Menü English Ukrainian Rusça Ana Sayfa

Hobiler ve profesyoneller için ücretsiz teknik kütüphane Ücretsiz teknik kütüphane


RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ
Ücretsiz kütüphane / Radyo-elektronik ve elektrikli cihazların şemaları

Biyoyakıt. Hammaddelerin bileşimi ve işlenmesinin parametreleri. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Ücretsiz teknik kütüphane

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Alternatif enerji kaynakları

makale yorumları makale yorumları

Mikrobiyoloji

Organik atıklardan biyogaz ve biyogübre üretimi, atığın anaerobik ortamda ayrıştığında biyogaz salma özelliğine dayanmaktadır; anoksik koşullar. Bu sürece metan sindirimi denir ve organik maddenin iki ana mikroorganizma grubu - asidik ve metan tarafından ayrışmasının bir sonucu olarak üç aşamada gerçekleşir.

Biyogaz üretiminin üç aşaması

Biyogaz üretim süreci üç aşamaya ayrılabilir: hidroliz, oksidasyon ve metan üretimi. Bu karmaşık dönüşüm kompleksi, başlıca metan üreten bakteriler olan ve üç tipi Şekil 8'de gösterilen birçok mikroorganizmayı içerir. XNUMX.

Biyoyakıt. Hammaddelerin bileşimi ve işlenmesinin parametreleri
Şekil 8. Üç tür metan bakterisi. Kaynak: AT Bilgi: Biyogaz, GTZ projesi Uygun Teknolojiye İlişkin Bilgi ve Danışmanlık Hizmeti (ISAT), Eshborn, Deutschland, 1996

hidroliz

Birinci basamakta (hidroliz) organik madde, mikroorganizmaların hücre dışı enzimleri (lif, amilaz, proteaz ve lipaz) tarafından haricen fermente edilir. Bakteriler, karmaşık hidrokarbonların, proteinlerin ve lipitlerin uzun zincirlerini daha kısa zincirlere ayrıştırır.

fermantasyon

Biyogaz oluşumunun ikinci aşamasında yer alan asit üreten bakteriler, karmaşık organik bileşikleri (lif, protein, yağ vb.) parçalayarak daha basit hale getirirler. Aynı zamanda, fermente ortamda birincil fermantasyon ürünleri ortaya çıkar - uçucu yağ asitleri, düşük alkoller, hidrojen, karbon monoksit, asetik ve formik asitler, vb. Bu organik maddeler, organik asitleri dönüştüren metan oluşturan bakteriler için bir besin kaynağıdır. biyogaz.

metan üretimi

Üçüncü adımda yer alan metan üreten bakteriler, düşük moleküler ağırlıklı oluşumları ayrıştırır. Hidrojen, karbondioksit ve asetik asit kullanırlar. Doğal koşullar altında, metan üreten bakteriler anaerobik koşulların varlığında, örneğin su altında, bataklıklarda bulunur. Çevresel değişikliklere karşı çok hassastırlar, bu nedenle gaz oluşumunun yoğunluğu metan oluşturan bakterilerin yaşamı için yaratılan koşullara bağlıdır.

Bakteri simbiyozu

Metano- ve asit oluşturan bakteriler simbiyozda etkileşime girer. Bir yandan asit üreten bakteriler, metan üreten bakteriler için ideal parametrelere (anaerobik koşullar, düşük moleküler ağırlıklı kimyasal yapılar) sahip bir atmosfer oluşturur. Öte yandan metan üreten mikroorganizmalar, asit üreten bakterilerin ara bileşiklerini kullanır. Bu etkileşim olmazsa reaktörde her iki tür mikroorganizmanın aktivitesi için uygun olmayan koşullar gelişir.

Fermantasyon sürecinin parametreleri ve optimizasyonu

Asit oluşturan ve metan oluşturan bakteriler doğada, özellikle hayvan dışkısında her yerde bulunur. Örneğin, sığırların sindirim sistemi, gübrenin fermantasyonu için gerekli olan eksiksiz bir mikroorganizma seti içerir ve metan fermantasyonu sürecinin kendisi bağırsaklarda başlar. Bu nedenle, sığır gübresi genellikle, aşağıdaki koşulların fermantasyon sürecini başlatmak için yeterli olduğu yeni bir reaktöre yüklenen bir hammadde olarak kullanılır:

  • Reaktörde anaerobik koşulların sürdürülmesi;
  • Sıcaklık rejimine uygunluk;
  • Bakteriler için besin mevcudiyeti;
  • Doğru fermantasyon süresinin seçilmesi ve hammaddelerin zamanında yüklenmesi ve boşaltılması;
  • Asit-baz dengesine uygunluk;
  • Karbon ve nitrojen oranına uygunluk;
  • Hammaddelerin doğru nem içeriğinin seçimi;
  • Düzenli karıştırma;
  • Proses inhibitörü yok.

Metan oluşumunun üç aşamasında yer alan farklı bakteri türlerinin her biri, bu parametrelerden farklı şekilde etkilenir. Parametreler arasında da güçlü bir karşılıklı bağımlılık vardır (örneğin, parçalamanın zamanlaması sıcaklık rejimine bağlıdır), dolayısıyla üretilen biyogaz miktarı üzerinde her bir faktörün kesin etkisini belirlemek zordur.

