דלק ביולוגי. הרכב חומרי גלם ופרמטרים של עיבודו. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

 הערות למאמר

מִיקרוֹבִּיוֹלוֹגִיָה

הפקת ביוגז ודשנים ביולוגיים מפסולת אורגנית מבוססת על התכונה של הפסולת לשחרר ביוגז בעת פירוק באנאירובית, כלומר. מצבים אנוקסיים. תהליך זה נקרא עיכול מתאן ומתרחש בשלושה שלבים כתוצאה מפירוק חומר אורגני על ידי שתי קבוצות עיקריות של מיקרואורגניזמים - חומצי ומתאן.

שלושה שלבים של ייצור ביוגז

ניתן לחלק את תהליך הפקת הביו-גז לשלושה שלבים: הידרוליזה, חמצון ויצירת מתאן. קומפלקס מורכב זה של טרנספורמציות כולל מיקרואורגניזמים רבים, שהעיקריים שבהם הם חיידקים המייצרים מתאן, שלושה סוגים מהם מוצגים באיור. 8.

איור 8. שלושה סוגים של חיידקי מתאן. מקור: מידע AT: ביוגז, פרויקט GTZ מידע ושירות ייעוץ בנושא טכנולוגיה מתאימה (ISAT), אשבורן, דויטשלנד, 1996

הִידרוּל

בשלב הראשון, (הידרוליזה), חומר אורגני מותסס חיצונית על ידי אנזימים חוץ-תאיים (סיבים, עמילאז, פרוטאז וליפאז) של מיקרואורגניזמים. חיידקים מפרקים שרשראות ארוכות של פחמימנים מורכבים, חלבונים ושומנים לשרשראות קצרות יותר.

תְסִיסָה

חיידקים מייצרי חומצה, שלוקחים חלק בשלב השני של יצירת ביו-גז, מפרקים תרכובות אורגניות מורכבות (סיבים, חלבונים, שומנים ועוד) לפשוטות יותר. במקביל מופיעים בתווך המותסס תוצרי תסיסה ראשוניים - חומצות שומן נדיפות, אלכוהולים נמוכים יותר, מימן, פחמן חד חמצני, חומצות אצטית וחומצות פורמיות ועוד. חומרים אורגניים אלו מהווים מקור מזון לחיידקים היוצרים מתאן ההופכים חומצות אורגניות ל ביוגז.

ייצור מתאן

החיידקים המייצרים מתאן המעורבים בשלב השלישי מפרקים את התצורות במשקל מולקולרי נמוך. הם מנצלים מימן, פחמן דו חמצני וחומצה אצטית. בתנאים טבעיים, חיידקים המייצרים מתאן קיימים בנוכחות תנאים אנאירוביים, למשל, מתחת למים, בביצות. הם רגישים מאוד לשינויים סביבתיים, לכן, עוצמת התפתחות הגז תלויה בתנאים שנוצרים לחיים של חיידקים יוצרי מתאן.

סימביוזה של חיידקים

חיידקים היוצרים מתנו וחומצה פועלים בסימביוזה. מצד אחד, חיידקים המייצרים חומצה יוצרים אווירה בעלת פרמטרים אידיאליים לחיידקים המייצרים מתאן (תנאים אנאירוביים, מבנים כימיים במשקל מולקולרי נמוך). מצד שני, מיקרואורגניזמים המייצרים מתאן משתמשים בתרכובות הביניים של חיידקים המייצרים חומצה. אם אינטראקציה זו לא התרחשה, יתפתחו בכור תנאים לא מתאימים לפעילות של שני סוגי המיקרואורגניזמים.

פרמטרים ואופטימיזציה של תהליך התסיסה

חיידקים יוצרי חומצה ומתאן נמצאים בכל מקום בטבע, במיוחד בהפרשות בעלי חיים. לדוגמה, מערכת העיכול של הבקר מכילה סט שלם של מיקרואורגניזמים הנחוצים לתסיסה של זבל, ותהליך תסיסת המתאן עצמו מתחיל במעיים. לכן, זבל בקר משמש לעתים קרובות כחומר גלם המוטען לכור חדש, כאשר התנאים הבאים מספיקים כדי להתחיל את תהליך התסיסה:

• שמירה על תנאים אנאירוביים בכור;
• עמידה במשטר הטמפרטורה;
• זמינות של חומרים מזינים לחיידקים;
• בחירת זמן התסיסה הנכון והעמסה ופריקה בזמן של חומרי גלם;
• עמידה באיזון חומצה-בסיס;
• עמידה ביחס בין פחמן וחנקן;
• בחירת תכולת הלחות הנכונה של חומרי גלם;
• ערבוב קבוע;
• אין מעכבי תהליכים.

