با عنوان : ارزیابی پتانسیل بیوالکتروژنیک باکتری های موجود در پساب صنعتی

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد دامغان

دانشکده علوم پایه

رساله جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته

زیست شناسی سلولی و مولکولی

گرایش میکروبیولوژی

 عنوان

ارزیابی پتانسیل بیوالکتروژنیک باکتری های موجود در پساب صنعتی با طراحی پیل سوختی میکروبی (MFC)

استاد راهنما

دکتر هاتف آجودانی فر

 اساتید مشاور

دکتر حمیدرضا پردلی

دکتر آنیا آهنی آذری

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

فهرست مطالب

چکیده………………………………………………………………………………………………………………………. 1

فصل اول: مقدمه………………………………………………………………………………………………………… 2

1-1 زمینه پژوهش……………………………………………………………………………………………………………. 3

1-2 لزوم انجام پژوهش…………………………………………………………………………………………………….. 8

1-3 سؤالات پژوهش………………………………………………………………………………………………………. 10

1-4 شیوه انجام پژوهش…………………………………………………………………………………………………… 10

1-5 اختصار………………………………………………………………………………………………………………… 11

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده…………………………………………………………………… 12

2-1 مسئله انرژی…………………………………………………………………………………………………………. 13

2-2 رویکردی جدید……………………………………………………………………………………………………… 15

2-3 پیل سوختی میکروبی………………………………………………………………………………………………. 17

2-3-1 تعریف…………………………………………………………………………………………………………. 17

2-3-2 تولید الکتریسیته زیستی با بهره گیری از پیل سوختی میکروبی………………………………………… 19

2-3-3 چگونگی آزاد سازی الکترون ها از مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها…………………………… 22

