바이오제너레이터의 효율성을 달성하는 방법. 구성표, 설명

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바이오발전기의 효율성을 달성하는 방법. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전

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바이오가스 생산 공장의 효율적인 운영을 위해서는 엄격한 혐기성 환경 외에도 여러 가지 요구 사항을 충족해야 합니다. 첫째, 반응기 내 최적의 온도와 산성 조건을 유지합니다. 둘째, 발효 배지의 영양소 존재를 지속적으로 모니터링하여 이 배지의 억제제 물질, 즉 미생물의 필수 활동을 방해하는 물질의 함량을 낮추십시오.

일반적으로 메탄 형성은 상당히 넓은 온도 범위(8~60°C)에서 발생하며 특정 온도에서는 특정 유형의 박테리아가 발효 과정에 참여합니다.

일반적으로 특정 유형의 박테리아가 선호하는 세 가지 특징적인 온도 수준이 있습니다. 8~20°C의 온도에서는 초냉성 모드, 30~40°C에서는 중온성 모드, 45~60°C에서는 호열성 모드가 발생합니다. 호열성 및 중온성 발효 모드가 더 생산적이지만 세 가지 모드 모두 장점과 단점이 있습니다. 온도가 더 높은 모드에서는 최적의 온도를 유지하기 위해 더 많은 에너지가 필요하지만, 발효 기간을 줄임으로써 바이오리액터의 부피를 크게 줄여 바이오가스 플랜트의 생산성을 높일 수 있습니다.

그러나 실제로 바이오매스의 높은 온도를 유지하는 것은 바이오리액터의 가열 및 온도 조절을 위한 큰 에너지 비용과 관련이 있으며, 이는 결과적으로 바이오가스 생산 공정 비용을 크게 증가시킵니다. 따라서 호열성 발효 중에 발효실의 내용물을 가열하는 데 필요한 에너지 비용이 너무 높아서 다른 경우보다 빠른 발효와 관련된 모든 이점을 초과합니다. 따라서 가정 환경에서는 중온성(30~40°C) 또는 호냉성(8~20°C) 메탄 발효만이 실제적으로 중요합니다.

정상적인 발효가 일어나기 위해서는 배지의 약알칼리성 반응이 필요합니다(pH = 6,7-7,6). 산 생성 및 메탄 박테리아의 최적(균등한) 활동을 통해(즉, 꾸준한 발효 과정을 통해) pH 값은 "자동으로" 원하는 한계 내에서 유지됩니다. 그러나 때로는 산을 생성하는 박테리아가 메탄 박테리아보다 빠르게 증식하기 시작하는데, 이는 발효실 내 휘발성 지방산의 농도가 증가하고 소위 "산성화"가 발생하여 결과적으로 바이오가스 생산량이 감소하고 산도가 감소하는 이유입니다. 바이오매스가 증가합니다. 이 경우 생물반응기의 내용물에 뜨거운 물, 석회유, 소다를 첨가해야 합니다. 질소와 탄소의 균형이 깨지면 바이오매스에 소의 소변을 첨가해 균형을 회복한다.

혐기성 박테리아의 방해받지 않는 증식의 기본은 당연히 발효 배지에 영양분이 존재하는 것입니다. 그리고 메탄박테리아의 성장에 필요한 거의 모든 영양분은 바이오가스 생산의 주요 원료인 동물 배설물에서 나옵니다. 메탄을 생성하는 박테리아의 종 구성이 다양하기 때문에 거의 모든 유형의 액체 및 고체 유기 폐기물을 사용할 수 있습니다. 그러나 바이오가스 생산을 위한 최고의 유기물은 식물 잔재물과 혼합된 가축 분뇨입니다(바이오매스 수분 함량은 최소 85-90%입니다).

발효된 유기물에는 미생물의 필수 활동에 부정적인 영향을 미치는 물질(항생제, 용매 등)이 포함되어서는 안 됩니다. 일부 비유기 물질도 미생물의 "작업"에 기여하지 않으므로 예를 들어 합성 세제로 세척한 후 남은 물을 사용하여 분뇨를 희석할 수 없습니다.

바이오가스 생산은 다른 많은 요인에 따라 달라집니다. 예를 들어, 떠다니는 껍질이 유기물 표면에 주기적으로 형성되어 바이오가스 방출을 방해합니다. 따라서 하루에 1~2회 생물반응기의 내용물을 저어줌으로써 이를 제거해야 합니다. 교반은 또한 발효실에 위치한 바이오매스의 온도와 산도의 균일한 분포를 촉진합니다.

유기물의 완전한 분해에는 일반적으로 오랜 시간이 걸립니다. 동시에 이러한 유형의 폐기물의 고유 분해 속도를 고려한 발효 기간은 필요한 유기물의 분해 정도에 따라 달라집니다. 일반적으로 유기물(거름)이 최대 30~33%까지 분해될 때 최대 바이오가스 생산량과 최고 품질의 비료가 관찰됩니다. 바이오매스가 바이오리액터에 14~15일 동안 남아 있을 때 분해 완전도는 25%입니다.

연속 발효 방법을 사용하면 반응기에서 "사용된" 특정 양의 유기물의 하역이 동일한 양의 신선한 물질의 장입과 동시에 발생할 때 가장 많은 양의 바이오가스가 방출됩니다. 가정용 소규모 바이오가스 플랜트의 경우 일일 로딩 용량은 일반적으로 발효실 유효 부피의 4~5%를 초과하지 않습니다.

저자: 쇼민 A.A.

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