فایل ورد کامل مقاله انرژی بیوگاز؛ تحلیل علمی فرآیند تولید، فناوری‌های مرتبط و کاربرد آن در صنایع پایدار

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مقاله انرژی بیوگاز؛ تحلیل علمی فرآیند تولید، فناوری‌های مرتبط و کاربرد آن در صنایع پایدار دارای ۵۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مقاله انرژی بیوگاز؛ تحلیل علمی فرآیند تولید، فناوری‌های مرتبط و کاربرد آن در صنایع پایدار  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مقاله انرژی بیوگاز؛ تحلیل علمی فرآیند تولید، فناوری‌های مرتبط و کاربرد آن در صنایع پایدار،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن فایل ورد کامل مقاله انرژی بیوگاز؛ تحلیل علمی فرآیند تولید، فناوری‌های مرتبط و کاربرد آن در صنایع پایدار :

بیوگاز

. امروزه با افزایش جمعیت و گسترش دائمی شهرها, نیاز انسان به مواد مصرفی روز به روز بیشتر می شود و زیاد شدن مواد مصرفی موجب افزایش زباله می گردد که انسانها به نحو فزاینده ای آنها را به محیط زیست تحمیل می نمایند. باید توجه داشت که این زباله ها از عوامل آلودگی به شمار می رود و نه تنها زندگی حیوانات و گیاهان را به خطر می اندازند بلکه به آلودگی خاک, آبهای زیر زمینی و در برخی موارد مرگ و میر آبزیان منجر می شود. بطور مثال در ایران فقط طی سالهای ۶۵- ۱۳۳۵ بمدت ۳۰ سال جمعیت شهرها از حدود ۶ میلیون به ۲۶ میلیون افزایش یافته و این در حالی است که جمعیت روستاها از ۱۳ به ۲۲ میلیون رسیده است و این ارقام گویای رشد نامتناسب شهرها و تولید زباله بیشتر را در پی خواهد داشت.

اخیراً در جهان در رابطه با طرح تبدیل و استفاده از گاز حاصل از مواد دفعی () موج جدیدی ایجاد شده است. مثلاً در آمریکا این موج بیشتر ناشی از بندهای مربوط به نیروگاههای کوچک در قانون معروف به بوده است.
گاز متان که خود ۶۰% از را تشکیل میدهد یکی از گازهای گلخانه ای است که از لحاظ پتانسیل ایجاد پدیده گلخانه ای, هم ارزش است و در ضمن علاوه بر اینکه این ماده قابل انفجار است در صورت عدم کنترل صحیح می تواند باعث آلودگی آبهای زیر زمینی شود.

گروهی از افراد عادی فکر می کنند که چون این گاز از زباله ها و مواد دفعی حیوانات بدست آمده است گازی خطرناک است و سوختن آن نیز نا مطمئن است ولی باید گفت موضوع بر عکس است در واقع باید متذکر شد که از لحاظ مواد حاصل از احتراق () گاز متان دارای آلودگی کمی باشد و چون دمای شعله آن پائین است میزان آن حدود ۶۰ درصد کمتر از احتراق گاز طبیعی خواهد بود و از لحاظ علمی این گاز از انجام مجموعه ای از واکنشهای زیست شیمیایی بر روی مواد آلی تجزیه پذیر موجود در مواد دفعی طی شرایط بی هوازی تولید می گردد.

طی سالیان اخیر در اروپا نیز تکنولوژی بیوگاز بسیار مورد توجه قرار گرفته و بزرگترین مرکز بیوگاز اروپا بنام مرکز در وین پایتخت اتریش قرار دارد که در آن از گاز حاصل از دفن زباله ها برای تولید ۸ مگاوات الکتریسیته استفاده می شود و گروه دیگری از کشورها حتی از این هم فراتر رفته اند و بدنبال آن هستند که از این گاز حاصله در تکنولوژی پیل سوختی خود استفاده نمایند تا بدین وسیله ارزش افزوده محصول تولیدی را بالاتر برند.
محل مصرف بیوگاز از انعطاف پذیری بالایی برخوردار است و از کوره یک آبگرمکن ساده تا یک پیل سوختی را شامل می ود.
طبق اطلاعات بدست آمده پتانسیل استانهای مختلف کشور جهت تولید گاز (بیوگاز) در تحقیقی بعنوان “برآورد قابلیت گاز از محلهای دفن زباله شهری برای استانهای ایران” مورد مطالعه قرار گرفته است. این نتایج بیانگر آن است که بر اساس آنالیز زباله شهرهای مختلف امکان استحصال حجم قابل توجیهی از بیوگاز در کشور وجود دارد و البته حجم گازهای تولیدی از مراکز دفن را می توان افزایش داد.