כל אחד מסוגי החיידקים השונים המעורבים בשלושת השלבים של יצירת מתאן מושפע באופן שונה מפרמטרים אלו. ישנה גם תלות הדדית חזקה בין הפרמטרים (למשל, עיתוי העיכול תלוי במשטר הטמפרטורה), ולכן קשה לקבוע את ההשפעה המדויקת של כל גורם על כמות הביו-גז המופקת.

שמירה על תנאים אנאירוביים בכור

הפעילות החיונית של חיידקים יוצרי מתאן אפשרית רק בהיעדר חמצן בכור של מפעל ביו-גז, לכן יש צורך לעקוב אחר אטימות הכור והיעדר גישה לחמצן בכור.

עמידה במשטר הטמפרטורה

טווח טמפרטורות של תהליך התסיסה

שמירה על הטמפרטורה האופטימלית היא אחד הגורמים החשובים ביותר בתהליך התסיסה. בתנאים טבעיים, היווצרות ביוגז מתרחשת בטמפרטורות שבין 0°C ל-97°C, אך בהתחשב באופטימיזציה של תהליך עיבוד פסולת אורגנית לייצור ביוגז ודשנים ביולוגיים, נבדלים 3 משטרי טמפרטורה:

• משטר טמפרטורה פסיכופילי נקבע על ידי טמפרטורות של עד 20 - 25 מעלות צלזיוס;
• משטר הטמפרטורה המזופילי נקבע על ידי טמפרטורות מ-25 מעלות צלזיוס עד 40 מעלות צלזיוס;
• משטר הטמפרטורה התרמופילית נקבע על ידי טמפרטורות מעל 40 מעלות צלזיוס.

טמפרטורה ממוצעת מינימלית

מידת הייצור הבקטריולוגי של מתאן עולה עם עליית הטמפרטורה. אבל, מכיוון שכמות האמוניה החופשית גם עולה עם עליית הטמפרטורה, תהליך התסיסה עשוי להאט. בממוצע, מפעלי ביו-גז ללא חימום בכור מציגים ביצועים משביעי רצון רק כאשר הטמפרטורה השנתית הממוצעת היא כ-20 מעלות צלזיוס ומעלה, או כאשר הטמפרטורה היומית הממוצעת מגיעה ל-18 מעלות צלזיוס לפחות. בטמפרטורות ממוצעות של 20-28 מעלות צלזיוס, ייצור הגז עולה באופן לא פרופורציונלי. אם טמפרטורת הביומסה נמוכה מ-15 מעלות צלזיוס, תפוקת הגז תהיה נמוכה עד כדי כך שמפעל ביוגז ללא בידוד תרמי וחימום אינו כדאי יותר מבחינה כלכלית8.

טמפרטורת חומר גלם אופטימלית

המידע לגבי משטר הטמפרטורה האופטימלי שונה עבור סוגים שונים של חומרי גלם, אך בהתבסס על הנתונים האמפיריים של מתקני PF "נוזל" הפועלים בקירגיזסטן על זבל מעורב של בקר, חזירים וציפורים, הטמפרטורה האופטימלית למשטר הטמפרטורה המזופילית היא 36 - 38 מעלות צלזיוס, ולתרמופילים 52 - 55 C. תנאי טמפרטורה פסיכופיליים נצפים במתקנים ללא חימום, שבהם אין בקרת טמפרטורה. השחרור האינטנסיבי ביותר של ביוגז במצב פסיכופילי מתרחש ב-23 מעלות צלזיוס.

שינויים בטמפרטורת חומר הגלם

תהליך הביומטנציה רגיש מאוד לשינויי טמפרטורה. מידת הרגישות הזו, בתורה, תלויה בטווח הטמפרטורות שבו מתבצע עיבוד חומרי הגלם. במהלך תהליך התסיסה, הטמפרטורה משתנה בגבולות של:

• משטר טמפרטורה פסיכופילי: 2 מעלות צלזיוס לשעה;
• משטר טמפרטורה מזופילית: 1°C לשעה;
• משטר טמפרטורה תרמופילית: 0,5 מעלות צלזיוס לשעה.