2-3-4 مکانیسم انتقال الکترون به الکترود ها……………………………………………………………………. 24

2-3-4-1 انقال غیر مستقیم الکترون با کاهش (احیای) محصولات……………………………………………. 24

2-3-4-2 انتقال الکترون با واسطه های مصنوعی………………………………………………………………….. 24

2-3-4-3 انقال الکترون از طریق واسطه خود میکروارگانیسم…………………………………………………… 26

2-3-4-4 انقال مستقیم الکترون……………………………………………………………………………………….. 26

2-3-5 میکروارگانیسم های یک پیل سوختی میکروبی……………………………………………………….. 27

2-3-6 طراحی پیل های سوختی میکروبی………………………………………………………………………. 31

2-3-6-1 اجزای MFC……………………………………………………………………………………………….. 31

2-3-6-2 سیستم های MFC دو جزئی……………………………………………………………………………. 32

2-3-6-3 سیستم های MFC تک جزئی…………………………………………………………………………… 36

2-3-6-4 سیستم های MFC با حالت مداوم یا up flow……………………………………………………. 38

2-3-6-5 پیل های سوختی میکروبی ردیفی……………………………………………………………………….. 39

2-3-7 عملکرد پیل های سوختی میکروبی……………………………………………………………………… 40

2-3-7-1 عملکرد ایده آل………………………………………………………………………………………………. 40

2-3-7-2 عملکرد واقعی……………………………………………………………………………………………….. 43

2-3-7-3 تأثیر شرایط عامل……………………………………………………………………………………………. 44

2-3-8 کاربرد های پیل سوختی میکروبی……………………………………………………………………….. 45

2-3-8-1 تولید بیوالکتریسیته…………………………………………………………………………………………… 45

2-3-8-2 تولید بیوهیدروژن……………………………………………………………………………………………. 46

2-3-8-3 بیوسنسور……………………………………………………………………………………………………… 46

2-3-8-4 تصفیه فاضلاب………………………………………………………………………………………………. 47

فصل سوم: مواد و روش‌ها…………………………………………………………………………………………. 49

3-1 مواد و تجهیزات مورد بهره گیری……………………………………………………………………………………. 50

3-1-1 محیط های کشت، شناسایی و افتراق……………………………………………………………………. 50

3-1-2 تجهیزات مورد بهره گیری به مقصود طراحی پیل سوختی میکروبی……………………………………. 50

3-1-3 دستگاه های به کار رفته…………………………………………………………………………………….. 51

3-2 روش مطالعه………………………………………………………………………………………………………… 52

3-2-1 نمونه پساب…………………………………………………………………………………………………… 52

3-2-2 واکاوی های فیزیکوشیمیایی………………………………………………………………………………….. 53

3-2-3 طراحی پیل سوختی میکروبی…………………………………………………………………………….. 53

3-2-4 راه اندازی سیستم……………………………………………………………………………………………. 56

3-2-5 سنجش پارامتر های الکتریکی پساب……………………………………………………………………. 56

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

3-2-6 جداسازی باکتری های الکتروژن از پساب……………………………………………………………… 57

3-2-7 استحصال الکتریسیته از جدایه ها…………………………………………………………………………. 58

3-2-8 سینتیک رشد جدایه ها……………………………………………………………………………………… 60

3-2-9 شناسایی الکتروژن ها……………………………………………………………………………………….. 60

3-2-10 واکاوی ها و آزمون های آماری……………………………………………………………………………. 62

فصل چهارم: نتایج و بحث…………………………………………………………………………………………. 63

4-1 تولید الکتریسیته از پساب…………………………………………………………………………………………. 64

4-2 واکاوی های مرتبط با آلودگی زدایی پساب…………………………………………………………………….. 70

4-3 شناسایی باکتری های الکتروژن………………………………………………………………………………….. 72

4-4 استحصال الکتریسیته از باکتری ها………………………………………………………………………………. 74

فصل پنجم: نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………….. 82

فهرست منابع……………………………………………………………………………………………………………. 95

چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………………. 103

چکیده

نیاز روز افزون به منابع جایگزین انرژی، امری می باشد که طی سال های اخیر نگرانی های جهانی را در جهت چگونگی رفع این نیاز به وجود آورده می باشد. علاوه بر آن وابستگی به سوخت های فسیلی، بدلیل ایجاد انواع آلودگی و محدود بودن این منابع متداوم نخواهد بود. با وجود اینکه برای حل بحران کنونی انرژی، تحقیقات بسیاری صورت گرفته اما به نظر نمی رسد هیچ راه حلی بتواند به تنهایی جایگزین بهره گیری کلان جهانی از سوخت های فسیلی گردد. از این رو منابع و روش های جایگزین متفاوتی لازم می باشد تا به مقصود به کارگیری در سیستم های خاص و با شیوه های مشخص و موقعیت های مختلف، انرژی لازم را فراهم نماید. کشف این حقیقت طی سال های اخیر که باکتری ها برای تولید الکتریسیته از پسماند و بیومس تجدید پذیر قابل بهره گیری هستند، توجه زیادی را به خود معطوف داشته می باشد. پیل های سوختی میکروبی (MFC) تکنولوژی های نوینی هستند که با اکسیداسیون مواد آلی و به کمک میکروارگانیسم ها، این امکان را فراهم نموده و انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. علاوه بر آن با تأثیر همزمان در تصفیه پساب، به عنوان جایگزینی مناسب جهت کاهش هزینه های تصفیه و تولید الکتریسیته در نظر گرفته می شوند. لذا طی این مطالعه مطالعه های آزمایشگاهی به مقصود استحصال الکتریسیته از باکتری های موجود در پساب صنعتی در کنار واکاوی های مرتبط با کیفیت تصفیه پساب با طراحی یک پیل سوختی میکروبی بدون غشا و بدون بافر انجام گرفت. یافته ها نشان داد که در راکتور تغذیه شونده با پساب، ماکسیمم توان تولید شده به ترتیب 92/0 و 08/2 وات بوده که به ترتیب مربوط به دو سیستم batch و fed-bach بوده که در روز های میانی راه اندازی آن حاصل گردید. کیفیت تصفیه پساب در پیل سوختی مورد مطالعه نیز با اندازه گیری سه فاکتور pH، TDS و COD ارزیابی گردید. با جداسازی و شناسایی باکتری های ساکن پساب و کشت خالص آنها در پیل های سوختی میکروبی در مرحله بعد، استحصال الکتریسیته از آنها میسر گردید. بر اساس داده ها مشخص گردید که بیشترین میزان الکتریسیته توسط جنس سیتروباکتر تولید می گردد که این مقدار برابر 42/141 میلی وات و در جمعیتی معادل 105 × 369 اندازه گیری گردید. باکتری های سودوموناس و استرپتوکوک نیز به ترتیب توانی برابر 99/86 و 21/36 میلی وات تولید کردند. با واکاوی میزان الکتریسیته تولیدی توسط باکتری های جدا شده از پساب در جمعیت های مختلف، این نکته به روشنی قابل درک می گردد که باکتری های مذکور پتانسل قابل توجهی در تولید بیوالکتریسیته و فرآیند آلودگی زدایی میکروبی همزمان دارند. لذا نتایج این مطالعه می تواند جالب توجه باشد؛ اما با در نظر داشتن انعطاف پذیری این سیستم ها و گستردگی حیطه های کاربری آنها از نقطه نظر میکروبیولوژیک، همگانی کردن کاربرد های MFC، نیازمند پیشرفت های بیشتر و کاربردی تر در این زمینه خواهد بود.