۲ تاریخچه بیوگاز :
۱-۲ بیوگاز چیست؟
مجموعه گازهای تولید شده از تجزیه و تخمیر فضولات حیوانی و انسانی و گیاهی در نتیجه فقدان اکسیژن و فعالیت باکتری های غیر هوازی متان که در یک محفظه هضم () تخمیر به وجود می آید که اصطلاحاً بیوگاز نام دارد. این اصطلاح در هندوستان به گبار گاز در چین مارش گاز در آلمان به بی هوگاز و درزبان فارسی به گاز ؟؟؟ مشهور است.

قسمت اعظم این گاز عموماًاز متان و گاز کربنیک تشکیل شده است و ترکیبات مختلف به نوع مواد اولیه بستگی دارد که برای تولید گاز مصرف می شود حجم و فرم ساختمانی دستگاه تولید کننده به میزان حرارت و زمان ماند مواد در مخزن تجزیه بستگی کامل دارد.
این دستگاه ها وسیله ای هستند که می توان تحت شرایط ویژه مواد فساد پذیر حیوانی و; را در محوظه مربوطه تجزیه نمود و در نتیجه یک سلسله عملیات شیشمیایی و بیو شیمیایی قسمتی از مواد آنرا که کاملاً تحت تأثیر عکس العملهای بیولوژیکی واقع می شوند به بیوگاز تبدیل نماید.

۲-۲ تاریخچه بیوگاز :
قدیمی ترین توضیحات در مورد خروج گاه به گاه گاز از طبقات زیرین زمین و استعمال ناقص آن توسط پیلینیوس () انجام گرفته است. شناسائی بیشتر گازهای قابل استعمال در سال ۱۳۶۰ میلادی توسط وان هلمونت () بوقوع پیوست. در آن زمان ۱۵ نوع گاز قابل اشتعال بوسیله نامبرده شناسایی گردیده که یکی از آنها گازی است که از مواد قابل تجزیه یا مواد غذایی تخمیر شده در داخل دستگاه گوارش بوجود می آید از سوی دیگر دانشمندی بنام شرلی گاز مرداب () را در سال ۱۶۶۷ کشف نموده است.

در هر صورت به نظر می رسد اصولی ترین تاریخ علمی گاز متان که اساسی ترین ترکیب بیوگاز می باشد حاصل از مواد قابل تخمیر توسط ولتا () در سال ۱۷۷۶ شروع شده است. او پس از مطالعات زیاد دریافت که :
الف) مقدار گاز متان تولید شده به مقدار خاک و برگ پوسیده گیاهان بسیار وابسته است که در طبقات زیرین و رسوبی خاک بوجود آمده و خارج می شود.
ب) نسبت معینی از گاز متان در صورتی که با هوا ترکیب شود تولید انفجار می کند. ضمناً اولین تجزیه گاز متان بوسیله نامبرده صورت گرفته است.

گاین شاگرد لوئی پاستور در سال ۱۸۸۴ میلادی از نتیجه تخمیر یک متر مکعب کود در ۳۵ درجه سانتی گراد, ۱۰۰ لیتر متان تهیه کرد. شروع تحقیقات در زمینه تخمیر غیر هوازی و کاربرد آن در کشاورزی مربوط به شخصی بنام دیوی () است او در سال ۱۸۰۸ از طریق تخمیر کود گاوی و با استفاده از تقطیر در خلاء ۳/۰ لیتر متان تولید نمود در سال ۱۸۹۷ در شهر بمبعی دستگاه بیوگاز ساخته شده که گاز متان حاصل از آن به مصرف روشنائی می رسیده و در سال ۱۹۰۷ اولین موتور گازسوز با استفاده از این روش به بهره برداری رسیده و این روند ادامه پیدا کرد تا امروزه و در هر مرحله این کشورها به پیشرفتهای قابل توجه رسیدند.

در کشور ما ایران گفته می شود که احتمالاً حمام شیخ که ساختمان آن مربوط به قرن سوم هجری است بوسیله گاز متان گرم شده بطوریکه شعله ای از این گاز جهت گرم نمودن آب مستقیماً مورد استفاده قرار می گرفته است, در سالهای اخیر با توسعه این تحقیقات در نقاط مختلف کشور مطالعات پراکندی ای در زمینه بیوگاز به عمل آمده است که امید می رود با توجه به پیشنهادات ارائه شده هر چه بیشتر و بهتر مورد بررسی قرار گیرد. در کشور ما طبق یک بررسی کلی تا کنون حدود ۶۰ دستگاه آزمایشی بیوگاز به شکلهای مخلف (چینی, هندی) ساخته شده و مورد بهره برداری قرار گرفته است . (شکل ۱)

