مطالعه تجربی و مدل سازی ریاضی حذف سولفید هیدروژن از بیوگاز با استفاده از بیوفیلتر

بیوگاز خام علاوه بر متان به عنوان ترکیب اصلی دارای ترکیب آلاینده دیگری مثل سولفید هیدروژن (H۲S) می باشد. سولفید هیدروژن بسیار خورنده بوده و یکی از مشکلات عمده در استفاده از بیوگاز را ایجاد می کند و باعث خوردگی در موتورها و خطوط لوله می شود. در این تحقیق از بیوفیلتر بستر ثابت برای حذف سولفید هیدروژن از جریان بیوگاز استفاده شد. از دو بستر زغال زیستی حاصل از پیرولیز و کمپوست به عنوان بستر بیوفیلتر بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که به ترتیب بازده حذف سولفید هیدروژن برای دو بستر زغال زیستی و کمپوست برابر با ۹۴ و ۷۶ درصد شد. به ترتیب در دو بستر زغال زیستی و کمپوست در ارتفاع ۶۰ سانتی متری غلظت سولفید هیدروژن ازppm ۱۸۵ بهppm ۱۱ و از ppm ۷۰ بهppm ۱۷ کاهش یافت. ضمن این که بیوفیلتر کارایی خوبی نسبت به افزایش ناگهانی غلظت سولفید هیدروژن در خوراک بیوگاز نشان داد. مدل سازی سینتیکی ساده حذف سولفید هیدروژن برای توصیف عملکرد بیوفیلتر ارائه شد. فرض های مدل سازی برای ساده سازی، شامل صرف نظر از تغییرات شعاعی غلظت و نیز استفاده از مدل سینتیکی مونود برای توصیف نرخ حذف سولفید هیدروژن می باشد. معادلات دیفرانسیلی معمولی برای شبیه سازی به کمک روش رانگه-کوتا حل شد. نتایج مقایسه مدل و داده های آزمایشگاهی نشان داد که مدل پیشنهادی به خوبی عملکرد حذف سولفید هیدروژن را پیش بینی می کند (در تمام موارد R۲ بزرگتر از ۰.۹۰ بود). به کمک نتایج تجربی، مقادیر پارامتر سینتیکی حداکثر نرخ رشد ویژه (µmax) در بستر زغال زیستی و کمپوست به ترتیب برابر ۵-۱۰× ۶.۵ و  ۵-۱۰× ۰.۵۲ به دست آمد.

کلیدواژه ها:

بازده حذف ، بیوفیلتر ، حداکثر نرخ رشد ویژه ، زغال زیستی ، کمپوست