מצב תרמופילי או מזופילי?

היתרונות של תהליך העיכול התרמופילי כוללים: קצב פירוק מוגבר של חומר הגלם וכתוצאה מכך תפוקה גבוהה יותר של ביוגז, כמו גם הרס כמעט מוחלט של חיידקים פתוגניים הכלולים בחומר הגלם.

החסרונות של הפירוק התרמופילי הם: כמות גדולה של אנרגיה הנדרשת לחימום חומר הגלם בכור, רגישות תהליך העיכול לשינויי טמפרטורה מינימליים ואיכות מעט נמוכה יותר של הדשנים הביולוגיים שנוצרו.

במצב המזופילי של התסיסה נשמר הרכב חומצות אמינו גבוה של דשנים ביולוגיים, אך החיטוי של חומרי הגלם אינו שלם כמו במצב התרמופילי.

חומרים מזינים

לצמיחה ופעילות חיונית של חיידקי מתאן, יש צורך בנוכחות של רכיבי תזונה אורגניים ומינרלים בחומר הגלם. בנוסף לפחמן ומימן, יצירת דשנים ביולוגיים דורשת כמות מספקת של חנקן, גופרית, זרחן, אשלגן, סידן ומגנזיום וכמות מסוימת של יסודות קורט - ברזל, מנגן, מוליבדן, אבץ, קובלט, סלניום, טונגסטן, ניקל ואחרים. חומר הגלם האורגני הרגיל - זבל בעלי חיים מכיל כמות מספקת של האלמנטים הנ"ל.

זמן תסיסה

זמן העיכול האופטימלי תלוי במינון טעינת הכור ובטמפרטורה של תהליך העיכול. אם זמן התסיסה נבחר קצר מדי, כאשר הביומסה המעוכלת נשפכת, החיידקים נשטפים מהכור מהר יותר ממה שהם יכולים להתרבות ותהליך התסיסה כמעט נעצר. חשיפה ארוכה מדי של חומרי גלם בכור אינה עומדת ביעדים של השגת הכמות הגדולה ביותר של ביוגז ודשנים ביולוגיים לפרק זמן מסוים.

זמן סבב של הכור

בעת קביעת משך התסיסה האופטימלי, נעשה שימוש במונח "זמן מחזור כור". זמן סבב הכור הוא הזמן שבמהלכו הזנה טריה שהוטענה לתוך הכור מעובדת ומוזרקת מהכור.

עבור מערכות עם העמסה רציפה, זמן העיכול הממוצע נקבע על פי היחס בין נפח הכור לנפח חומר הזנה היומי. בפועל, זמן הסבה של הכור נבחר בהתאם לטמפרטורת התסיסה והרכב חומר ההזנה במרווחים הבאים:

• משטר טמפרטורה פסיכופילי: מ-30 עד 40 ימים או יותר;
• משטר טמפרטורה מזופילית: מ 10 עד 20 ימים;
• משטר טמפרטורה תרמופילית: מ-5 עד 10 ימים.

מינון יומי של העמסת חומרי גלם

המינון היומי של העמסת חומרי גלם נקבע על פי זמן הסבב של הכור ועולה עם עליית הטמפרטורה בכור. אם זמן מחזור הכור הוא 10 ימים, אזי החלק היומי של העומס יהיה 1/10 מהנפח הכולל של חומר הגלם הנטען. אם זמן האחזור של הכור הוא 20 יום, אזי החלק היומי של העומס יהיה 1/20 מהנפח הכולל של חומר הגלם הנטען. עבור מפעלים הפועלים במצב תרמופילי, חלק העומס יכול להיות עד 1/S מכלל עומס הכור.

זמן עיבוד חומר גלם

בחירת זמן התסיסה תלויה גם בסוג חומר הגלם המעובד. עבור סוגי חומרי הגלם הבאים המעובדים בתנאי טמפרטורה מזופיליים, הזמן שבו משתחרר החלק הגדול ביותר של ביו-גז הוא בערך:

• זבל נוזלי של בקר: 10 -15 ימים;
• זבל חזירים נוזלי: 9 -12 ימים;
• זבל עוף נוזלי: 10-15 ימים;
• זבל מעורבב עם פסולת צמחית: 40 - 80 ימים.

