Мікробіологічна ферментація органічної маси

БІОЛОГІЧНО-АКТИВНИХ ОРГАНО-МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ.

Технологічний процес виробництва

Біоконверсного комплексу БК-1

Техніко-економічна характеристика

.

№ п/п	Показник	Значення показника
1.	Продуктивність - по виходу гранул БАД вологістю не більше 18%, кг/год - по виходу біогазу, в якому міститься не менше 60% метану (СН4), м^3/год	400-600   4,2-6,2
2.	Характеристика БАД, % [3][2] масова доля води азот фосфор калій РН	15,0-18,0 3,9-4,1 2,9-3,6 4,2-4,3 6,9-7,2
3.	Установлена потужність, квт	112,0
4.	Загальна площа цеху, м^2	120,0
5.	Кількість обслуговуючого персоналу, чол
6.	Орієнтовна вартість обладнання, тис.грн	80-120
7.	Окупність комплекту обладнання, рік	1,0-1,5

* БАД – БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ добрива

Метанове збродження (біометаногенез або мікробіологічна ферментація) – давно відомий процес перетворення біомаси в енергію.

Він був відкритий ще в 1776 році Вольтой, який встановив наявність метану в болотному газі. Але лише з дослідженнями голландського вченого Н.М. Зьончена (1906 р.) стало ясно, що біогаз – суміш метану і вуглецевої кислоти – утворюють при анаеробному збродженні органічних речовин спільнотою мікроорганізмів – метаногенів. Вивчення основ здійснення спонтанного анаеробного процесу в природі привело з часом до створення керованих людиною технологій переробки різних органічних відходів. Анаеробне метанове збродження, успішно застосовується багато років в практиці комунального господарства для переробки (з метою знезараження) осадів і мулу очисних споруд.

Біохімічні процеси бродіння проходять по одному і тому ж принципу для всіх видів органічної сировини і всіх типів конструктивних розробок.

Процес метаногенерації – складний біохімічний процес, який здійснюється в декілька стадій спільнотою мікроорганізмів, зв’язаних між собою взаємними трофічними зв’язками. (елементами живлення). Можна виділити три основні стадії збродження. На першій складні (високомолекулярні) органічні з’єднання розщеплюються під впливом бактерій гідролітиків на більш прості низькомолекулярні. На другій стадії при участі кислото-утворюючих бактерій проходить подальше розкладання з утворенням органічних кислот, спиртів, вуглекислого газу, вуглецю і т. інше. Кінцеве перетворення органічних речовин з генерацією біогазу (суміш метану і вуглекислоти) проходить на третьому етапі процесу (власне метанове збродження).

Досліди проведені в інституті мікробіології АН України, дозволили створити схему трофічних зв’язків і описати взаємовідносини між функціональними групами мікроорганізмів при анаеробному розкладанні органічних речовин. На основі цих досліджень, всі складні біохімічні перетворення в анаеробному процесі, рівно як і діяльність бактерій, які здійснюють ці процеси, слід роздивлятися як єдине ціле за рахунок взаємовикористання продуктів обміну.

Метанові бактерії є суворими анаеробами, тому присутність в біореакторах кисню і значної кількості іонів нітратів може перешкоджати виділенню метану.

Анаеробні умови в біореакторі, куди завантажується перероблена маса, збагачена розчинним киснем, створюються разом з герметизацією, за рахунок використання кисню факультативними анаеробними бактеріями типу Е. Coli і інш. Існують окремі види метаногенів, здібних зберегти життєдіяльність при короткочасовій наявності кисню.

Метаноутворюючі бактерії розвиваються, як уже відмічалось в складі складної популяції, яка включає різні види анаеробних бактерій. Дякуючи цьому вони можуть використати для утворення метану практично всі природні органічні сполуки (крім лігніну).

Переважна більшість метаногенів досягає максимальної швидкості росту при температурі +30 +40^оС. Є такі термофільні види з оптимумом температури від +50 до +80 ^оС. Оптимумом розвитку для термотолерантних груп +40 до +42 ^оС.

В практиці переважно приймають два режими метаногенеза:

Мезофільний (+33 +37 ^оС) і термофільний (+50 +55 ^оС). В останній час находить застосування і проміжний термотолерантний (+40 ^оС). Швидкість розкладення і активність мікроорганізмів – метаногенів підвищується із збільшенням температури.

Вибір температурного режиму процесу метаногенерації при створенні і експлуатації біореакторів дискутується, як правило, не тільки швидкість біохімічної активності процесу, але і вимогами якості кінцевого продукту, наприклад, ступенем знезараження, дегельмінтизації, девіталізації збродженої маси, вмістом метану в складі біогазу, кліматичними і економічними факторами.

Більшість діючих за кордоном установок працюють в мезофільному режимі.

В практиці комунального господарства, де основна мета анаеробного процесу – зниження концентрації органічних речовин, знезараження осаду і активного мулу, використовується в основному термофільний режим.

Враховуючи те, що так звана термотолерантна група анаеробів менш відчутна до різного роду неблагодійним зовнішнім діям, але біохімічно більш активна ніж мезофільна і на здійснення процесу вимагає менших енергетичних затрат при виборі режимів роботи біоконверсного комплексу БК-1 застосовували температурний режим +40 ^оС. Результати функціональних випробувань БК-1 при вологості субстрату (органічної маси) 86-89% отримано від 3,5 м³/год до 4,5 м³/год біогазу.

Дата добавления: 2014-10-23