تولید بیوگاز از فاضلاب

تولید بیوگاز از فاضلاب

مقدمه

تولید بیوگاز یکی از فعالیتهای است که می‌توان در تصفیه فاضلاب از آن استفاده کرد. استحصال بیوگاز می‌تواند از فرایندهای بی هوازی فاضلاب نیز انجام گیرد که علاوه بر تولید انرژی می‌تواند در کنترل بو نیز موثر باشد و به خوبی بو را از بین ببرد. یکی از روشهایی که در آن می‌توان گاز زیادی به دست آورد تصفیه فاضلاب به روش UASB می‌باشد. از این روش برای تصفیه فاضلابهای صنعتی با بار آلی زیاد استفاده می‌گردد که دارای راندمان بالایی در حذف می‌باشد و به خوبی می‌ توان از آنها جهت تولید بیوگاز استفاده کرد. به همین دلیل در این روش متان، هیدروژن سولفوره و دی اکسید کربن زیادی تولید می‌گردد که در صورت عدم جمع آوری و دفع صحیح باعث تولید بو و ایجاد انفجار می‌گردد. از این گازها می‌توان به عنوان سوخت استفاده کرد.

جهت تولید بیوگاز می‌توان از این نوع فاضلاب استفاده کرد. جمع آوری گاز و کاربرد آن جمع آوری گازهای تولیدی سیستم بی هوازی که خارج از راکتور انجام می‌گیرد باید از دقت خاصی برخوردار باشد. سیستم جمع آوری گاز راکتور باید بتواند حداکثر گاز تولیدی را نیز پاسخگو باشد تا بتوان از گاز آن استفاده کرد. متأسفانه در اکثر مواقع مخازن ذخیره را برای تولید گاز و نگهداری آن برای زمانهای 4 تا 5 دقیقه می‌سازند و چون تولید گاز در زمان حداکثر خود نیاز به ذخیره بیشتری دارد باید برای ذخیره آن از مخازن دیگری استفاده کرد که این موضوع باعث ایجاد مشکل است. فشار گاز تولیدی در سیستم حداکثر 10 تا 20 اینچ ستون آب است و اگر در محلی ذخیره شود فشار آن به مرور زیاد شده و ممکن است با متصاعد شدن از مخزن ذخیره علاوه بر ایجاد بو در مواردی باعث انفجار و آتش سوزی نیز بشود که این موضوع خطرناک است. اگر گازهای خروجی از راکتور مجدداً به آن بازگردند ، فضای بالای راکتور روی سطح فاضلاب را که راه تماس راکتور با اتمسفر است را پر می‌نماید. این عمل علاوه بر ایجاد بوی تعفن و ناخوشایند، مانع متصاعد شدن متانهای تولیدی خواهد گردید . باقیماندن و تجمع بیش از حد متنان در محل بالایی راکتور ممکن است در مواردی ایجاد انفجار نماید و حتی ممکن است غلظت هیدروژن سولفوره در اطراف راکتور به حدی برسد که باعث بروز خطر بهره برداران گردد. این امر باعث انفجار راکتور و تخریب آن می‌شود.

همچنین ممکن است گازهای تولیدی به جوبکهای خروج فاضلاب راه یافته و بهره برداران را بعلت محتوای هیدروژن سولفوره در معرض خطر قرار داده و بعضاً باعث انفجار شود و باید بسیار مراقب این موشوع بود. ممکن است مقادیری گاز در حین عبور از لوله‌ها و ورود به مخازن شستشو در فضای اطراف پخش شوند و بوی تعفن را بیشتر کنند. باید مسائل و خطرات ناشی از اینگونه پخش گاز در سایت تصفیه خانه به نحوی قابل پیش بینی و پیشگیری باشد که احتمال انفجار گازها به حداقل برسد. گاز تولیدی در راکتور علاوه بر متان محتوی گاز کربنیک و هیدروژن سولفوره است بعلاوه محتوی رطوبت نیز خواهد بود. با تمام پیش بینی‌ها برای حذف رطوبت متأسفانه رطوبت باقیمانده در مواردی با ایجاد قطرات آب در شعله سوز و وسایل اندازه گیری مشکلاتی به وجود خواهد آورد که باعث ایجاد خطر در سیستم می‌شود. برای جلوگیری از این مسئله هم باید پیش بینی‌های لازم بعمل آید تا این خطر را به حداقل رساند.

بیوگاز حاوی هیدروژن سولفوره است. این گاز خاصیت خوردگی شدیدی داشته و در حضور رطوبت به اسید سولفوریک که خورنده‌تر از خود اوست تبدیل خواهد شد و اگر توأم با گازهای سیستم بی هوازی سوزانیده شود به SO2 تبدیل شده و به آسمان خواهد رفت که در هوای اطراف راکتور پخش و در صورت بارندگی به صورت باران اسیدی نازل و باعث خوردگی تمام چیزهای درتماس با آن خواهد شد که این موضوع اصلا خوب نیست. میزان تحمل پذیری انسان در برابر هیدروژن سولفوره 10 میلی گرم در لیتر است، بعلاوه هیدروژن سولفوره در محیط اطراف بخش خود بوهای بدی شبیه تخم مرغ گندیده به وجود خواهد آورد و باعث آزار اطرافیان خواهد شد.