איזון חומצה-בסיס pH

חיידקים המייצרים מתאן מותאמים בצורה הטובה ביותר לחיות בתנאים ניטרליים או מעט בסיסיים. בתהליך של תסיסת מתאן, השלב השני של ייצור ביו-גז הוא השלב הפעיל של חיידקים חומציים. בשלב זה, רמת ה-pH יורדת, כלומר, הסביבה הופכת חומצית יותר.

עם זאת, במהלך התקין של התהליך, הפעילות החיונית של קבוצות שונות של חיידקים בכור יעילה באותה מידה וחומצות מעובדות על ידי חיידקי מתאן. ערך ה-pH האופטימלי משתנה בהתאם לחומר הגלם בין 6,5 ל-8,5.

ניתן למדוד את רמת איזון חומצה-בסיס באמצעות נייר לקמוס. ערכי מאזן החומצה-בסיס יתאימו לצבע הנרכש על ידי הנייר כשהוא טובל בחומר הגלם המתסיס.

היחס בין פחמן וחנקן

אחד הגורמים החשובים ביותר המשפיעים על תסיסת מתאן הוא היחס בין פחמן וחנקן בחומר הזנה. אם יחס C/N גבוה מדי, אזי המחסור בחנקן ישמש גורם המגביל את תהליך התסיסה של מתאן. אם היחס הזה נמוך מדי, אז נוצרת כמות כה גדולה של אמוניה שהיא הופכת רעילה לחיידקים.

מיקרואורגניזמים זקוקים גם לחנקן וגם לפחמן כדי להיטמע במבנה התא שלהם. ניסויים שונים הראו כי התפוקה של ביוגז היא הגדולה ביותר ביחס פחמן לחנקן של 10 עד 20, כאשר האופטימום משתנה בהתאם לסוג חומר הזנה. על מנת להגיע לייצור ביוגז גבוה, מתורגלים ערבוב חומרי גלם להשגת יחס C/N אופטימלי.

טבלה 2. יחס חנקן ויחס פחמן לחנקן לחומר אורגני

בחירת לחות חומר הגלם הנכון

חילוף חומרים ללא הפרעה בחומר הגלם הוא תנאי מוקדם לפעילות חיידקית גבוהה. הדבר אפשרי רק אם צמיגות חומר הגלם מאפשרת תנועה חופשית של חיידקים ובועות גז בין הנוזל למוצקים שהוא מכיל. ישנם חלקיקים מוצקים שונים בפסולת חקלאית.

מוצקים וחומר יבש בחומרי גלם

חלקיקים מוצקים, כגון: חול, חימר וכדומה, גורמים להיווצרות משקעים. חומרים קלים יותר עולים אל פני חומר הגלם ויוצרים קרום על פניו. זה מוביל להפחתת ייצור הגז. לכן, מומלץ לטחון בזהירות שאריות צמחים (קש, שאריות וכו') לפני הטעינה לכור, ולשאוף להיעדר מוצקים בחומר הגלם.

תכולת החומר היבש נקבעת על פי תכולת הלחות של הזבל. בתכולת לחות של 70%, חומר הגלם מכיל 30% מוצקים. ערכים משוערים לתכולת הלחות של זבל והפרשות (זבל ושתן) עבור מיני בעלי חיים שונים מוצגים בטבלה 4.

טבלה 3. כמות ולחות של זבל והפרשות לבעל חיים 1

הלחות של חומרי הגלם המוטענים לכור המפעל חייבת להיות לפחות 85% בחורף ו-92% בקיץ. כדי להשיג את תכולת הלחות הנכונה של חומרי גלם, זבל מדולל בדרך כלל במים חמים בכמות שנקבעת לפי הנוסחה: RH = LF ((B2 - B1): (100 - B2)), כאשר H היא כמות הזבל הטעון. , B1 היא תכולת הלחות הראשונית של זבל, B2 היא תכולת הלחות הנדרשת של חומרי גלם, RH - כמות המים בליטרים. הטבלה מציגה את כמות המים הנדרשת כדי לדלל 100 ק"ג זבל ל-85% ו-92% לחות.