Reaktörde anaerobik koşulların korunması

Metan oluşturan bakterilerin hayati aktivitesi ancak bir biyogaz tesisinin reaktöründe oksijen olmadığında mümkündür, bu nedenle reaktörün sızdırmazlığını ve reaktörde oksijene erişimin olmamasını izlemek gerekir.

Sıcaklık rejimine uygunluk

Fermantasyon işleminin sıcaklık aralığı

Optimum sıcaklığın korunması, fermantasyon sürecindeki en önemli faktörlerden biridir. Doğal koşullar altında, biyogaz oluşumu 0°C ila 97°C arasındaki sıcaklıklarda gerçekleşir, ancak biyogaz ve biyogübre üretmek için organik atıkların işlenmesi sürecinin optimizasyonu dikkate alındığında, 3 sıcaklık rejimi ayırt edilir:

  • Psikofilik sıcaklık rejimi, 20 - 25°C'ye kadar olan sıcaklıklarla belirlenir;
  • Mezofilik sıcaklık rejimi, 25°C ila 40°C arasındaki sıcaklıklarla belirlenir;
  • Termofilik sıcaklık rejimi, 40°C'nin üzerindeki sıcaklıklarla belirlenir.

Minimum ortalama sıcaklık

Metanın bakteriyolojik üretim derecesi artan sıcaklıkla artar. Ancak artan sıcaklıkla birlikte serbest amonyak miktarı da arttığı için fermantasyon süreci yavaşlayabilir. Ortalama olarak, reaktör ısıtması olmayan biyogaz tesisleri, yalnızca ortalama yıllık sıcaklık yaklaşık 20°C veya daha yüksek olduğunda veya ortalama günlük sıcaklık en az 18°C'ye ulaştığında tatmin edici performans gösterir. 20-28°C ortalama sıcaklıklarda, gaz üretimi orantısız bir şekilde artar. Biyokütlenin sıcaklığı 15°C'nin altındaysa, gaz çıkışı o kadar düşük olacaktır ki, ısı yalıtımı ve ısıtması olmayan bir biyogaz tesisi artık ekonomik olarak uygun değildir8.

Optimum hammadde sıcaklığı

Optimum sıcaklık rejimi ile ilgili bilgiler, farklı hammadde türleri için farklıdır, ancak Kırgızistan'da sığır, domuz ve kuşların karışık gübresi üzerinde faaliyet gösteren PF "Akışkan" tesislerinin ampirik verilerine dayanarak, mezofilik sıcaklık rejimi için en uygun sıcaklık şu şekildedir: 36 - 38 °C, termofilik için 52 - 55 C. Isıtmasız, sıcaklık kontrolü olmayan tesisatlarda psikofilik sıcaklık koşulları gözlenir. Psikofilik modda en yoğun biyogaz salınımı 23°C'de gerçekleşir.

Hammadde sıcaklık değişiklikleri

Biyometanasyon işlemi sıcaklık değişimlerine karşı çok hassastır. Bu hassasiyetin derecesi ise ham maddelerin işlendiği sıcaklık aralığına bağlıdır. Fermantasyon işlemi sırasında, sıcaklık aşağıdaki sınırlar içinde değişir:

  • Psikofilik sıcaklık rejimi: saatte 2°C;
  • Mezofilik sıcaklık rejimi: saatte 1°C;
  • Termofilik sıcaklık rejimi: saatte 0,5°C.

Termofilik mi yoksa mezofilik mod mu?

Termofilik parçalama işleminin avantajları şunları içerir: Hammaddenin ayrışma hızının artması ve sonuç olarak daha yüksek biyogaz veriminin yanı sıra ham maddede bulunan patojenik bakterilerin neredeyse tamamen yok edilmesi.

Termofilik ayrışmanın dezavantajları şunlardır: reaktördeki ham maddeyi ısıtmak için gereken büyük miktarda enerji, sindirim sürecinin minimum sıcaklık değişikliklerine duyarlılığı ve elde edilen biyogübrelerin biraz daha düşük kalitesi.

Mezofilik fermantasyon modunda, biyogübrelerin yüksek amino asit bileşimi korunur, ancak ham maddelerin dezenfeksiyonu termofilik moddaki kadar eksiksiz değildir.

besinler

Metan bakterilerinin büyümesi ve hayati aktivitesi için ham maddede organik ve mineral besinlerin bulunması gereklidir. Karbon ve hidrojene ek olarak, biyogübrelerin oluşturulması, yeterli miktarda nitrojen, kükürt, fosfor, potasyum, kalsiyum ve magnezyum ve belirli miktarda eser element - demir, manganez, molibden, çinko, kobalt, selenyum, tungsten, nikel gerektirir. ve diğerleri. Olağan organik hammadde - hayvan gübresi, yukarıdaki elementlerden yeterli miktarda içerir.

fermantasyon süresi

Optimum parçalama süresi, reaktör yükleme dozuna ve parçalama işleminin sıcaklığına bağlıdır. Fermantasyon süresi çok kısa seçilirse, sindirilmiş biyokütle atıldığında bakteriler çoğalabileceklerinden daha hızlı bir şekilde reaktörden yıkanır ve fermantasyon süreci fiilen durur. Hammaddelerin reaktörde çok uzun süre maruz kalması, belirli bir süre için en yüksek miktarda biyogaz ve biyogübre elde etme hedeflerini karşılamaz.