بر این اساس باید به فکر راهی برای حذف هیدروژن سولفوره از بیوگاز بود. سه راه برای حذف هیدروژن سولفوره از بیوگاز قابل پیش بینی است. عمومی‌ترین روش به کاربردن یک برج محتوی سود است که این کار را به خوبی انجام می‌دهد. برای به حداکثر رساندن حذف آن بهتر است سود رقیق نیز در حال گردش در برج باشد تا تماس هیدروژن سولفوره با آن بیشتر برقرار گردد و به خوبی وظیفه خود را انجام دهد. سود می‌تواند در مواردی که گاز کربنیک بالاست نسبت به حذف آن نیز اقدام نماید و به راحتی این کار را انجام دهد. معمولاً هیدروژن سولفوره در این عمل به سولفوره‌های محلول تبدیل و از محیط بیوگاز دور می‌گردد. گرچه احداث اینگونه تأسیسات خیلی کم خرج است و در کل هزینه کمی دارد ولی نگهداری از آن می‌تواند پرهزینه باشد. برای حذف هیدروژن سولفوره لازم است PH محیط حدود 10 باشد و در PHهای زیر 5/9 قدرت حذف کاهش یافته و در PH بیشتر از 5/10 تشکیل رسوب و گرفتگی لوله‌ها اتفاق خواهد افتاد که این خود مشکل بزرگی خواهد بود. معمولاً راندمان حذف هیدروژن سولفوره بین 80 تا 90 درصد متغیر است که در صورت لزوم آن را تغییر می‌دهند.

همانطور که گفته شده سه راه برای از بین بردن هیدروژن سولفوره وجود دارد. راه دوم حذف هیدروژن سولفوره از بیوگاز استفاده از صافی ذغال فعال است که این روش نیز فواید و مضراتی دارد. عیب بزرگ این روش اشباع شدن ذغالها و نیاز به آماده سازی مجدد آنهاست که بسیار پرخرج و پردردسر است و هزینه زیادی را در پی خواهد داشت. همچنین تهیه خود صافی ذغالی نیز گران خواهد بود و مقرون به صرفه نیست.

روش سوم جهت حذف هیدروژن سولفوره از بیوگاز استفاده از املاح آهن است. با استفاده از املاح آهن می‌توانیم گاز هیدروژن سولفوره را از محتویات بیوگاز حذف کنیم. در این عمل گاز هیدروژن سولفوره به صورت گوگرد خالص از محیط حذف شده و به عنوان محصول فرعی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. هزینه احداث این سیستم حذف هیدروژن سولفوره خیلی گران است و گاهی یک تا دو دلار در حذف آن از هر فوت مکعب حجم بیوگاز هزینه لازم دارد. در نهایت با توجه به نیاز و امکانات می‌توان از هر یک از روشها جهت انجام عملیات استفاده کرد.

 

کنترل بو در تصفیه بی هوازی 

هنگام تصفیه فاضلاب بوی فاضلاب در محیط منتشر می‌شود. یکی از پردردسرترین مشکلات بهره برداری از سیستمهای بی هوازی حذف بو مخصوصاً بوهای ناشی از هیدروژن سولفوره است که واقعا پر دردسر است. این بوها در غلظتی معادل 5/0 قسمت در میلیون قابل تشخیص و اعتراض است که این عدد کوچکی است. بعد از زمان کوتاهی که در تماس با هیدروژن سولفوره باشیم و سیستم بویائی ما با استنشاق دچار خستگی گردد به علت عدم درک بوهای غلیظ هیدروژن سولفوره ممکن است انسان در معرض تماس با گاز و بروز خطر قرار گیرد بدون این که متوجه آن شود. از این رو بهتر است وجود گاز از طریق دستگاههای اندازه گیری تعیین گردد تا سیستم بویائی انسان دچار مشکل نشود.

برحسب غلظت هیدروژن سولفوره هر نوع نشتی از بیوگاز احتمالاً با پیدایش بو توأم است و باید آن را حذف کرد. محتویات خروجی راکتور هم بدون شک دارای مقادیر کمی هیدروژن سولفوره خواهد بود که در هنگام جریان فاضلاب خروجی در جوبکها رها خواهد شد و این موضوع ممکن است مشکل ساز شود. ممکن است محلهای تخلیه فاضلاب خروجی مخصوصاً نقاط رها شدن گازهای هیدروژن سولفوره را به امکاناتی چون صافی ذعالی یا سایر وسائل جذب گاز هیدروژن سولفوره وصل نمود تا از پخش آن در فضای اطراف ممانعت به عمل آید. به هر حال باید به این موضوع دقت کرد.

ممکن است برای جذب گاز هیدروژن سولفوره از صافیهای محتوی مواد آلی (Compost-Filter) که در آن گازهای ورودی با میکروارگانیسمها وارد فعل و انفعالاتی شده و با جذب مواد بودار هوای بدون محتوی بو را به بیرون هدایت می‌کند، استفاده نمود که نتیجه خوبی دارد. مواد پرکننده این صافیها را هرازگاه باید خالی و پر نمود تا دچار مشکل نشوند. نحوه قرار گرفتن کمپوست در صافی باید طوری باشد که فضای لازم بین آنها برای عبور گاز تأمین گردد. توصیه شده به محتویات صافی کمی آهک برای زیادتر شدن کلسیم و بالاتر رفتن PH محیط برای حذف بهتر ناخالصیها اضافه نمایند تا در انجام این امر موثر باشد. گاهی مقداری لجن فعال به محتویات این صافیها اضافه می‌کنند. اگر محتویات گازهای بالای راکتور در 95 درجه فارنهایت بکار رود محتوی مقدار کافی رطوبت خواهد بود. در غیر اینصورت لازم است با پاسبدن مقادیری آب رطوبت لازم را در محیط صافی تولید نمود. لازم است گاهگاهی محتویات صافی را به هم زد تا از چسبیدن آنها بهم جلوگیری شود تا در امر تصفیه خللی ایجاد نشود.

منبع: سایت بهداشت محیط ایران