37 - بررسی روش های ازدیاد برداشت میکروبیولوژیکی MEOR و بکارگیری آن در مخازن - 47 صفحه فایل ورد (word)

اختصاصی از نیک فایل 37 - بررسی روش های ازدیاد برداشت میکروبیولوژیکی MEOR و بکارگیری آن در مخازن - 47 صفحه فایل ورد (word) دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فهرست مطالب

عنوان   صفحه

فصل 1-         مواد بیولوژیکی قابل استفاده، مکانیزم ازدیاد برداشت به روش MEOR   1

1-1-   پیشگفتار 1

1-2-   محصول اولیه  2

1-3-   محصول ثانویه  4

1-4-   تولید سوم یا افزایش برداشت (EOR) 5

1-5-   فرایند حرارتی  6

1-6-   روشهای شیمیایی  7

1-7-   فرآیندهای جایگزینی قابل اختلاط )حل پذیر( 8

1-8-   فرآیندهای میکروبی (MEOR ) 8

1-9-   تاریخچه  MEOR  10

1-10- اهمیت - MEOR برای کشور 11

1-11- روشهای فرآیند ازدیاد برداشت میکروبی  MEOR  12

1-12- باکتریهای مورد استفاده در - MEOR  12

1-13- خوراک مورد استفاده در - MEOR  14

1-14- محصولات باکتریایی پرکاربرد در - MEOR  14

1-14-1-        تولید بیوسورفاکتانت   15

1-15- تولید بیوپلیمر 18

1-16- تولید گاز و حلالها 20

1-17- پارامترهای - موثر در فرآیند ازدیاد برداشت میکروبی  21

1-18- مزایای استفاده از روش - MEOR  22

1-19- محدودیتهای روش MEOR  23

1-20- کاربرد بیوتکنولوژی در صنعت نفت - 24

فصل 2-         زمان بکارگیری و مخازن در روش MEOR   26

2-1-   پیشگفتار 26

2-2-   خصوصیات باکتریهای مورد استفاده در روش MEOR : 27

2-3-   نکته مهم  29

2-4-   زمان مناسب برای MEOR و مخازن  34

2-5-   یک رویکرد دوگانه  37

فهرست مراجع   41

2-2-    خصوصیات باکتریهای مورد استفاده در روش MEOR :

1- کوچک باشد 2- قادر به تحمل شرایط محیطی چاه باشد 3- رشد سزیعی داشته باشد و از تحرک لازم داخل چاه برخوردار باشد 4- بتوانند مواد ضد میکروبی و ضد خوردگی را تحمل کنند 5- بری رشد به مواد مغذی پیچیده ای نیاز نداشته باشند.

سودوموناس, میکروکوکوس, کلستریدیوم, انتروباکتریاسه, اشرشیاکلی, مایکوباکتریوم, لوکونوستوک, باسیلوس لینکنی فرمیس.

آلودگی نفتی یکی از خطرات جدی تهدید کننده محیط زیست و موجودات زنده است حل این معظل زیست محیطی به طرق گوناگون از دیرباز مورد توجه پژوهندگان علوم زیستی بوده است.

 یکی از روشهای جدید برای رفع این آلودگی ها استفاده از باکتریهای نفت خوار است که در کشور ما نیز این باکتریها توسط دکتر غلامحسین ابراهیمی پور جداسازی شده اند. طبق گفته ایشان این باکتریها قادرند مواد ترکیبات نفتی را تا 100% به بیومس میکروبی و گازکربنیک تبدیل کنند. در صورتیکه بهترین سویه های جدا شده در آلمان تنها 80% قادرند این کار را انجام دهند.

 یکی از عمده ترین آلاینده های آب دریا کشتی های نفت کش هستند. این کشتی ها معمولا پس از تخلیه محموله نفتی خود در بنادر مقصد, مخزن خود را تا حدی با آب دریا پر می کنند. بارگیری این آب که معمولا آب توازن نامیده می شود برای حفظ تعادل کشتی در مسیر بازگشت به بنادر مبدا ضروری است.