شکل ۱: نمای کلی از یک دستگاه بیوگاز و اجزاء مختلف آن
۳- بیوگاز و مکانیزمهای اصلی تولید
۱-۳ تولید شدن متان از تجزیه کنندگان بی هوازی: گازمتان از مولکولهای متان تشکیل شده است و هر ملکول متان شامل یک اتم کربن و چهار اتم هیروژن است. () انرژی حاصل از یک فوت مکعب آن برابر با انرژی معادل ۲۵۰ کیلو کالری است. این گاز طبیعی یک سوخت فسیلی است که قرنها پیش توسط () میکرواورگانیزمهای بی هوازی که روی مواد ألی تأثیر گذاشته اند تولید شده است و بعد از یافتن معادن و ذخائر نفتی و زغال سنگ پیدا شده است.
همان باکتری هایی که گاز طبیعی را تولید کرده اند امروزه متان را تولید می کنند (بی هوازی ها) و آنها همان باکتری هایی هستند که سالها پیش روی کره زمین زندگی می کردند. این باکتری ها با تجزیه و فسا مواد آلی در غیاب اکسیژن تولید بیوگاز کرده که یک محصول اضافی و فرعی است ،که گاز متان هم جزء این گاز به حساب می آید.

تجزیه کنندگان بی هوازی که در طبیعت وجود دارند را می توان در باتلاقها و زمینهای غرقاب یا زمینهای کشت برنج و در گل ولای عمق دریاچه ها و نیز در سیستم هضم و گوارش حیوانات بزرگ جثه نیز پیدا کرد.

(تجزیه هوازی یا کمپوست شدن به مقدار زیادی اکسیژن نیاز دارد و گرما تولید می کند).
فرآیند تخمیر بی هوازی می تواند به یک محفظه در بسته هدایت شده و در آنجا قرار گیرد و یا با پوشش ایجاد شده بر روی مواد مردابی و یا کود فضولات حیوانی و یا شهری در یک محفظه حوض مانند عمل تخمیر صورت گرفته و گاز جمع آوری شود.

بیوگاز تولید شده در این روند ۵۰ تا ۸۰ درصد متان و ۵۰-۲۰ درصدی اکسیدکربن و گونه های دیگری از گازها را تشکیل میدهد.
۳-۲ عملیات تخمیر و هضم بی هوازی توسط باکتری ها: اصول عمل هضم در تانک تخمیر یا مخزن تجمع مواد در دستگاه های بیوگاز شامل ۲ مرحله اصلی و اساسی است که هر مرحله توسط دسته خاص از اورگانیزم ها انجام می گیرد.
مرحله اول: تجزیه مواد پیچیده آلی به ترکیبات ساده توسط باکتری های اسید ساز در این مرحله چند نوع از این باکتری ها با سرعت رشد و تولید مثل می نمایند درجه حساسیت این نوع باکتری ها نسبت به محیط چندان زیاد نیست.

باکتری هایی اسید زا هستند مواد پیچیده آلی را تجزیه کرده و در درجه اول مواد را به اسید استیک () و اسید پروبیوتیک () تبدیل کرده و در این مرحله آمونیاک و تولید می شود.
مرحله دوم: اورگانیزمهای متان ساز اسیدها را به و متان تجزیه می نمایند. رشد و نمو و تولید مثل این گروه از باکتری ها به کندی صورت گرفته و نسبت به محیط خود بسیار حساس هستند و آنچه مسلم است در مخزن تخمیر بیوگازی باید تعادل این گروه از باکتری ها به صورتی باشد که متان سازها فقط اسیدهایی را که اسید سازها تولید می کنند به مصرف برسانند.
لازم به ذکر است زمانیکه اسید سازها فعالیت بیشتری نسبت به متان سازها داشته باشند محلول کاهش یافته و جلوی رشد باکتری های متان ساز گرفته می شود تا سر انجام عمل هضم متوقف گردد

انواع تخمیر :

معمولاً تخمیر را می توان بر مبنای شرایط محیطی تقسیم بندی کرد:
۱ تخمیر پسیکروفیلی (زمان اقامت پیش از ۱۰۰ روز و دمای واکنش ۲۰-۱۰ درجه سانتی گراد)
۲ تخمیر مزوفیلی (زمان اقامت بیش از ۲۰ روز و دمای واکنش ۳۵-۲۰ درجه سانتی گراد.)
۳ تخمیر ترموفیلی ( زمان اقامت آن ۸ روز و دمای واکنش ۶۰-۵۰ درجه سانتی گراد است.)
نوع سوم روش مورد نظر در واحدهای ساده بیوگاز مورد استفاده قرار نمی گیرد و مورد نظر ۸-۷ و در همان محدوده باید قرار گیرد و تغییر نکند یعنی نه اسیدی و نه قلیائی شود.

