Получение биогаза как топлива

Преобразование органических веществ в СН₄ и СО₂ и Н₂ образуется дополнительное количество СН₄ и Н₂О (табл. 18.1).

Таблица 18.1

Этапы процесса анаэробного брожения

I этап

Гидролиз

Сырой шлам Основные компоненты: Жир - высокомолекулярные жировые кислоты, глицероль Белок- аминокислоты, низкомолскулярные пектиды Полиса- хариды. моносахариды дисахариды

II этап

Образование кислот

Кислотообразующие бактерии Летучие жирные кислоты, спирт, альдегиды, кстоны. аммиак, углекислотный газ, водород, вода

III этап

Образование метана

Метанобрачующие бактерии

Метан Углекислый газ, вода

При этом метанобразующиебактерии предъявляют к условиям своего существования значительно более высокие требования, чем кислотообразующие. Они нуждаются в абсолютно анаэробной среде и требуют более длительного времени для воспроизводства. Скорость и масштабы анаэробного брожения метанобразующих бактерий зависят от их метаболической активности, которая может регулироваться различными технологическими приемами. Успешное внедрение достижений биоэнергетической технологии зависит от:

- получения "'биомассы'' в достаточных объемах на месте производства биогаза;

- создания и обработки технологий, при получении энергии из "биомассы" с небольшим КПД;

- согласование полученных энергетических ресурсов с их расходом потребителями:

- максимальном обеспечении охраны окружающей среды.

К твердой фазе относятся городские и промышленные отходы, из органики, вывозимые на свалку при этом, следует отметить, что даже выбрасываемые полимерные отходы успешно перерабатываются бактериями в биогаз. Одной из основных проблем резкого увеличения роли биогаза в топливной программе той или другой страны является отсутствие возможности поточного получения биомассы в масштабных объемах без заметного и недостаточно эффективного отчуждения полезных сельскохозяйственных территорий. Особые возможности открываются для тех стран, которые имеют выход к теплым морям или располагают значительным зеркалом внутренних водоемов (болот, озер, лиманов, сточных отстойников, бассейнов у атомных станций). Здесь исключительно перспективно создание биологической

промышленности на базе микро и макроводорослей и водных растений. Эффективность фотосинтеза в водной среде в 17 раз выше, чем у любого растения на суше.

Водоросли и водные растения, как новый вид биомассы, для получения биогаза уже нашли широкое применение при их культивировании в сточных водах. В Китае в качестве такой водоросли используют ламинарию японскую. В Северной Атлантике эта водоросль при ее культивировании методов (вертикальных) закрепленных тросов дает до 2 кг массы на 1 м троса.

Море дает урожай водорослей до 200г/м² в сут. За летний период (120 дней) с одного гектара водной поверхности можно получить 24т биомассы.

В целях повышения выхода биомассы МГУ разработал новую технологию выращивания биомассы под названием "Биосоляр". Новый способ производить энергию и ценное химическое сырье в водном бассейне в тоже время не требует никаких новых известных устройств. Предложения МГУ, единственное исключение - изготовление поплавков - корытец (фотосинтетических блоков), имеющих шестиугольную форму, в виде сот. При этом каркас изготавливается из любого достаточно прочного пластика, а через ячейки должна свободно проходить вода.

Для успешного сбраживания субстата, перед загрузкой его в реактор, твердая фаза органики измельчается до размера 1-2 мм. Мягкая биомасса также разрывается, измельчается. Мягкая биомасса, подготовленная для загрузки в реактор, для активного развития бактерий, должна содержать воду до 90-94%, твердая может успешно разлагаться при влажности в 30-40%.

В исходную массу для интенсификации процесса анаэробного сбраживания и активного выделения СН⁴, а также изменение.

Условия получения биогаза

Количество вырабатываемого метана, т.е. активность анаэробных бактерий в значительной степени зависит от температуры 30-40 ⁰С, термофильной флоры при 50-60 °С. Оптимальная температура находится в пределах 35-55 °С. В связи с этим в районах с низкими температурами следует использовать подогрев субстата в реакторе большею часть год. На процесс брожения положительно влияет увеличение срока пребывания субстата в реакторе, а также поддержание кислородного числа субстата рН. в пределах 6,7-7,6, Регулирование этого показателя чаще всего осуществляется добавлением в реактор нейтрализаторов, например, известкового молока.

В процессе ферментациисубстат в реакторе имеет тенденцию к разделению на три фазы. Верхняя - как правило корка, образованная из крупных частиц, увлекаемых поднимаемыми пузырьками газа, через некоторое время может стать твердой и может затруднять образование газа и поступление его в газгольдер. В средней части реактора скапливается наиболее жидкая фаза, а в нижней грязеобразная, выпадаемая в осадок в первую очередь. Поэтому содержимое реактора необходимо перемешивать от одного до десяти раз в сутки.

К веществам отрицательно влияющим на жизнедеятельность к легко образующих, углеродосбраживающих (типа маслянокислых бактерий), аммонофицирующих (разлагающих белки, пептиды, аминокислоты) бактерий и бактерий разлагающих жиры влияют стиральные порошки, мыла и антибиотики. Оптимальная влажность подготовленной биомассы для мокрого процесса сбраживания (мягкой биомассы) составляет 92% (превращаясь в исходный субстат). для сухого (твердой биомассы)-35-40%.

Наиболее стабильное сбраживание в реакторе происходит при высокой взаимосвязи всех групп бактерий, которое обеспечивается при выполнении всех перечисленных условий, также при систематическом перемешивании субстата в реакторе барботажным (пневматическим при подаче газа компрессором), гидравлическом (подачи жидкости насосом) или механическим (от электропровода).

Строгое выполнение процессов сбраживания обеспечивает не только высокую эффективность получения СН⁴; но и высокую гигиену и охрану окружающей среды, так как обеспечивает наибольшее обеззараживание биомассы через субстат и ликвидацию патогенных микроорганизмов.

Один килограмм органического вещества, биологически разложимого на 70% производит 0,18 кг воды и 0,3 кг неразложимого остатка. При этом смесь газов состоит: метана (СН⁴)

-55-70%, углекислого газа (СО²)-28-43%; в очень малых количествах других газов, например – сероводорода (Н₂S), азот (N₂)-кислорода (О²); водорода (Н). Биогаз даст пламя синего цвета без запаха, горит без дыма. 1 м эквивалентен 0,7-0,8 кг условного топлива. Объемная теплота сгорания определяется в основном содержанием метана. Полученный из биомассы метан имеет также как и природный газ высокую температуру воспламенения -675 °С.

Биогаз - можно сжигать для получения тепла на любых тепловых агрегатах (печах, котлах) использовать в холодильных установках абсорбционного топлива, инфракрасных излучениях и двигателях внутреннего сгорания транспортных, летательных машин и другой техники.

Энергия 1м³ биогаза. например с 56% содержанием СН⁴

(20,0 МДЖ/м³) без учета КПД эквивалентна энергии природного газа (0,60 м³), пропана (0,44 кг)_; дизельного топлива (0,56 л).

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 269; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8910 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!