Reaktör dönüş süresi

Optimum fermantasyon süresi belirlenirken "reaktör devir süresi" terimi kullanılır. Reaktör dönüş süresi, reaktöre yüklenen taze beslemenin işlendiği ve reaktörden boşaltıldığı süredir.

Sürekli yüklemeli sistemler için, ortalama parçalama süresi, reaktör hacminin günlük besleme stoğu hacmine oranıyla belirlenir. Uygulamada, reaktörün dönüş süresi, fermantasyon sıcaklığına ve besleme stoğunun bileşimine bağlı olarak aşağıdaki aralıklarda seçilir:

  • Psikofilik sıcaklık rejimi: 30 ila 40 gün veya daha fazla;
  • Mezofilik sıcaklık rejimi: 10 ila 20 gün;
  • Termofilik sıcaklık rejimi: 5 ila 10 gün.

Günlük ham madde yükleme dozu

Hammaddelerin günlük yükleme dozu, reaktörün çalışma süresi ile belirlenir ve reaktör içindeki sıcaklık arttıkça artar. Reaktör devir süresi 10 gün ise, yükün günlük payı, yüklenen ham maddenin toplam hacminin 1/10'u olacaktır. Reaktörün çalışma süresi 20 gün ise, yükün günlük payı, yüklenen ham maddenin toplam hacminin 1/20'si olacaktır. Termofilik modda çalışan tesisler için yük fraksiyonu, toplam reaktör yükünün 1/S'sine kadar olabilir.

Hammadde işleme süresi

Fermantasyon süresinin seçimi ayrıca işlenen ham maddenin türüne de bağlıdır. Mezofilik sıcaklık koşullarında işlenen aşağıdaki hammadde türleri için, biyogazın en büyük kısmının salındığı süre yaklaşık olarak:

  • Sığır sıvı gübresi: 10-15 gün;
  • Sıvı domuz gübresi: 9-12 gün;
  • Sıvı tavuk gübresi: 10-15 gün;
  • Bitkisel atıklarla karıştırılmış gübre: 40 - 80 gün.

Asit-baz dengesi pH

Metan üreten bakteriler nötr veya hafif alkali koşullarda yaşamak için en iyi şekilde uyarlanmıştır. Metan fermantasyonu sürecinde, biyogaz üretiminin ikinci aşaması asidik bakterilerin aktif fazıdır. Bu sırada pH seviyesi düşer, yani ortam daha asidik hale gelir.

Bununla birlikte, sürecin normal akışı sırasında, reaktördeki farklı bakteri gruplarının hayati aktivitesi eşit derecede verimlidir ve asitler metan bakterileri tarafından işlenir. Optimum pH değeri ham maddeye göre 6,5 ile 8,5 arasında değişir.

Asit-baz dengesi seviyesini turnusol kağıdı kullanarak ölçebilirsiniz. Asit-baz dengesinin değerleri, kağıdın fermente edilebilir ham maddeye daldırıldığında elde ettiği renge karşılık gelecektir.

Karbon ve nitrojen oranı

Metan fermantasyonunu etkileyen en önemli faktörlerden biri hammaddedeki karbon ve nitrojen oranıdır. C/N oranı aşırı yüksekse, nitrojen eksikliği metan fermantasyonu sürecini sınırlayan bir faktör olarak hizmet edecektir. Bu oran çok düşükse, o kadar büyük miktarda amonyak oluşur ki bakteriler için toksik hale gelir.

Mikroorganizmalar, hücresel yapılarına asimile olmak için hem nitrojene hem de karbona ihtiyaç duyarlar. Çeşitli deneyler, biyogaz veriminin, optimumun hammadde türüne bağlı olarak değiştiği 10 ila 20 karbon: nitrojen oranında en yüksek olduğunu göstermiştir. Yüksek biyogaz üretimi elde etmek için, optimum bir C/N oranı elde etmek için hammaddelerin karıştırılması uygulanmaktadır.

Tablo 2. Organik madde için azot oranı ve karbon-azot oranı

biyolojik olarak mayalanabilir
malzeme
Azot N,% karbon oranı
ve nitrojen С/N
A. Hayvan gübresi - -
sığırlar 1,7-1,8 16,6-25
Tavuk 3,7-6,3 7,3-9,65
at 2,3 25
domuz 3,8 6,2-12,5
Koyun 3,8 33
B. Ev atıkları - -
dışkı 6-7,1 6-10
Mutfak çöpü 1,9 28,60
patates kabukları 1,5 25
Lahana 3,6 12,5
Domates 3,3 12,5
C. Bitkisel kuru atık - -
mısır koçanı 1,2 56,6
Tahıl samanı 1,0 49,9
buğday samanı 0,5 100-150
mısır samanı 0,8 50
yulaf samanı 1,1 50
Soya 1.3 33
alfalfa 2.8 16,6-17
pancar küspesi 0,3-0,4 140-150
D. Diğer - -
çimen 4 12
talaş 0,1 200-500
Düşmüş yeşillik 1,0 50

Doğru ham madde nemini seçmek

Hammaddedeki engelsiz metabolizma, yüksek bakteri aktivitesi için bir ön koşuldur. Bu da ancak hammaddenin viskozitesi, içerdiği sıvı ve katılar arasında bakteri ve gaz kabarcıklarının serbest hareketine izin veriyorsa mümkündür. Tarımsal atıklarda çeşitli katı parçacıklar bulunmaktadır.