טבלה 4. כמות המים להשגת הלחות הנדרשת ל-100 ק"ג זבל

ערבוב רגיל

לצורך תפעול יעיל של מפעל הביוגז ושמירה על יציבות תהליך התסיסה של חומרי גלם בתוך הכור, יש צורך בערבוב תקופתי. המטרות העיקריות של ערבוב הן:

• שחרור ביוגז מיוצר;
• ערבוב של מצע טרי ואוכלוסיית חיידקים (השתלה);
• מניעת היווצרות קרום ומשקעים;
• מניעת אזורים בטמפרטורות שונות בתוך הכור;
• הבטחת פיזור שווה של אוכלוסיית החיידקים;
• מניעת היווצרות חללים והצטברויות המפחיתות את השטח היעיל של הכור.

בבחירת השיטה ושיטת הערבוב המתאימה יש לקחת בחשבון שתהליך התסיסה הוא סימביוזה בין זני חיידקים שונים, כלומר חיידקים ממין אחד יכולים להאכיל מין אחר. כאשר קהילה מתפרקת, תהליך התסיסה לא יהיה פרודוקטיבי עד שתיווצר קהילה חדשה של חיידקים. לכן, ערבוב תכוף מדי או ממושך ואינטנסיבי מזיק. מומלץ לערבב לאט את חומרי הגלם כל 4 - 6 שעות.

מעכבי תהליכים

המסה האורגנית המותססת לא צריכה להכיל חומרים (אנטיביוטיקה, ממיסים וכו') המשפיעים לרעה על הפעילות החיונית של מיקרואורגניזמים. חלק מהחומרים האנאורגניים אינם תורמים ל"עבודה" של מיקרואורגניזמים, לכן, למשל, אי אפשר להשתמש במים שנותרו לאחר שטיפת בגדים עם חומרי ניקוי סינתטיים כדי לדלל זבל.

גם אם לא משתמשים בחומרים רעילים לייצור ביוגז, ריכוז גבוה מדי של חומרים בודדים או מלח שולחן עלול לעכב את גדילת החיידקים ולכן את ייצור הביוגז. הגבול העליון של כמה מהחומרים האנאורגניים הנפוצים ביותר ניתן בטבלה 5.

טבלה 5. מגבלות עיכוב עבור מעכבים אנאורגניים נפוצים

סוגי חומרי גלם

זבל בקר

זבל בקר הוא חומר הגלם המתאים ביותר לעיבוד במפעלי ביו-גז, שכן חיידקים המייצרים מתאן נמצאים כבר בקיבה של הבקר. ההומוגניות של זבל בקר מאפשרת לנו להמליץ ​​עליו לשימוש במפעלי עיכול מתמשכים.

בדרך כלל מערבבים זבל טרי במים וממנו בוחרים קש לא מעוכל למניעת משקעים וקרום. שתן בקר מעלה משמעותית את כמות הביוגז המופקת ולכן מומלץ לבנות חוות עם רצפת בטון וניקוז ישיר של הפרשות למיכל ערבוב.

זבל חזירים

כשמחזיקים חזירים במכלאות ובדוכנים ללא משטח מרוצף (בטון, עץ וכו'), ניתן להשתמש בזבל בלבד. יש לדלל אותו במים כדי להשיג את העקביות הנכונה לעיבוד. הזבל המדולל במים חייב לשקוע במיכל כדי שהחול והאבנים הקטנות המצויות בזבל ישקעו ולא ייכנסו לכור. אחרת, חול ואדמה הנכנסים לכור יצטברו בתחתית הכור וידרשו ניקוי תכוף. כמו במקרה של זבל בקר, מומלץ לבנות משקים עם רצפות בטון והזרמה ישירה של צואה למיכל לערבוב חומרי גלם.

זבל כבשים ועיזים

עבור כבשים ועיזים המוחזקים ללא מדרכה, המצב דומה לזה המתואר עבור זבל חזירים. מכיוון שחוות עיזים היא למעשה המקום היחיד לאיסוף מספיק זבל, וגם אז רק בתנאי מצעי קש, חומר ההזנה למפעל ביוגז הוא בעיקר תערובת של זבל וקש. רוב המערכות המעבדות חומרי גלם כאלה פועלות במצב אצווה, שבו תערובת של זבל, קש ומים מועמסת ללא הכנה מוקדמת ונשארת בכור לתקופה ארוכה יותר מאשר זבל טהור.