۴- موارد مورد استفاده در واحدهای بیوگاز:
اصولاً بیوگاز را می توان از هر ماده آلی بدست آورد ماده اولیه شامل موادی مثل ساقه غلات که ابتدا باید قبل از هضم بصورت کمپوست باشد و کاملاً خرد شده باشد (کوتاه) دوره کمپوست پیش بینی شده برای مواد لیگنن زمانی است که آب بنفش متمایل به آبی از آن بدست آید که تقریباً باید بیش از ۱۰ روز پوسیدگی بطول انجامد. لازم به ذکر است که تولید بیوگاز با اضافه شدن زمان پوسیدگی به ۲۰ روز خیلی بهتر می شود. در عمل هضم مواد آلی و در جریان آن مواد معدنی و فلزات موجود در آن بعنوان عاملی برای بهتر انجام شدن عمل تخمیر محسوب می گردند.

۵- میکرو ارگانیزم های تولید کننده متان :
ارکئو باکترها نسبت به دیگر باکتری ها متفاوت بوده و از چندین لحاظ قابل تمایز از باکتریهای دیگر هستند. از نظر محیط زندگی اغلب در محیطی اشباع زندگی می کنند.
یکی از گونه های مختلف ارکئوباکترها هالوباکترها هستند اغلب در محیطی با غلظت نمک () بالاتر از زندگی کرده و در غلظت کمتر از قادر به رشد نیستند. لازم بذکر است که آب دریا تنها دارای است.

سولفولوبوسها یکی از انواع آرکئوباکترها بوده و مناسب برای ادامه حیات و زندگی ۲ الی ۳ بوده و درجه مناسب زندگی ۸۰-۷۰ درجه سانتی گراد است, عموماً در محیطهایی بنام زندگی می کنند. سولفوریا اسید سولفوریک را اکسید کرده و دارای انواع مختلفی هستند که از روی تأتیر های متفاوتی که روی سولفورها دارند و روشهای خاص مورد استفاده به انواع مختلف تقسیم بندی می شوند و. فاقد دیواره سلولی اند و بدون تروبوپلاسما هستند دمای اپتبم آنها ۵۵ درجه سانتی گراد و متوسط برای ادامه حیات حدود ۲ است.

در راستای معرفی گونه های ارکئوباکتریا می توان متانوژنزها را نیز نام برد که در بحث مورد نظر ما دارای اهمیت بیشتری هستند.
متانوژنزها : باکتری های بی هوازی هستند که معمولاً باید در محیطی وجود داشته باشند که یک ماده اکسید شونده با قدرت ۲۰۰ در آن محیط باشد و از طرفی در عین حال بی هوازی بودن محیط زندگی مهم است. و از طرفی وجود الکترون پذیرهایی مانند نیتروژن بسیار مهمتر از غیاب اکسیژن در مورد بقاء این باکتریها است.

در ادامه نیز باکتریهای سولفات ردوکتاز و سولفیت ودوکتاز نیز جزء این دسته از باکتری ها هستند که از هیدروژن محیط استفاده نموده و محیط رشد و تکثیر ساده تری دارند. اما بطور کلی باکتری های تولید کننده متان از و برای تولید انرژی استفاده می کنند.
۱-۵ تولید متان و میکرواورگا نیز مهایی که در آن درگیر هستند.
تخمیر متان یک تکنولوژی منحصر به فرد است که قادر است تمام پلی مرهای موجود در مواد را به متان و تبدیل کند. این عمل توسط میکرواورگانیزمها در شرایط بی هوازی انجام می شود.

از میکرواورگانیزمهایی که در جریان این عمل فعالیت دارند می توان: اسید وژنزها- تولید کننده های هیدروژن – استوژنزها و متانونزها را نام برد.
۱-۱-۵ هیدرولیز کننده ها و تخمیر کننده های متان از جمله استرژنزها :
عمل تخمیر حاصل از برخورد متابولیکی گونه های مختلف میکرواورگانیزمها است.
این میکرواورگانیزمها و درجه اول برپایه یک آنزیم مخفی مواد پلی مریک را هیدرولیز کرده و بر مونومرهاشیان تبدیل می کنند. بطور مثال در مرحله اول گلوکوز و اسید آمینو که هر کدام از آنها در نهایت به اسیدهای چرب, و اسید استیک تبدیل می شوند و در درجه دوم هیدروژن و اسیدهای چرب تولید شده بواسطه باکتریهای استرژیتک به پروپیون و اسید بوتریک تبدیل شده و سپس به و و اسید استیک تبدیل می کنند.

