بررسی و ارزیابی تولید گاز متان با استفاده از مدل های ریاضی استاندارد توسط پسماند جامد شهری
محورهای موضوعی : انرژی های تجدید پذیر
سید علی اصغر شریعت حسینی
1
,
کاظم بشیر نژاد
2
,
پیمان باشی شهابی
3
1 - دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی انرژی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران.
2 - استادیار ، گروه مهندسی انرژی ، دانشکده فنی و مهندسی ، واحد مشهد ، دانشگاه آزاد اسلامی ، مشهد ، ایران .
3 - استادیار، گروه مهندسی انرژی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران. * (مسوول مکاتبات)
کلید واژه: بیوگاز, پسماند جامد شهری, لندفیل, نرم افزار لند جم.,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: با توجه به افزایش روز افزون استفاده از تکنولوژی های زیست توده به ویژه گاز متان تولید شده حاصل از تجزیه مواد آلی موجود در پسماند های جامد شهری و استفاده از آن به عنوان منبع تولید انرژی، و اهمیت روش های مورد استفاده در تخمین گاز متان و تولید انرژی، مطالعه ای بر اساس استفاده از مدل های ریاضی جهت برآورد گاز متان تولیدی درمحل دفع پسماند مشهد انجام گردیده است. روش بررسی: این پژوهش در سال 1398 در محل دفع پسماند شهر مشهد واقع در جاده مشهد – سرخس انجام گردیده است و روش مورد استفاده در این مطالعه براساس استفاده از مدل های ریاضی ارایه شده IPCC ، توسط سازمان محیط زیست آمریکا EPA می باشد. یافته ها: طبق محاسبات موازنه جرم و استوکیومتری انجام شده برای دو دسته از مواد سریع تجزیه پذیر و کند تجزیه پذیر، درحدود 89/53 درصد کل گاز های لندفیل را متان و11/46 در صد را دی اکسید کربن تشکیل می دهد. طبق محاسبات انجام شده پتانسیل ظرفیت تولید متان، 33/115 متر مکعب متان بر مگا گرم پسماند و نر خ متان تولید شده 021/0 در سال می باشد،که داده های مورد نظر در نرم افرار لندجم مورد آنالیز قرار گرفت . بحث و نتیجه گیری: نتایج نشان می دهد در سال 1414 بیشترین دبی حجمی متان تولیدشده 107 × 6/2 متر مکعب بر سال است. همچنین مقدار ارزش حرارتی بالا و پایین گاز لندفیل به ترتیب 484/21 و 361/19 مگاژول بر متر مکعب می باشد. در صورت استفاده مستقیم گاز لندفیل در مولد های برق، در سال 1414 بیشترین توان خالص خروجی با ارزش حرارتی بالا و پایین گاز لندفیل به ترتیب 633/11503کیلو وات و 83/10366 کیلو وات قابل حصول است .
Background and Objective: Due to the increasing use of biomass technologies, especially methane gas produced from the decomposition of organic matter in municipal solid waste and its use as a source of energy production, and the importance of methods used in estimating methane gas and Energy production, a study based on the use of mathematical models to estimate the methane gas produced at the Mashhad landfill. Material and Methodology: This research was conducted in 1398 in Mashhad. The method used in this study is based on the use of IPCC mathematical models developed by the US Environmental Protection Agency (EPA). Findings: According to mass balance and stoichiometric calculations performed for two categories of fast biodegradable and slow biodegradable materials, about 53.89% of the total landfill gases are methane and 46.11% are carbon dioxide. According to the calculations, the potential for methane production capacity is 115.33 cubic meters of methane per megagram of waste and the methane production rate is 0.021 per year. The data were analyzed in Landgem software. Discussion and Conclusion: According to the results obtained in 1414, the maximum volumetric flow of methane produced is 2.6×107 cubic meters per year. Also, the high and low thermal values of landfill gas are 21.484 and 19.361 megajoules per cubic meter, respectively. In case of direct use of landfill gas in power generators, in 1414, the highest net output power with high and low thermal value of landfill gas can be obtained 11503.633 kw and 10366.83 kw, respectively.
