КОТЛЯР К. М.

Сортировать по умолчанию названию
  • УСТАНОВКА ДЛЯ ОДЕРЖАННЯ БІОГАЗУ З ЦЕЛЮЛОЗНО- ПАПЕРОВИХ ВІДХОДІВ

    Біогаз - суміш газів. Його основні компоненти: метан (СН4) - 55-70% і вуглекислий газ (СО2) - 28-43%, а також в дуже малих кількостях інші гази та водяна пара, наприклад - сірководень (Н2S). [1] Актуальним є вирішення проблеми виробництва біогазу шляхом подальшого використання відходів целюлозно-паперових підприємств для перетворення їх в цукри за допомогою ферментів, які в подальшому використовуються в якості поживних речовин для бактерій метанового бродіння. Метою даної роботи є теоретичне і експериментальне вивчення кінетичних закономірностей процесу отримання біогазу із відходів целюлозно-паперового виробництва та встановлення основних параметрів технологічного процесу. Найбільш ефективним і перспективним базовим методом утилізації відходів є метанове зброджування в анаеробних умовах. У процесі переробки вихідної сировини методом метанового зброджування утворюється три первинних продукти, а саме: мул, біогаз і рідкі стоки. [2] В умовах гострої нестачі енергоресурсів в Україні, є можливість отримати додаткові обсяги енергоносіїв шляхом виробництва біогазу з відходів целюлозно-паперових підприємств. Але для практичного вирішення цієї проблеми необхідно мати достовірні експериментальні дані, необхідні для розрахунків виробничого процесу і конструкції реактора. На рис. 1 представлена схема отримання біогазу. Впровадження біогазових установок покращує екологічну обстановку на прилеглих територіях, запобігають шкідливим впливам на довкілля. Біогаз, отриманий з використанням відходів целюлозно-паперового виробництва, які постійно поновлюються, є високоефективним альтернативним джерелом енергії, а активний мул, очевидно, можна використати в якості органічних добрив.

    Переглянути
  • ТЕХНОЛОГІЯ ОДЕРЖАННЯ БІОГАЗУ З ВІДХОДІВ ЦЕЛЮЛОЗНО- ПАПЕРОВОГО ВИРОБНИЦТВА

    Щорічно в Україні утворюється біля мільярда тонн відходів виробництва і споживання, з яких не більш 10 % використовується як вторинні матеріальні ресурси, а інші надходять на захоронення. В Україні обсяг можливого енергопотенціалу за рахунок використання відходів лісового комплексу складає близько 22 млн. т у.п./рік, з яких технічно доступний енергетичний потенціал оцінюється в 13,2 млн. т у.п./рік; це приблизно 7 % загального споживання енергоре- сурсів в Україні. Актуальним є вирішення проблеми шляхом подальшого використання відходів на целюлозно-паперових підприємствах, для переробки його в біогаз, за допомогою відповідного обладнання, ферментів та бактерій, що розкладають волокна целюлози і утворюють газ. Таким чином, впровадження екологічно безпечного способу утилізації відходів і розробка обладнання є актуальними. В основі біогазових технологій лежать складні природні процеси біологічного розкладання органічних речовин в анаеробних (без доступу повітря) умовах під впливом особливої групи анаеробних бактерій. Ці процеси супроводжуються мінералізацією азотовмісних, фосфоровмісних і калійвмісних органічних сполук з отриманням мінеральних форм азоту, фосфору і калію, найбільш доступних для рослин, з повним знищенням патогенної (хвороботворної) мікрофлори. Процес утворення біогазу і добрив здійснюється в спеціальних біореакторах-метантенках. Технологічні схеми і конструктивно-технологічні параметри біогазових установок залежать від обсягів переробки і властивостей зброджуваного матеріалу, тепловологого режиму, способів завантаження та переброджування субстрату і ряду інших факторів. Конструкція установки багато в чому визначається місцевими умовами, наявністю матеріалів. Нижче наведена можлива конструкція біогазової установки. Біореактор із залізобетону вимагає менше металу, але більш трудомісткий у виготовленні. Щоб визначити обсяг біореактора, потрібно виходити з кількості відходів та кінетики процесу. Біогаз, отриманий з використанням відходів лісового комплексу, які постійно поновлюються, є високоефективним альтернативним джерелом енергії.

