Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Температура [1I6, 19, 22, 27, 63, 91, 125]

Метаболическая активность и репродуктивная способ­ность микроорганизмов находятся в функциональной за­висимости от температуры. Таким образом, температура влияет на объем газа, который можно получить из опре­деленного количества органического вещества в течение заданного времени, а также на технологическое время процесса брожения, необходимое для высвобождения при соответствующей температуре определенного коли­чества газа (рис. 2).

В многочисленных более ранних работах названы два температурных предела

(около 33° и 54°С), которым соответствуют наивысшие значения метаболической активности. Прерывистый ха­рактер протекания функции объясняется заменой мезо — фильного штамма бактерий на термофильный. Однако, согласно новейшим исследованиям, такая прерывистость не существует, а это означает, что с повышением темпе­ратуры примерно до 54°С [62] условия для образования газа улучшаются. Микробиологическая активность почти прекращается, если температура падает примерно до 15°. К перепадам температуры, в особенности к ее внезапным понижениям, микроорганизмы весьма чувствительны и реагируют на это снижением метаболической активности и способности к воспроизведению.

Кроме того, температура влияет на качество газа. Так, при возрастании температуры было установлено снижение доли СН4 в общем объеме выделяющихся га­зов (рис. 3).

Содержание кислот, pH, буферные свойства (щелочность) [50, 54, 58, 71]

Так как метаболическая активность и уровень воспро­изводства метановых бактерий ниже, чем кислотообра­зующих, при нарастании количества образующихся ор­ганических веществ может получиться избыток летучих кислот, который снижает активность метановых бакте­рий, как только значение pH опустится ниже 6,5. Обыч­но величина pH благодаря буферным свойствам суб­страта при неравномерном образовании кислот поддер­живается на постоянном уровне. Эти свойства проявля­ются путем образования карбонатов в количествах, пре­вышающих количество выделившегося ‘ при брожении С02.

В качестве оптимальных значений могут быть наз­ваны:

— щелочность 1500…5000 мг СаСОз на 1 л субстрата;

— pH 6,5…7,5;

— содержание летучих кислот 600…1500 мг на 1 л суб­страта.

Признаки нарушения процесса анаэробного сбра­живания:

— снижение щелочности;

— уменьшение величины pH;

— возрастание содержания летучих кислот;

— увеличение доли СО2 в выделяющемся газе;

— снижение выхода газа.

Ингибиторы і [45, 58, 59, 64, 66, 69, 71, 134]-

К веществам, которые в слишком большой концентра­ции препятствуют жизнедеятельности микроорганизмов, относятся прежде всего тяжелые металлы и их соли, ще­лочные металлы, щелочноземельные металлы, аммиак, нитраты, сульфиды, детергенты, органические раствори­тели, антибиотики.

В таблице 4 для некоторых веществ приведены зна­чения концентрации, которые ведут к существенному за­медлению метанообразования. Для детергентов, органи­ческих растворителей и антибиотиков не имеется точных данных о критических значеннях концентрации. Одна­ко в литературе указывается, что эти вещества даже в самых незначительных количествах препятствуют про­цессу брожения.

Питательная среда [17, 65, 86, 91]

Предпосылкой беспрепятственного размножения бакте­рий служит наличие питательной среды, которая содер­жит как углерод и кислород для обеспечения этого про­цесса энергией, водород, азот, серу и фосфор — для об­разования белка, так и щелочные металлы, железо и микроэлементы.

При этом активность микробной реакции в значи­тельной мере определяется соотношением углерода и азота. Наиболее благоприятные условия соответствуют значениям C/iN = 10…16.

Если в исходном субстрате углеводов больше, чем белковых веществ, то образуется мало аммонийного азота. Вследствие этого выделяется меньше СН4 и боль­ше Н2 и С02, что ведет к увеличению выхода кислот, снижению pH и тем самым к дальнейшему уменьшению интенсивности метанового брожения. С другой стороны, избыток белка и аминокислот обусловливает возраста­ние значения pH более 8, что также приводит к зату­ханию процесса метанообразования.

Состав газа ‘[17, 65, 86, 91]

Количество и состав газа, образующегося в результате полного разложения органического вещества, зависит от соотношения С : Н : О : N в исходном материале и от температуры процесса брожения. Из важнейших соеди­нений, входящих в состав органического вещества, жи­ры обусловливают наибольший выход газа с высоким содержанием СН4, белковые вещества — немного мень­ший, но тоже с высоким содержанием СН4, и углево­ды — относительно мало газа с наименьшим содержа­нием СН4.

Средний состав газа, который можно получить из эк­скрементов животных при оптимальной температуре брожения 34°С соответствует соотношению СН4/СС>2 = 2.

Концентрация твердых частиц [45, 58, 124, 143]

Предпосылкой высокой интенсивности реакции служит беспрепятственный обмен веществ на граничных поверх­ностях фаз, который должен поддерживаться непрерыв­ным обновлением этих поверхностей благодаря переме­шиванию субстрата. Однако это можно обеспечить толь­ко в том случае, если вязкость субстрата допускает свободу перемещения жидкости, взвешенных твердых частиц, в особенности бактерий, и пузырьков газа. Верх­няя граница концентрации твердых частиц, при кото­рой еще возможно свободное перемещение фаз, для субстрата с мелкодисперсной взвесью твердых веществ соответствует 10… 12%. При больших значениях выход газа значительно уменьшается. Путем интенсивного перемешивания и соответствующего подвода энергии нежелательный эффект можно существенно ограничить.

Комментарии запрещены.