1. Kushki Nasab . F, Ghaderpoori . M, Jafari. A, Estimation Of Gas Emission From Municipal Solid Waste Landfill In Kuhdasht City Using Landgem Software, Yafte , 2020, 22 (3) ,130-139 . (In Persian)
2. Rezaee. Ehsan, Abolhasani. Mohammad Hadi, Evaluation Of Landfill Gas Generation For Exploitation Energy (Case Study: Landfill Of Shahinshahr), Journal Of Research In Environmental Health, 2018 , 4(3) ,203-214 . (In Persian)
3. Ahmadi Orkomi. Ali, Malekpour . Maryam, Energy Utilization Potential of Saravan Landfill in Rasht with Life Cycle Assessment Approach, Environmental Sciences, 1399. (In Persian)
4. Fahiminia. M, Qaragozluo. F, Azari. A, Calculate The Amount Of Gas Emissions From The Waste Disposal Center Of Qom Using The Program Landgem, First Specialized Conference On Environment, Energy And Clean Industry; Tehran, Iran, 2013. (In Persian)
5. Mashhad Municipality Waste Management Organization, Research Unit , 2019. (In Persian)
6. Shafiee Dehabad.Alireza,Waste Incineration And Energy Extraction From Municipal Solid Waste, Management Of Studies And Planning Of Urban Services And Environment, Report 332, November 2015. (In Persian)
7. Rahmatollahi . Mehri, Talaiekhozani . Amirreza, How To Design And Operate A Gas Collection System For Municipal Solid Waste Landfills, Fifth Conference And Exhibition Of Environment And Upcoming Crises, May 2018. (In Persian)
8. Alexander .Amy, Burklin. Clint, Singleton. Amanda, Landfill Gas Emissions Model (Landgem) Version 3.02 User’s Guide, U.S. Environmental Protection Agency, Office Of Research And Development Washington , 2005 .
9. Statistics Center Of Iran, Data And Statistical Information, 2016, Www.Amar.Org.Ir. (In Persian)
10. Niessen .Walter . R , Combustion And Incineration Processes, Crc Press, Fourth Edition , 2010 .
11. Yusuf. R. O, Adeniran. J. A, Application Of The Triangular Model In Quantifying Landfill Gas Emission From Municipal Solid Wastes , Pollution , Winter 2019, 5(1) : 71-80.
12. Hosseini. S. S, Yaghmaeian. K, Yousefi. N, Mahvi. A. H ,"Estimation Of Landfill Gas Generation In A Municipal Solid Waste Disposal Site By Landgem Mathematical Model", Global J. Environ. Sci. Manage., Autumn 2018, 4(4): 493-506.
13. Zhao. Haokai, Methane Emissions From Landfills ,Columbia University , Earth Engineering Center, January 2019.
14. Ciuła. J, Kozik. V, Generowicz. A, Gaska. K, Bak . A, Paździor . M, Et Al. Emission And Neutralization Of Methane From A Municipal Landfill-Parametric Analysis , Energies [Internet] 2020,13(23),6254 .
15. Farzadkia. M, Djahed. B, Shahsavani . S, Dehghanifard . E, Prediction Of Gas Emission And Derived Electrical Power Generation From Shiraz Landfill, Global Nest Journal, 2015, 17( 3): 487-497.
16. Sadeghi. Shahram, Shahmoradi. Behzad, Ali Azadi. Nammam, A Prospective Study On Methane Gas Emission From Saqqez Solid Waste Landfill, Journal Of Research In Environmental Health, 2020, 6(2)¬, 173-181. (In Persian)
17. Barragán- Escandón. A, Olmedo Ruiz. Jm , Curillo Tigre . Jd, Zalamea- León . Ef, Assessment Of Power Generation Using Biogas From Landfills In An Equatorial Tropical Context. Sustainability [Internet], Mdpi Ag, 2020,12(7), 2669.