واژگان کلیدی: پیل سوختی میکروبی، پساب صنعتی، الکتریسیته، تصفیه، باکتری های الکتروژن

  • زمینه پژوهش

افزایش آلودگی محیط زیست ناشی از رشد صنعتی، سبب شده می باشد تا مسائل زیست محیطی بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد. بالا رفتن میزان انتشار گازهای گلخانه ای، تغییر دمای کره زمین، تغییرات اقلیمی آب و هوا، افزایش آلودگی آب های سطحی و زیر زمینی و آلودگی های خاک، باعث گردیده می باشد که بهره گیری از انرژی های پاک، تغییر فرآیند های صنعتی و روش های رفع آلودگی از اهمیت بیشتری برخوردار گردند. بدین ترتیب از گسترش انتشار آلودگی در محیط جلوگیری خواهد گردید.

با در نظر داشتن تحقیقات بسیار زیادی که در سال های اخیر انجام شده، داده های متنوعی برای تولید انرژی پیشنهاد شده می باشد اما به نظر می رسد که هیچ کدام از روش ها و منابع انرژی جدید به تنهایی قادر به جایگزینی برای سوخت های فسیلی نمی باشند. به بیانی دیگر جایگزین های انرژی هر کدام بر اساس قابلیت هایی که دارند در کاربرد های متفاوت قابل بهره گیری می باشند.

در یک دید کلی می توان منابع انرژی را به سه دسته تقسیم بندی نمود:

1) سوخت های فسیلی؛ 2) سوخت های هسته ای؛ و 3) منابع تجدید پذیر.

انرژی هسته ای به تنهایی پاسخگوی جایگزینی برای سوخت های فسیلی نیست. تخمین زده شده می باشد که ذخایر اورانیوم تا کم تر از یک دهه دیگر تمام خواهد گردید. علاوه بر آن بهره گیری از انرژی هسته ای مشکلاتی مانند آسیب به محیط زیست و بشر به دلیل استخراج و نبود راه حل مطمئن و طولانی مدت برای ذخیره ی ضایعات هسته ای را به دنبال خواهد داشت.

منابع تجدید پذیر منابعی هستند که می توانند انرژی را بار ها و بار ها تولید کرده بدون اینکه تمام شوند. نمونه های این منابع انرژی، خورشید، باد، زیست توده، گرمای زمین و.. می باشند. این منابع زمانی که مورد بهره گیری قرار می گیرند، معمولاً هیچ گونه آلاینده ای در محیط زیست تولید نکرده و می توانند در سال های آینده جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی باشند.

از آن جایی که بحث مورد نظر ما مربوط به انرژی زیستی می باشد در ادامه به زیست توده و روش های تولید انرژی زیست توده می پردازیم.

روش های تولید انرژی موجود در زیست توده بسته به نوع و شرایط فیزیکی و شیمیایی توده زیستی متفاوت می باشد. مواد خشک مانند ذغال و چوب را می توان سوزاند، اما با سوزاندن این منابع، جایگزینی آن ها سال ها به طول خواهد انجامید. همچنین سوزاندن این منابع جامد، آلودگی های محیط زیستی ایجاد می کند که در تناقض با اهداف بهره گیری از انرژی های جایگزین می باشد.

