی از تجزیه مواد آلی توسط میکروبی است. جمعیت که در محیط اکسیژن آزاد زندگی می کند. به معنی بی هوازی به معنای واقعی کلمه "بدون هوا". هنگامی که مواد آلی در یک محیط بی هوازی تجزیه این باکتری تولید مخلوطی از متان و گاز دی اکسید کربن می باشد. ناهوازی هضم زباله رفتار با تبدیل مواد متعفن(دفن شده) آلی به دی اکسید کربن و گاز متان. این گاز به عنوان بیوگاز نامیده می شود.بیوگاز را می توان مورد استفاده قرار گیرد تولید هر دو برق و گرما.تبدیل مواد جامد به بیوگاز در نتیجه مقدار بسیار کوچکتر از مواد جامد است که باید دور انداخته شوند. در طول روند بی هوازی، ترکیبات نیتروژن آلی هستند به آمونیاک، ترکیبات گوگرد به سولفید هیدروژن، فسفر برای تبدیل orthophosphates، و کلسیم، منیزیم، سدیم و تبدیل به یک نوع نمک. از طریق عملکرد مناسب، ترکیبات معدنی می تواند تبدیل به انواع محصولات سودمند باشد.محصولات پایانی بی هوازی هضم گاز طبیعی (متان) برای تولید انرژی، حرارت تولید شده از تولید انرژی، مواد غذایی غنی از دوغاب های آلی و غیر آلی دیگر قابل عرضه در بازار محصولات می باشد.
پساب، حاوی ذرات و مواد آلی و معدنی میباشد. ذرات و ترکیبات محلول در آن از هم جدا شده است.ذرات مواد جامد می تواند به فروش برسد .و یا صادر شده . فرآورده های کود دامی(محصولات) در حالی که مایعات آن غنی از مواد مغذی میباشد به زمین نفوذ کرده وباعث غنی شدن خاک میگردد
کنسرسیوم باکتریایی
هضم بی هوازی این است که توسط یک گروه، یا کنسرسیوم ،از باکتری ها انجام می شود، کار این کنسرسیوم برای تبدیل مواد آلی به ترکیبات معدنی و گاز است. مرحله اول : هضم بی هوازی تجزیه ذرات به محلول ترکیبات آلی است که می تواند از طریق دیواره سلولی باکتری پردازش کند
هیدرولیز یا موادمحلول محدود کننده سرعت .است مختلف آن
اسید توسط باکتری های اسید تشکیل شده است. گروه های دیگری از باکتری ها را کاهش می دهد مسمومیت هیدروژن با مهار هیدروژن برای تولید آمونیاک، سولفید هیدروژن، و متان است.گروهی از متانوژن تبدیل اسید استیک به گاز متان است. گسترده ای از انواع واکنش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی صورت می گیرد. باکتریایی کنسرسیوم تسریع این واکنش است. در نتیجه، مهم ترین عامل در
16
تبدیل زباله به گاز کنسرسیوم باکتریایی است.کنسرسیوم باکتریایی اساسا "آنزیم های زیستی که انجام درزمان مورد نظر.ضعیف ویا در حال توسعه و یا تاکید کنسرسیوم باکتریایی مورد نظر را فراهم نمی کند برای تبدیل زباله به گاز و دیگر محصولات مفید است.
عوامل کنترل تبدیل زباله به گاز
سرعت و کارایی فرایند هضم بی هوازی کنترل شده توسط:
· نوع ضایعات هضم شده · غلظت آن، · دمای آن، · حضور مواد سمی، · PH و قلیائیت، · زمان ماند هیدرولیکی، ·
زمان ماند جامدات، · نسبت غذا به میکروارگانیسم ها، · سرعت بارگذاری هضم، و میزان آن که در محصولات نهایی سمی هضم برداشته شده.
هر یک از این عوامل در زیر مورد بحث قرار گرفته است.