Hammaddelerdeki katılar ve kuru madde

Kum, kil vb. gibi katı parçacıklar tortu oluşumuna neden olur. Daha hafif malzemeler ham maddenin yüzeyine yükselir ve yüzeyinde bir kabuk oluşturur. Bu, gaz üretiminde bir azalmaya yol açar. Bu nedenle, reaktöre yüklemeden önce bitki artıklarının (saman, artıklar vb.) dikkatlice öğütülmesi ve hammaddede katı madde olmaması için çaba gösterilmesi önerilir.

Kuru madde içeriği, gübrenin nem içeriği ile belirlenir. %70 nem içeriğinde, ham madde %30 katı içerir. Çeşitli hayvan türleri için gübre ve dışkının (gübre ve idrar) nem içeriği için yaklaşık değerler Tablo 4'te verilmiştir.

Tablo 3. 1 hayvan başına gübre ve dışkı miktarı ve nemi

hayvan türleri Ortalama günlük gübre miktarı, kg/gün Gübrenin nemi,% Ortalama günlük dışkı miktarı, kg/gün Dışkı nemi,%
sığırlar 36 65 55 86
domuzlar 4 65 5,1 86
kuş 0,16 75 0,16 75

Tesis reaktörüne yüklenen hammaddelerin nem oranı kışın en az %85, yazın ise %92 olmalıdır. Doğru ham madde nem içeriğine ulaşmak için, gübre genellikle şu formülle belirlenen miktarda sıcak su ile seyreltilir: RH = LF ((B2 - B1): (100 - B2)) burada H, yüklü gübre miktarıdır, B1, gübrenin ilk nem içeriğidir, B2, ham maddelerin gerekli nem içeriğidir, RH - litre cinsinden su miktarıdır. Tablo, 100 kg gübreyi %85 ve %92 neme seyreltmek için gereken su miktarını göstermektedir.

Tablo 4. 100 kg gübre başına gerekli nemi elde etmek için gereken su miktarı

gerekli nem Hammaddelerin ilk nem içeriği
%60 %65 %70 %75 %80 %85 %90
%85 166 litre 133 litre 100 litre 67 litre 33,5 litre - -
%92 400 litre 337 litre 275 litre 213 litre 15 0 litre 87,5 litre 25 litre

düzenli karıştırma

Biyogaz tesisinin verimli çalışması ve reaktör içindeki hammaddelerin fermantasyon sürecinin stabilitesini korumak için periyodik karıştırma gereklidir. Karıştırmanın ana amaçları şunlardır:

  • üretilen biyogazın serbest bırakılması;
  • taze substrat ve bakteri popülasyonunun karıştırılması (aşılama);
  • kabuk ve tortu oluşumunun önlenmesi;
  • reaktör içinde farklı sıcaklıklardaki alanların önlenmesi;
  • bakteri popülasyonunun eşit dağılımının sağlanması;
  • reaktörün etkin alanını azaltan boşlukların ve birikintilerin oluşumunun engellenmesi.

Uygun karıştırma yöntemini ve yöntemini seçerken, fermantasyon sürecinin farklı bakteri türleri arasında bir simbiyoz olduğu, yani bir türün bakterisinin başka bir türü besleyebileceği dikkate alınmalıdır. Bir topluluk parçalandığında, yeni bir bakteri topluluğu oluşana kadar fermantasyon süreci verimsiz olacaktır. Bu nedenle çok sık veya uzun süreli ve yoğun karıştırma zararlıdır. Hammaddelerin her 4 - 6 saatte bir yavaşça karıştırılması tavsiye edilir.

Proses inhibitörleri

Fermente organik kütle, mikroorganizmaların hayati aktivitesini olumsuz yönde etkileyen maddeler (antibiyotikler, çözücüler vb.) İçermemelidir. Bazı inorganik maddeler mikroorganizmaların "işine" katkıda bulunmaz, bu nedenle, örneğin, gübreyi seyreltmek için çamaşırları sentetik deterjanlarla yıkadıktan sonra kalan suyu kullanmak imkansızdır.

Biyogaz üretimi için toksik maddeler kullanılmasa bile, tek tek maddelerin veya sofra tuzunun çok yüksek konsantrasyonu bakterilerin büyümesini ve dolayısıyla biyogaz üretimini geciktirebilir. En yaygın inorganik maddelerin bazılarının üst sınırı Tablo 5'te verilmiştir.