بعضی دیگر از انواع این منابع مانند میکرو جلبک ها و سیانوباکتری ها، منابع غنی چربی و پروتئین هستند که برای تولید روغن زیستی[1] و یا مصارف غذایی مناسب هستند. این گروه از توده های زیستی بر خلاف گروه اول سرعت رشد بالایی دارند و به سرعت قابل جایگزینی می باشند. افزون بر موارد ذکر گردیده دسته ای دیگر از زیست توده ها مانند ضایعات حیوانی، فاضلاب های شهری و پساب صنعتی نیز وجود دارند که میزان آب بالایی داشته و قابل سوزاندن نیستند. این گروه از زیست توده ها بایستی طی فرآیند های بیولوژیکی قرار گرفته و سوخت مناسب را از آنها استخراج کرده و آن را به انرژی مفید تبدیل نمود.

برای بازیابی انرژی از زیست توده دو روش رایج هست:

1) بهره گیری از روش های ترموشیمیایی

مهم ترین روش ترموشیمیایی، هیدرولیز می باشد که در آن در دما و یا فشار بالا مولکول های بزرگ به مولکول های کوچک تر تبدیل شده و در مسیر متابولیکی رشد سلول قرار می گیرند. در مرحله بعد مولکولهای کوچک ایجاد شده در ساختار جدیدی به مولکولهای بزرگتر تبدیل می شوند در حالی که طی این فرآیند انرژی مورد نیاز میکروارگانیسم را فراهم می آورند. بعد از این مرحله می باشد که روش های مختلفی برای تولید سوخت به انرژی مطرح می گردد.

2) بهره گیری از سیستم هایی که در آن میکروار گانیسم ها برای تولید انرژی از بیومس قرار می گیرد.

در این روش معمولاً از تخمیر بی هوازی برای تولید بیودیزل یا بیوگاز بهره گیری می گردد. یکی از مزیت های روش دوم در مقایسه با روش اول عدم نیاز به درجه حرارت های بالا (صرف انرژی و هزینه بالا) می باشد.

همان گونه که گفته گردید میکروارگانیسم ها قابلیت تولید سوخت هایی مانند اتانول، متان یا هیدروژن را از مواد آلی دارا می باشند. به بیانی دیگر میکروارگانیسم ها توانایی تبدیل انرژی ذخیره شده در بیومس را به سوخت های پاک دارند. این قابلیت میکروارگانیسم ها بسیار شناخته شده می باشد و این نوع تبدیل انرژی بسیار مورد بهره گیری قرار می گیرد. با این حال تبدیل مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها به الکتریسیته کم تر شناخته شده می باشد. قابلیتی که اساس کار بهره گیری از میکروارگانیسم ها در پیل های سوختی میکروبی می باشد. اگر سوخت آلی مانند گلوکز را در نظر بگیریم از راه های مختلفی می تواند وارد مسیر تبدیل به انرژی گردد؛ هم می تواند به بیواتانول، بیو گاز و یا هیدروژن تبدیل شده و هم می تواند به انرژی الکتریکی تبدیل گردد.

در سال های اخیر پیل های سوختی میکروبی به عنوان منبعی جدید جهت تولید انرژی پاک و سازگار با محیط زیست مورد مطالعه قرار گرفته اند. از این سیستم ها می توان علاوه بر تولید انرژی به عنوان روشی جهت حذف آلاینده ها نیز بهره برد.

پیل سوختی میکروبی وسیله ای می باشد که در آن انرژی شیمیایی موجود در مواد قابل اکسایش به وسیله باکتری ها، به الکتریسیته تبدیل می گردد. باکتری ها در محفظه آند در شرایط بی هوازی به عنوان یک زیست کاتالیست[2] اقدام نموده، سوبسترا را اکسید، الکترون و پروتون آزاد می کنند. الکترون آزاد شده به الکترود آند، که گیرنده نهایی الکترون می باشد، انتقال یافته و با عبور از یک مدار خارجی وارد محفظه کاتد می گردد. به این ترتیب با عبور الکترون از مدار خارجی انرژی الکتریکی تولید می گردد. از این رو پیل های سوختی میکروبی به عنوان یک منبع تولید الکتریسیته زیستی[3] مورد توجه قرار گرفته اند.

