バイオジェネレーターの効率を達成する方法。スキーム、説明

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バイオジェネレーターの効率を達成する方法。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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バイオガス生産プラントを効率的に運用するには、厳密な嫌気性環境に加えて、多くの要件を満たす必要があります。まず、反応器内の最適な温度と酸性条件を維持します。第二に、発酵培地中の栄養素の存在を常に監視し、この培地中の阻害物質、つまり微生物の生命活動を妨げる物質の含有量を確実に低く抑えます。

一般に、メタンの生成はかなり広い温度範囲 (8 ～ 60°C) で発生し、特定の温度では特定の種類の細菌が発酵プロセスに参加します。

通常、特定の種類の細菌が好む 8 つの特徴的な温度レベルがあります。好冷モードは20〜30℃の温度で発生し、中温モードは40〜45℃で、好熱モードは60〜XNUMX℃で発生します。好熱性発酵モードと中温性発酵モードの方が生産性は高くなりますが、XNUMX つのモードすべてに長所と短所があります。より高い温度のモードでは、最適な温度を維持するためにより多くのエネルギーが必要になりますが、発酵時間を短縮することでバイオリアクターの容積を大幅に削減でき、バイオガスプラントの生産性を向上させることができます。

しかし、実際にはバイオマスの高温を維持することは、バイオリアクターの加熱と温度調節に多大なエネルギーコストを伴うことが多く、その結果、バイオガス生産プロセスのコストが大幅に増加します。したがって、好熱性発酵中に発酵チャンバーの内容物を加熱するために必要なエネルギーのコストは非常に高く、他の場合よりも速い発酵に関連する利点を超えています。したがって、家庭環境では中温性 (30 ～ 40℃) または低温性 (8 ～ 20℃) のメタン発酵のみが実際的に重要であるということになります。

正常な発酵が起こるためには、培地の弱アルカリ性反応が必要です (pH = 6,7 ～ 7,6)。酸生成細菌とメタン細菌の最適な（均等な）活性により（つまり、安定した発酵プロセスにより）、pH 値は「自動的に」望ましい制限内に維持されます。しかし、酸生成細菌はメタン細菌よりも早く増殖し始めることがあります。そのため、発酵室内の揮発性脂肪酸の濃度が増加し、いわゆる「酸性化」が発生し、その結果、バイオガス収量が減少し、酸性度が低下します。バイオマスが増加します。この場合、熱水、石灰乳、およびソーダをバイオリアクターの内容物に追加する必要があります。窒素と炭素のバランスが崩れた場合は、牛の尿をバイオマスに添加することで回復します。

嫌気性細菌の妨げられない増殖の基礎は、当然のことながら、発酵培地中の栄養素の存在です。そして、メタン細菌の増殖に必要なほとんどすべての栄養素は動物の排泄物から得られ、バイオガス生産の主原料となります。メタン生成細菌の種構成は多様であるため、ほぼすべての種類の液体および固体有機廃棄物の使用が可能になります。しかし、バイオガスの生成に最適な有機塊は、植物残渣と混合された牛の糞尿です（バイオマスの水分含量は少なくとも 85 ～ 90%）。

発酵有機塊には、微生物の生命活動に悪影響を与える物質（抗生物質、溶媒など）が含まれていてはなりません。非有機物質の中には微生物の「働き」に寄与しないものもありますので、例えば合成洗剤で洗った後の水を肥料の希釈に使用することはできません。

バイオガスの生成は他の多くの要因に依存します。たとえば、浮遊地殻が有機塊の表面に定期的に形成され、バイオガスの放出が妨げられます。したがって、バイオリアクターの内容物を 1 日 2 ～ XNUMX 回かき混ぜて除去する必要があります。撹拌はまた、発酵室内にあるバイオマスの温度と酸性度の均一な分布を促進します。

有機物の完全な分解には通常長い時間がかかります。同時に、この種の廃棄物の固有の分解速度を考慮した発酵時間は、必要な有機物の分解度によって異なります。通常、有機物 (肥料) が 30 ～ 33% まで分解されたときに、最大のバイオガス収量と最高品質の肥料が観察されます。バイオマスがバイオリアクター内に 14 ～ 15 日間留まる場合、その分解の完全性は 25% であることに注意してください。

連続発酵法では、反応器内で「使用された」一定量の有機物の搬出が、同量の新鮮な材料の搬入と同時に行われるときに、最大量のバイオガスが放出されます。家庭用区画内の小規模バイオガスプラントのプロセスでは、4 日あたりの負荷量は通常、発酵チャンバーの有効容積の 5 ～ XNUMX% を超えません。

著者：Shomin A.A.

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