БИОМАССА Как источник энергии

Эксплуатационная характеристика системы

Оценку эксплуатационной характеристики системы биометаногенеза обычно производят после того, как процесс достиг устойчивого состоя­ния. Для этого используются такие показатели, как выход газа и содер­жание в нем метана, скорость производства метана, наличие летучих жирных кислот, рН, щелочность 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. 5]. Поэтому считается, что перегниватели находятся 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 достижения утойчивого биологического состояния может потребоваться больше времени.

Производство газа. Конечными продуктами биометаногенеза являют­ся метан и диоксид углерода, 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 длительному 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 отходящих из перегнивателя веществ и озолении могли 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.

'9-89

1. Замена содержимого в перегнивателе в зависимости От времени

Г

= е-'»,

Где С,-концентрация во времени t; С0-начальная концентрация; t-время, сут; 0-время гидравлического удержания, сут. 2. Производство газа

Где G-производство газа в литрах при 760 мм рт. ст., 15,7°С; Gm-фактически получено газа, л; Р-атмосферное давление, мм. рт. ст.; РНг0-давление пара при Т; Т-температура газа, °С; 0,380-поправочная постоянная для 760 мм рт. ст. и 15,7°С.

3. Выход газа

G

Где Gy - выход газа, л/г летучей части твердых веществ; VSaddcd-добавленная летучая часть твердых веществ, г/л в сутки (кг летучей части твердых ве - ществ/м3 в сутки).

4. Выход метана

Му = GyMc,

Где Му - выход метана, л/г летучей части твердых веществ (м3/кг летучей части твердых веществ); Мс-содержание метана, мол.%.

5. Интенсивность производства метана

MPR = MyL,

Где MPR-интенсивность производства метана, м3/м3 микрокультуры, сут; L - загрузка, г летучей части твердых веществ/л микрокультуры в сутки (кг ле­тучей части твердых веществ/л в сутки).

6. Уменьшение летучей части взвешенных веществ

VSred = 50,8

Где УБ^-доля превращения летучей части твердых веществ, %; VS-содержание летучей части твердых веществ в твердой части сырья, %; С-содержание углерода, % от твердого вещества сырья; 50,8-постоянная для пересчета вы­хода газа в углерод.

Рис. 5. Расчет производительности установки по получению метана путем ана­эробного перегнивання морской водоросли.