سیستم پیل سوختی میکروبی یک سیستم کربن خنثی می باشد زیرا که مواد آلی موجود در بیومس را طی فرآیند اکسیداسیون به همان مقدار گاز دی اکسید کربن تبدیل می کند. پیل های میکروبی در مقایسه با سایر پیل های سوختی رایج (مانند پیل سوختی هیدرژنی و یا پیل سوختی متانولی) مزیت های بسیاری دارند. به گونه مثال پیل های شیمیایی سوختی برای انجام اقدام اکسیداسیون الکترون دهنده به کاتالیست های گران قیمت نیاز دارند؛ عملی که میکروارگانیسم ها در پیل های زیستی به صورت طبیعی انجام می دهند. همچنین پیل های سوختی غیر بیولوژیکی برای انجام فعالیت های خود نیازمند دمای بالا می باشند؛ حال این که این پیل ها در دمای اتاق فعالیت خود را انجام می دهند و می توانند در دماهای مختلف با در نظر داشتن شرایط مناسب برای رشد میکروارگانیسم ها، طراحی شوند. سوخت مورد نیاز برای پیل های غیر بیولولیژیکی بایستی بسیار خالص باشد تا کاتالیست ها را سمی نکند حال این که در پیل های زیستی بازه گسترده ای از به اصطلاح “سوخت های کثیف[4]” که معمولاً ارزش بسیار کمی دارند مانند مواد آلی یا ضایعات مواد آلی، یا مواد آلی موجود در خاک یا رسوبات قابل بهره گیری می باشند.

همه جایی بودن و هم چنین بی خطر بودن سوخت های مورد بهره گیری در پیل های میکروبی، نیاز لازم برای در نظر گرفتن سیستم های پیچیده ای که برای نگهداری سوخت هایی مانند هیدروژن و متانول ضروری می باشد را حذف کرده و احتیاجی به تجهیزات جانبی گران قیمت نیز نخواهند بود. با این تفاصیل توان پایین تولیدی در پیل های میکروبی ضعف بسیار بزرگ این سیستم ها در مقایسه با سایر پیل های سوختی می باشد.

کوشش های قابل ملاحظه ای به ویژه در سال های اخیر برای افزایش توان تولیدی این پیل ها انجام شده می باشد. تغییر ساختار و نوع طراحی پیل های میکروبی، تغییر شرایط فیزیکی و شیمیایی عملیاتی، تغییر نوع میکروارگانیسم مورد بهره گیری در پیل و فراهم آوردن شرایط مناسب برای رشد میکروبی برای افزایش انتقال الکترون از سوخت به الکترود مانند این فعالیت ها بوده می باشد.

هر چند تحقیقات آزمایشگاهی انجام شده بر این پیل ها بسیار زیاد بوده پیش روی نمونه هایی از کاربرد عملی این سیستم ها را نیز می توان مطرح نمود که در مقایسه با فعالیت های آزمایشگاهی کم تر بوده، اما روندی رو به رشد دارد. شاید بتوان اولین کاربرد عملی این پیل ها در محیط طبیعی را در سال 2006 گزارش داد. هنگامی که یک پیل میکروبی دریایی برای گزارش هواشناسی مورد بهره گیری قرار گرفت. این دسته از پیل های میکروبی انرژی مورد نیاز خود را از اکسیداسیون رسوبات آلی موجود در کف اقیانوس ها به دست می آورند. پیل طراحی شده با وزن 16 کیلوگرم، توانی در حدود 36 مگا وات تولید می نمود که این مقدار معادل با بهره گیری از 26 باطری آلکالینی در یک سال می باشد. از این سیستم مرکز هواشناسی برای اندازه گیری دما و فشار و رطوبت و انتقال داده ها به مرکز بهره گیری گردید (لاولی[5]، 2006).