ویژگی های فاضلاب
تمام ترکیبات زباله (کود دامی)هستند به همان اندازه تخریب گاز از طریق تبدیل هضم بی هوازی می باشد. باکتری های بی هوازی لیگنین تنزل نیستند و برخی دیگر هیدروکربن ها.هضم مواد زائد حاوی نیتروژن و گوگرد با غلظت بالا می تواند غلظت های سمی آمونیاک و هیدروژن و سولفید، که محلول در آب هستند را سریع تجزیه کند. تولید کود از یک گاو شیر معمولی 1400 پوند(635.04 ) کیلو گرم است.
درصد ماده خشک مواد جامد فرار 83.0 سلولز 31.0 همی سلولز 12.0 لیگنین 12.2 نشاسته 12.5 پروتئین خام 12.5 آمونیاک 0.5 اسیدهای 0.1
همانطور که می توان از جدول 2 مشاهده می شود، اغلب از مواد جامد فرار تشکیل سلولز و. هر دو به آسانی به تبدیل گاز متان توسط باکتری های بی هوازی است. همانطور که اشاره به قبل شد لیگنین تنزل در طی هضم بی هوازی نبوده. از آنجا که بخش قابل توجهی از مواد فرار جامد موجود در زباله های لبنی لیگنین، درصد مواد جامد کود گاوی فرار(حالت مایع ) است که می توان به گاز تبدیل.و در مقایسه با زمانی که به کود و ضایعات دیگرتبدیل شود.
به گاز تبدیل.و در مقایسه با زمانی که به کود و ضایعات دیگرتبدیل شود.
ویژگی های کود نیز درصد از دی اکسید کربن و ایجاد متان موجود در بیوگاز تولید می شود. بیوگاز زباله های لبنی به طور معمول تشکیل می شود از 55 تا 65 درصد متان و 35 تا 45 درصد دی اکسید کربن و مقادیر سولفید هیدروژن و نیتروژن نیز حضور خواهند داشت.
رقت زباله(مقداررقیق بودن کود دامی)
ویژگی های زباله را می توان با رقت ساده تغییر داد. آب را کاهش می دهد غلظت ترکیبات خاص مانند نیتروژن و گوگرد است که برای تولید (آمونیاک و سولفید هیدروژن) که مهار به هضم بی هوازی شود. هضم مواد جامد بالا ایجاد غلظت بالایی از پایان محصولاتی که مانع از تجزیه بی هوازی است. بنابراین، برخی از رقت کود دامی می تواند دارای اثرات مثبت باشد.
ادبیات نشان می دهد که کاهش بازده بیشتر در غلظت رخ می دهد از حدود 6 تا 7 درصد کل مواد جامد. زباله های لبنی "را به عنوان دفع" است که در حدود 12 درصد کل مواد جامد و 10.5 درصد جامدات فرار(حالت مایع)و بیشترین سیستم در غلظت مواد جامد کمتر از دفع کود دامی و ارزش ها است.
رقیق همچنین باعث قشربندی در داخل هضم بی هوازی است. غلظت ضایعات بهینه بر اساس دما و مقدار کاه و دیگر ترکیبات است که به احتمال زیاد در هاضم بی هوازی جدا شده است. آن برای حفظ جدایی و یا طبقه بندی در هاضم به حداقل مطلوب است.
استفاده از سیستم های لجن کش برای حذف کود از انبارهای لبنی اصلی مزایای اقتصادی لبنی. سیستم های تراز به طور معمول از 100 تا 200 گالن به ازای هر گاو در هر روز آب رقت کردن کود نیاز است.شل کردن حجم مورد نیاز بر اساس بر روی خط عرض و شیب است.(Fulhage و مارتین 1994). آب برای شل کردن کود معمولا حاوی غلظت بسیار کم از مواد جامد کل و فرار می باشد. در 100 گالن آب در هر گاو برای شل کردن کود، تنها 12.5 درصد زباله ها را به دفع می کند.غلظت در 200 گالن آب به ازای هر گاو در هر روز شل کردن زباله(کوددامی) حاوی تنها 6.25 درصد را به عنوان دفع غلظت می باشد. جدول 3 ارائه ویژگی های زباله با استفاده از حجم های مختلف شل کردن.