2-3-    نکته مهم

 این نفت کش ها پس از رسیدن به بنادر در مبدا قبل از بارگیری دوباره نفت, آب توازن خود را در دریا تخلیه می کنند که همین امر موجب می شود تا مقادیر بسیار زیادی نفت خام نیزوارد آب دریا می شود. در صورتیکه اگر باکتریهای نفت خواربه آب توازن نفت کش ها اضافه شوند, قبل از تخلیه آب توازن نفت موجود در آن به بیومس میکروبی تبدیل شده و به این ترتیب نه تنها دریا را آلوده نمی کند بلکه بیومس میکروبی آن مورد تغذیه آبزیان نیز قرار می گیرد. بنابر این اگر باکتریهای نفت خوار را در سطح وسیعی تولید کنیم علاوه بر پاکسازی آبهای ساحلی خود می توانیم با فروش به سایر کشورها درآمد ارزی بالایی بدست آوریم.

از باکتری تا نفت ؛تزریق میکروب در میادین نفتی برای افزایش برداشت

در ده سال اخیر ، دانش استفاده از میکروب ها برای افزایش برداشت از میادین نفتی با پیشرفت های زیادی روبرو شده ، اما با وجود همه تلاش ها، همچنان مسائلی دیرپا باقی مانده است.

پس از چند دهه آزمایش و خطا ، کارشناسانی که بر روی حوزه استفاده از میکروب ها برای افزایش برداشت از میادین نفتی مطالعه می کردند ،بر اساس مطالعات آزمایشگاهی دریافتند ، میکروب های خورنده نفت می توانند میادین قدیمی نفتی را احیا نمایند . این مطالعات نشان می دهد که این راهکار می تواند پایان عمر میادین را به تاخیر اندازد ؛ اما باید برای ترش شدن نفت باقیمانده در میدان بدلیل استفاده از روش میکروبی تدبیری اندیشید،هرچند تولید جانبی گاز سولفید هیدروژن در فرآیند اجرا و همچنین گاز متان تولید شده از زغال سنگ موجود، یک گام رو به جلو محسوب می گردد.(در این مقاله خورده شدن نفت به معنای روشی است که در آن فرآیند ساخت و ساز (متابولیسم) باکتری ها شکل می گیرد. و بدین ترتیب خوردن نفت به معنای اکسیده شدن هیدروکربن ها خواهد بود.)

اما ایده استفاده از میکروب ها برای افزایش برداشت از میادین هیدروکربنی یکی از بحث برانگیز ترین مباحث فراروی کارشناسان حوزه انرژی در سال های اخیر بوده است.

این روش عموما در چاه های متروکه و در مناطق دور دست به کار گرفته می شود. در این روش تزریق آب و مواد مغذی معدنی ؛ باعث فعالیت میکروارگانیسم ها شده و به تولید گاز از زغال سنگ می انجامد. هدف از این کار ، ایجاد شرایطی است که میکروب ها با خوردن زغال سنگ ، تولید متان نمایند.

از سوی دیگر ، پژوهش هایی در دست انجام است تا نفت خام سنگین را به متان تبدیل نماید. البته هم اینک تبدیل نفت خام به گاز دارای ارزش اقتصادی نیست، اما در مناطقی که دیگر نفت خام سنگین تولید نمی شود این کار می تواند اقتصادی باشد.

اما یک چالش بزرگ اینست : چگونه راه هایی را بیابیم که تولید گاز تضمین شده ای را فراهم آورد.

