1598005439-1326b994f1090c560653e496106b7ac8 (811216), страница 57
Текст из файла (страница 57)
3: 90;с органического вещества (вгяражаемого в виде летучей части твердых веществ) приходится на протеин, маннит, альгнн и целлюлозу. В числе других компонент содержатся ламинарии и фукоидин. (В табл. 4 дан состав аминокислот протеиновой фракции.) Подобные анализы дают возможность оценить пригодность различных видов биомасс ддя использования в качестве сырья и последующей переработки. Так, например, высокое содержание влаги и низкая теплота сгорания сырых морских водорослей делают их непригодиыми для непосредственного сжигания или термохимической переработки.
Вместе с тем высокое содержание воды, азота и фосфора и отсутствие лигнина позволяют использовать их для бнометаногенеза. Большое содержание солей повышает потенциальную солевую токсичность биомассы. В то же время большее содержание солей и состав органических компонент могут оказаться эффективными при проведении процесса ферментации. На основании анализа сырья кроме общих прогнозов могут быть произведены расчеты теоретических выходов и энергетического баланса системы переработки. При оценке сырья обычной ошибкой является допущение, что иа со- 6 $ 6 я ц о 6 Ф в '8,' Бй $К 6. а о о Г 6 6 6 6 6 ° 'ы6 ы йы Б в — 8 Ь х \ о „ $ -„ 366 ы ххы В-=~ *фБ й8„ въ Вы с 8 8 ° Ба 846 а 6 8 Часть П Таблица 3, Состав органической части сырой мор- ской водоросли нз партии № ! [81 Мессе; веттчеа чини твсрвис виисств Ортиисчииое ссщсство Протеин Углеводы Маннит Альгнн Целлюлоза Ламинарии Фукоиднн Всего 29,5 26,1 8,8 1,3 0,4 100,6 Таблица 4.
Состав свободнык и связанных амино- кислот сырой водоросли партии № 1 [81 Амииовисвотв Месс% вв стим виисство Органические нампсненгпы асг Смешанная попупяаия наметанаеенних панптерий Всего 7,45 Сырой протеин !на сухую массу содержит 6,25% азота) 8,56 Уксусная ниепата сн„+ со, став биомассы не влияют время сбора урожая и место выращивания морских водорослей. Об ошибочности такого допушения можно судить по данным о содержании азота и фосфора в различных видах морсхих Глутамнновая кислота Алании Аспарагнновак кнслота Лейцнн Глицнн Валин Лизин Феннлаланин Сернн Треонин Пролин Аргнннн Изолейцнн Тнрознн Мегнонян Трнц гофан Цнстнн Гнстндни 1,10 0,96 0,80 0,6! 0,50 0,47 0,45 0,38 0,34 0,34 0,33 0,32 0,31 0,23 0,16 0,1! 0,04 следы Способы получения знергнн из биомассы водорослей, представленным в табл. 2 и в работе [101.
Такое несоответ- ствие обусловлено неодинаковыми концентрацией и составом пита- тельньгх веществ в окружающих водах. 3. АНАЭРОБНОЕ ПЕРЕГНИВАНИЕ МОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ Аназробное перегннвание морских водорослей или другого субстрата представляет собой процесс разложения органических веществ до диоксида углерода и метана под действием нескольких групп бактерий (рис. 3). На первом зтапе под действием метаногенных бактерий происходит гидролиз с расщеплением межполимерных связей, чему способствует структура растений, а затем полимеров, таких, как углеводы, протеины и нуклеиновые кислотьг, до небольших растворимых молекул, усваиваемых клетками бактерий, Продукты гидролиза под влиянием относительно обильной и быстрорастущей группы неметаногенных бактерий превращаются в уксусную кислоту, водород и диоксид углерода, а последние под действием медленно растущей группы метанобактерий- в метан.
Для обеспечения стабильной высокопроизводительной ферментапии необходимо соответствующее количество межмикробных ассоциаций [!1, 121. Обобпгенная схема процесса получения метана путем анаэробного со На ~ Смешанная пппуяяиия метанегйяямк ~ еантерай СН4+Н О Рис. 3. Схема получения метана ферментацней морских водорослей. 288 289 Ча И Способы получения энергии вз биомассы Биоььасса Пр едва ртперьнак а радиола Пепогредстпвенное испопыование Первичное перегнивание Ъ Удобрс СО, +Сиь Втори чнсе перегни воние Очиспта гага твердые веиг естес Поспаттгтигак обработка ние корм дпа аьтгвотньт Газ,направпкемьн( втрубопровсднуюсеть Газатбразные иасидлие нюппива Термическая ь онверсин Рис. 4. Схема процесса образования метана фсрментацвей биомассы.