جدول 3 – غلظت اتلاف کود با حجم های مختلف تراز
باشدبه عنوان کود دفعی (AE) 100 گالن اب در کود گاو شل کردن 200 گالن اب برای رقیق کردن کود (شل کردن کود) شیر گاوی 1000 14.267 114.000 214.000 گالن غلظت جامدات (از mg / L) 120،000 15،000 8000 غلظت جامدات فرار (از mg / L) 102،000 12،750 6800 غلظت COD (میلی گرم / L) 129،400 16،176 8627 غلظت TKN (از mg / L) 5294 662 353
سالن شیر نیز به تولید مقدار قابل توجهی زباله های رقیق (کود)می باشد. حدود 15 درصد از کود حیوانی در سالن شیر می باشد. در نتیجه زباله سالن شیر دارای یک ترکیب مشابه را به زباله رقت می باشد در جدول شماره 3.
مواد خارجی
علاوه بر این از مواد خارجی مانند کود زیرین حیوانات، تراشه چوب ،شن و ماسه و گل و لای می تواند تاثیر قابل توجهی در فرایند هضم بی هوازی .
مواد سمی
مواد سمی از جمله قارچ کش ها و عوامل ضد باکتری می تواند عوارض جانبی داشته باشند این فرایند بی هوازی می توانند تحمل کمی را در برابر مقدار مواد سمی بدون مشکل باشد. ظروف(مخزنی) برای ذخیره سازی قارچ کش و عوامل ضد باکتریایی باید در مکان های که نمی خواهد تخلیه شود قراربگیرد درسیستم هاضم بی هوازی باشد .
مواد مغذی
باکتری ها غلظت کافی مواد مغذی نیاز برای رسیدن به مطلوب رشد نسبت کربن به نیتروژن در زباله باید کمتر از 43 باشد نسبت کربن به فسفر باید کمتر از187 باشد. تپه و رابرتز(اسم شخص) نشان داد که غیر لیگنین نسبت C / N از 20 تا 25 است بهینه برای عملکرد هاضم است. به طور معمول، به عنوان دفع کود نسبت C / N 10است.
درجه حرارت
عملکرد بی هوازی کنسرسیوم باکتریایی تحت سه دما است. 1-سرما دوست درجه حرارت کمتر از 68 درجه فارنهایت تولید حداقل میزان عمل باکتریایی هضم Mesophilic رخ می دهد بین 68 درجه و 105 درجه فارنهایت می باشد.
2-هضم گرمادوست بین 110 درجه فارنهایت رخ می دهد و 160 درجه فارنهایت است. دمای مطلوب mesophilic است بین 95 و 98 درجه فارنهایت است. درجه حرارت مطلوب گرما بین 140 و 145 درجه فارنهایت است.نرخ رشد باکتریایی و تخریب زباله در شرایط گرما سریعتر است. از سوی دیگر،
هضم گرما تولید پساب بودار است که در مقایسه با هضم mesophilic. هضم گرمادوست قابل ملاحظه ای از گرما را افزایش می دهد انرژی مورد نیاز برای روند. در اغلب موارد، حرارت به اندازه کافی در دسترس است عمل در محدوده گرمادوست است. این امر به ویژه اگر سیستم شل کردن استفاده می شود و یا شیرابه های زباله سالن با کود خراشیده و مخلوط شده است. مقادیر زیاد آب رقت برای شل کردن باید به درجه حرارت عامل هاضم گرم می شود. در آب و هوای سرد، کنترل حجم شل کردن بسیار مهم است در حفظ دمای هاضم مناسبباشد.
نوسانات فصلی و روزانه به دما به طور قابل توجهی تحت تاثیر هضم بی هوازی و مقدار گاز تولید می شود. ذخیره سازی باکتریایی و عملیاتی کنترل باید در فرایند طراحی گنجانیده شده برای حفظ ثبات روند تحت انواع شرایط درجه حرارت است. دمای متغیر فرایند جهانی است. این نرخ باکتریایی را تحت تاثیر قرار می دهد. اقدام و همچنین مقدار رطوبت در بیوگاز است.