از سوی دیگر ، کارشناسان حرکت به سوی تبدیل زغال سنگ به گاز طبیعی را یک فرآیند چند مرحله ای می دانند که در آن میکروب ها با خوردن زغال سنگ ، هیدروژن ، دی اکسید کربن و استات تولید می کنند . و سرانجام پس از مراحل گفته شده ، گاز متان تولید می شود. اما در این فرآیند باید آب موجود در چاه تخلیه شود که هزینه های زیادی را به دنبال دارد.

از سوی دیگر دستیابی به منابع جدید هیدروکربن با قوانین متعددی محدود شده شده است. مثلا بدلیل آلودگی آب های زیرزمینی منطقه ، مقررات سخت گیرانه ای در ایالات متحده وضع شده است.

استوارت پیج مدیرعامل شرکت گلوری انرژی که سالهاست تنها در حوزه دانش استفاده از میکروب ها برای ازدیاد تولید نفت فعالیت می کند، می گوید :"در این سالها دانش استفاده از میکروب ها برای افزایش برداشت و تولید بیشتر از میادین نفتی ، توسعه زیادی یافته است. و به هرحال می توان گفت کار ما شباهت زیادی به تولید پادزهر برای زهر مار دارد."

اما تصویر کنونی ما از این دانش ، تاریخچه ای کاملا روشن نداشته و با فراز و فرودهای زیادی روبرو بوده است. به عنوان مثال ،آزمون این روش در میادین تنها منوط به موافقت غول های نفتی برای کاربرد آن در مخازن در حال برداشت بوده است.

از سوی دیگر ، این روش که عمری 50 ساله دارد ، حتی از روش های لرزه نگاری هم عمر و سابقه طولانی تری دارد.

کلود زوبل ، دانشمند همکار با انجمن نفت آمریکا که اولین بار منشا میکروبی نفت را کشف کرد ، حقوق انحصاری کشف این روش را در سال 1957 ثبت تجاری نمود. روش او شامل تزریق باکتری های فعال در یک مخزن نفتی بود و دستاورد او حاصل آزمون و خطاهای بسیاری بود که برای درک چرخه حیات یک مخزن روی می دهد.

در سال های اخیر و بویژه به دنبال ورود بسیاری از مخازن نفتی دنیا به نیمه دوم عمر خود ، این روش با اقبال بیشتری روبرو گردیده و تجارب و دستاوردهای گذشته نیز به بهبود سطح دانش ما، کمک زیادی نموده است. همچنین بسیاری از کارشناسان دوره حاضر را عصر رنسانس این دانش در حوزه اکتشاف و تولید می دانند.

در سال های اخیر، استات اویل پیشتاز استفاده از این روش بوده است ، اما شرکت های بی پی ، شل ، کونوکو فیلیپس و دوپونت نیز جز شرکت هایی هستند که گام های بزرگی برای آزمون های مربوط به توسعه استفاده از این روش برداشته اند. دریای شمال منطقه ای است که آزمایش های زیادی در حوزه استفاده از میکروب ها در آن انجام شده و این فعالیت ها همچنان ادامه دارد. البته در این منطقه برای اولین بار در بخش فراساحل ، شاهد استفاده از میکروب ها و تزریق نیترات ، مواد غذایی و هوا در میدان نفتی نورن بوده ایم. البته آزمونی مشابه پیش از این در خاک اتریش بازسازی شده بود .

ما در این سالها شاهد افزایش علاقه شرکت ها به این موضوع بوده ایم، اما همچنان تعداد میکروبیولوژیست های فعال در پروژه ها ، همچنان اندک است.

