طراحی وساخت راکتور آزمایشگاهی تولید کمپوست جهت مطالعه گازهای خروجی در فرآیند تولید کمپوست

هدف اصلی پژوهش حاضر طراحی و ساخت یک راکتور در مقیاس پایلوت از نوع خود گرمکنی به منظور شبیه سازی و مطالعه سیستماتیک فرآیند تولید کمپوست می باشد.راکتور طراحی و ساخته شده دارای سه مخزن استوانه ای (مخزن داخلی، مخزن خارجی، مخزن پایه ) می باشد. مخزن استوانه ای داخلی آن از جنس پلی اتیلن با ضخامت 50 میلی متر و مخازن دیگر از جنس فلز با ضخامت 2 میلی متر می باشد. مخزن داخلی که مواد اولیه(ضایعات ارگانیک) در داخل این مخزن ریخته می شود دارای حجم 211 لیتر و ارتفاع 700 میلی متر با قطر داخلی 620 میلیمتر و دارای یک لوله جهت توزیع هوا از طرف مرکز مواد می باشد. مونتاژ این سه مخزن بر روی هم موجب ایجاد یک لایه عایق هوایی به ضخامت 100 میلی متری در اطراف مخزن داخلی می شود. مخزن پایه نیز دارای یک محفظه هوایی به منظور جریان یافتن هوا از کف مخزن داخلی با ارتفاع 100 میلی متری برای مطالعه روش هوادهی معمول (توزیع هوا از کف مخزن داخلی)می باشد. در این راکتور به منظور آنالیز گازهای خروجی (دی اکسیدکربن، مونواکسیدکربن، آمونیاک و اکسیژن) از فرآیند و دمای مواد و ثبت مقادیر آنها و اعمال کنترل موردنظر از حسگرهای مربوطه متصل به یک شبکه الکترونیکی استفاده گردید. راکتور مورد نظر با طراحی مخازن جداگانه دارای قابلیت انعطاف کاربردی بوده و می تواند جهت مطالعه فرآیند تولید کمپوست به صورت غیرفعال،( شبیه مقیاسهای واقعی و نفوذ هوا از دیواره های جانبی) ، اثر فشار ناشی از ارتفاع مواد و تولید کمپوست به صورت غیر هوازی (بیوگاز) به کار برده شود. بیوراکتور ساخته شده با روش هوادهی جدید (توزیع هوا از مرکز مواد) به من-ظور تعیین حالت بهینه کارکردی مورد ارزیابی قرارگرفت . برای ارزیابی راکتور مخلوطی از مواد: کاه، گندم، ضایعات شهری و کود گوسفندی با نسبت 30c/n= استفاده گردید.در طی فرآیند از هر 15، 20، 45، 55، دقیقه در هر ساعت،طی تیمارهای مجزا ، هوا در داخل مواد چرخش داده شد. بررسی ها نشان داد که سیستم از لحاظ آنالیز گاز، بخشهای کنترل الکترونیکی (سخت افزاری و نرم افزاری) و پایش فرآیند در وضعیت مناسبی قرار دارد. همچنان نتایج حاکی از آن بود که هر چند روش هوادهی مورد نظر موجب یکنواختی توزیع دمایی و اکسیژن در داخل مواد می گردد اما به دلیل ایجاد گرادیان رطوبتی در مرکز مواد، مانع از دست یابی کامل به فاز ترموفیلیک می شود و بهتر است روش هوادهی از طریق محفظه هوایی زیر مخزن از طریق صفحات سوراخ دار( با مقایسه کارهای انجام شده سایر محققان در این زمینه و پیش بینی شده در این راکتور) استفاده گردد. بررسی شرایط دمایی مقاطع مختلف راکتور در ارتباط با زمانهای چرخش ذکر شده نشان داد که به منظور ایجاد یکنواختی در وضعیت دمایی داخل راکتور و کنترل و ثبت دقیق مقادیر گازهای خروجی ، از زمان 45 دقیقه چرخش هوا در یک ساعت و یا چرخش مداوم استفاده گردد علاوه بر موارد ذکر شده برای عملکرد دقیق و بهینه حسگرهای گاز بهتر است با کاربرد دبی سنج های دقیق، نرخ گاز عبوری از واحد آنالیز گاز در یک مقدار معین تثبیت گردد.