Влияние размеров частиц

Экспериментальное исследование влияния размеров частиц субстрата на глубину разложения органического вещества отходов КРС

Гладиков И.А. Арбузова Е. В., Щеклеин С. Е.
УрФУ  

Глубина разложения органического вещества (ОВ) субстрата характеризуется степенью распада α. Ее величина показывает количество органического вещества, которое преобразовано в биогаз, и определяет эффективность процесса анаэробной очистки отходов КРС.

Степень распада ОВ можно определить по формуле 1:

ρ_г – плотность биогаза, кг/м³;

V_сут – удельный выход биогаза с единицы объема метантенка, м³/м³

Ас – зольность навоза, %;

W – влажность навоза, %;

d - суточная доза загрузки метантенка. 

-Коэффициент расширения навоза :

где V_и^Б – объем навоза при температуре брожения, м³

Vио.с – объем навоза при температуре окружающей среды, м³

Степень распада ОВ зависит от следующих факторов:
- температуры сбраживаемой массы;
- состава микрофлоры;
- рН и буферных свойств питательной среды;
- концентрации ингибиторов;
- зольности субстрата;
- влажности субстрата;
- плотности субстрата;
- периода сбраживания и т. д.

Рис. 1. Зависимость степени распада ОВ от влажности субстрата 

На рис. 1 видно, что оптимальная с точки зрения выхода биогаза влажность составляет 91,4 %. Поэтому для исследований влияния величины частиц субстрата на выход биогаза субстраты были доведены именно до этой влажности.

Результаты экспериментальных исследований приведены на рис. 2.

Рис. 2. Выход биогаза из субстрата (с измельченным сухим веществом и с неизмельченным сухим веществом)

Из графика на рис. 2 можно видеть значительный эффект от измельчения сухого вещества исходного навоза (увеличение выхода биогаза в 2,6 раза). По формуле (1) были определены коэффициенты распада органического вещества, которые прямо пропорциональны выходу биогаза. При расчетах была учтена плотность измельченного (ρ_изм = 1001 кг/м³) и неизмельченного (ρ_неизм=1020 кг/м³) субстрата.

Результаты расчетов представлены на графике (рис. 3)

Рис. 3. Степень распада органического вещества в зависимости от времени пребывания субстрата в реакторе (с измельченным сухим веществом и с неизмельченным сухим веществом) 

В целом исследования показали, что увеличение степени распада пропорционально увеличению активной поверхности органического вещества, участвующего в процессе метанообразования, и имеет существенно нелинейный характер, что позволяет использовать этот эффект для интенсификации газовыделения в биогазовых технологиях.

Библиографический список:

1. Ковалев А.Л. Технологии и технико-энергетическое обоснование производства биогаза в системах утилизации навоза животноводческих ферм: дис. докт. техн. наук: 05.14.08. М, 1998. 244 с: ил РГБОД , 71:99-5/708-9.