اجرای آزمون های طرح :

پایان نامه مدلسازی ریاضی پیل های سوختی میکروبیولوژیکی با هدف تولید انرژی و تصفیه فاضلاب

اختصاصی از نیک فایل پایان نامه مدلسازی ریاضی پیل های سوختی میکروبیولوژیکی با هدف تولید انرژی و تصفیه فاضلاب دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:111

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”
 مهندسی شیمی – محیط زیست

فهرست مطالب:
عنوان مطالب    شماره صفحه
                                                                                                      
چکیده    1
مقدمه    2
فصل اول : درآمدی بر پیل سوختی میکروبیولوژیکی    3
1-1)     مفاهیم    4
1-2)     مروری بر واسط های حمل الکترون در MFC ها    7
1-3)     میکروب هایی که در پیل های سوختی میکروبی کاربرد دارند    8
1-4)    پیکربندی پیل های سوختی میکروبی    12
1-4-1)    اجزای MFC    12
1-4-2)    سیستمهای MFC دو جزئی    13
1-4-3)    سیستمهای MFC تک جزئی    16
1-4-4)    سیستمهای MFC نوع Up-flow    19
1-4-5)    پیل سوختی میکروبی انباشته (stacked)    21
1-5)    عملکرد MFC ها    22
1-5-1) عملکرد ایده آل    22
1-5-2) بازدهی واقعی MFC    24
1-5-3) تاثیر شرایط عملیاتی    26
1-5-4) تاثیر جنس الکترودها    27
1-5-5) بافر pH و الکترولیت    29
1-5-6) سیستم مبادله پروتون    30
1-5-7) شرایط عملیاتی در محفظه آند    31
1-5-8) شرایط عملیاتی در محفظه کاتد    32
1-6)    کاربردها    34
1-6-1) تولید الکتریسیته    34
1-6-2) بیوهیدروژن (Biohydrogen)    36
1-6-3) تصفیه فاضلاب    37
1-6-4) سنسورهای بیولوژیکی (Biosensors)    38
1-7)    چشم انداز MFC ها    39
فصل دوم : مباحث فنی پیل های سوختی    41
    2-1) ولتاژ پیل و پتانسیل الکترود ها    42
    2-2) وابستگی ولتاژ پیل تعادلی به غلظت: معادله عمومی Nernst    44
    2-3) پتانسیل های فلز/یون فلزی (+M/Mz)    46
    2-4) پتانسیل های اکسایش/کاهش (RED/OX)    48
    2-5) کاربرد معادله Nernst در وابستگی پتانسیل RedOx به غلظت    50
    2-6) محاسبه پتانسیل های تعادلی الکترود    51
    2-7) الکترود هیدروژن    52
    2-8) الکترودهای فلز/نمک نامحلول/یون    54
    2-9) الکترود کالومل    56
    2-10) الکترود نقره/کلرید نقره    57
    2-11) الکترود جیوه-سولفات جیوه    59
    2-12) پتانسیل الکترود های استاندارد    60
    2-13) غلظت و فعالیت    62
    2-14) تئوری ضریب فعالیت Debye-Hückel: مدل نقطه-بار    63
    2-15) تئوری ضریب فعالیت Debye-Hückel: مدل اندازه محدود یون    65
    2-16) تصحیح Stokes-Robinson تئوری Debye-Hückel تاثیر اثر متقابل یون-حلال    66
فصل سوم : مدلسازی ریاضی پیل سوختی میکروبیوژیکی    68
3-1) ساختار کلی MFC مورد نظر برای مدلسازی    69
3-2) توسعه مدل    69
3-3) سرعت واکنش ها    71
3-4) حل مسئله    78
3-5) محاسبه پارامترها    78
3-6) بحث و نتیجه گیری    83
فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهادات    84
 

فهرست مطالب
عنوان مطالب    شماره صفحه
                                                                                                      
منابع و ماخذ    86
فهرست منابع فارسی    86
فهرست منابع لاتین    87
سایت های اطلاع رسانی    97
چکیده انگلیسی    98
  

فهرست جدول ها
عنوان     شماره صفحه
                                                                                                     
1-1: میکروب ها و سوبسترا هایی که در پیل های سوختی میکروبی کاربرد دارند    9
1-2: اجزای اساسی تشکیل دهنده پیل سوختی میکروبی    13
1-3: واکنش هایی که در سطح الکترودها رخ می دهند و پتانسیل احیاء آن ها    24
2-1: پتانسیل الکترودهای استاندارد    61