איור.9. אחזקת חזירים בחווה עם רצפת בטון. צילום: Vedenev A.G., OF "נוזל"

זבל עוף

לעיבוד זבל תרנגולות מומלצת החזקת כלובים של ציפורים או התקנת מוט על שטח מצומצם המתאים לאיסוף זבל. במקרה של שמירה על רצפות של ציפורים, שיעור החול, הנסורת, הקש בהמלטה יהיה גבוה מדי. יש צורך לקחת בחשבון בעיות אפשריות ולנקות את הכור לעתים קרובות יותר מאשר בעבודה עם סוגים אחרים של חומרי גלם.

זבל עוף משולב היטב עם זבל בקר וניתן לעבד אותו יחד איתו. כאשר משתמשים בלשלשת ציפורים טהורה כחומר גלם, קיים סיכון לריכוזי אמוניה גבוהים. זה יכול להוביל ליעילות מפעל נמוכה.

צוֹאָה

במידה והצואה מעובדת במפעלי ביו-גז, יש לעצב את השירותים כך שהצואה נשטפת בכמות קטנה של מים. יש לוודא שלא יכנסו מים ממקורות אחרים לאסלה, ולהגביל את כמות מי ההדחה ל-0.S - 1 ליטר מים כדי למנוע דילול יתר של חומרי הגלם.

איור.10. עיבוד משולב של צואה במפעל ביוגז ג. Belovodskoe. צילום: Vedenev A.G., OF "נוזל"

תפוקת גז ותכולת מתאן

תפוקת הגז מחושבת בדרך כלל בליטרים או מטר מעוקב לק"ג חומר יבש הכלול בזבל. הטבלה מציגה את ערכי תפוקת הביוגז לק"ג חומר יבש עבור סוגים שונים של חומרי גלם לאחר 10-20 ימי תסיסה כאשר המפעל פועל במצב מזופילי.

כדי לקבוע את התפוקה של ביוגז מחומר הזנה טרי באמצעות הטבלה, יש לקבוע תחילה את תכולת הלחות של החומר הטרי. לשם כך ניתן לייבש קילוגרם זבל טרי ולשקול את השאריות היבשות. ניתן לחשב את הלחות של זבל באחוזים לפי הנוסחה: (1 - משקל זבל מיובש) × 100%.

טבלה 6. תפוקת ביוגז ותכולת מתאן בו בעת שימוש בסוגים שונים של חומרי גלם

חשבו כמה זבל טרי עם תכולת לחות מסוימת יתאים ל-1 ק"ג של חומר יבש באופן הבא: הורידו את תכולת הלחות של הזבל באחוזים מ-100, ולאחר מכן חלקו 100 בערך זה: 100: (100% - לחות ב-% ).

דוגמה 1: אם תקבע שתכולת הלחות של זבל הבקר המשמש כחומר גלם היא 85%, אז 1 ק"ג חומר יבש יתאים ל-100:(100 - 85) = כ-6,6 ק"ג זבל טרי. המשמעות היא שמ-6,6 ק"ג זבל טרי נקבל 0,2S0 - 0,320 מ"ק ביוגז, ומ-3 ק"ג זבל בקר טרי נוכל לקבל פי 1 פחות: 6,6 - 0,037 מ"ק ביוגז.

דוגמה 2: קבעתם את תכולת הלחות של זבל חזירים - 80%, כך ש-1 ק"ג של חומר יבש יהיה שווה ל-5 ק"ג של זבל חזירים טרי. מהטבלה אנו יודעים ש-1 ק"ג של חומר יבש (או 5 ק"ג זבל חזירים טרי) משחרר 0,340 - 0.S80 מ' של ביוגז. המשמעות היא ש-1 קילוגרם של זבל חזירים טרי משחרר 0,068 - 0,116 מ"ק של ביוגז.

ערכים משוערים

אם ידוע משקל הזבל הטרי היומי, התשואה היומית של ביוגז בתנאים של קירגיזסטן תהיה בערך כדלקמן:

• 1 טון של זבל בקר 25-30 מ"ק של ביוגז;
• 1 טון של זבל חזירים 50 - 70 מ"ק של ביוגז;
• טון אחד של צואת ציפורים 1 - 50 מ"ק ביוגז.

יש לזכור שערכים משוערים ניתנים לחומרי גלם מוגמרים עם תכולת לחות של 85% - 92%.