لیپدها و پروتئینها که مواد پلی مریک هستند در درجه اول توسط یک آنزیم خارج سلولی در باکتریهای حاضر در مرحله اول بنام هیدرولاز, هیدرولیزی می شوند.
آنزیم های هیدرولیز کننده (لپیاز, پروتئاز, سلولاز, آمیلاز و;) مواد پلی مریک را تبدیل به مولکولهای مونومر تشکیل دهنده کوچکتر کرده و سپس باکتریها با بلعین این مواد به کار خود ادامه می دهند.

در جریان تخمیر متان یک سری پلی مرهای آلی وجود دارند که دارای فعالیتهای هیدرولیکی هستند که در این راستا اهمیت به سزایی دارند.
لیپاز: لیپیدها را به زنجیره ای از اسیدهای چرب تبدیل می کند در این مرحله در یک میلی لیتر ساده مورد نظر جمعیتی حدود ۱۰۵ – ۱۰۴ تجزیه کننده وجود دارد.
از باکتری هایی که عامل تولید آنزیم لیپاز خارج سلولی هستند. و را میتوان نام برد.
زنجیره ای اسید چرب تولید شده اضافی توسط تنزل پیدا کرده و به تولید استبل کوآنزیم هدایت می شوند.
پروتئین : معمولاً به اسیدهای آمینه تبدیل شده که این عمل توسط پروتوآزها انجام می شود که از تولید کننده های این آنزیم می توان :

نام برد.
اسیدهای آمینه تولید شده می توانند به اسیدهای چرب از جمله به استات, پروپیونات و بوتیرات و آمونیاک تبدیل شوند که باکتریهای تولید کننده و اسیدهای چرب به شرح زیر هستند.

پلی مرهایی از تبدیل نشاسته- سلولز- پکتین بوسیله سلولاز- آمیلاز و پکتینار هیدرولیز شده که سلولازهای میکروبی متشکل از سه گونه است و این سه آنزیم دارای ساختمانی کربستالی بوده و در تولید گلوکز هر سه با هم همکاری دارند.

a)
b)
c)

قند ها و اسید های چرب و اسیدهای آمینه تولید شده بواسطه باکتریهای تجزیه کننده دارای متابولیزم پی در پی هستند که این باکتری ها عموماً مواد را به استات, پروپیونات, بوتریتات لاکتات اتانول و هیدروژن تخمیر می کنند.
۲-۱-۵ استوجنزها و دهیدروژنزها :
اگر در یک محیط مقدار ۲۰ درصد استات و ۴ درصد را با هم مخلوط کنیم توسط باکتریهای استوجنیک به قند و اسید آمینه تبدیل می شوند که این مواد تولید شده توسط این باکتری در شرایط بهتر به اسیدهای چرب تبدیل می شوند.
باکتریهای استوجنیک تولید کننده ناچار به تولید استات و هیدروژن از اسیدهای چرب هستند باکتریهای و در تجزیه اسیدهای چرب دخالت دارند.
روند تجزیه اسیدهای چرب توسط باکتری

ششش

۳-۱-۵
به مجموعه بیولوژیکی از تولید کننده های بی هوازی متان اتلاق می گردد.
متانوجنزها که ناچاراً بی هوازی هستند به یک پتاسیل کاهش کمتر از ۳۰۰ برای رشد و نمو نیاز دارند استات و نسبت با هم به عنوان عامل مهم و لازم برای تبدیل فرمات, متانول, متیل آمینها و به در محیط طبیعی به حساب می آید.
تقسیم بندی متانوجنزها : متانوجیزها به ۲ گره تبدیل می شوند ۱- محتاج به استات
۲- محتاج به
استات بواسطه ۲ باکتری و استفاده می شود که هر کدام دارای اشکال مختلف هستند:

انرژی لازم برای تولید متان :
سسس
۶ ـ اصولی از ساختمان دستگاههای بیوگاز:
ساختمان یک دستگاه بیوگاز عموماً به طور کلّی از دو حوضچه ورودی و خروجی، یک محفظه تخمیر و یک محفظه گاز تشکیل می‌شود که با توجه به شرایط خاص اقلیمی و امکانات فنی و مالی به شکلهای مختلف ساخته شده و بهره‌برداری می‌شود.
آنچه مسلم است در همه روشهای دستگاهی بیوگاز سعی بر این است تا مواد اولیه با آب مخلوط شده و از طریق حوضچه ورودی به داخل محفظه تخمیر فرستاده شود. این مواد پس از تخمیر و تولید گاز با اضافه شدن مواد جدید و با استفاده از خاصیت ظروف مرتبط از طریق مجرای ویژه‌ای به حوضچه خروجی یا حوضچه کمپوست منتقل می‌گردد. محفظه گاز به طور عام در قسمت بالای مخزن تخمیر قرار گرفته است و عمل جمع‌آوری و ذخیره گاز را انجام می‌دهد. پس از شروع کار دستگاه گاز مورد نظر روزانه با از طریق شیر مخصوص گاز که در بالای این مخزن قرار دارد به محل مصرف فرستاده خواهد شد.