 

فهرست شکل‌ها
عنوان     شماره صفحه
                                                                                                   
1-1: نمای شماتیک یک پیل سوختی میکروبی    5
1-2: انتقال الکترون در ماتریس میان سلولی به آند    10
1-3: فرآیندهای بنیادی که در فرآیند انتقال الکترون ها به آند نقش دارند    11
1-4: شماتیک پنج نمونه MFC دو محفظه ای    14
1-5: شماتیک پیل ساخته شده توسط Min و Logan در سال 2004    16
1-6: شماتیک نمونه های دیگری از پیل سوختی میکروبی    17
1-7: شماتیک پیل سوختی ساخته شده توسط Liu و همکارانش در سال 2004    19
1-8: شماتیک دو نمونه پیل سوختی میکروبی از نوع Upflow    20
1-9: شماتیک یک نمونه MFC انباشته    21
2-1: تصویر شماتیک یک پیل الکتروشیمیایی    43
2-2: اختلاف پتانسیل تماس بین دو هادی غیر همجنس؛ EF سطح    44
2-3: سیستم اکسایش/کاهش Fe3+/Fe2+    49
2-4: نمای شماتیک الکترود هیدروژن    53
2-5: نمای شماتیک الکترود کالومل اشباع (SCE)    57
2-6: الکترود نقره-کلرید نقره    58
2-7: پتانسیل الکترودهای مرجع در °C25    60
2-8: پتانسیل استاندارد نسبی، E°، الکترود Cu/Cu2+    61
2-9: یک الکترود با پتانسیل کمتر همواره یون های الکترود دیگر با پتانسیل بیشتر را احیاء خواهد کرد    62
2-10: منحنی تغییر ضریب فعالیت γ± با √mol/L در دمای °C25    64
2-11: منحنی مقایسه ضرایب فعالیت تجربی با مقادیر تئوری با استفاده از تصحیح هیدراسیون    67
3-1: نمای شماتیک محفظه آند و لایه کرزی مبادله جرم    70
3-2: تغییرات غلظت سوبسترا و ماده واسط در شرایط استاندارد    79
3-3: تغییرات شدت جریان با زمان    79
3-4: تغییرات مقدار بار تولید شده با زمان    79
3-5: منحنی مدل سازی شده شدت جریان با زمان در شرایط ایده آل YQ=1 و شرایط تجربی YQ=0.337    80
3-6: منحنی مدل سازی شده مقدار بار تولید شده با زمان در شرایط ایده آل YQ=1 و شرایط تجربی YQ=0.337    81
3-7: منحنی مدل سازی شده ولتاژ با شدت جریان در شرایط استاندارد، میزان تبادل شدت جریان زیاد i0,ref=0.01 A/m2 و مقاوت زیاد در شدت انتقال جرم LL=100m    82
3-8: منحنی مدل سازی شده توان تولید شده با شدت جریان در شرایط استاندارد، میزان تبادل شدت جریان زیاد i0,ref=0.01 A/m2 و مقاوت زیاد در شدت انتقال جرم LL=100m    82
 