3.1. Эксплуатационная характеристика системы Оценку эксплуатационной характеристики системы биометаногенеза обычно произвоцят после того, как процесс достиг устойчивого состоя- перегнивания биомассы представлена на рис. 4. После сбора биомасса измельчается, истирается и, если требуется, поцвергается предварительной обработке цля усиления глубины биоразрушения, За~ем сырье разбавляется 5 — 1О;.т воды, и суспензия подается в первичный перегниватель вместимостью обычно !4!50 м' со скоростью загрузки 1,6 — 64 кг летучей части твердых веществ1мз в сутки и при времени гидравлического удержания 10-20 сут.
В такой системе обеспечивается полное перемешивание и поддержание анаэробных условий при температуре 35'С. Отходящие вещества оседают во втором анаэробном перегнивателе. Они могут рециркулироваться и после предварительной обработки и обезвоживания использоваться в качестве удобрения или корма для животных. Плавающая рециркулирующая часть из вторичного перегнивателя после обезвоживания также может быть использована для извлечения экстрагированием неорганических компонентов либо удаляется. Газ, полученный ферментацией, часто обрабатывают с целью удаления диоксида углерода и сероводорода.
Возможен ряд вариантов этого технологического процесса, в том числе периодический, непрерывный с разцелевием метаногенных и неметаногенных фаз и с удержанием микроорганизмов в неподвижном слое. ния. Для этого используются такие показатели, как выход газа и содержание в нем метана, скорость производства метана, наличие летучих жирных кислот, рН, шелочность и конверсия органического вещества. Несмотря на то что в анаэробные перегниватели сырье поступает дважды в день, метаногенез происходит при непрерывном изменении кинетики вследствие медленного роста бактерий. Для смены содержимого перегнивателя на 90 или 99'; соответственно требуется 2,3 и 4,6 гидравлического времени удержания (уравнение (1), рис. 53.
Поэтому считается, что перегниватели нахоцятся в неустойчивом состоянии до тех пор, пока не изменятся времена гидравлического удержания и коэффициент изменения производства метана и концентрации летучих кислот не станет меньше 12,";. Последнее требование отражает то обстоятельство, что для цостижения утойчивого биологического состояния может потребоваться болиде времени. Производство газа. Конечными продуктами биометаногенеза являются метан и диокснд углероца, поэтому производство газа рассматривают как одну из важнейших характеристик системы.
Для стандартизации измерений газа в условиях данной температуры и давления можно использовать уравнение (2) (рис. 5). Измерение количества конечного продукта производилось ежедневно из расчета среднего выхода газа за каждую неделю по среднесуточному выходу с помощью уравнения (3) (рис. 5). Затем средний выход метана рассчитывался на основе недельных данных с помощью уравнения (4) (рис. 5). Этот показатель характеризует отношение производимого количества метана к количеству добавленного органического вещества и представляет конечный выход соответствующий цлительному времени гидравлического удержания. Темпы производства метана (уравнение (5), рис. 5) характеризуют процесс переработки морских водорослей„ что выражается в виде объема получаемого метана на единицу объема культуры (а не объема перегнивателя) в сутки.
Переработка органического материала. Для измерения количества органического вещества при определении загрузки и эффективности процесса его переработки в анаэробном перегнивании используется сухая масса обеззоленных летучих веществ. Поскольку при отборе проб сырья или отхоцящих из перегнивателя веществ и озолении моглн возникнуть ошибки, проводились дополнительные измерения органического вещества путем определения химической потребности в кислороде и содержания углерода в сырье, в отходящих веществах и газе.
Кроме того, часто определялась теплота сгорания сырья и отходящих веществ. Было установлено, что наиболее надежным методом для расчета органических веществ является уравнение (6) (рис. 5), которое позволяет оценить эффективность снижения органического вещества путем определения изменения содержания углерода в производимом газе по отношению к углероду в сырье. 'ч-ьч Часть П Способы получения энергии нз биомассы 1.
Замена содержимого в перегнивателе в зависимости ст времени С, — '=е щ, Са где С,— конпентрапвя во времени г; Са — начальная концентрация; г-время, сут; 0-время гидравлического удержания, суг. 2. Производство газа Т+ 273 / где 6 — производство газа в литрах при 760 мм рт. ст., 15,7'С; 6„— фактически получено газа, л; Р— атмосферное давление, мм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