تعبیه مخزن برای مخلوط نمودن مواد اولیه در حوضچه ورودی و نیز محفظه تخمیر عملیاتی است که اخیراً در بسیاری از دستگاههای بیوگازی معمول گردیده است. این عمل موجب تسریع و بهبود عمل تخمیر است که نتیجتاً موجب تولید گاز بیشتری می‌گردد.
اخیراً طرحهایی کاملاً مختلف و متفاوت ویژه مناطق گرمسیری و نیز آب و هوای معتدله تدوین یافته و در دست احداث است.
طرح پیوسته با سر ریز شدن در بسیاری از محلهای زندگی، کودها و فضولات و یا فاضلاب را در مرداب یا حوض جمع کرده و آن را می‌پوشانند و بیوگاز تولید شده را در دام انداخته و از نیروی آن برای کارهای متفاوت استفاده می‌کنند.
واحدهای بیوگازی اصولاً به ۲ گروه دسته‌بندی می‌شود:
۱)‌ واحدهای پیوسته ()
۲)‌ واحدهای ناپیوسته

۱ ـ ۶ واحدهای پیوسته
طرح پیوسته با سر ریز شدن بطور خودکار خالی می‌شود و طرح ناپیوسته بعد از گذشت زمان مشخص باید خالی شود که متشکل از یک منبع بزرگ یا چندین منبع است. از طرفی انواع واحدها از روی نوع محل جمع‌آوری گاز به سه گروه: بالنی، مخزن گاز ثابت و مخزن گاز شناور تقسیم می‌شوند.
برای مدل واحدهای پیوسته سه مدل وجود دارد:
مدل اول: یک تانک و مخزن عمودی داشته باشد.

مدل دوم: مخزن افقی
مدل سوم: چند مخزنی با مخزن بزرگ
در عمل یک طرح صحیح برای تولید و تهیه کردن بیوگاز مورد استفاده طرح پیش‌بینی شده است.
در مدل ناپیوسته مخزن تجزیه برای ساختن خیلی ساده است. این عمل بدین خاطر است که برای مواد آلی عمل تجزیه تکرار شود و عمل تجزیه با این کار تحریک شود. برای نگهداری و حبس این مواد باید نظارت کافی را به عمل آورد و فاکتورهای دیگر را توسعه داد و یک تجزیه زمانی تمام می‌شود که مواد باقی‌مانده برگشت‌ناپذیر باشند و باید این مواد را عوض کرد.

شکل ۲- یک مخزن ناپیوسته
مدل پیوسته:
مواد آلی بطور منظم استفاده می‌شوند و فساد انجام می‌شود به این صورت که مواد جدید جایگزین مواد قدیمی شده و مواد آلی همیشه در داخل مخزن دارای راندمان بالایی هستند.
مواد جدید با وارد شدن با یک نیروی مکانیکی مواد تخمیر شده و کهنه را به خارج از مخزن هل داده و خارج می‌کنند.

شکل۳ – یک مخزن پیوسته
۲-۶ یک سیستم تجزیه خوب
باید به سیستم گرمای اندازه داده شود و دما متعادل نگهداری شود و نیز تغییرات در آن تکرار نشود چون ممکن است که فعالیت میکرواورگانیزمها برعکس شود و باکتری برعکس عمل کند. دادن یک دمای مناسب به یک سیستم باعث افزایش راندمان تولید بیوگاز می‌شود. بهترین دما برای سیستم طی مطالعات انجام شده () است.
نمای کلی یک مولد بیوگاز و چگونگی بهره‌برداری از آن

شکل ۴-
۷ ـ عوامل محیطی مؤثر در فرآیند تولید بیوگاز:
۱ ـ ۷ درجه حرارت:
واکنشهای غیر هوازی در دستگاههای بیوگاز عموماً در گرمای ۱۱۰ الی ۶۰ درجه سانتی‌گراد صورت می‌گیرد. باکتری‌های فعال در درجه حرارت ۳۰ الی ۴۰ درجه سانتی‌گراد به مزوفیلیک () و آنهایی که در ۴۵ تا ۶۰ درجه سانتی‌گراد فعالیت حیاتی دارند به باکتری‌های ترموفیلیک () مشهور هستند. برحسب معمول اغلب دستگاههای بیوگاز در حد فعالیت باکتری‌های مزوفیلیک عمل نموده و درجه مطلوب آنها معادل ۳۵ درجه سانتی‌گراد است.