    Переглянути
  • ДО КІНЕТИКИ БІОГАЗОВОГО ПРОЦЕСУ

    Процес анаеробного бродіння є єдиним унікальним природним процесом, який здатний переробляти практично всі органічні відходи на паливний газ і органічні добрива. Але суттєвим недоліком цього процесу є дуже мала швидкість його протікання. В результаті чого для його здійснення потрібні громіздкі і дорогі споруди. Тому дослідження, направлені на інтенсифікацію процесу, актуальні. Процес анаеробного бродіння відноситься до багатостадійних процесів. В кожній стадії цього процесу протікають певні фізико-хімічні і біологічні процеси. Тому важливо виділити основні стадії процесу і визначити одну, яка лімітує швидкість загального процесу та знайти методи її інтенсифікації. Умовно процес анаеробного бродіння можна розділити на 3 основні стадії. На першій стадії відбувається розщеплювання органічних речовин шляхом гідролізу в присутності ферменту. Спочатку відбувається розщеплення високомолекулярних сполук: вуглеводів, жирів, білків, полісахаридів (целюлози) на низькомолекулярні органічні сполуки, такі як високомолекулярні жирні кислоти, гліцеролі, амінокислоти; низькомолекулярні пептиди; моносахариди і дісахариди. Перша стадія протікає дуже повільно, що лімітує загальну швидкість процесу. Збільшують швидкість гідролізу введенням в систему ферментів, які прискорюють швидкість розщеплення. Для полісахаридів і, зокрема, целюлози, таким ферментом є целюлаза. Правильно підібрана добавка певного фермента дозволяє зняти лімітуючий вплив на швидкість процесу. На другій стадії, яка протікає в результаті життєдіяльності кислотворних бактерій, продукти гідролізу першої стадії розпадаються на спирти, летючі жирні кислоти, альдегіди, кетони, вуглекислий газ, водень та воду. Швидкість біохімічних процесів, які протікають в другому періоді залежить від концентрації (кількості) кислото-утворюючих бактерій. З ростом концентрації цих бактерій збільшується виділення СО2 і, відповідно, збільшується кислотність субстрату, зменшується його pH, що пригнічує життєдіяльність бактерій і відповідно швидкість біохімічних процесів. В третьому періоді відбувається метанове бродіння, яке є остаточним бактеріальним перетворенням органічних речовин в СО2 і СН4. Одночасно із СО2 і Н2, які виділились в другій стадії, в третій стадії утворюється метан і вода. Метаноутворюючі бактерії більш чутливі до умов середовища ніж кислотоутворюючі. Вони потребують абсолютно анаеробного середовища. Швидкість відтворення цих бактерій значно менша від кислотних, а їх метаболічна активність і, відповідно, інтенсивність метаноутворення залежать від pH субстрата. Загальним параметром, який максимально впливає на швидкість процесів всіх трьох стадій, є температура субстрату. Рекомендовані межі температурного діапазону 33…54 . [1] На швидкість процесів в 2-й і 3-й стадіях суттєвий вплив має кислотність субстрату. Рекомендовані межі pH субстрату 6,5…7,5. Значний вплив на швидкість процесів всіх стадій здійснює перемішування субстрату. Аналіз біофізичних процесів, які протікають при оптимальних параметрах показує, що лімітуючою стадією, очевидно, є третя стадія – метанове бродіння. При недостатній активності ферменту лімітуючою також може бути перша стадія – гідроліз.

    Переглянути
  • Кінетика біогазового процесу

    Запропоновано фізичну і математичну моделі метанового бродіння відходів, що містять целюлозу.

    Переглянути