Розробка комплексної технології отримання біогазу із багатокомпонентних субстратів
Вантажиться...
Дата
2013-12-20
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 03.00.20 - біотехнологія.
Дисертація присвячена підвищенню ефективності метанового зброджування багатокомпонентних сумішей шляхом розробки комплексної бІотехнології та відповідних конструктивно-технологічних параметрів промислової комплексної біогазової установки.
Наведено аналіз тенденцій розвитку біотехнологій анаеробного зброджування органічних речовин і визнано доцільним створення й реалізацію комплексної біотехнології метанового зброджування. Обґрунтовані СР-технології вирощування енергетичної кукурудзи на силос для подальшого зброджування у складі багатокомпонентних субстратів, які забезпечують скорочення використання ресурсів, зменшення антропогенного навантаження на довкілля та частково усувають причини забруднення субстрату інгібіторами процесу зброджування.
Найбільший вихід біогазу виявлено за умов застосування біореактора витіснення при більшому на 3 % виході біогазу порівняно з проточним і на 11% порівняно з реактором періодичного завантаження субстрату.
Уперше отримано аналітичні залежності для визначення характеристик горизонтального обертового метантенку, зокрема: рівнів занурення його в рідину, коефіцієнта його заповнення, відстані від його центра до рівня біомаси. Встановлено технологічну доцільність зброджування багатокомпонентних субстратів, застосування горизонтальних метантенків і використання маточних біогазових установок малої потужності. Визначено раціональні параметри і режими роботи комплексної біогазової установки й обґрунтовано ефективність рідких органічних добрив, що скорочують тривалість вегетації на 10-15 %.
Результати досліджень впроваджено при розробці «Вихідних вимог на техніко- технологічну операцію метанового зброджування біомаси в сільськогосподарських біогазових установках», стандартів України, рекомендацій і формуванні міжнародного проекту «Євросело - XXI століття»
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 03.00.20 - биотехнология. Актуальность темы заключается в поиске способов повышения эффективности метанового сбраживания многокомпонентных субстратов путем разработки комплексной биотехнологии и соответствующих конструктивно-технологических параметров промышленной биогазовой установки. Технологии анаэробного сбраживания развиваются в направлении унификации составных производственных процессов. Энергетические показатели производства энергоносителей находятся в непосредственной зависимости от качества сырья. Усовершенствование конструкций биореакторов ведет к оптимизации жизнедеятельности метаногенных бактерий и снижению энергозатрат на переработку субстрата. В работе представлен анализ тенденций развития биотехнологий анаэробной ферментации органических веществ, обоснована целесообразность создания и реализации комплексной биотехнологии метанового сбраживания. В работе рассмотрены подходы и предложена методика разработки технологии более чистого производства энергетической кукурузы на силос для дальнейшего сбраживания в составе многокомпонентных субстратов, которая обеспечивает сокращение использования ресурсов, снижение антропогенного влияния на окружающую среду и частично решают проблему загрязнения субстрата ингибиторами процесса анаэробной ферментации. Разработана технологическая схема выращивания кукурузы на силос по СР- технологии с ее последующим сбраживанием в биогазовой установке. Установлена технологическая целесообразность коферментации навоза КРС и куриного помета с другими субстратами, применения горизонтальных метантенков для уменьшения энергетических издержек на поддержание мезофильного процесса, использования маточных биогазовых установок низкой мощности периодического действия с подогревом субстратов, определения рациональных пропорций составляющих многокомпонентных субстратов, дифференциации режимов работы биогазовых реакторов с разными видами сырья. Определены рациональные параметры и режимы работы комплексной биогазовой установки. Обоснована эффективность жидких органических удобрений, которые сокращают продолжительность вегетации на 10-15 %. Разработана нормативная документация и проведена промышленная апробация разработанной комплексной технологии получения биогаза из многокомпонентных субстратов. Результаты исследований внедрены при разработке «Исходных требований на технико-технологическую операцию метанового сбраживания биомассы в сельскохозяйственных биогазовых установках», стандартов Украины, рекомендаций и формировании международного проекта «Евросело - XXI века». При использовании биогазовой установки вытеснения получен наибольший выход биогаза, который на 3 % по сравнению с проточным, и на 11 % - реактором с периодической загрузкой сбраживаемого субстрата. Получены аналитические зависимости для определения характеристик горизонтального оборотного метантенка, а именно: уровня его погружения в жидкость, коэффициента его заполнения, расстояния от его центра до уровня биомассы. В работе представлено технико-экономическое обоснование целесообразности применения СР-технологии выращивания энергетической кукурузы на силос с последующим ее сбраживанием в биогазовой установке.
