Однорідність параметрів процесу перетворення органічних відходів
До виникнення градієнта змінних стану (температури й вологості субстрату) за об’ємом субстрату приводить використання примусової вентиляції субстрату для випарного охолодження. Аналіз режимів примусової вентиляції при компостуванні проводився в роботі [4], де досліджувався вертикальний розподіл температур і їх вплив на біологічну деградацію субстрату на різній глибині при різних способах вентиляції: висхідному потоці, низхідному потоці, чергуванні висхідного й низхідного потоку, внутрішньої рециркуляції повітря. Істотна варіація температури й вологості субстрату уздовж вертикальної осі біореактору (рисунок 1.2) виникає при використанні односпрямованого режиму вентиляції в компостній масі, що показано в [4]. Внаслідок цього частки субстрату піддаються неоднаковим умовам обробки. Необхідно періодичне перемішування субстрату для прискорення процесу перероблення органічних відходів й досягнення однорідності одержуваного продукту при використанні односпрямованої системи вентиляції. Дозволяє досягти швидкої деградації і відносно однорідного вертикального розподілу фізико-хімічних параметрів за об’ємом субстрату без потреби в перемішуванні чергування висхідного/низхідного вентилювання з додаванням вологи, однак тільки для пристрої в перероблення органічних відходів малого масштабу.
Зменшити неоднорідність субстрату, поліпшити газообмін, випар і теплообмін, що приводить до кращої, більш стійкої, відтвореній роботі біореактору й керуванню виробничим процесом дозволяє використання пристрою [34].
При керуванні пристроєм, що перемішує, виникає питання: як часто й з якою швидкістю необхідно включати пристрій, що перемішує для забезпечення необхідної однорідності параметрів процесу перероблення органічних відходів. Якість перемішування прямо пропорційно кількості обертів і не залежить від швидкості перемішування показало вивчення перемішування субстрату, проведене в роботі [25]. У цьому випадку доцільно ввести визначення перемішування як певної кількості обертів пристрою, що перемішує. Від типу субстрату, ємкості біореактору й конструкції пристрою, що перемішує залежить кількість обертів, що дозволяє забезпечити поліпшення структури субстрату й знизити градієнт змінних стану. Погано піддаються моделюванню [42] процеси теплопереносу й масопереносу при перемішуванні субстрату. Тому керування перемішування на основі моделі перемішування субстрату не можливе.
100
80
60
20 0
20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60
Ts ^
1- вентиляція низхідним потоком повітря;
2 — вентиляція висхідним потоком повітря;
3 — чергування низхідного/висхідного потоку повітря.
Рисунок 4.6 — Розподіл температур уздовж осі біореактору при різних способах вентилювання (через 28 діб з початку експерименту) [252]