משקל ביוגז

המשקל הנפחי של ביו-גז הוא 1,2 ק"ג ל-1 מ"ק, לכן, בעת חישוב כמות הדשן המתקבל, יש להפחיתו מכמות חומרי הגלם המעובדים.

עבור עומס יומי ממוצע של 55 ק"ג חומרי גלם מראש בקר אחד ותפוקת ביוגז יומית של 1,5 - 2,0 מ"ק לראש בקר, מסת חומרי הגלם תקטן ב-3 - 4% במהלך העיבוד במפעל ביוגז.

בעיית קילוף

אם נצפה בנפח גבוה של גז, אך הוא אינו דליק מספיק, זה אומר לעתים קרובות כי נוצר קצף או קרום על פני השטח של ההזנה בכור. אם לחץ הגז נמוך מאוד, פירוש הדבר עשוי גם להיות שנוצר קרום החוסם את צינור הגז. יש צורך להסיר את הקרום מפני השטח של חומר הגלם בכור.

הסרת הקרום

תכונה של הקרום שנוצר על פני חומר הגלם בכור של מפעל ביו-גז הוא שהוא אינו שביר, אלא צמיג ויכול להתקשות מאוד תוך פרק זמן קצר. כדי להרוס אותו, אתה צריך לשמור אותו לח. כלומר, ניתן לשפוך את הקרום במים או להוריד לחומר הגלם.

מיון חומרי גלם

קש, דשא, גבעולי דשא ואפילו זבל מיובש פשוט צפים אל פני חומר הגלם, בעוד חומרים יבשים ומינרלים מתיישבים בתחתית הכור ועם הזמן יכולים לסגור את פתח ההזרמה או לצמצם את שטח העבודה של הכור . עם חומרי גלם מוכנים כראוי עם תכולת מים לא גבוהה מדי, בעיה זו אינה מתעוררת.

חומר גלם מוגמר

כאשר משתמשים בזבל בקר טרי, אין בעיית קרום. בעיות מתעוררות כאשר קיימים חומרים אורגניים מוצקים ולא מפורקים בחומר הגלם. לפני בניית המפעל יש לבדוק את האפשרות לעיבוד בכור במזון ובזבל לבעלי חיים. ייתכן שיהיה צורך לטחון בזהירות את ההזנה ובמקרה זה עדיף לחשב את העלויות הנוספות מראש. בעיית תכולת המוצקים בחומרי גלם חמורה הרבה יותר עבור זבל חזירים וזבל עופות. חול שניקר על ידי תרנגולות ונוצות בלשלשת הופכים את צואת הציפורים לחומר גלם קשה.

הרכב חומרי גלם

מחקרים על ההרכב הכימי של חומרי גלם לפני עיבוד במפעלי ביו-גז בוצעו על ידי מדענים ממדינות זרות ומקירגיזסטן.

טבלה 7. הרכב חומרי גלם לפני עיבוד במפעל ביוגז

קשיח

צמיגות חומר הגלם במהלך העיבוד מופחתת באופן ניכר, שכן כמות החומר המוצק (קש וכו') מופחתת ב-50% על ידי תסיסה בתנאים יציבים.

ריח

לביו-דשן יש ריח הרבה פחות עז מריח חומרי הגלם בהם נעשה שימוש (זבל, שתן). עם זמן תסיסה מספיק, כמעט כל החומרים הריחניים מעובדים לחלוטין.

חומרים מזינים

התכונות התזונתיות של דשן ביולוגי נקבעות על פי כמות החומרים האורגניים והיסודות הכימיים שהוא מכיל. כל אבות המזון לצמחים, כגון חנקן, זרחן, אשלגן ומגנזיה, כמו גם יסודות קורט וויטמינים הדרושים לצמיחת צמחים, מאוחסנים בדשן ביולוגי. ליחס בין פחמן וחנקן (בערך 1:15) יש השפעה חיובית על איכות הקרקע. טבלה 8 מציגה את תכולת החומרים התזונתיים המשוערת של דשן ביולוגי.

טבלה 8. תכולת היסודות בדשן ביולוגי (גרם לק"ג חומר יבש)

פוספט ואשלגן

תכולת הפוספט (צורת זרחן הנספג ישירות בצמחים) אינה משתנה במהלך התסיסה של חומרי גלם. בצורה זו, כ-50% מכלל תכולת הזרחן יכולה להיספג על ידי צמחים. התסיסה אינה משפיעה על תכולת האשלגן, מ-75 עד 100% ממנו יכולים להיספג בצמחים.