Dissertation for scientific degree of Candidate of Technical Sciences on specialty 03.00.20 - Biotechnology. Dissertation is dedicated to increasing of fermentation effectiveness of multicomponent substrates due to development of an integrated biotechnology and related construction and technological parameters of complex industrial biogas plant. Trends of organic substrates anaerobic digestion were analyzed and featured the necessity of integrated biotechnology for methane fermentation development and implementation. CP-technologies of energy corn growing for silage with following digestion in multicomponent substrates provide reduction of resources usage, anthropogenic impact on the environment and partially eliminate substrates pollution by inhibitors of fermentation process. The highest biogas yield were marked by bioreactor of substitution type giving 3 % more biogas in comparison with flow-type reactor and 11 % more against batch reactor. Analytical dependences for determination of horizontal revolvable reactor were received, including its submersion level into the liquid, filling ratio, distance from the center to the biomass level. There were established the technological feasibility of multicomponent substrates digestion, horizontal reactors and mother biogas plants of low capacity. Rational parameters and operation modes of integrated biogas plant were determined and effectiveness of liquid organic fertilizers was confirmed by shortening the growing season up to 10-15 %. Research results have been implemented by preparation of “Initial claims for technical and technological operation of biomass methane digestion in agricultural biogas plants”. Standards of Ukraine, guidelines, formation and development of Tun-national project “Eurofarm of XXI century”.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 03.00.20 - биотехнология. Актуальность темы заключается в поиске способов повышения эффективности метанового сбраживания многокомпонентных субстратов путем разработки комплексной биотехнологии и соответствующих конструктивно-технологических параметров промышленной биогазовой установки. Технологии анаэробного сбраживания развиваются в направлении унификации составных производственных процессов. Энергетические показатели производства энергоносителей находятся в непосредственной зависимости от качества сырья. Усовершенствование конструкций биореакторов ведет к оптимизации жизнедеятельности метаногенных бактерий и снижению энергозатрат на переработку субстрата. В работе представлен анализ тенденций развития биотехнологий анаэробной ферментации органических веществ, обоснована целесообразность создания и реализации комплексной биотехнологии метанового сбраживания. В работе рассмотрены подходы и предложена методика разработки технологии более чистого производства энергетической кукурузы на силос для дальнейшего сбраживания в составе многокомпонентных субстратов, которая обеспечивает сокращение использования ресурсов, снижение антропогенного влияния на окружающую среду и частично решают проблему загрязнения субстрата ингибиторами процесса анаэробной ферментации. Разработана технологическая схема выращивания кукурузы на силос по СР- технологии с ее последующим сбраживанием в биогазовой установке. Установлена технологическая целесообразность коферментации навоза КРС и куриного помета с другими субстратами, применения горизонтальных метантенков для уменьшения энергетических издержек на поддержание мезофильного процесса, использования маточных биогазовых установок низкой мощности периодического действия с подогревом субстратов, определения рациональных пропорций составляющих многокомпонентных субстратов, дифференциации режимов работы биогазовых реакторов с разными видами сырья. Определены рациональные параметры и режимы работы комплексной биогазовой установки. Обоснована эффективность жидких органических удобрений, которые сокращают продолжительность вегетации на 10-15 %. Разработана нормативная документация и проведена промышленная апробация разработанной комплексной технологии получения биогаза из многокомпонентных субстратов. Результаты исследований внедрены при разработке «Исходных требований на технико-технологическую операцию метанового сбраживания биомассы в сельскохозяйственных биогазовых установках», стандартов Украины, рекомендаций и формировании международного проекта «Евросело - XXI века». При использовании биогазовой установки вытеснения получен наибольший выход биогаза, который на 3 % по сравнению с проточным, и на 11 % - реактором с периодической загрузкой сбраживаемого субстрата. Получены аналитические зависимости для определения характеристик горизонтального оборотного метантенка, а именно: уровня его погружения в жидкость, коэффициента его заполнения, расстояния от его центра до уровня биомассы. В работе представлено технико-экономическое обоснование целесообразности применения СР-технологии выращивания энергетической кукурузы на силос с последующим ее сбраживанием в биогазовой установке.
Dissertation for scientific degree of Candidate of Technical Sciences on specialty 03.00.20 - Biotechnology. Dissertation is dedicated to increasing of fermentation effectiveness of multicomponent substrates due to development of an integrated biotechnology and related construction and technological parameters of complex industrial biogas plant. Trends of organic substrates anaerobic digestion were analyzed and featured the necessity of integrated biotechnology for methane fermentation development and implementation. CP-technologies of energy corn growing for silage with following digestion in multicomponent substrates provide reduction of resources usage, anthropogenic impact on the environment and partially eliminate substrates pollution by inhibitors of fermentation process. The highest biogas yield were marked by bioreactor of substitution type giving 3 % more biogas in comparison with flow-type reactor and 11 % more against batch reactor. Analytical dependences for determination of horizontal revolvable reactor were received, including its submersion level into the liquid, filling ratio, distance from the center to the biomass level. There were established the technological feasibility of multicomponent substrates digestion, horizontal reactors and mother biogas plants of low capacity. Rational parameters and operation modes of integrated biogas plant were determined and effectiveness of liquid organic fertilizers was confirmed by shortening the growing season up to 10-15 %. Research results have been implemented by preparation of “Initial claims for technical and technological operation of biomass methane digestion in agricultural biogas plants”. Standards of Ukraine, guidelines, formation and development of Tun-national project “Eurofarm of XXI century”.
Опис
Сидорчук, О. В. Розробка комплексної технології отримання біогазу із багатокомпонентних субстратів : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 03.00.20 "Біотехнологія (технічні науки)" / Сидорчук Ольга Валеріївна ; наук. кер. Г. А. Голуб ; Одес. нац. акад. харч. технологій, [Нац. ун-т біоресурсів і природокористування України]. – Одеса : ОНАХТ, 2013. – 21 с.
Ключові слова
СР-технологія, анаеробна ферментація, мікробіологічний реактор, багатокомпонентний субстрат, кінетика метанового зброджування, СР-технология, анаэробная ферментация, микробиологический реактор, многокомпонентный субстрат, кинетика метанового сбраживания, CP-technology, anaerobic fermentation, microbiological reactor, multicomponent substrate, kinetics of methane digestion