طبق بررسی‌های بعمل آمده میزان تولید گاز در درجه حرارتهای بالاتر از ۴۵ درجه سانتی‌گراد بیشتر از حرارتهای پائین است. بدیهی است نگهداری سیستم در حرارت بالاتر موجب هزینه بالا و بروز اشکالاتی در مایعات مخزن خواهد بود.
ازدیاد درجه حرارت تا حدود چند درجه تغییرات مهمّی در عکس‌العملها و شرایط باکتری‌ها بوجود نمی‌آورد ولی کاهش ناگهانی این حرارت موجب توقف فعالیت باکتری‌های متان ساز شده و همانگونه که گفته شد موجب توقف تولید گاز خواهد شد. افزایش حرارت مخزن تخمیر به صورتهای گوناگون امکان‌پذیر است اصولاً سبک ساختمانی دستگاههای بیوگاز در مناطق سردسیر و گرمسیر تفاوت زیادی دارد. دستگاههای چینی بعلت قرارگرفتن در عمق خاک نقش بسیار زیادی در ازدیاد درجه حرارت و نگهداری گرما می‌نماید.

شکل ۵ – عوامل فیزیکی و شیمیایی مؤثر در انجام عملیات تجزیه بی‌هوازی
عوامل حد مناسب عوامل جهت انجام گرفتن عملیات
حرارت ۳۵ پائین‌تر از ۱۵ درجه سانتی‌گراد تولید گاز خیلی کم است
پ هاش برای مواد زائد کشاورزی بین ۵/۲ تا ۵/۸
زمان نگهداری مواد در مخزن ۱۵ روز در حـرارت ۳۵ درجـه و بیشتـر از ۶۰ روز در حـرارتهـای ۲۰ ـ ۱۵
میزان بارگیری بصورت مواد آلی ۵ تا ۶ کیلوگرم بر هر متر مکعب ظرفیت مخزن در روز مواد قابل احتراق

تولید گاز ۴/۰ تا ۶/۰ متر مکعب بر هر کیلوگرم مواد خشک قابل تجزیه
نسبت رقیق کردن مواد ۹ ـ ۵ درصد مواد خشک
مخلوط کردن مواد در داخل مخزن الزامی نیست
نسبت کربن به ازت ۱: ۳۰ ـ ۲۰ برحسب وزن کربن قابل تجزیه
مواد سمّی سولفیدها کمتر از ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر ـ جیوه کمتر از ۲ میلی‌گرم در لیتر ـ آمونیاک کمتر از ۲۵۰۰ میلی‌گرم در لیتر

در مدل‌های هندی با عایق‌کاری مخزن تخمیر بوسیله کاه و کلش و امثال آن این مخازن را گرم نگه می‌دارد.
استفاده از انرژی خورشیدی و نیز تعبیه روشهای مختلف از قبیل لوله‌های آب گرم و مبدّلهای حرارتی نیز در بسیاری از دستگاههای صنعتی معمول است. بهر حال تولید گاز بستگی زیادی به درجه حرارت مخزن تخمیر داشته است. درجه حرارت در تانک تخمیر موجب اضمحلال بسیاری از باکتری‌های بیماری‌زا و انگلها گردیده و شرایط ویژه‌ای را در تهیه کود بهداشتی بوجود می‌آورند.

شکل ۶ – منحنی تبدیل مواد زائد به گاز در ۳۷ درجه سانتیگراد
۲ ـ ۷ مواد آلی:
در صورتی که بصورت مایع در تانک تخمیر تخلیه شوند تنها قسمتی از آنها به گاز متان و معدود گازهای دیگر تبدیل می‌شوند.
بخشی از این مواد تخمیر نشده و در تانک باقی می‌ماند و یا بصورت لجن و پس‌مانده از تانک خارج می‌شوند.

