افزایش غلظت هیدروژن موجود در بیوگاز تولید شده توسط فرایند تخمیر بیهوازی

هیدروژن مهمترین منبع انرژی است که دارای مزیت تجدید پذیری بوده، مسئله آلودگی هوا و دیگر مشکلات زیست محیطی را ندارد. فرایندهای تخمیری برای تولید بیولوژیکی هیدروژن نسبت به فرآیندهای دیگر بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. کار انجام شده، به دو بخش اصلی و تکمیلی تقسیم میشود. در بخش اصلی از گلوکز و در بخش تکمیلی از فروکتوز، ساکرز و نشاسته به همراه محیط کشت معدنی، به عنوان سوبسترا استفاده شد. مخلوط میکروبی مورد استفاده در این کار، از بخش لجن بیهوازی تصفیه خانه آب و فاضلاب جنوب اصفهان، تهیه شد. 10 عملیات پیشفراوری مختلف، متشکل از 4 عملیات اصلی و 6 عملیات دیگر که ترکیبی از عملیات اصلی بوده انتخاب شد که عبارتند از: 1) اسیدی(a)، 2) بازی(b)، 3) گرمایش(c)، 4) سرمایش(d)، 5)ab، 6)ac، 7)ad، 8)bc،9)bd و10)dc . روش a بیشترین درصد هیدروژن را در میان این 10 عملیات پیشفراوری داشته، لذا از عملیات a به عنوان مبنای کار در مراحل بعدی استفاده شد. در بخش آزمایشهای اصلی از سه پارامتر دما، ph و نسبت f/m (gcod/gvss)به عنوان سه پارامتر مستقل، جهت بررسی سه پارامتر وابسته 1)بازده هیدروژن تولیدی ((mlh2/gglu)y)، 2)سرعت تولید هیدروژن ((ml/h)r) و 3)بازده مصرف سوبسترا (s.d) استفاده شد. از طراحی آزمایش استفاده شده و مقدار بهینه برای سه پارامتر وابسته، بدست آمد. با انتخاب مقادیرc°026/30t=، 27/7 ph= و 788/1f/m=، بیشترین مقدار برای سرعت تولید هیدروژن در مقدار 55/6=r و با انتخاب مقادیر c°96/30 t=، 8ph= و 25/0f/m=، بیشترین مقدار برای بازده تولید هیدروژن در مقدار 64/18=y و نیز با انتخاب مقادیرc°35/30t=، 496/7 ph=و 25/0f/m=، بیشترین مقدار برای بازده مصرف سوبسترا در مقدار 8/98%=s.d حاصل شد. سه اسید فرار(اسید استیک، بوتریک اسید و پروپیونیک اسید) به همراه اتانول طی فرایند هضم تولید شد. بوتریک اسید بیشترین غلظت و پروپیونیک اسید کمترین غلظت را در میان اسیدهای تولیدی، داشت. در بخش تکمیلی ابتدا مقادیرc°31t= ، 5/7ph= و 25/0f/m= به عنوان مقدار بهینه، برای هر سه پاسخ r، y و s.d انتخاب شد. سپس آزمایش های تکمیلی برای قندهای گلوکز، فروکتوز، ساکرز و نشاسته، همانند آزمایش های اصلی در نقطه بهینه انجام شد. به منظور مقایسه نتایج از پاسخ rاستفاده شد. ترتیب قندها بر اساس مقدار تجربی r از بیشینه به کمینه عبارت است از: 1) گلوکز، 2) فروکتوز، 3) ساکرز و 4) نشاسته. در مقایسه آزمایش های اصلی با آزمایش تکمیلی برای گلوکز، خطای مقدار پیش بینی شده توسط نرم افزار برای r (65/5) با مقدار تجربی آن(95/4)، در نقطه بهینه ای که آزمایش های تکمیلی نیز در آن انجام شد، 4/12% بوده که این مقدار قابل قبول می باشد.