Tablo 5. Yaygın inorganik inhibitörler için gecikme limitleri

Bakterilerin büyümesini engelleyen veya bakteriler için toksik olan maddeler Yukarıdaki konsantrasyonlarda bakteriyel büyümeyi engeller
Kalsiyum (Ca2+) 2500-4500 mg / l
Krom (Cr3+) 200 mg / l
Bakır (Cu2+) 100mg/l
Magnezyum (Mg2+) 1000-1500 mg / l
Manganez (Mn2+) 1500 mg / l
Nikel (Ni3+) 200-500 mg / l
Nitrat (NO3-, N olarak hesaplanmıştır) 0.05 mg / l
potasyum(K+) 2500-4500mg/l
Sodyum(Na+) 3500-5000 mg / l
Sodyum klorür (NaCl, sofra tuzu) 40,000 ppm (ağırlık/ağırlık)
Sülfat (SO42-) 5,000 ppm (ağırlık/ağırlık)

Hammadde türleri

Sığır gübresi

Sığır gübresi, sığırların midesinde zaten metan üreten bakteriler bulunduğundan, biyogaz tesislerinde işlenmek için en uygun hammaddedir. Sığır gübresinin homojenliği, sürekli sindirim tesislerinde kullanılmasını tavsiye etmemizi sağlar.

Çökelti ve kabuklanmayı önlemek için genellikle taze gübre su ile karıştırılır ve içinden sindirilmemiş saman seçilir. Sığır idrarı, üretilen biyogaz miktarını önemli ölçüde artırır, bu nedenle çiftliklerin beton zeminli ve dışkının bir karıştırma tankına doğrudan boşaltılmasıyla inşa edilmesi önerilir.

Domuz gübresi

Domuzları döşeli yüzeyi olmayan (beton, tahta vb.) ağıllarda ve ahırlarda tutarken sadece gübre kullanılabilir. İşleme için doğru kıvamı elde etmek için su ile seyreltilmelidir. Gübrede bulunan kum ve küçük taşların çökelmesi ve reaktöre girmemesi için suyla seyreltilmiş gübrenin bir tankta oturması gerekir. Aksi takdirde reaktöre giren kum ve toprak reaktörün dibinde birikecek ve sık sık temizlik gerektirecektir. Sığır gübresinde olduğu gibi, çiftliklerin beton zeminli inşa edilmesi ve dışkının doğrudan ham maddelerin karıştırıldığı bir kaba boşaltılması önerilir.

Koyun ve keçi gübresi

Kaplamasız tutulan koyun ve keçiler için durum, domuz gübresi için açıklanan duruma benzer. Bir keçi çiftliği pratik olarak yeterli gübrenin toplanabileceği tek yer olduğundan ve o zaman bile sadece saman altlığı koşuluyla, bir biyogaz tesisi için besleme stoğu esas olarak bir gübre ve saman karışımıdır. Bu tür ham maddeleri işleyen çoğu sistem, bir gübre, saman ve su karışımının önceden hazırlanmadan yüklendiği ve reaktörde saf gübreden daha uzun süre kaldığı parti modunda çalışır.

Biyoyakıt. Hammaddelerin bileşimi ve işlenmesinin parametreleri
Şekil 9. Domuzları beton zeminli bir çiftlikte tutmak. Fotoğraf: Vedenev A.G., OF "Sıvı"

Tavuk dışkısı

Tavuk gübresinin işlenmesi için, kuşların kafeste tutulması veya gübre toplamaya uygun sınırlı bir alana tünek yerleştirilmesi tavsiye edilir. Kuşların yer tutması durumunda altlıktaki kum, talaş, saman oranı çok yüksek olacaktır. Muhtemel sorunları hesaba katmak ve reaktörü diğer hammadde türleri ile çalışırken olduğundan daha sık temizlemek gerekir.

Tavuk gübresi, sığır gübresi ile iyi bir şekilde birleştirilir ve onunla birlikte işlenebilir. Hammadde olarak saf kuş pisliği kullanıldığında, yüksek amonyak konsantrasyonları riski vardır. Bu, düşük tesis verimliliğine yol açabilir.

dışkı

Biyogaz tesislerinde dışkı işleniyorsa tuvaletler, dışkının az miktarda su ile yıkanarak uzaklaştırılacağı şekilde tasarlanmalıdır. Diğer kaynaklardan gelen suyun tuvalete girmemesi sağlanmalı, sifonlu su miktarı 0.S - 1 litre su ile sınırlandırılarak hammaddelerin aşırı seyrelmesi önlenmelidir.

Biyoyakıt. Hammaddelerin bileşimi ve işlenmesinin parametreleri
Şekil 10. Bir biyogaz tesisinde dışkının kombine işlenmesi c. Belovodskoye. Fotoğraf: Vedenev A.G., OF "Sıvı"

Gaz çıkışı ve metan içeriği

Gaz verimi genellikle gübrede bulunan kuru maddenin kilogramı başına litre veya metreküp olarak hesaplanır. Tablo, tesis mezofilik modda çalışırken 10-20 günlük fermantasyondan sonra farklı hammadde türleri için kilogram kuru madde başına biyogaz verim değerlerini göstermektedir.

