هضم بی هوازی زباله های زیستی، متداول ترین راه برای تولید گاز زیستی غنی از متان است که دارای پتانسیل بسیار زیادی برای جایگزینی سوخت های فسیلی مورد استفاده در کاربردهای مختلف مانند سوخت در بخش های خانگی، صنعت و حمل نقل می باشد. طراحی و بهینه سازی فرآیندهای هضم بی هوازی برای تولید گاز زیستی از طریق مدل های ریاضی استاندارد، منجر به درک عمیق تر پدیده های بسیار پیچیده سینیتیک های بیوشیمیایی میکروبی و روابط استوکیومتری مرتبط با هضم بی هوازی می شوند. در این پایان نامه یک مدل دو مرحله ای برای هضم بی هوازی در نظر گرفته شده است. مرحله اول تبدیل بستر (گلوکز) به اسید استیک و مرحله دوم تولید متان و دی اکسید کربن از این اسید است. برخی از مهمترین پارامترهایی که بر روی تولید گاز در فرآیند هضم بی هوازی موثرند عبارتند از: دما، ph، ترکیب خوراک ورودی هاضم، و ..... همواره در مسائل مهندسی، بهینه سازی سیستم های تولیدی برای دستیابی به شرایط عملکرد بهینه آنها مد نظر می باشد. لذا مدل توسعه یافته در این پژوهش یک مدل شبیه سازی و یک مدل بهینه سازی است. خوراک ورودی شامل 88 درصد لجن و 12 درصد فاضلاب است. حالت مطلوب برای هضم بی هوازی، تولید متان حداکثر است. این پژوهش به بررسی و محاسبه دما، ph و میزان بارگذاری بهینه برای بالا بردن تولید متان در هاضم ناپیوسته پرداخته است. بهینه سازی توسط الگوریتم ژنتیک انجام شده است. در این تحقیق به منظور غلبه بر کاستی های مدل های قبلی، موازنه انرژی نیز به مجموعه معادلات حاکم اضافه گردیده است. مقادیر بهینه دما، ph و میزان رقیق سازی بهینه به ترتیب برابر 30 درجه سانتیگراد، 6/2059 و 0/3551 به دست آمد. همچنین موازنه انرژی نشان داد که سیستم نیازمند 50 وات انرژی است.

در نیروگاه های بخاری که دارای برج تر هستند، تأمین آب خنک کن از مهم ترین دغدغه ها به شمار می رود. یکی از مشکلاتی که نیروگاه ها با آن رو به رو هستند مصرف بسیار زیاد آب در برج های خنک کن تر می باشد. در این پایان نامه با بررسی شرایط کاری برج خنک کن تر یکی از نیروگاه های کشور، برج مذکور در آزمایشگاه شبیه سازی و نمونه آزمایشگاهی مبدل هوا به هوا که دارای کانالهای متعامد به صورت یک در میان برای عبور هوای محیط و هوای مملو از بخار اشباع (هوای مرطوب) می باشد، طراحی و ساخته شده است. این مبدل در بالای برج آزمایشگاه نصب گردید و با عبور هوای مرطوب از یک مسیر و هوای محیط از مسیر دیگر عمل کندانس شدن در آن انجام شد. در این پایان نامه روشی ارائه شده است که بر اساس آن می توان با استفاده از مبدل هوا به هوا، مصرف آب برج خنک تر را تا 25% کاهش و از هدر رفتن آب جلوگیری نمود.

