1598005439-1326b994f1090c560653e496106b7ac8 (811216), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Перемешивание. Влияние перемешивания на анаэробное перегнивание пока изучено недостаточно. Есть все основания полагать, что перемешивание в какой-то мере должно способствовать контакту между микроорганизмами и субстратом. Вместе с тем оно может вызвать разрушение микроорганизмов или привести к образованию межвидовых ассоциаций 119] и таким образом снизить производительность перегнивателя. Кроме того, эффективность перемешивания может зависеть от размера и формы перегнивателя, метода перемешивания и других факторов. Частота подачи сырья. Для повышения стабильности культуры сырье должно непрерывно подаваться в перегниватель. Однако установлено, , что кннетнка процесса с непрерывной подачей сырья практически не отличается от кинетики процесса в перегнивателях, в которые сырье подается ежесуточно обычным способом при том же времени гидравлического удержания 120].
При некотором нижнем пределе частоты подачи сырья возникает нестабильность микрокультуры вследствие значительных колебаний скорости роста микроорганизмов, принимающих участие в ферментации. Нестабильность микрокультуры сырья становится настоящей проблемой, особенно в малых перегннвателях с ручной подачей. В полноразмерных перегнивателях подача сырья осушествляется автоматически, и ее частоту легко можно увеличить. Катабвлитная репрессия. Катаболизм-совокупность протекаюших в живом организме ферментативных реакций расщепления сложных органических веществ, причем легко разлагаюгциеся соединения репрессируют разложению более сложных. Роль зтого явления метаногенной ферментации изучена недостаточно. Возможно, что именно благодаря репрессивному действию простого субстрата (такого, как маннит, обнару- М $ в о я о о 3 о.
Л о 6 х о Ы й о. о Ф о ь 302 Часть И ю-и — ~ ч~~ сч л ) 8, 3.4. Материальный н энергетический баланс Для составления материального баланса по компонентам, углероду и энергетического баланса системы биометанизации морских водорослей использовались данные, опубликованные в работах !8, 9] и приводимые в табл. 11.
Правильность составления баланса подтверждается результатами эксперимента: было получено 97,4 органических компонент сырья, 95,9 углерода и 102% энергии. Важнейшее значение имеет то, что из !00 кг мокрых морских водорослей можно получить 1,56 м' метана, что эквивалентно 0,28! мз~кг летучей части твердых веществ. Объем микрокультуры перегнивателя, который потребуется для обеспечения этой суточной потребности в подаче сырья и выхода, составит 3,5 м'.
Извлечение энергии из получаемого газа составляет 55,5%, а снижение летучей части твердых веществ-47,5%. Сравнение этих экспериментальных значений выхода метана и уменьшения летучей части твердых веществ с максимальными значениями, приведенными в табл. 5, свидетельствует о том, что были достигнуты 64",', выхода метана и 57,8;; снижения летучей части твердых веществ.
Для идентификации разрушающихся и неразрушающихся в процессе анаэробной ферментацин компонент сырья и отходящих продуктов полезно исследовать органические компоненты. При ферментации морских водорослей биоразрушенню в наибольшей степени подвергаются маннит и альтии, в наименьшей степени -целлюлоза и протеин. Следует подчеркнуть, что некоторые протеины морских водорослей превращаются, по-видимому, в бактериальный протеин. Ламинарии и фукоидин содержатся в морских водорослях в незначителъных количествах, и поэтому их когп!ентрация практически не влияет на общий материальный баланс. Более подробный материальный баланс по компонентам и энергетический баланс системы для получения метана анаэробной ферментации бурых водорослей могут быть составлены только после того, как будут получены необходимые данные обо всем технологическом процессе, включая предварителъную подготовку и обработку сырья, анаэробное перегнивание, разделение твердых веществ, переработку плавающей и твердой части отходящих продуктов и очистку газов.
Согласно оценке, при обычном перегнивании для поддержания процесса потребуется 20/ производимой энергии 12). «оюо~ оо С4 ЗАБОЯ о, 'В~ й Я о. Е о о Е а л й др яй Ц кхв я о я к Ъф йЦ ЯЯРГ о ого ! ского гт фДФЗЖ о" о еГ от~ Й'» «гВ ег о и о а „о а о о,й 8 8. ц .-'4 а сэ О 11 и ф Ю ю о я й чш Я ч о.й л о и й о о, 'ь'' а гэ О о о х о женный в морских водорослях) задерживается разложение сложных субстратов при малых временах удержания. По-видимому, его влияние может быть сведено к минимуму при проведении процесса с длительным временем удержания или путем использования двух последовательно установленных перегнивателей. 304 Часть И Способы получения энергии из биомассы 4, ВЫВОДЫ В ферментерах лабораторного масштаба (загрузка 1,6 кг летучей части твердых веществ/мв в сутки со временем удержания 18 сут) в обычных условиях была достигнута стабильная ферментация крупной бурой морской водоросли.
Выход метана (0,28 мз/кг добавленной летучей части твердых веществ) оказался высоким по сравнению с выходом при использовании отходов и биомассы, состоящих в основном из углеводов, а также городских твердых отходов, травы, отходов рогатого скота скотооткормочного хозяйства и навоза молочных ферм (табл. 12).(Следует иметь в виду, что высокие темпы производства метана не всегда ассоциируются с высокими выходами. В конечном счете необходимо добиваться максимального повышения обеих характеристик.) Результаты приведенных исследований свидетельствуют о том, что анаэробная ферментация морских водорослей не замедляется под действием фосфора и азота, если отношение СГ)Ч равно или меньше !7.