چکیده:
پیل های سوختی میکروبیولوژیکی (MFC) به عنوان یکی پتانسیل های مهم در تامین انرژی پاک و تجدید پذیر آینده مطرح می باشند. MFC ها علاوه بر تامین انرژی از نوع الکتریکی که در میان سایر انواع انرژی ها، پرکاربرد ترین و انعطاف پذیر ترین می باشد، نه تنها کوچکترین آلودگی برای محیط زیست ایجاد نمی کنند بلکه در تصفیه و از بین بردن آلودگی های زیست محیطی از قبیل فاضلاب شهری و شیرابه حاصل از پسماندهای جامد شهری تاثیر بسزایی دارند. فصل اول این تحقیق مروری است بر تکنولوژی پیل های سوختی میکروبیولوژیکی. فصل دوم به مباحث فنی و مبانی ریاضی پیل های سوختی  از بدو  تا به امروز می پردازد که پایه و اساس مدل ارائه شده در فصل سوم می باشد. در فصل سوم، با بررسی دقیق تر کارهای ارائه شده توسط محقیقن مختلف و استفاده از فرضیات و همچنین داده های تجربی ارائه شده در مقالات مختلف، مدلی مناسب برای پیل سوختی میکروبیولوژیکی دو محفظه ای (Double Chamber) ارائه شده است که با استفاده از این مدل، نمودارهای مختلف مربوط به توان، شدت جریان و اختلاف پتانسیل حاصل از این نوع پیل سوختی ترسیم شده است. فصل چهارم به ارائه  نتیجه گیری کلی در زمینه پیل های سوختی میکروبیولوژیکی و مدلسازی ریاضی آن ها می پردازد.

مقدمه:

با پشت سر گذاشتن عصر صنعتی و ورود به عصر اطلاعات، استفاده بی رویه بشر از منابع سوخت های فسیلی و تجدید ناپذیر در توسعه و پیشرفت صنعت طی دهه های اخیر، زندگی انسان های امروزی را با تهدیدات جدی زیست محیطی مواجه ساخته است به طوریکه تغییرات اقلیمی نه به عنوان یک چالش منطقه ای بلکه به عنوان یک مسئله جهانی مطرح است. تشکیل مجماع، کُمیسیون ها و تشکل های جهانی و تصویب قوانین، کنوانسیون ها و پروتوکل های مختلف در سطح جهانی مثل پیمان کیوتو و کنوانسیون بازل و همچنین تعریف پروژه هایی مثل پروژه های مکانیسم توسعه پاک (CDM) همگی گواه بر اهمیت این موضوع می باشند. علاوه بر این، خبر رو به پایان بودن منابع نفتی دنیا تا 30 الی 40 سال آینده، کشورهای مختلف را بر این داشته است که به طور جدی به دنبال منابع تجدید پذیر و جایگزین باشند تا بتوانند امنیت انرژی خود را در آینده تامین نمایند.
پیل های سوختی میکروبیولوژیکی (MFC) به عنوان یکی پتانسیل های مهم در تامین انرژی پاک و تجدید پذیر آینده مطرح می باشند. MFC ها علاوه بر تامین انرژی از نوع الکتریکی که در میان سایر انواع انرژی ها، پرکاربرد ترین و انعطاف پذیر ترین می باشد، نه تنها کوچکترین آلودگی برای محیط زیست ایجاد نمی کنند بلکه در تصفیه و از بین بردن آلودگی های زیست محیطی از قبیل فاضلاب شهری و شیرابه حاصل از پسماندهای جامد شهری تاثیر بسزایی دارند.
در حال حاضر، تکنولوژی MFC ها به دلیل راندمان پایین هنوز به تولید تجاری و انبوه نرسیده است. با تجاری شدن این صنعت، موضوع فاضلاب شهری نه تنها به عنوان یک مشکل بلکه به عنوان یک منبع تامین انرژی پاک مطرح خواهد بود به این دلیل که فاضلاب شهری منبع غنی میکروارگانیسم های مورد استفاده در پیل های سوختی میکروبیولوژیکی می باشد.
مدلسازی ریاضی پیل های سوختی میکروبی این امکان را فراهم می سازد که محققین با تغییر پارامترهای تاثیرگذار بر راندمان پیل های سوختی میکروبیولوژیکی و بدون انجام آزمایشات متعدد و زمان بر بتوانند تغییرات حاصل در توان تولید شده را پیش بینی نموده و به اصلاح طرح خود بپردازند. در این تحقیق سعی شده است مدلی مناسب برای پیش بینی چنین تغییراتی ارائه شود.