. رطوبت بیوگاز محتوا را افزایش می دهد به صورت نمایی(نمایش) با دما. دما نیز تحت تاثیر قرار می گیرد مقدار گاز و مواد فرار آلی حل شده در محلول و همچنین به عنوان غلظت آمونیاک و گاز هیدروژن سولفید می باشد .
PH
متان باکتری های نیاز به یک محیط خنثی تا کمی قلیایی (PH 6،8 تا 8.5) به منظور تولید متان. اسیدی باکتری ها بسیار سریعتر رشد می کنند از متان تشکیل باکتری می باشد. اگر رشد باکتری های تولید کننده اسید بیش از حد سریع باشد، باکتری ممکن است اسید بیشتر از متان تشکیل دهند. PH این قطره و سیستم ممکن است نامتعادل، مهار فعالیت باکتری ها تشکیل متان است. متان تولید به طور کامل ممکن است متوقف شود. تعمیر و نگهداری از مقدار فعال زیادی از متان باکتری های مولد جلوگیری از بی ثباتی PH است. انباشته سیستم های زیست توده ذاتا با ثبات تر از رشد باکتریها بر اساس سیستم های از جمله به طور کامل هاضم های جریان مختلط و پلاگین باشد.
(زمان ماند) هیدرولیکی (HRT)
اکثر سیستم های بی هوازی طراحی شده برای حفظ زباله برای یک شماره ثابت روز است.تعداد روز از مواد در مخزن باقی می ماند به نام هیدرولیک زمان ماند یا HRT است. زمان ماند هیدرولیکی برابر حجم مخزن تقسیم جریان روزانه (HRT = V / Q). زمان ماند هیدرولیکی از آن مهم ایجاد مقدار از زمان در دسترس برای رشد باکتری و پس از آن تبدیل مواد آلی به گاز.
ارتباط مستقیم وجود دارد بین زمان ماند هیدرولیک و جامدات فرار(مایعات) تبدیل به گاز. چنین رابطه ای برای زباله های لبنی در شکل 3 نشان داده شده است.
جامدات زمان ماند (SRT)
زمان ماند جامدات (SRT) مهم ترین عامل کنترل است.که برای تبدیل مواد جامد به گاز. این نیز مهم ترین عامل در حفظ ثبات هاضم میباشد. با وجودی که این محاسبه از زمان ماند جامدات است اغلب نادرست اعلام کرد، آن را به مقدار جامدات موجود در هاضم تقسیم کرد که مقدار مواد جامد هر روز هدر رفته است.
که در آن V حجم هاضم، سی دی غلظت مواد جامد در هاضم-( QW حجم هدر رفته هر روز.و CW غلظت مواد جامد از زباله است.
در هاضم معمولی جریان به طور کامل مخلوط، یا پلاگین، HRT برابر با فرمول میباشد.
SRT. با این حال، در انواع راکتورهای بیومس وحفظ SRT بیش از HRT حایزاهمیت است. به عنوان یک نتیجه، حفظ هاضم زیست توده می تواند بسیار کوچکتر در حالی که دستیابی به همان تبدیل مواد جامد به گازبیشترباشد.