חנקן

שלא כמו פוספט ואשלגן, חלק מהחנקן משתנה במהלך התסיסה. כ-75% מהחנקן הכלול בזבל טרי הופך לחלק ממקרומולקולות אורגניות, 25% הנותרים נמצאים בצורת מינרלים. לאחר עיבוד במפעל ביו-גז, כ-50% מהחנקן בדשן הביולוגי הוא בצורה אורגנית, ו-50% בצורה מינרלית. חנקן מינרלי יכול להילקח ישירות על ידי צמחים, בעוד שחנקן אורגני חייב להיות מינרל תחילה על ידי מיקרואורגניזמים בקרקע.

מחברים: Vedenev A.G., Vedeneva T.A.

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון ניווט בשעונים אטומיים יחליף את ה-GPS 17.10.2012 צבא ארה"ב החל בשלב האחרון של פיתוח אבות טיפוס של שבבים שיהפכו את צבא ארה"ב לעמיד בפני אובדן מערכת הניווט GPS. האיום של אובדן המודעות למצב והיכולת לספק תקיפות מדויקות בהיעדר GPS הדאיג את צבא ארה"ב זה מכבר. יחד עם זאת, עבור רוב המדינות, כשלים בהפעלת ה-GPS הם התקווה היחידה לספק לפחות התנגדות יעילה למכונה הצבאית ההיי-טקית של ארצות הברית. מרכז המחקר הצבאי של צבא ארה"ב, CERDEC, פתח בציון דרך גדול בתוכניתו לפיתוח מכשירים לשמירה על דיוק ניווט גבוה בהיעדר אות GPS. אנחנו מדברים על יצירת אצווה של 500 אבות טיפוס של שעונים אטומיים על שבב, או בקיצור CSAC. מטרת תוכנית ה-CSAC היא להבטיח את תפקוד מערכות הניווט והנשק של כל יחידה קרבית של צבא ארה"ב בכל תנאי. במקביל, עלויות הציוד יופחתו וצריכת החשמל של מערכות הניווט תפחת. שעונים אטומיים הם מרכיב חשוב במערכת ניווט שאינה תלויה ב-GPS. בשילוב עם חיישני CSAC אחרים, הם יכולים לספק סנכרון זמן ברשת טקטית קרבית, למשל, במקרה של זיוף (נסיונות להחליף אות אמיתי באות כוזב), ולזהות מידע שגוי. שעונים אטומיים מדויקים במיוחד מאפשרים לשפר את הדיוק של מערכות ניווט אינרציאליות וליצור רשתות ניווט מקומיות. עד כה ניתן היה להתקין שעונים אטומיים מגושמים רק על פלטפורמות גדולות: ספינות, מטוסים וכו'. עם זאת, אפשרות זו אינה מתאימה לתחמושת וציוד חי"ר. לכן נוצרו CSAC מיניאטוריים בנפח של כ-15 סנטימטר מעוקב. ניתן לשלב בקלות את השעונים האטומיים הללו בנשק לביש, מחשב נייד או תחמושת מונחית. CERDEC מקווה שכל ספק של שעונים אטומיים חדשים יוכל בסופו של דבר לייצר יותר מ-20 CSACs בשנה, בטווח מחירים של 300 דולר או פחות.

עוד חדשות מעניינות:

▪ בטון רומי עתיק יכול להתאושש

▪ מכוניות וולוו בנהיגה עצמית עם ראות לכל עבר

▪ הלייזר שם ננו-נקודות

▪ חולדות חבלנים טובות יותר מגלאי מתכות

▪ מעבד GPS חסכוני באנרגיה לאלקטרוניקה לבישה מבית Broadcom

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע באתר Art of Audio. מבחר מאמרים

▪ מאמר W-60 יאכטות אוקיינוס. היסטוריה של המצאות וייצור

▪ מאמר מאיפה מגיעה הרוח? תשובה מפורטת

▪ מאמר בקר QCD. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ מאמר מחוללי אותות על שבבי CMOS. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר אגרטל טנטלום. ניסוי פיזי

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר

www.diagram.com.ua
2000-2024