如何实现生物发电机的效率。方案、说明

如何实现生物发电机的效率。无线电电子电气工程百科全书

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为了沼气厂的高效运行，除了严格的厌氧环境外，还必须满足许多要求。首先，保持反应器内的最佳温度和酸条件。其次，不断监测发酵培养基中营养物质的存在，确保该培养基中抑制物质（即阻止微生物生命活动的物质）含量较低。

事实上，甲烷的形成发生在相当宽的温度范围内（8-60°C），而某些类型的细菌在特定温度下参与发酵过程。

通常区分三个特征温度水平，这对于某些类型的细菌来说是首选的。嗜冷模式的温度为 8-20°C，中温模式为 30-40°C，嗜热模式为 45-60°C。更高产的高温和中温发酵模式，然而，这三种模式都有其优点和缺点。温度较高的模式需要更多的能量来维持最佳温度，但通过减少消化持续时间，可以显着减少生物反应器的体积，从而提高沼气厂的生产率。

然而，在实践中，维持生物质的高温通常与生物反应器的加热和温度调节的高能源成本相关，这反过来又显着增加了沼气生产的成本。因此，在高温发酵中加热发酵室的内容物所需的能量成本是如此之高，以至于它超过了与比其他情况下更快的发酵相关的任何益处。由此可见，只有嗜温（30-40°C）或嗜冷（8-20°C）甲烷发酵在家庭条件下才具有实际重要性。

对于正常的发酵过程，培养基的微碱性反应是必要的（pH = 6,7-7,6）。通过产酸细菌和甲烷细菌的最佳（平稳）活性（即稳定的发酵过程），pH 值“自动”保持在所需的限度内。然而，有时产酸细菌开始比甲烷细菌繁殖得更快，因此发酵室中挥发性脂肪酸的浓度增加并发生所谓的“酸化”，其结果是沼气产量下降和酸度的生物量增加。在这种情况下，应将热水、石灰乳、苏打水添加到生物反应器的内容物中。如果氮和碳之间的平衡被破坏，可以通过向生物质中添加牛尿来恢复平衡。

当然，厌氧细菌不受阻碍繁殖的基础是发酵培养基中营养物质的存在。而沼气菌生长所需的营养物质几乎全部都包含在动物粪便中，而动物粪便是生产沼气的主要原料。产甲烷细菌的物种组成的多样性使得几乎所有类型的液体和固体有机废物都可以被利用。但生产沼气的最佳有机质是牛粪与植物残体混合（生物质含水量不低于85-90%）。

发酵有机物质不应含有对微生物生命活动产生不利影响的物质（抗生素、溶剂等）。一些无机物质对微生物的“工作”没有贡献，因此，例如，用合成洗涤剂清洗后留下的水不能用来稀释粪便。

沼气产量还取决于许多其他因素。例如，有机物表面周期性地形成浮壳，干扰沼气的释放。因此，必须通过每天搅拌生物反应器的内容物1-2次来消除它。搅拌还有助于消化室中生物质的温度和酸度的均匀分布。

一般来说，有机物的完全分解需要很长时间。同时，考虑到此类废物固有的分解速率，发酵持续时间取决于所需的有机物分解程度。通常，当有机物（粪肥）分解达到 30-33% 时，沼气产量最高，肥料质量最好。请注意，当生物质在生物反应器中停留14-15天时，其分解的完成度为25%。

采用连续消化方法，当反应器中一定体积的“废”有机物在装载相同体积的新鲜材料的同时被卸载时，最大量的沼气被释放，并且通过这样的过程组织对于家庭自留地的小型沼气厂，每日投料剂量一般不超过发酵室可用容积的4-5%。

作者：Shomin A.A.

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