1598005439-1326b994f1090c560653e496106b7ac8 (811216), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Эту культуру получали из отходов, содержащих городские сточные воды и твердые городские отходы. В связи с тем что морские водоросли содержат свойственные только им вещества (альгин, фукоидин и ламинарии) и большое количество солей, исследовались другие посевные культуры, полученные в основном из анаэробной морской среды. Из табл, 9 видно, что цо характеристикам посевная культура 13, полученная из анаэробной морской среды, незначительно отличается от посевной культуры А; обе посевные культуры оценивались при 35 С. Посевная культура (Е) была полу ена из разлагающейся морской культуры и анаэробных морских остатков при комнатной температуре (примерно 26'С).
так как эта температура наиболее близко соответствует температуре морской среды. При этом выход метана (табл. 9) был примерно вдвое больше, чем при использовании посевных культур А и 13, которые были получены и выращены при температуре 35'С, Температура. Согласно имеющимся данным, получение газа ферментацией биомассы осуществлялось при температуре от 4'С (озерные отложения) до 60'С (перегнивание навоза на молочных фермах) ) 16, !71. Перегниватели, как правило, эксплуатируются при температуре 35 или 55'С. Было установлено, что при более высоких температурах реакции проходят бь!стрее. Это позволяет сократить время гидравлического 7аблаца 9 Влияние посевной культуры и температуры на яназробное перегнн- ваиие морской водоросли Номер испытания Сырье Время удержания, суг Посевная культура Температура, ' С Время гидравлического удержания, сут.
Загрузка, кг летучей части твердых веществ7мэ я сутки Выход метана, мэ7кг летучей части твердых веществ 0,279 0,284 0,144 0,1490,134 Интенсивность производства метана, м",м' микрокультуры в сутки 0,446 0,459 Суммарное количество летучих кислот, мг)л в пересчете иа уксусную кислоту 1310 383 1590 4590 4900 8 !22 !23 29 ЯК-4 Сырая морская водоросль (партвя № 26) 42 8 7 6 13 А" Гэн В ~ Ац Ан, 35 35 26 55 55 !8 !8 18 !8. 7 1,6 1,6 1,6 1,6 3,2 0,230 0,2380,430 " пассивна кэа ура Иасгню ~азоэай тжнологик ьмзчэниы путем пячмааивиния ажааааи» прокжэов нз аеранивжюя пеэерматы эюща твердые горадскна озэааы с оэстоам сэоэ а воа, и ю аерегннвм лэ, пэрерамэыва ш го омой тмньа в а. *' М щгаэ и к ная кыаоть аоанан а аа смесн нзмельэенаоя аазлагающейс аарскай воаараслч анаэр бноэо марскаг тста» н эстиэн васнна» продуктов с акынах икракуаь ур я, получен оя иэ м рсаая срааы ' Можээ» пассваам эгльэзаа, ажзэс наэ нз амеси анаэрабною моаскога оэсгаа и морская волояоаэн, сабрвн оя нз бассейна с яаэла аачаамаа морским аэмарниэоч !эыи алеитнаа посавиоя кум Эщ ПЭ удержания и увеличить загрузку без снижения к.п.д.
конверсии ('17]. Тем не менее большинство перегнивателей эксплуатируется при температуре 35=С в связи с большими расходами на нагрев и высокой чувствительностью бактерий в термофильных перегнивателях. Анаэробная ферментация морских водорослей исследовалась при температурах 26, 35 и 55'С; скорости производства метана при температуре 35'С оказались в два раза выше, чем при 26'С (табл, 9). Было предпринято несколько попыток получить термофильную культуру, с помощью которой можно было бы повысить выходы метана и обеспечить стабильные характеристики при использовании морских водорослей в качестве сырья. Однако исследования, проведенные при температуре 55 С (№ 29 и ЗК-4.
табл. 9), показали нестабильную производительность, низкий выход метана, высокую концентрацию летучих кислот, Эти результаты отличаются от данных, полученных при исследовании отходов и биомассы других типов (17, 181. По всей вероятности, морские водоросли обладают свойствами (возможно высокое содержание солей), которые препятствуют развитию здоровой термофильной культуры. Нестабильность может быть также обусловлена нарушением суточного равновесия, одной из причин которого может являться периодическая подача сырья в ферментеры.
Ингибиторы. В сырье могут содержаться химические вещества, подавляющие активность ферментов. Влияние таких веществ можно исключить путем их удаления в результате предварительной обработки (подобной предварительной обработке морских водорослей) или уменьшить путем разбавления субстрата.
Наряду с влиянием ингибиторов производилась оценка потенциально возможного ингибирующего действия солей, содержащихся в морских водорослях (обычно 4,5%). При этом сравнивались характеристики перегнивателей, в которых перерабатывались морские водоросли, не разбавленные и разбавленные морской водой, и морские водоросли, разбавленные дистиллированной водой. Согласно данным, приведенным на рис.
7, признаки ингибировання начали проявляться примерно после двух периодов удержания )'201. Это ингибирование было обусловлено, очевидно, накоплением солей до критической концентрации. Спустя месяц после полной адаптации культуры к условиям ингибирования эксперименты возобновлялись. Удельная электропроводность в двух экспериментах с непосредственной подачей морских водорослей и разбавленных морской водой составляла 45 000, 40 000 и 34 000 Смгсм по сравнению со значением 18 300 См7см для я экспериментов с водорослями, разбавленными дистиллированной 3, э водой (табл.