شکل 3 زباله های لبنی(کود دامی) فرار تخریب جامدات
جامدات فرار (درصد)
فرار تبدیل مواد جامد به گاز تابع SRT (زمان ماند جامدات) به جای HRT. در یک زمان کم SRT کافی برای باکتری ها در دسترس نیست رشد و جایگزینی باکتری های از دست رفته در پساب. در صورتی که نرخ از دست دادن باکتریایی بیش از نرخ رشد باکتری، شستشو کردن "رخ می دهد.SRT که در آن "شستشو" شروع به رخ می دهد "SRT بحرانی ترمیشود
با شواهد ثابت شده است که حداکثر 65 درصد از جامدات فرار کود های لبنی می تواند با بار طولانی حفظ مواد جامد را به گاز تبدیل کنند. برک تاسیس که 65 تا 67 درصد از COD کود های لبنی را می توان به گاز تبدیل کند. زمان طولانی برای تبدیل سلولز به گاز مورد نیاز میباشد
هدف از مهندسین فرایند، بیش از بیست سال گذشته این بوده است که به منظور توسعه فرایندهای بی هوازی که به حفظ زیست توده در انواع اشکال به طوری که SRT می توان افزایش یافته باشد در حالی که HRT کاهش می یابد. هدف این بوده است تا به حفظ، به جای هدر biocatalyst (کنسرسیوم باکتریایی) مسئول
فرایند بی هوازی انجام گیرد. به عنوان یک نتیجه از این تلاش ها، عملکرد گاز را افزایش داده اند و حجم هاضم کاهش یافته است.اندازه گیری این موفقیت از حفظ زیست توده میباشد
22
نسبت SRT / HRT. در هضم معمولی، نسبت 1.0. اختصاص موثری داده شده اگرسیستم های SRT / HRT نسبت هضم بیش از 3.0 داشته باشد. در نسبت SRT / HRT 3.0
CI غلظت زباله هاهضم خواهد شد 1/3rd اندازه از هضم معمولی بیشتر است
هضم بارگذاری (کیلوگرم / M3 / D)
نه .زمان ماند هیدرولیکی (HRT)، و نه. زمان ماند جامدات (SRT) که تاثیری است بر غلظت زباله های ریز بر روی هضم بی هوازی . یکی از مواد زائد ممکن است رقیق و دیگری متمرکز باشد. زباله های متمرکز در هر گالن گاز بیشتر و تحت تاثیر هضم به میزان بسیار بیشتری از زباله رقیق قرارمیگیرند.اندازه گیری مناسب تر از زباله در اندازه و عملکرد هضم در حال بارگذاری است. بارگذاری می تواند هر فوت مکعب حجم هضم بی هوازی باشد.واحد مشترک کیلوگرم از زباله های ریز در متر مکعب از حجم هضم بی هوازی در روز است.
بارگذاری هضم را می توان محاسبه شده در صورتی که زباله های HRT و ریز غلظت آن شناخته شده باشد.:
فرمول بارگذاری
ی ریز در (گرم) است.
نسبت غذا به میکروارگانیسم
نسبت غذا به میکروارگانیسم عامل کلیدی در کنترل هضم بی هوازی است. در یک دمای داده شده، تنها می تواند یک کنسرسیوم باکتریایی محدود مصرف مقدار غذا در هر روزباشد. به منظور مصرف به تعداد مورد نیاز از پوند هدر باید تعداد مناسب پوند از باکتری ها فراهم کند. نسبت پوند زباله های عرضه شده به پوند از باکتری های موجود به مصرف زباله های مواد غذایی نسبت به میکروارگانیسم (F / M) می باشد. این نسبت، عامل کنترل است در تمام مراحل درمان بیولوژیک.پایین تر نسبت F / M در بیشتر درصد از زباله به گاز تبدیل می شود.