В случае перегнивания морских водорослей при повышенных температурах ферментация становится нестабильной и выход метана уменьшается. При добавлении морских водорослей, разбавленных и не разбавленных морской водой, процесс перегнивания замедляется, даже если время удержания увеличится в два раза. Это, очевидно, связано с высокой концентрацией солей. После периода адаптации производительность метана постепенно восстанавливается до нормальной. Использование посевных культур, взятых из анаэробной морской среды, не привело к повышению производительности микроорганизмов по сравнению с посевной культурой 1бт (Института газовой технологии), выращенной в перегнивателе, в который в качестве сырья поступали отстой сточных вод и твердые городские отходы.
Поэтому в настоящее время продолжается поиск посевной культуры, которая могла бы обеспечить высокую производительность при окружающей температуре (примерно 26'С). Анализ материального баланса системы анаэробной ферментации бурых водорослей свидетельствует о том, что большая часть метана образуется в результате разложения альгина и маннита, в то время как протеин -и целлюлоза относятся к таким компонентам отходящих твердых веществ, которые менее всего подвергаются разложению. Не было установлено, действительно ли протеин, содержащийся в твердых веществах отходов, ассоциирован с морской водорослью или бактериямн, култивируемыми в процессе ферментации.
Предварительные исследования показали, что только тепло (так же как гидролнз с кислотной или щелочной средой при подводе тепла) увеличивает способность к биоразрушению отходящих твердых веществ. Проводимые в настоящее время в широком масштабе работы в области получения энергетического сырья путем анаэробной ферментации морских водорослей имеют своей целью уменьшение размеров реактора за счет оптимизации времени удержания и загрузки, а также увеличение выхода метана за счет усовершенствования различных процессов ферментации, оптимизации микрокультуры и фазового разделе- АС1Гпо%1ейрпепТ8 ТЬе ап!Ьогв исЬЬ !о ехргеяя арргесса!юп Гог бпапс!а1 япррог! Ьу гЬе бав КеяеагсЬ 1пябгпге апд ГЬе бепега1 Е!ее!по Согпрапу, ТЬе !есЬшса1 аяя(з!апсе оГ УоЬп Сопгад гладе 6!В гсог(с рояя(Ь(е. Брас!а! апа1уяея сопдпс!ед Ьу Гйе вга(Гя оГ Уагпея 1пйешапвои апд КоЬег! 81оы аге !по!идей ш 6гй исогК ТЪе Т).8.
Рерагцпепс оГ Айг!сп!гиге, %ея!егп Кей!опа! КеяеагсЬ Сеп!ег В ас(спокч!едйед Гог ргоупдш8 1Ье (се1р пяед !и !Ьеяе ягид!ея. Р'!па!у, 6ге пшпегопя вп88еябопя апд спбса! аду!се ргочдед Ьу Рг. Егед РоЫапд аге Кгеапу арргес(агед. Литература 1. К(авв Р. 1., !и С1еап Раей Вош Вюгпаяв, Бесваке, ГУгЬап КеГпве, апй Аяпси!сига! %васев, Зушроашп Рарегв о1 Гбе 1пмцше оГ бая ТесЬио1оку шеег!пя аг Ог1апйо, Р!опйа (1аппагу, 1976), рр.
21 — 58, 1ивбяпсе оГ баз ТесЬпо1ояу, СЬ!саяо, 1!био!в. 2. Раийвоп Уя Ком М., СЬУпоиеСЬ Р., М!сЬаегк А., Рпппеце Р., бгййв С„ Бгегйпя У., %ап8 Р. 1и; ТЬе Епегяу Сопкеггабоп Рареш [%66апи КН., есЦ Ва16пкес РиЫЬ!Впя Со., ! 975, рр. 303 — 373. 3. Ргазег М, Р.!и: С!еап Гней 1гош В!огпазв апй %аггея, Яушроя!иш Рарегв оГ гЬе 1пвгйисе о( бав ТесЬпо!ояу теебпк ас Ог1апйо, Р!ог!йа, Уапиагу, 1977, рр. 425 — 439, 1пягкиге о1 бая ТесЬпо!ояу, СЬгсаяо, !111по!в. 4. !севе Т. М. Ги: С1еап ЕиеЬ Ггот В!ишака„Беиаяе, 1)гЬап Ке(иве, апй Аяпси!пзга! %акгев, бушров!пш Рарегв о( Гйе !изб!иге оГ бая ТесЬпо1ояу шеебп8 аг Ог1апйо, ЕГог!йа, Уаппагу, 1976, рр. 253 — 259, 1пзшисе оГ Стае ТесЬпо!ояу, СЬ!вако, 11!спой. 5, Вгусе Аппопй У.
1и: Епесяу Ггош Вюшаяя апй %авссз, Бушровппп Рарегв оГ гйе 1ия!Ьпге оГ бав ТесЬпо1оку гпеебпя ас %ав(бпясоп, Р.С., Апкпяс, 1978, рр. 353-377, 1пзбгпсе оГ Стая Тесипо!ояу, С!дсако, !!!сиоп. 6. ЬГогсЬ %.1. ТЬе Вю1ояу оГ бган! Ке!р Вейв (Масгосувгй) ш СаИоппа, У. Сгашег, Г.еЬгге, беггпапу, 1971 7. %г1сох Н.А. ТЬе осеан Гоой апй еиегяу Гапп, рарег ргеяепгед Со ТЬе Агоепсап Аязосгадоп Гог сЬе Айзапсешепс оГ 8с!епсе, ГЧесз уог1с, Уаппагу, 1975. 8. К!авя Р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