استفاده از سوخت های فسیلی باعث انتشار میزان زیادی از گازهای گلخانه ای در جو می¬شود که عمدتاً از دی اکسیدکربن تشکیل شده است. به دلیل اثرات مخرب زیست محیطی این گازها، آیین نامه ها و قوانین بین المللی برای کنترل آن وضع شده است که مهم ترین آن ها پیمان کیوتو است و کشورهای امضاکننده ی آن را ملزم به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می کند. از طرف دیگر، گاز دی اکسیدکربن ماده ای ارزشمند است که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز برای تزریق در چاه های استخراج نفت و گاز جهت افزایش استحصال، دارد. در حال حاضر مهم ترین منبع تولید دی اکسیدکربن صنعت برق است که سهم آن از کل انتشار گاز دی اکسیدکربن حدود 26 تا 30 درصد است. در ایران نیز بیش از 90 درصد برق تولیدی از نیروگاه های سوخت فسیلی است. فن آوری جذب و ذخیره سازی دی اکسیدکربن از جمله راهکارهای ارائه شده توسط هیئت بین الدول تغییر آب و هوا برای کاهش انتشار دی اکسیدکربن در جو است. روش جذب دی اکسیدکربن پس از احتراق شامل تمام فعالیت های انجام شده روی دود خروجی برای حذف دی اکسیدکربن و تبدیل آن به مایع و ذخیره ی آن می شود. این روش می تواند به سادگی با تمام انواع نیروگاه های موجود ترکیب شود. این روش مناسب ترین روش برای جداسازی دی اکسیدکربن با غلظت کم (3 تا 8 درصد مولی) است که این غلظت بیشتر در نیروگاه های حرارتی وجود دارد. پرکاربردترین روش برای جذب دی اکسیدکربن به روش پس از احتراق استفاده از حلال های شیمیایی است. در این روش از یک محلول آبی از آمین ها (اغلب مونواتانول آمین) به عنوان حلال استفاده می شود. این فرآیند شامل جذب دی اکسیدکربن توسط حلال شیمیایی در دمای پایین و بازیابی دی اکسیدکربن از حلال با استفاده از حرارت در دمای بالا که می تواند از نیروگاه گرفته شود، است. مشکل این روش میزان زیاد انرژی مورد نیاز برای بازیابی حلال است. با توجه به اهمیت صنعتی و تحقیقاتی این واحد برای نیروگاه های کشور، در این پروژه موضوع طراحی واحد جذب دی اکسیدکربن بر روی نیروگاه های کشور مورد بررسی قرار گرفت. در این پروژه، نیروگاه شهید منتظرقائم کرج به عنوان نمونه انتخاب شد و مؤثرترین عوامل در فرآیند طراحی، شناسایی ¬شدند و تحلیل حساسیت و تأثیر آن ها بر روی عملکرد کلی واحد با مدل سازی در نرم افزار اسپن پلاس بررسی ¬شد. واحد جذب دی اکسیدکربن برای سه حالت 85، 90 و 99 درصد جذب طراحی شد و مصرف انرژی برای این سه حالت به ترتیب برابر 106/40، 112/41 و 127/47 مگاوات است و مقدار دی اکسیدکربن تولیدی از این حالت ها به ترتیب 18/096، 19/082 و 21/016 کیلوگرم بر ثانیه و لذا انرژی مخصوص آن به ترتیب برابر 5/879، 5/891 و 6/065 مگاژول بر کیلوگرم دی اکسیدکربن دفع شده از حلال است. افت راندمان واحد کلی سیکل گازی همراه با واحد به دام اندازی دی اکسیدکربن برای این سه حالت نسبت به حالت مرجع به ترتیب برابر 7/3، 7/61 و 8/37 درصد خواهد بود. در این واحد بازیابی حلال تا بیش از 99 درصد انجام شد. به دلیل هزینه های اجتماعی ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای و در آمد ناشی از کاربرد دی اکسیدکربن تولیدی در صنایع دیگر از جمله نفت و گاز برای تزریق در چاه های استخراج نفت و گاز برای افزایش استحصال، این طرح می تواند توجیه پذیری اقتصادی داشته باشد. کلمات کلیدی: فن آوری جذب و ذخیره سازی دی اکسیدکربن، جذب پس از احتراق، مونواتانول آمین، اسپن پلاس