バイオリアクター。スキーム、説明

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バイオリアクター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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バイオリアクターはあらゆるバイオガスプラントの基礎であり、その設計にはかなり厳しい要件が課されます。したがって、バイオリアクターの本体は、壁が絶対的にしっかりしていて十分な強度がなければなりません。壁の優れた断熱性と確実に腐食に耐える能力が必要です。この場合、原子炉への装填と空の可能性、およびメンテナンスのための内部空間へのアクセスを提供する必要があります。

反応器の形式は非常に多様です。したがって、液体基質を混合し、ガスを蓄積し、沈殿物を除去し、得られた地殻を破壊するための最も好ましい条件を作り出すという観点から、卵のような形のタンクを使用することをお勧めします。この形状の大型反応器は通常コンクリートで作られるため、製造コストが高く、その用途が大幅に制限されるという特徴があります。一方、より小さな体積の補助反応器は、グラスファイバー、つまりグラスファイバーで強化されたポリエステル樹脂から作るのが非常に簡単で、それほど高価ではありません。

卵型のような上下が円錐状になった円筒形のタンクは、ガスが溜まるスペースが小さく、浮遊クラストが少なく、スラッジの除去が良好であるという特徴があります。しかしながら、そのような反応器では、液体基質の移動にとってあまり好ましくない条件が作り出される。この形状の大容量タンクは、自治体の下水処理および分解プラントで使用され、卵型反応器と同様にコンクリート製です。ただし、「円筒型」反応器の方が若干安価です。個々の農場では、上記の反応器が形成されますが、当然のことながら、容量は小さくなり、鋼鉄またはグラスファイバーで作られています。ちなみに、グラスファイバー反応器では、基板を移動するためのより良い条件を達成するのが簡単です。

図２．最も一般的なタイプのバイオリアクタータンク: a - 卵の形、b - 上部と下部が円錐形の円筒形、c - 円筒形、d - 仕切りのある円筒形、e - 平行六面体の形 (仕切りがある) ）、f - 円筒形（斜めに配置）、g - 地面の溝（カバー付き）。

円筒形タンクは製造が比較的簡単ですが、これは農業用タンク（スチール、コンクリート、グラスファイバータンク、サイレージやその他の飼料用のバンカー）の建設における豊富な経験によって説明されています。しかし、従来型のタンクと比較して、円筒型タンク内で基質を移動させるための十分な条件を整えることは不可能であり、また、堆積物の除去や浮遊地殻の破壊にかかるコストの増加を考慮する必要があり、それに伴うコストの増加につながります。塊を混合するためのエネルギー消費量。

バイオリアクター
図3. フロータイプの 1 チャンバーバイオガスプラント: 2 - ポンプ。 3 - 受け取りチャンバー; 4 - 発酵室。 5 - 混合装置。 6 - ヒーター。 7 - 発酵後チャンバー。 8 - 発酵塊の収集。 XNUMX - オーガー。

円筒形のタンクを横方向の垂直隔壁によって XNUMX つの部屋に分割すると、タンク室を交互に使用してバイオガス生産システムを構成することができます。さらに、バッフル付きタンクの構築は、XNUMX つの別々のタンクを構築するよりもコストが低くなります。また、このような配置では、タンクの外壁の断熱価値が低下し、十分な熱伝導性の材料で作られた隔壁に加熱装置を組み込むのはそれほど難しくないことにも注意してください。追加の構造上の利点。

図4．トレンチバイオガスプラント: 1 - 動物用の部屋。 2 - バイオリアクター。 3 - ミキサー。 4 - つかむ。 5 - 発酵肥料の保管場所。 6 - ガスホルダー。

単純で、ほとんどが小型の自己構築型バイオガスプラントでは、発酵チャンバーは通常、直方体 (蓋付きのプールまたはピット) の形状をしています。効率を向上させるために、このような反応器は垂直壁で仕切られ、主発酵室と最終発酵および汚泥の沈殿のための室が形成されます。確かに、このタイプの設備では、物質の均一な混合やチャンバーの作動容積の負荷の制御を保証することが事実上不可能であるため、基質の高度な分解を達成することはできない。最大量のガスを得るために必要な、反応器内の塊の滞留時間を遵守すること。はい、浮遊地殻と堆積物の破壊には高いコストがかかります。

横型タンクでは基質を縦方向に混合します。ここでは、鋼鉄またはグラスファイバー製の円筒型反応器が小規模な設備に適しています。かなりの容量の横型タンクは直方体の形状をしており、コンクリート製です。

このようなタンクを傾斜して配置すると、排出口への汚泥の流れが促進されます。この設計は、最も単純な混合機構を配置するのに便利です。

地面に掘られた溝の形をした貯留槽により、大量の基質の処理が可能になります。原子炉の壁の建築材料としては、原則としてコンクリートが使用されます。

ここで、すでに実際に使用されているいくつかのタイプのバイオガスプラントの設計を詳しく見てみましょう。現在、仕切りのある直方体の形のタンクに基づいて、フロータイプのXNUMX室バイオガスプラントが開発され、確実に動作します。基質は最初にタンクの一部（発酵室）に送られます。）、その後重力によって別の部分（発酵後チャンバー）に流れます。このプラントの効率を高めるために、発酵室内に撹拌機、ヒーター、汚泥中の大きな異物を除去するためのオーガーが装備されています。

バイオリアクター
図5。トレンチバイオガスプラント: 1 - 弾性コレクター。 2 - 発泡ボード; 3 - 発酵室。 4 - ヒーター（ボイラー）。

図6。弾性バイオリアクター

トレンチバイオガスプラントはますます一般的になってきています。ドイツのトレンチ設備を例に考えてみましょう。ここでは、動物が飼育されている敷地から直接、水で希釈された肥料がバイオリアクターに送られ、そこで発酵されます。このプラントには、基質の機械的混合と発酵肥料を積み込むためのグラップルが装備されています。

別のトレンチプラント (米国) では、新鮮な液体肥料が上から発酵チャンバーに入り、加熱された水が下から発酵チャンバーに入ります。装置のガスコレクターは弾力性があり、断熱のために発酵基質の表面に発泡プレートが配置されています。

東南アジア諸国で一般的に使用されているフレキシブル反応器にも読者の注意を向けてみましょう。このような反応器（容量）は、高密度のゴム引き布または合成フィルムで作られています。このようなバイオリアクターの作業を組織化するには、バイオリアクターを地面に埋めるか、十分に強力な「円形」フェンスの内側に設置する必要があります。

著者：Shomin A.A.

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