شکل ۷- میزان تولید گاز متان برحسب نوع فضولات
نوع فضولات متان تولید شده برحسب فوت مکعب در مجموع مواد خشک
خوک ۸ ـ ۶
گاو ـ هندوستان ۷/۴ ـ۱/۳
مرغ ۹ ـ ۶
چمن ـ علف ۵/۶ ـ ۶
گیاهان سبز و پس‌مانده میوه ۵/۶ ـ ۶

شکل ۸ –
نوع مواد درصد گاز متان در بیوگاز تولید شده درصد مواد
فضولات مرغی ۸/۵۹ ۱۰۰
فضولات مرغی و خمیر کاغذ ۶۰ ۶۹ ۳۱
فضولات مرغی و روزنامه ۱/۶۶ ۵۰
فضولات مرغی و علف چمنی ۱/۶۸ ۵۰
پهن گاو ۲/۶۵ ۱۰۰
پهن گاوی و علف چمنی ۱/۵۱ ۵۰
جلبکها ۶۳
ساقه غلات ۵۹
برگها ۵۸
زباله آشپزخانه ۵۰

۳ ـ ۷ رطوبت و آب مورد نیاز:
میزان آب در مواد اولیه‌ای که قرار است مورد عمل تخمیر قرار گیرند باید حدود ۹۰ درصد از وزن کل مواد را تشکیل دهد. وزن سایر موادی که قابلیت خشک شدن را دارند تا حدود ۱۰ درصد برآورده شده است آنچه مسلم است ازدیاد و نقصان زیاده بر حد رطوبت مواد اولیه در تانک تخمیر تأثیر مستقیمی در تولید گاز دارد. بطور کلی بر اساس آزمایشهای انجام شده در بسیاری کشورها نسبت آب به مواد اولیه نصف یا چیزی در حدود بررسی گردیده و مورد تأیید قرار گرفته است.

۴ ـ ۷ :
باکتری‌های متان‌ساز نسبت به محیط حساسیت خاصی دارند. محدودیت برای فعالیت این‌گونه باکتری‌ها از ۸/۶ الی ۲/۷ بررسی گردیده است. قابل تذکّر است که بطور کلّی فعالیّت باکتری‌های متان‌ساز و دیگر اورگانیزمهای غیر هوازی عموماً در محیطی با ۸/۶ الی ۸ امکان‌پذیر است. نوسان شدید محیط و کم و زیاد شدن نابهنگام شرایط آن از نظر اسیدی در دو صورت باعث متوقف شدن عمل تخمیر و قطع گاز می‌گردد.
افزودن فضولاتی که دارای خاصیت اسیدی باشند باعث کم‌شدن یعنی اسیدیته زیاده بر حد محیط گردیده، در نتیجه باکتری‌های ویژه مولّد گاز نمی‌توانند با سرعت کافی مواد اسیدی را تخمیر نمایند. بنابراین عمل تجزیه تا زمان برقراری تعادل یعنی رشد کافی باکتری‌ها متوقف می‌گردد. در صورتیکه افزایش یابد یعنی محیط زیاده بر حد بازی شود (قلیائی) عمل تخمیر به کندی صورت می‌گیرد تا به اندازه کافی تهیه شده و در نتیجه محیط تخمیر در حد متناسب اسیدی گردیده و تعادل خود را حفظ نماید. تخمیر کامل فضولات حیوانی در حرارت متناسب در حدود ۵۰ روز بطول می انجامد. بدین صورت بیش از گاز در هفته اول و در هفته دوم تولید شده و مابقی گاز تا اواخر هفته ششم ادامه خواهد یافت. افزودن مواد خام تازه با درصد زیادی می‌تواند باعث اسیدی شدن مواد در حال تخمیر گردد.

بر اساس مطالعات انجام شده در چین افزودن آهک برای برقراری بین ۷ الی ۸ همواره نتایج خوبی به بار آورده است.

۵ ـ ۷ نسبت کربن به ازت:
مواد خام مورد مصرف دستگاههای بیوگاز مستقیماً از پهن گاوی یا مخلوطی از بقایای گیاهی و نیز مدفوع و دیگر فضولات انسانی تشکیل می‌شود.
وجود فضولات حیوانی و گیاهی در محفظه تخمیر موجب خواهد شد تا با وجود سلولز گیاهی و مواد ازته در محلول نسبت کربن به ازت که از اساسی‌ترین شرایط محیط در این مخزن است تنظیم شود.

باکتری‌های بی‌هوازی برای زندگی و انجام فعالیتهای خود احتیاج به کربن و ازت دارند. در این حالت میـزان مصرف کربن آنها تقریباً ۳۰ تا ۳۵ برابر سریعتر از ازت است. کربن بصورت () و ازت به شکل نیتریت () و ترکیبات آمونیاکی غذای اصلی باکتری‌ها می‌باشند.
اصولاً کربن برای تولید انرژی و ازت به منظور ترمیم ساختمان سلول باکتری‌ها بکار برده می‌شود. بنابراین اضافه نمودن مواد خام گیاهی و دقّت در ترکیب مواد اولیّه دستگاهی بصورتی که نسبت حدود ۳۰ باشد اقدام مؤثری برای بهبود وضع فعالیّت باکتری‌های غیر هوازی و در نتیجه سرعت در عمل تخمیر می‌باشد.