10). Более низкий выход при испытании № 120,2 кггм культуры в сутки обусловлен большей загрузкой (или связанным с этим временем гидравлического удержания), а не высокой концентрацией солей, так как концентрация была такая же, как и при испытании № 119 (в последнем испытании эксперимент проводился с применением неразбав- Часть П Способы получения энергии из биомассы йд ъй им аг аз Е \ Е ВУ %0 гз сз ЬЕ Н О увтВ Я ОО ЯУ Я М И лгРГя сгм Ряс.
7. Профиль выхода метана 0 зависимости от концентрации солей. О-иснмтааие № 11О, неразбааленнаа морская аодоросль, загрузка 01, ярема удернання 40 5, Ь-ньимтание № 120. неразбаменаан . рская нодорзмяь, загрузка Од арена у германия 202; Гу асшзмние № 121, ьззть с а одоросль, разбааленная морской золой, загрузка 0,1. время удержания 12 О=одному арсменн удер анна ленных сырых морских водорослей без снижения выхода метана).
Выход метана в испытании № 121, в котором сырьем служили морские водоросли, разбавленные морской водой, ниже контрольных показателей. Влияние ннгибирования при испытании № 121 (с высоким содержанием солей) и отсутствие такового при испытании № 119 (с высоким содержанием солей, но без разбавления морской водой) может быть объяснено тем, что соли, содержащиеся в морской воде, отличаются от солей, содержащихся в морских водорослях.
Отходящие продукты во всех трех экспериментах характеризовались высокой концентрацией летучих кислот; наиболее высокая концентрация летучих кислот наблюдалась в экспериментах. в которых в качестве сырья использовались неразбавленные морские водоросли, хотя характеристика процессов была стабильной. Несмотря на то что высокое содержание кислот может быть причиной низких выходов метана, наблюдавшихся при испытаниях № 120 и 121, на выход испытания № 119 они не оказали влияния. Конверсия остаточных кислот в метан позволила бы увеличить выход метана при испытаниях № 119, 120 и 121 соответственно на !1, 31 и 29",и Время гидравлического удержания.
Продолжительное пребывание веществ в ферментере (время гидравлического удержания) должно приводить к максимальному снижению концентрации летучей части твердых веществ и относительного выхода метана. Соединения, неразложившиеся в течение значительного времени удержания, могут рассматриваться как невосприимчивые к анаэробному разложению. По мере сокращения Таблияй 1О. Производительность перегнввателей, перерабатывающих разбавлен- ную водой морскую водоросль при температуре 35'С (партия сырой морской водоросли № 37) 116 (сырье, разбав- ленное лис- ТИЛЯИРОВОН ной водой) Номер испытания 12! (сырье, разбавленное морской водой, непосрелственно из океана, акваряумных систем, Восточного озера, шт.
Огайо) 18 !!9 120 (сырье не-(сырье иеразбав- разбавленное) ленное) !2 Время удержания, сут Время гидравлического удержания, сут Загрузка, кг летучей части твердых веШести/мз О сутки Выход метана, м'/кг летучей части твердых веществ Интенсивность производства мет ана.
м'/м' микрокультуры в сутки Содержание метана в газе, мол. ',г Суммарное содержание летучих кислот, мг/л в пересчете на уксусную кислоту Удельная эяектропроводность, См/см 5 11 40 20 12 12 1,6 3,2 1,6 1,6 0,22! 0,171 О,! 80 0,239 0,288 0,382 0,354 0,546 54,3 48,2 57,7 52,6 41!О 85!4 45 000 40000 2 520 484 17 200 34 000 времени удержания некоторые субстраты и промежуточные продукты вымываются вследствие действия различных факторов: (!) для организмов, способствующих разложению, органической части сырья требуется более длительное время удержания; (2) время удержания твердых веществ недостаточно для разложения; (3) легко разлагающийся субстрат препятствует (путем катаболитной репрессии) превращению трудно разлагающегося субстрата. Репиркуляция осажденных перегнивших твердых веществ должна предотвращать влияние факторов 1 и 2, поскольку при этом возрастает время удержания неперегнивших твердых веществ и микроорганизмов.
Эксперименты, целью которых является исследование влияния времени гидравлического удержания и рециркуляции твердых частиц отходящего продукта на анаэробную ферментацию морских водорослей, пока еще не заверпуены. ЬЙ й) К3 х Часть 11 о 8 Д ~8нхя Ф 3ФФЯ 3О у 8 6 Ф 'Б ~й йй Р$ Фг Д 3'3 3'3 К3 ФЗЗ Ф.О о оооо Й о Ф Ф Ф Ф я Ф Ф к И Ф Ф Ф х о о й Ф Ф к к ж я 6 И Ф= 8 цо а %3 О о о" ФГ 3 М М йй 5 Ф'»ок" ой 1жо ХФ,3 ак М й' 3 Ф Ф йв а чк Концентрация сырья. Увеличение концентрации сырья независимо от времени гидравлического удержания должно привести к увеличению скорости ферментации и выхода метана. В случае некоторой предельно высокой концентрации при ее дальнейшем увеличении способность культуры к аккомодации может достичь предела и дополнительное сырье останется неиспользованным. В действительности высокая концентрация сырья может явиться причиной нарушения равновесия ферментации и работы перегнивателя.
Рецнркуляция твердых веществ часто приводит к увеличению верхнего предела концентрации, не влияя на процесс фермептации. Размеры частиц. Протекание процесса ферментации в значительной степени зависит от размера частиц сырья. Частицы меньшего размера, как правило, разлагаются легче. Предварительные исследования показали, что уменьшение размера 2-4-мм частиц до пюреобразной консистенции не ведет к увеличению выходов (9]. Влияние более крупных частиц на процесс ферментации будет оценено, когда появится возможность проводить исследования в крупномасштабных перегнивателях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