متاسفانه، توده باکتریایی اندازه گیری از آن دشوار است افتراق توده باکتریایی از زباله های ریز است. این کار ساده تر خواهد بود اگر همه از ضایعات ریز به بیومس یا گاز تبدیل شوند. در آن صورت، نسبت F / M به سادگی بارگذاری هضم غلظت تقسیم می شود مواد جامد (زیست توده) فرار در هضم (L / سی دی). برای هر بارگذاری داده شده،
بهره وری را می توان با کاهش نسبت و با افزایش غلظت از زیست توده بهبود داده شود همچنین برای هر بیومس غلظت خاصی تلقی میشود. غلظت در داخل هضم، بهره وری را می توان با کاهش بهبود یافته توان بخشید در حال بارگذاری. متاسفانه، بخشی از زباله های ریز پردازش نشده و یا تبدیل زیست توده یا گاز توسط باکتریمیباشد. در آن صورت نسبت F / M برابر است با
بارگذاری VS VS هضم اندازه گیری (VSD) منهای تقسیم فرآوری نشده جامدات فرار (VSUP).فرآوری نشده جامدات فرار ممکن است شامل محصولات نسوز و غیر قابل تجزیه بیولوژیکی تولید شده توسط باکتری ها باشند
پایان حذف محصول
محصولات نهایی هضم بی هوازی به شدت می تواند به هضم غذا تاثیر گذارد روند محصولات هضم بی هوازی عبارتند از: اسیدهای آلی، آمونیاک نیتروژن و سولفید هیدروژن است. با توجه به تبدیل فرار مواد جامد به گاز، بالاتر از غلظت زباله های درون ریز، بیشتر از محصول نهایی غلظت. پایان مهار محصول را می توان با کاهش ریز کاهش داد هدر غلظت و یا به طور جداگانه از بین بردن محصولات نهایی محلول از هضم از طریق elutriation. Elutriation روند از شستن مواد جامد است (باکتری ها) را با آب تمیز به حذف محصولات هضم است.تماس با ما روند فراهم می کند یک ابزار کارآمد برای از بین بردن محصولات نهایی هضم می باشد. پایان حذف محصول را می توان توسط elutriation است که به راحتی گنجانیده شده افزایش یافته باشد (برک، 1997).
انواع هضم
یک آرایه وسیعی از هضم های بی هوازی توسعه یافته اند و قرار داده شده در عمل بیش از پنجاه سال گذشته است. انواع طرح می تواند مورد استفاده قرار گیرد به طبقه بندی فرآیندهای هضم است. برای زباله های لبنی، مهم ترین طبقه بندی است یا نه آن را می توان مورد استفاده قرار گیرد برای تبدیل مواد جامد زباله های لبنی به گاز در حالی که نشست اهداف هضم بی هوازی است. هدف از هضم بی هوازی زباله های لبنی به شرح زیر است:
1.کاهش جرم جامدات 2. کاهش بو در ارتباط با مواد زائد 3. تولید تمیز کردن فاضلاب برای بازیافت و آبیاری 4. کنسانتره مواد مغذی موجود در یک محصول جامد برای ذخیره سازی و صادرات 5. تولید انرژی 6. کاهش پاتوژن در ارتباط با زباله
24
علاوه بر این، هاضم باید قادر به پردازش زباله های لبنی جریان. زباله های لبنی دوغاب نیمه جامد است. بیشتر از مقدار انرژی است که در مواد جامد. در نتیجه، این روند باید قادر باشد که برای تبدیل مواد جامد به گاز بدون گرفتگی راکتور بی هوازی باشد.
در این فرایند همچنین باید قادر به تحمل مواد بستر، شن و ماسه و سایر مواد خارجی که در ارتباط با لبنی معمولی زباله. علاوه بر این، در صورتی که کود های لبنی زباله رقیق است، این روند باید قادر به طبقه بندی کاهش و جداسازی مواد جامد در داخل راکتورها باشد.
فرآیندهایی مناسب برای هضم کود های لبنی
انواع فرایندهای نرخ بالای بی هوازی، که حفظ باکتری ها شده اند برای درمان از محلول های آلی از زباله های صنعتی است. این "سرعت بالا" هاضم زمان بازداشت هیدرولیک از 20 روز به چند ساعت کاهش می یابد. آنها شامل فیلترهای بی هوازی، هر دو upflow و downflow، و انواع بیوفیلم فرآیندهای مانند فیلم ثابت راکتورهای بستر بسته بندی شده است. باکتری در این حفظ راکتور به عنوان فیلم بر حاملان مانند دانه های پلاستیکی، و یا شن و ماسه، و یا در حمایت از رسانه ها تمام تنظیمات. زباله شسته گذشته باکتری ها حفظ شده است.باکتری ها تبدیل ترکیبات محلول در آب را به گاز اما فرصت کمی برای تجزیه و تنزل ذرات مواد جامد، مگر در مواردی که مواد جامد تبدیل متصل به زیست توده است.
شکل 4 – پک راکتور فیلم ثابت
والسلام !