Tabloyu kullanarak taze hammaddeden biyogaz verimini belirlemek için, önce taze hammaddenin nem içeriği belirlenmelidir. Bunu yapmak için bir kilogram taze gübreyi kurutabilir ve kuru kalıntıyı tartabilirsiniz. Gübrenin yüzde cinsinden nemi şu formülle hesaplanabilir: (1 - kuru gübrenin ağırlığı) × %100.

Tablo 6. Farklı türde hammaddeler kullanıldığında biyogaz verimi ve içindeki metan içeriği

Hammadde türü Gaz çıkışı, kilogram kuru madde başına m3 Metan içeriği,%
A. Hayvan gübresi    
Sığır gübresi 0,250 - 0,340 65
Domuz gübresi 0,340 - 0,580 65-70
Kuş pislikleri 0,310-0,620 60
At gübresi 0,200 - 0,300 56-60
koyun gübresi 0,300 - 0,620 70
B. Ev atıkları    
Atık su, dışkı 0,310-0,740 70
Bitkisel atıklar 0,330 - 0,500 50-70
patates üstleri 0,280 - 0,490 60-75
pancar üstleri 0,400-0,500 85
C. Bitkisel kuru atık    
buğday samanı 0,200-0,300 50-60
Çavdar samanı 0,200-0,300 59
Arpa saman 0,250-0,300 59
yulaf samanı 0,290-0,310 59
mısır samanı 0,380-0,460 59
keten 0,360 59
kenevir 0,360 59
pancar küspesi 0,165  
ayçiçeği yaprakları 0,300 59
yonca 0,430-0,490  
D. Diğer    
çimen 0,280-0,630 70
ağaç yaprakları 0,210-0,290 58

Belirli bir nem içeriğine sahip taze gübrenin 1 kg kuru maddeye ne kadar karşılık geleceğini hesaplamak için şu şekilde yapabilirsiniz: gübrenin nem içeriğini yüzde olarak 100'den çıkarın ve ardından 100'ü şu değere bölün: 100: (%100) - % olarak nem içeriği).

Örnek 1: Hammadde olarak kullanılan büyükbaş hayvan gübresinin nem içeriğinin %85 olduğunu tespit ederseniz, 1 kg kuru madde 100:(100 - 85) = yaklaşık 6,6 kg taze gübreye karşılık gelir. Bu, 6,6 kilogram taze gübreden 0,2S0 - 0,320 m3 biyogaz elde ettiğimiz ve 1 kilogram taze sığır gübresinden 6,6 kat daha az alabileceğimiz anlamına gelir: 0,037 - 0,048 m3 biyogaz.

Örnek 2: Domuz gübresinin nem içeriğini - %80 olarak belirlediniz, yani 1 kilogram kuru madde 5 kilogram taze domuz gübresine eşit olacaktır. Tablodan 1 kilogram kuru maddenin (veya 5 kg taze domuz gübresinin) 0,340 - 0.S80 m biyogaz saldığını biliyoruz. Bu, 1 kilogram taze domuz gübresinin 0,068 - 0,116 m3 biyogaz saldığı anlamına gelir.

yaklaşık değerler

Günlük taze gübre ağırlığı biliniyorsa, Kırgızistan koşullarında günlük biyogaz verimi yaklaşık olarak aşağıdaki gibi olacaktır:

  • 1 ton sığır gübresi 25-30 m3 biyogaz;
  • 1 ton domuz gübresi 50 - 70 m3 biyogaz;
  • 1 ton kuş pisliği 50 - 60 m3 biyogaz.

%85 - %92 nem içeriğine sahip bitmiş ham maddeler için yaklaşık değerlerin verildiği unutulmamalıdır.

Biyogaz ağırlığı

Biyogazın hacimsel ağırlığı 1,2 m1 başına 3 kg'dır, bu nedenle alınan gübre miktarı hesaplanırken işlenmiş hammadde miktarından çıkarılmalıdır.

Bir büyükbaş hayvandan günlük ortalama 55 kg ham madde yükü ve hayvan başına günlük 1,5 - 2,0 m3 biyogaz çıkışı için, bir biyogaz tesisinde işleme sırasında ham madde kütlesi %4 - 5 oranında azalacaktır.

Soyulma sorunu

Yüksek miktarda gaz gözlemlenirse, ancak yeterince yanıcı değilse, bu genellikle reaktördeki beslemenin yüzeyinde köpük veya kabuk oluştuğu anlamına gelir. Gaz basıncı çok düşükse bu, gaz borusunu tıkayan bir kabuğun oluştuğu anlamına da gelebilir. Reaktördeki ham maddenin yüzeyindeki kabuğun çıkarılması gerekir.

kabuğu çıkarma

Bir biyogaz tesisinin reaktöründeki hammaddenin yüzeyinde oluşan kabuğun bir özelliği, kırılgan olmayıp viskoz olması ve kısa sürede çok sert hale gelebilmesidir. Onu yok etmek için nemli tutmanız gerekir. Yani kabuk suyla dökülebilir veya ham maddeye indirilebilir.

