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유기 폐기물로부터 바이오가스를 생산하는 것은 혐기성(공기에 접근하지 않음) 조건에서 소위 "메탄 소화"의 결과로 가연성 가스를 방출하는 능력에 기초합니다. 메탄 소화 중에 생성되는 바이오가스는 메탄 50-80%, 이산화탄소 20-50%, 황화수소 약 1%와 소량의 기타 가스(질소, 산소, 수소, 암모니아, 일산화탄소 및 등.). 연소 중에 1m2의 메탄이 약 20-25MJ에 해당하는 에너지를 방출한다는 것을 기억해 봅시다.

결과적으로 두 가지 주요 미생물 그룹의 중요한 활동으로 인해 유기 물질이 분해되는 동안 "메탄 발효"가 발생합니다. 일반적으로 산을 형성하는 박테리아 또는 발효 미생물이라고 불리는 한 그룹의 미생물은 복잡한 유기 화합물(섬유질, 단백질, 지방 등)을 더 간단한 것으로 분해하고 XNUMX차 발효 산물이 발효 배지에 나타납니다. 알코올, 수소, 일산화탄소, 아세트산 및 포름산 등. 이러한 덜 복잡한 유기 물질은 두 번째 박테리아 그룹, 즉 유기산을 필요한 메탄과 이산화탄소로 전환시키는 메탄 형성 박테리아의 영양원입니다. , 등.

일부 데이터에 따르면 최대 XNUMX종의 다양한 미생물이 이 복잡한 변형 복합체에 관여하고 있지만 주요 미생물은 여전히 마타노겐 박테리아입니다. 산을 생성하는 발효 미생물보다 훨씬 더 느리게 증식하고 환경 변화에 더 민감하므로 먼저 휘발성 산이 발효 배지에 축적되고 메탄 발효의 첫 번째 단계를 산성이라고 합니다. 그런 다음 산의 형성 및 처리 속도가 균일화되어 향후 기질 분해와 가스 형성이 동시에 발생합니다. 그리고 당연히 가스 배출의 강도는 메탄을 생성하는 박테리아의 생존 조건에 따라 달라집니다.

산을 생성하는 박테리아와 메탄을 생성하는 박테리아는 모두 자연의 모든 곳, 특히 동물 배설물에서 발견됩니다. 소분뇨에는 발효에 필요한 완전한 미생물 세트가 포함되어 있다고 믿어집니다. 그리고 이것에 대한 확인은 반추 동물의 반추위와 내장에서 메탄 형성 과정이 지속적으로 진행되고 있다는 것입니다. 따라서 발효 과정을 촉발하기 위해 바이오가스를 생산하기 위해 메탄 생산 박테리아의 순수 배양물을 사용할 필요가 없습니다. 기질에 이미 존재하는 박테리아에게 생존에 적합한 조건을 제공하는 것만으로도 충분합니다.

이러한 조건을 만들기 위해 유기 폐기물은 엄격한 혐기성 환경과 적절한 온도 및 산(pH) 체제, 압력 등이 유지되는 특수 발효실(생물반응기)에서 발효됩니다.

이제 바이오가스 플랜트의 다양한 설계를 고려하기 전에 해당 플랜트의 운영 효율성에 영향을 미치는 주요 요인에 대해 간략하게 살펴보겠습니다. 이러한 요소를 아는 것은 바이오플랜트의 수익성을 높여줄 것이며 꼭 필요한 가스를 얻는 작업을 쓸모없는 분뇨 퍼내기로 바꾸지 않을 것입니다!

유기 폐기물로부터 바이오가스를 생산하는 플랜트는 일반적으로 네 가지 주요 유형으로 나뉩니다.

열 공급 없이 발효 바이오매스 혼합 없이:
열 공급이 없지만 발효 덩어리가 혼합됨;
열 공급 및 바이오매스 혼합;
열 공급, 바이오매스 혼합, 발효 과정 모니터링 및 제어 수단이 포함됩니다.

바이오가스 플랜트의 필수 구성 요소는 바이오리액터 자체와 바이오가스 수집을 위한 가스 홀더임이 분명하지만, 바이오매스를 가열하고 혼합하는 장치와 제어 수단은 매우 유용한 장치이지만 그것 없이도 할 수 있습니다.

저자: 쇼민 A.A.

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