بررسی عملکرد هاضم‌ بافل‌ دار نیمه‏پیوسته plug-flow و هاضم گسسته در تولید بیوگاز از فضولات گاو تحت تاثیر غلظت ‌های مختلف نانو ذرات fe3o4

هدف از این پژوهش بررسی عملکرد هاضم ابداعی از نوع بافل ‏دار جریان پلاگ سه مرحله‏ای و همچنین مقایسه آن با هاضم ناپیوسته بر میزان بیوگاز و متان حاصل از هضم بی‏هوازی فضولات گاوی تحت تاثیر غلظت‌های مختلف نانوذرات fe3o4 است.  برای انجام آزمایش‌ها از 4 هاضم جریان گسسته پلاستیکی شفاف که حجم هرکدام 4 لیتر بود و 4 هاضم 12 لیتری جریان نیمه‏پیوسته افقی مجهز به همزن مکانیکی خودکار استفاده شد. تمامی هاضم‏ها درون یک انکوباتر در دمای °c37 و به مدت 45 روز قرار گرفتند. برای آزمایش‎ها از 3 غلظت متفاوت 50، 100 و 200 میلی‎گرم بر لیتر از نانوذرات fe3o4 در مخلوط فضولات گاو و یک نمونه شاهد فاقد نانوذرات استفاده‌شد. آزمایش‏ها در 3 تکرار و در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد.  به‌طور کلی افزودن نانوذرات باعث افزایش تولید بیوگاز و متان شد. بیشترین مقدار بیوگاز و متان برای هاضم گسسته از هاضم حاوی 100 میلی‌گرم بر لیتر نانوذرات به ترتیب حدود 37 و 12 لیتر به‎دست آمد، که نشان دهنده افزایش 41 درصدی بیوگاز و 51 درصدی متان نسبت به هاضم شاهد است. همچنین، بیشترین مقدار بیوگاز و متان برای هاضم نیمه‌پیوسته از هاضم حاوی 100 میلی‌گرم بر لیتر نانوذرات به ترتیب حدود 166 و 19 لیتر به‎دست آمد، که نشان دهنده افزایش 36 درصدی بیوگاز و 48 درصدی متان نسبت به هاضم شاهد است. تفاوت مقدار متان و بیوگاز تولیدی برای هاضم شاهد و هاضم حاوی 200 میلی‌گرم بر لیتر نانوذرات ناچیز بود. همچنین بر اساس نتایج تجزیه واریانس هاضم نیمه‏پیوسته عملکرد بهتری نسبت به هاضم گسسته داشت.

performance evaluation of semi-continuous plug-flow baffled digester and batch digester for biogas production from cattle manure under the influence of different fe3o4 nanoparticle concentrations

a stable and readily available energy supply is of paramount importance for economic development. this is evidenced by historical global competition for energy resources, which has been driven by their significance for national security and governmental stability. the current global energy consumption trend presents significant resource depletion and environmental degradation challenges. two principal solutions are put forth: the enhancement of energy efficiency and the transition to renewable energy sources, with the latter being the optimal long-term strategy. nanoparticles, due to their minute size, diverse shapes, high reactivity, and stability, have garnered considerable research interest. this study assesses the impact of fe₃o₄ nanoparticles on the anaerobic digestion of cow manure in two types of digesters: discontinuous and semi-continuous.materials and methodsthis study utilized four transparent plastic batch-flow digesters, each with a volume of 4 liters, and four semi-continuous horizontal plug-flow digesters, constructed from a combination of pvc and plexiglass pipes. the length of the digesters was approximately 120 centimeters, divided into three sections by two baffles to create a three-stage digester system. the volume of each digester was approximately 12 liters, resulting in a volume of approximately 4 liters per section. each section was furnished with a gas discharge valve and an inspection and sampling port. the four digesters were situated within an enclosure. the experiments were conducted at temperatures suitable for mesophilic organisms. a thermostat module and two 1000-watt heaters were employed to regulate the temperature. two fans were positioned behind the heaters to facilitate air circulation.