عمده ترین تفاوت های پیل های میکروبی و پیل های معمولی را در کاربرد آن ها می توان اظهار نمود. همان گونه که از اسم پیل سوختی مشخص می باشد، مهم ترین کاربرد یک پیل، تولید انرژی می باشد. البته در پیل میکروبی همزمان با بهره گیری از منبع آلی می تواند اقدام تصفیه را نیز با کاهش مقدار ماده آلی به مقداری مناسب انجام دهد. به اظهار دیگر، حتی گاهی در پیل های میکروبی، کاربرد تصفیه محیط زیستی سیستم از تأمین انرژی اهمیت بیش تری پیدا می کند. توانایی میکروب های مورد بهره گیری در پیل های میکروبی برای بهره گیری در تجزیه رنج عظیمی از مواد آلی و آلودگی های محیط زیستی باعث شده می باشد که بهره گیری از پیل های میکروبی به مقصود بهره گیری در تصفیه زیستی بسیار با ارزش تر از مقدار محدود انرژی که تولید می کنند باشد؛ خصوصاً اینکه از این پیل ها در مقیاس صنعتی می توان برای تصفیه در محل بهره گیری نمود. حوزه کاربردی دیگر پیل های میکروبی بهره گیری از آن ها به عنوان روشی برای تصفیه آب آلوده به انواع آلاینده ها و یا خاک و رسوبات می باشد. یک الکترود ارزان قیمت اما با دوام می تواند در محیط آبی و یا خاکی قرار گیرد و نه تنها واکنش تخمیری میکروارگانیسم ها را تسریع کند، بلکه به جذب و حذف آلودگی ها نیز کمک می کند. این زمینه کاربردی پیل های میکروبی زمینه ای می باشد که به علت اهمیت و کاربرد گسترده ای که دارد در سال های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته می باشد.

علاوه بر کاربرد تصفیه محیط زیستی که مهم ترین کاربرد پیل های میکروبی به غیر از تولید انرژی می باشد، کاربردهای دیگری مانند تولید هیدروژن زیستی، کاربردهای دارویی و پزشکی، بهره گیری در سنسورها و .. نیز برای آن تعریف می گردد.

اساس کار پیل های سوختی میکروبی بهره گیری از سوخت های سبز و تبدیل انرژی شیمیایی نهفته در این سوخت ها به انرژی الکتریکی می باشد. از این رو سوبسترا های مختلفی از قبیل کربوهیدرات ها، اسیدهای چرب فرار، الکل ها، آمینواسید ها، پروتئین ها و حتی مواد غیر آلی در این سیستم مورد بهره گیری قرار گرفته اند. به هر حال از دیدگاه اقتصادی بهره گیری از یک سوبسترای خالص برای ایستگاه های تولید انرژی مقرون به صرفه نیست؛ اما علاقه مندی ها به بهره گیری از مواد دفعی و ضایعات واقعی همچون فاضلاب در مطالعات پیل های میکروبی جالب توجه می باشد زیرا که طی آن هم تصفیه انجام می شود و هم انرژی تولید می گردد. البته فاضلاب ها حاوی موادی هستند که قابلیت تجزیه بیولوژیکی متفاوتی دارند. تجربه نشان داده می باشد که انرژی خروجی با بهره گیری از فاضلاب های حقیقی می تواند تا 10 برابر کمتر از انرژی تولیدی نسبت به زمانی باشد که از سوبسترا های خالص بهره گیری می گردد. به هر حال، ترکیب فاضلاب به گونه قابل توجهی بر انرژی خروجی از پیل تأثیر گذار خواهد بود.

بر اساس تحقیقات انجام شده و گزارشات موجود، هر چه کسر مواد با قابلیت تجزیه بیولوژیکی بالا بیشتر باشد، انرژی تولیدی نیز بیشتر خواهد بود. پس با بهره گیری از این سیستم ها در تصفیه خانه ها، علاوه بر اقدام تصفیه می توان مقداری از انرژی مورد نیاز واحد را بازیابی نمود. هر چند که تا کنون این سیستم ها در مقیاس صنعتی به بهره برداری نرسیده اند.