Hammaddelerin sınıflandırılması

Saman, ot, ot sapları ve hatta basit bir şekilde kurutulmuş gübre bile hammaddenin yüzeyine yüzerken, kuru ve mineral maddeler reaktörün dibine yerleşir ve zamanla tahliye açıklığını kapatabilir veya reaktörün çalışma alanını azaltabilir. . Su içeriği çok yüksek olmayan, uygun şekilde hazırlanmış ham maddelerle bu sorun ortaya çıkmaz.

Bitmiş hammaddeler

Taze sığır gübresi kullanıldığında kabuklanma sorunu yoktur. Hammaddede katı ve bozulmamış organik maddeler bulunduğunda sorunlar ortaya çıkar. Tesis kurulmadan önce hayvan yemi ve gübresinin reaktörde işlenme olasılığı kontrol edilmelidir. Yemi dikkatlice öğütmek gerekebilir ve bu durumda ek maliyetleri önceden hesaplamak daha iyidir. Hammaddelerdeki katı madde içeriği sorunu, domuz gübresi ve kümes hayvanı gübresi için çok daha ciddidir. Tavukların gagaladığı kum ve dışkıdaki tüyler, kuş pisliğini zor bir hammadde haline getiriyor.

Hammaddelerin bileşimi

Biyogaz tesislerinde işlenmeden önce hammaddelerin kimyasal bileşimi ile ilgili çalışmalar yabancı ülkelerden ve Kırgızistan'dan bilim adamları tarafından yapılmıştır.

Tablo 7. Bir biyogaz tesisinde işlenmeden önce ham maddelerin bileşimi

Çiğ Nem,% Kuru madde,% Kuru maddede hümik asitler, % Fulvik asitler, % PH seviyesi
gübre 96-98 4-2 14.8 1.6 6.5
Gübre ve bitki atıkları 96-98 4-2 28.3 3.7 7.5
bitki atığı 96-98 4-2 33.5 4.0 7.3

dayanıklılık

Stabil koşullar altında fermantasyon ile katı madde (saman vb.) miktarı %50 oranında azaltıldığı için ham maddenin işleme sırasındaki viskozitesi gözle görülür şekilde azalır.

koku

Biyogübre, kullanılan hammaddelerin (gübre, idrar) kokusuna göre çok daha az yoğun bir kokuya sahiptir. Yeterli fermantasyon süresi ile neredeyse tüm kokulu maddeler tamamen işlenir.

besinler

Biyogübrenin besinsel özellikleri, içerdiği organik madde ve kimyasal elementlerin miktarı ile belirlenir. Azot, fosfor, potasyum ve magnezya gibi bitkiler için gerekli tüm besinlerin yanı sıra bitki büyümesi için gerekli eser elementler ve vitaminler biyogübrede depolanır. Karbon ve nitrojen oranı (yaklaşık 1:15) toprak kalitesi üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir. Tablo 8, bir biyogübrenin yaklaşık besin içeriğini göstermektedir.

Tablo 8. Biyogübredeki elementlerin içeriği (kg kuru madde başına gram)

Çiğ fosfat P2O5 potasyum K2O kalsiyum CaO magnezyum MgO azot Na2O
gübre 3.05 5.64 3.25 0.98 1.75
Gübre ve bitki atıkları 6.37 7.98 5.15 1.95 3.37
bitki atığı 6.66 8.88 5.18 2.22 3.70

fosfat ve potasyum

Fosfat içeriği (bitkiler tarafından doğrudan emilen bir fosfor formu) hammaddelerin fermantasyonu sırasında değişmez. Bu formda, toplam fosfor içeriğinin yaklaşık %50'si bitkiler tarafından emilebilir. Fermantasyon,% 75 ila 100'ü bitkiler tarafından emilebilen potasyum içeriğini etkilemez.

azot

Fosfat ve potasyumdan farklı olarak, fermantasyon sırasında nitrojenin bir kısmı değişir. Taze gübrede bulunan nitrojenin yaklaşık %75'i organik makromoleküllerin bir parçası haline gelir, geri kalan %25'i ise mineral formdadır. Bir biyogaz tesisinde işlendikten sonra, biyogübredeki nitrojenin yaklaşık %50'si organik formda, %50'si ise mineral formundadır. Mineral nitrojen bitkiler tarafından doğrudan alınabilirken, organik nitrojenin önce toprak mikroorganizmaları tarafından mineralize edilmesi gerekir.

Yazarlar: Vedenev A.G., Vedeneva T.A.

