شبیه سازی فرآیند تولید گاز متان از پسماندهای دامی در یک بیوراکتور ناپیوسته

با توجه به اهمیت حفظ محیط زیست و ضرورت استفاده از انرژی های نو و جایگزین سوخت های مرسوم، استفاده از انرژی های تجدید پذیر مورد توجه فراوان قرار گرفته است. با توجه به این ضرورت در این پژوهش یک بیوراکتور ناپیوسته تولید گاز متان از پسماندهای دامی مدل سازی و شبیه سازی شده است.

از سینتیک مونود برای بیان رابطه بین سرعت رشد میکروارگانیسم ها و غلظت سوبسترا استفاده شده است. معادلات مصرف سوبسترا و تولید میکروارگانیسم ها و گاز متان از روش عددی رانگ کوتای مرتبه چهار حل می شوند. اثر غلظت اولیه میکروارگانیسم ها بر تولید گاز متان نیز بررسی شده است. غلظت اولیه سوبسترا و میکروارگانیسم ها به ترتیب g/L 74/51 و g/L 61/1 می باشد.

نتایج بدست آمده از این پژوهش نشان داد که مدل ریاضی حدود %53/8 از داده های آزمایشگاهی انحراف دارد. بر اساس مدل ارایه شده میزان گاز متان تولید شده پس از 70 روز برابر با g/L 29/10 می باشد. میزان تجزیه سوبسترا و تولید گاز متان، به زمان ماند سوبسترا بستگی دارد. افزایش غلظت اولیه میکروارگانیسم ها موجب تولید گاز متان در مدت زمان کم تری می شود. میزان گاز متان تولیدی مستقل از غلظت اولیه میکروارگانیسم ها می باشد.

مدل ارایه شده در این پژوهش می تواند برای پیش گویی مدت زمان مورد نیاز برای انجام واکنش، عملکرد بهینه بیوراکتور، طراحی تجهیزات فرآیندی مربوطه، افزایش مقیاس تجهیزات، مانند مخزن ذخیره سازی و کنترل مناسب جهت تولید متان با خلوص بالا و حجم بیش تر در بیوراکتورها مناسب باشد..