مطالعه تجربي و مدل‌سازي رياضي حذف سولفيد هيدروژن از بيوگاز با استفاده از بيوفيلتر

بيوگاز خام علاوه بر متان به‌عنوان تركيب اصلي داراي تركيب آلاينده ديگري مثل سولفيد هيدروژن (H2S) مي‌باشد. سولفيد هيدروژن بسيار خورنده بوده و يكي از مشكلات عمده در استفاده از بيوگاز را ايجاد مي‌كند و باعث خوردگي در موتورها و خطوط لوله مي‌شود. در اين تحقيق از بيوفيلتر بستر ثابت براي حذف سولفيد هيدروژن از جريان بيوگاز استفاده شد. از دو بستر زغال‌زيستي حاصل از پيروليز و كمپوست به‌عنوان بستر بيوفيلتر بهره گرفته شد. نتايج نشان داد كه به‌ترتيب بازده حذف سولفيد هيدروژن براي دو بستر زغال‌زيستي و كمپوست برابر با 94 و 76 درصد شد. به‌ترتيب در دو بستر زغال‌زيستي و كمپوست در ارتفاع 60 سانتي‌متري غلظت سولفيد هيدروژن ازppm 185 بهppm 11 و از ppm 70 بهppm 17 كاهش يافت. ضمن اين‌كه بيوفيلتر كارايي خوبي نسبت به افزايش ناگهاني غلظت سولفيد هيدروژن در خوراك بيوگاز نشان داد. مدل‌سازي سينتيكي ساده حذف سولفيد هيدروژن براي توصيف عملكرد بيوفيلتر ارائه شد. فرض‌هاي مدل‌سازي براي ساده‌سازي، شامل صرف‌نظر از تغييرات شعاعي غلظت و نيز استفاده از مدل سينتيكي مونود براي توصيف نرخ حذف سولفيد هيدروژن مي‌باشد. معادلات ديفرانسيلي معمولي براي شبيه‌سازي به كمك روش رانگه-كوتا حل شد. نتايج مقايسه مدل و داده‌هاي آزمايشگاهي نشان داد كه مدل پيشنهادي به‌خوبي عملكرد حذف سولفيد هيدروژن را پيش‌بيني مي‌كند (در تمام موارد R2 بزرگتر از 0.90 بود). به كمك نتايج تجربي، مقادير پارامتر سينتيكي حداكثر نرخ رشد ويژه (µmax) در بستر زغال‌زيستي و كمپوست به‌ترتيب برابر6/5×10^-5 S^-1 و  5-^10× 0.52 به‌دست آمد.