تاکنون پساب هایی نظیر پساب های خانگی، پساب صنایع غذایی همچون پساب های لبنی، تولید نشاسته، شکلات سازی، فرآوری برنج، غلات، آبجوسازی، فرآوری گوشت و پساب های دیگری مانند پساب کارخانه بازیافت کاغذ، شیرابه خاکچال، پساب صنایع شیمیایی و کک سازی و نظیر این مورد مطالعه قرار گرفته اند؛ اما در این مطالعه پساب ورودی تصفیه خانه یک مجتمع صنعتی که شامل مجموعه ای عظیم از کارخانجات و کارگاه های تولیدی می باشد، مورد مطالعه قرار گرفت که توضیح آن در فصول بعد، توضیح داده خواهد گردید.

  • لزوم انجام پژوهش

در دهه های گذشته سوخت های فسیلی نیاز های صنعتی و اقتصادی مردم کره ی زمین را برطرف می ساخت؛ اما آن گونه که مشخص می باشد در حال حاضر سوخت های فسیلی چه برای نسل حاضر و چه برای نسل آینده پاسخگو نمی باشند. طبق پیش بینی های صورت گرفته، با در نظر داشتن شرایط حاضر مبتنی به تقاضای نفت، منابع نفتی تنها تا 100 سال دیگر قابل بهره برداری خواهند بود، این در حالی می باشد که طبق تحقیقات صورت گرفته با در نظر داشتن گستردگی صنایع و انفجار جمعیت تا سال 2025 تقاضا برای انرژی تقریبا 5/1 برابر زمان فعلی خواهد گردید و این به معنی پایان منابع نفتی نه در 100 سال آینده بلکه طی 30 تا 40 سال دیگر می باشد (لوگان[6]، 2008).

با افزایش جمعیت و پیشرفت تکنولوژی، نیاز انرژتیک به صورت نمایی رو به افزایش می باشد؛ حال آن که منابع سوخت های فسیلی یکی پس از دیگری رو به اتمام می باشد. به علاوه، بهره گیری بیش از حد از سوخت های فسیلی تأثیر جدی بر محیط زیست به دلیل انتشار شدید گاز دی اکسید کربن گذارده می باشد.

وجود مقدار انبوه گاز دی اکسید کربن در اتمسفر منجر به افزایش درجه حرارت زمین شده می باشد. میانگین درجه حرارت سطح زمین به میزان 8/0 – 4/0 درجه سانتی گراد افزایش پیدا کرده می باشد. همین افزایش دما خود تبعات نامطلوب بسیاری را برای محیط اطراف ایجاد کرده می باشد. به گونه مثال با افزایش دما در سال های اخیر، سطح دریا ها به مقدار 2-1 متر به ازای هر سال بالا آمده می باشد و یا حجم عظیمی از یخ های قطب شمال (حدود 40 درصد) آب شده و زندگی موجودات زنده ساکن در آن مناطق را دچار مشکل کرده می باشد. طوفان های سهمگین از دیگر عواقب تغییرات نا مطلوب دمایی می باشد. آمارها نشان می دهد که از سال 1971 تا 1995 مقدار دی اکسید کربن، سالیانه 7/1 درصد افزایش پیدا کرده می باشد. مطالعه ها حاکی از آن می باشد که این افزایش در سال های آینده سیر صعودی داشته و مقدار رشد آن تا سال 2020 به 2/2 درصد خواهد رسید (لوگان، 2008).

به همین دلیل تأمین انرژی پاک، تجدید پذیر و بی خطر از مهم ترین چالش های مورد مطالعه پژوهشگران و محققان در قرن اخیر می باشد. در اصل بزرگ ترین چالش محیط زیستی حال حاضر، حل مشکل منبع تولید انرژی و کاهش میزان دی اکسید کربن به صورت همزمان می باشد. به بیانی دیگر منابع جایگزین سوخت های فسیلی، در عین برآوردن نیاز انرژی به میزان مطلوب، بایستی به کاهش میزان دی اکسید کربن در محیط اطراف نیز کمک نمایند.

تعداد صفحه :119

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

قیمت : چهارده هزار و هفتصد تومان

***

—-

پشتیبانی سایت :        ———-        serderehi@gmail.com