Diğer makalelere bakın bölüm Alternatif enerji kaynakları.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Optik Sinyalleri Kontrol Etmenin ve Yönetmenin Yeni Bir Yolu 05.05.2024

Modern bilim ve teknoloji dünyası hızla gelişiyor ve her gün bize çeşitli alanlarda yeni ufuklar açan yeni yöntem ve teknolojiler ortaya çıkıyor. Bu tür yeniliklerden biri, Alman bilim adamlarının, fotonik alanında önemli ilerlemelere yol açabilecek optik sinyalleri kontrol etmenin yeni bir yolunu geliştirmesidir. Son araştırmalar, Alman bilim adamlarının erimiş silika dalga kılavuzunun içinde ayarlanabilir bir dalga plakası oluşturmasına olanak sağladı. Sıvı kristal katmanın kullanımına dayanan bu yöntem, bir dalga kılavuzundan geçen ışığın polarizasyonunu etkili bir şekilde değiştirmeye olanak tanır. Bu teknolojik atılım, büyük hacimli verileri işleyebilen kompakt ve verimli fotonik cihazların geliştirilmesi için yeni umutlar açıyor. Yeni yöntemle sağlanan elektro-optik polarizasyon kontrolü, yeni bir entegre fotonik cihaz sınıfının temelini oluşturabilir. Bu, büyük fırsatların önünü açıyor ... >>

Primium Seneca klavye 05.05.2024

Klavyeler günlük bilgisayar işlerimizin ayrılmaz bir parçasıdır. Ancak kullanıcıların karşılaştığı temel sorunlardan biri, özellikle premium modellerde gürültüdür. Ancak Norbauer & Co'nun yeni Seneca klavyesiyle bu durum değişebilir. Seneca sadece bir klavye değil, ideal cihazı yaratmak için beş yıllık geliştirme çalışmasının sonucudur. Bu klavyenin akustik özelliklerinden mekanik özelliklerine kadar her yönü dikkatle düşünülmüş ve dengelenmiştir. Seneca'nın en önemli özelliklerinden biri, birçok klavyede yaygın olan gürültü sorununu çözen sessiz dengeleyicileridir. Ayrıca klavye çeşitli tuş genişliklerini destekleyerek her kullanıcı için kolaylık sağlar. Seneca henüz satışa sunulmasa da yaz sonunda piyasaya sürülmesi planlanıyor. Norbauer & Co'nun Seneca'sı klavye tasarımında yeni standartları temsil ediyor. O ... >>

Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi açıldı 04.05.2024

Uzayı ve onun gizemlerini keşfetmek, dünyanın her yerindeki gökbilimcilerin dikkatini çeken bir görevdir. Şehrin ışık kirliliğinden uzak, yüksek dağların temiz havasında yıldızlar ve gezegenler sırlarını daha net bir şekilde açığa çıkarıyor. Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi olan Tokyo Üniversitesi Atacama Gözlemevi'nin açılışıyla astronomi tarihinde yeni bir sayfa açılıyor. Deniz seviyesinden 5640 metre yükseklikte bulunan Atacama Gözlemevi, uzay araştırmalarında gökbilimcilere yeni fırsatlar sunuyor. Bu site, yer tabanlı bir teleskop için en yüksek konum haline geldi ve araştırmacılara Evrendeki kızılötesi dalgaları incelemek için benzersiz bir araç sağladı. Yüksek rakımlı konum daha açık gökyüzü ve atmosferden daha az müdahale sağlasa da, yüksek bir dağa gözlemevi inşa etmek çok büyük zorluklar ve zorluklar doğurur. Ancak zorluklara rağmen yeni gözlemevi gökbilimcilere geniş araştırma olanakları sunuyor. ... >>

Arşivden rastgele haberler

Uçan araba 25.02.2002

Delft Teknoloji Üniversitesi'nden Hollandalı mucit John Becker, bir gyrocopter veya "uçan araba" geliştirdi - dizel motorla çalışan minyatür bir uçak.

Kalkış için arabanın sadece elli metrelik bir koşuya ihtiyacı var. Havaya yükselen "uçan araba" 250 km / s hıza kadar hareket eder ve dikey olarak iner. Bir mini helikopterin avantajı, kontrol kolaylığıdır: "sürüş" için pratikte hiçbir özel eğitim gerekmez.

İlk gyrocopterlerin testleri başarılı oldu. Hollanda hükümeti, neredeyse tüm kolluk kuvvetlerine ve kurtarma görevlilerine jirokopter tedarik etmeyi düşünüyor.

Diğer ilginç haberler:

▪ Yeni bant yoğunluğu kaydı

▪ Volkan Katalizörü

▪ Uzay araştırmaları için Blockchain teknolojileri

▪ Akıllı telefon Nokia X7

▪ Sırları korumak için cam

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

 

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ Sitenin yeni başlayanlar için Elektrik bölümü. Makale seçimi

▪ İktidardakilerin makalesi. Popüler ifade

▪ makale François Rabelais neden bir keresinde kralı zehirleme niyetiyle tutuklandı? ayrıntılı cevap

▪ katranı bitüme dönüştürmek için bir oksitleme ünitesinin makinisti. İş güvenliğine ilişkin standart talimat

▪ Makale Garland, tek bağlantılı bir transistörü açar. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

▪ Doğru akımla ısıtma elemanlarının beslenmesi hakkında makale. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Bu makaleye yorumunuzu bırakın:

Adı:


E-posta isteğe bağlı):


Yorum:




Makaleyle ilgili yorumlar:

Анатолий
Teşekkür ederim! Malzemenin ayrıntılı ve derinlemesine bir sunumunu içeren yüksek kaliteli bir makale.

konuk
Süper, yaptım!


Bu sayfanın tüm dilleri

Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024