Навигация
Процес метаногенезу та оптимальні умови його перебігу
36961
знак
47
таблиц
0
изображений
1.1.2 Процес метаногенезу та оптимальні умови його перебігу
Біометаногенез – це процес перетворення органічних сполук біомаси на біогаз за участю метаноутворюючих анаеробних мікроорганізмів. Коефіцієнт трансформації енергії біомаси в енергію метану при цьому процесі досягає 80%. Це давно відомий процес, відкритий ще 1776 р. Вольтом, який встановив наявність метану в болотному газі.
Процес біометаногенезу проходить за участю метаноутворюючих мікроорганізмів, яких ідентифіковано від 30 до 50 видів. Це симбіотичне угруповання і завдяки тому, що воно може змінювати свої шляхи ферментації, функціонує як саморегулююча система, яка підтримує оптимальні значення рН, окислювально-відновний потенціал і термодинамічну рівновагу в реакторі.
Формування мікрофлори метантенка відбувається за рахунок мікроорганізмів, які потрапили в нього разом з субстратом.
Біометаногенез відбувається в три етапи: етап гідролізу, ацидогенезу та, власне, метаногенез.
Для активної діяльності метаногенів потрібно створити ряд умов. Сприятливим для життєдіяльності метаноутворюючих мікроорганізмів є середовище, в якому концентрація сухої речовини знаходиться на рівні 8–12%, а довжина частинок біомаси – не більше 30 мм. Оптимальним співвідношенням азоту та вуглецю є 10–30: 1 (С: N). Перший і другий етапи біометаногенезу – це кисла фаза або воднева (рН 4,0–6,5), а третя метанова фаза – лужна (рН 7,2–7,6).
Оптимальними температурами, за яких життєдіяльність мікроорганізмів відбувається найбільш активно, є: для психрофітів – 6–20 °С, мезофілів – 32–33 °С, а для термофілів 52–54 °С.
Тому розрізняють три температурних режими одержання біогазу:
1) психрофільний – від 0 до 20 °С;
2) мезофільний – від 20 до 40 °С;
3) термофільний – від 40 до 60 °С.
В зброджуваній біомасі повинні бути відсутні важкі метали, антибіотики тощо.
1.1.3 Біогаз і його використання
При розкладанні органічних речовин без доступу повітря (анаеробне розкладання – менаногенез) синтезується біогаз, головними енергетичними складовими якого є метан (CH4), вуглекислий газ, інші складові. У таблиці 1 вказаний склад і властивості біогазу.
Таблиця 1. Склад і властивості біогазу
| Показник | Meтан | CO2 | H2 | H2S | Біогаз (60% CH4 і 40% CO2) |
| Об'єм [%] | 55 – 70 | 27 – 44 | 1 | 3 | 100 |
| Теплотворна здатність [MДж.м3] | 35,8 | – | 10,8 | 22,8 | 21,5 |
| Питома вага [кг. м3] | 0,72 | 1,98 | 0,09 | 1,54 | 1,2 |
Таблиця 2. Вихід біогазу
| Місткість реактора м3 | Кількість голів, | Продукція біогазу | |
| MДж/день | м3/день | ||
| Кури – несучки | |||
| 500 | 35 000 | 9 600 | 400 |
| 2 000 | 142 000 | 39 000 | 1 800 |
| 4 000 | 283 000 | 77 700 | 3 500 |
| 10 000 | 710 000 | 195 000 | 8 800 |
| Свині | |||
| 500 | 1 500 | 7 000 | 300 |
| 2 000 | 6 000 | 27 000 | 1 200 |
| 4 000 | 12 000 | 55 000 | 2 500 |
| 10 000 | 30 000 | 139 000 | 6 200 |
| Дійні корови | |||
| 500 | 160 | 5 000 | 230 |
| 2 000 | 650 | 21 000 | 960 |
| 4 000 | 1 300 | 42 000 | 1 900 |
| 10 000 | 3 200 | 106 000 | 4 800 |
Можна визначити такі напрями використання біогазу:
– спалювання в котельних агрегатах для нагрівання води та використання її у технологічному процесі або іншими споживачами;
– підготовка біогазу та подавання його в газорозподільні мережі місцевих споживачів природного газу;
– підготовка і заправка біогазом газобалонних автомобілів, тракторів;
– вироблення електроенергії.
Біогаз має усі переваги, що властиві природному газу. Він легко транспортується газопроводами, згоряє без диму, кіптяви й залишку (попелу, шлаку).
Похожие работы
... 1959 р. у Запорізькій філії Всесоюзного науково-дослідного інституту електрифікації сільського господарства установки, розрахованої на переробку гною від 150 дійних корів і 20 свиноматок. З 1984 р. в галузі технології метанового зброджування працює Українське науково-проектне об’єднання “УкрНДІагропроект”, а також Інститут мікробіології і вірусології АН України (Київ). На основі їхніх робіт було ...
... прямого споживання нафтового палива і збільшення споживання ефективніших та екологічно чистих паливно-енергетично ресурсів електроенергії та природного газу. Шляхи енергозбереження Значне економії енергії у сільському господарстві можна досягти за рахунок: - впровадження нових конструктивних рішень при проектуванні сільськогосподарської техніки та енергетичного обладнання, які передбачають ...
0 комментариев