Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

К основным технологий использования биоэнергетических ресурсов относятся:

 

• анаэробное сбраживание (сбраживания без доступа кислорода, при котором с помощью определенных видов метаногенных бактерий вырабатывается биогаз - метанвмисний газ содержит до 60-70% метана);

 

 

• термохимическая переработка (сжигание, пиролиз, газификация - различаются конечным продуктом и степени доступа кислорода);

 

• получения биотоплива для автомобилей (биоспирт и биодизель). Анаэробное сбраживание. Биогаз

 

Технологии анаэробного сбраживания можно применять к практически любого вида биоэнергетических ресурсов. Однако наиболее распространенным является их приспособления к ресурсам с высоким содержанием влаги.

 

Газ, образующийся на основе анаэробного разложения органического вещества, был открыт Ширли в 1667 году и получил название «болотного газа» вследствие его обилия в толще застойных вод.

 

В 1884 г. В. Гайон, ученик Л. Пастера, представил результаты исследований, посвященных процессу ферментации при выполнении которых было установлено, что газ, полученный в процессе ферментации, может быть использован как энергетический ресурс для выработки тепловой и электрической энергии.

 

В первой части ХХ века изучались различные технологии ферментации, в частности влияние различных видов сырья, микрофлоры. Изучались и температурные режимы протекания процесса генерации метана.

 

В 50-60-х годах значительное влияние на развитие исследований в области анаэробной ферментации мало массовое строительство станций очистки сточных вод. Так, только в ФРГ в 1951 году работало 48 заводов по переработке сточных вод, производили 26 млн м3 био-газа в год.

 

Значительное привлечение внимания мирового сообщества к процессу анаэробной ферментации органических отходов как к источнику получения энергетического ресурса началось во время нефтяных кризисов в капиталистических странах (первая из них произошла в 1973 году).

 

И наконец, в последние десятилетия, следует отметить расширение использования биогаза для предотвращения выбросов парниковых газов в атмосферу. Биогаз представляет собой смесь газов, большую часть которой составляют метан (СН4) и диоксид углерода (СО2). Также как примеси в состав биогаза входят сероводород (Н ^), азот (N2), водород (Н2), моноокиси углерода (СО) и др..

 

Основными характеристиками биогаза как энергетического ресурса является содержание метана и его теплотворная способность. Содержание метана в составе биогаза зависит от использованного биоэнергетического ресурса, а также от технологии его получения. Наименьшие концентрации метана в составе биогаза имеет биогаз свалок твердых бытовых отходов (ТБО) вследствие невозможности контроля процесса его образования. Для небольших свалок этот показатель составляет 20-30%, для более крупных - 40-60%. Для станций очистки городских сточных вод содержание метана в составе биогаза несколько больше - от 50% (например, в проекте города Chambery, Франция) до 70% (в проекте города Trollhattan, Швеция). Чаще всего его содержание составляет 65%. Наибольших значений содержание метана достигает при использовании отходов животноводства или пищевой промышленности - 80-81%.

 

Теплотворная способность, имеет тесную связь с содержанием метана колеблется чаще всего от 17 до 25 МДж/м3. В случае применения технологий очистки биогаза от примесей (которыми являются двуокись углерода, азот, сероводород и др.). Теплотворная способность может достигать 35 МДж/м3.

 

С технологической точки зрения, в процессе анаэробной ферментации (метаногенеза) выделяют определенные стадии:

 

• стадия гидролиза - исходный субстрат, вмещающий полимерные соединения, раскладывается до мономеров. Для различных субстратов (целлюлоза, крахмал, пектин, белки) гидролиз проводится различными микроорганизмами;

 

• стадия ацидо-и сольвентогенезу - превращение продуктов гидролиза в смесь жирных кислот и нейтральных растворителей. Наблюдается выделение водорода, двуокиси углерода, сероводорода, аммиака. На данной стадии проводятся разнообразные виды брожения - спиртовое, маслянокислое и др.. Преобразование осуществляется с помощью гидролизерив и «микрофлоры рассеяния», поглощающей продукты гидролиза и обеспечивает их сбраживания;

 

• ацетогенна стадия. Тесно связана с метаногенная, так как последняя использует водород, образуется ацетогенезу;

 

• метаногенная стадия - превращение в метан и двуокись углерода полученного сырья: 1) смеси двуокиси углерода и водорода, 2) ацетат 3) формиата 4) метанола, 5) метиламин, 6) монооксида углерода. Всего существует 13 видов метанобактерий, которые между собой делятся по используемой сырьем.

 

Известно 3 термические режимы метаногенеза:

 

• психрофильные (+5 ° С - +20 ° С);

 

• мезофильный (+30 ° С - +42 ° С);

 

• термофильный (+54 ° C - +56 ° C).

 

На практике чаще всего применяются мезо-и термофильный режимы. Вообще, можно сказать, что при переходе от одного режима к другому эффективность процесса возрастает примерно в 1,5-2 раза, что выражается, в частности, во времени, который необходим для сбраживания сырья (рис. 4.2). Вообще, в технологиях производства биогаза можно выделить виды:

 

• неконтролируемое производство биогаза на свалках;

 

• сбраживания биогаза в реакторах (метантенках). Производство биогаза на свалках осуществляется на сравнительно

 

значительной глубине в толще свалки (около 5 метров и глубже). Свалки представляют собой огромные реакторы по производству биогаза. Однако проблемой является то, что мы не можем контролировать процесс ме-таногенезу. Как следствие, во-первых, биогаз свалок ТБО производится независимо от того, хотим мы этого или нет. Поэтому использование биогаза свалок является одним из основных приоритетов в развитии биоэнергетики. Во-вторых, состав биогаза очень нестабильным и содержит большое количество примесей. Как результат, необходимо устанавливать дополнительное оборудование для очистки биогаза (рис. 4.3).

 

Для других типов биоэнергетических ресурсов используется технология сбраживания отходов в реакторе. Существуют два основных типа реакторов: с периодической загрузкой (сырье загружается в реактор, находится там в течение определенного времени (обычно 2-3 недели), затем заменяется новой. Другим типом являются реакторы непрерывного загрузки - субстрат движется с достаточно медленной скоростью по реактору и при его доходження до конца пути в реакторе становится уже сброженного сырьем.



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии