3.4. Материальный и энергетический баланс
Для составления материального баланса по компонентам, углероду и энергетического баланса системы биометанизации морских водорослей использовались данные, опубликованные в работах [8, 9] и приводимые в табл. 11. Правильность составления баланса подтверждается результатами эксперимента: было получено 97,4 органических компонент сырья, 95,9 углерода и 102% энергии. Важнейшее значение имеет то, что из 100 кг мокрых морских водорослей можно получить 1,56 м3 мётана, что эквивалентно 0,281 м3/кг летучей части твердых веществ. Объем микрокультуры перегнивателя, который потребуется для обеспечения этой суточной потребности в подаче сырья и выхода, составит 3,5 м3. Извлечение энергии из получаемого газа составляет 55,5%, а снижение летучей части твердых веществ-47,5%. Сравнение этих экспери-мёнтальных значений выхода метана и уменьшения летучей части твердых веществ с максимальными значениями, приведенными в табл. 5, свидетельствует о том, что были достигнуты 64% выхода метана и 57,8% снижения летучей части твердых веществ.
Для идентификации разрушающихся и неразрушающихся в процессе анаэробной ферментации компонент сырья и отходящих продуктов полезно исследовать органические компоненты. При ферментации морских водорослей биоразрушению в наибольшей степени подвергаются маннит и альгин, в наименьшей степени-целлюлоза и протеин. Следует подчеркнуть, что некоторые протеины морских водорослей превращаются, по-видимому, в бактериальный протеин. Ламинарин и фукои-дин содержатся в морских водорослях в незначительных количествах, и поэтому их концентрация практически не влияет на общий материальный баланс.
Более подробный материальный баланс по компонентам и энергетический баланс системы для получения метана анаэробной ферментации бурых водорослей могут быть составлены только после того, как будут получены необходимые данные обо всем технологическом процессе, включая предварительную подготовку и обработку сырья, анаэробное перегнивание, разделение твердых веществ, переработку плавающей и твердой части отходящих продуктов и очистку газов. Согласно оценке, при обычном перегнивании для поддержания процесса потребуется 20% производимой энергии [2].
|
Тип биомассы |
Выход метана, м*/кг тучей части твердых ществ |
ле- Интенсивность произво-ве- детва, м3/м3 микрокультуры в сутки |
Температура, °С |
Условия проведения |
испытаний |
Литера турный источник | ||
|
Загрузка, кг летучей части твердых веществ/м3 |
Время удержания, сут | |||||||
|
Сырая морская водоросль |
0,281 |
0,445 |
1,60 |
га | ||||
|
Отстой твердых городских |
0,141 |
•— |
[21] | |||||
|
отходов | ||||||||
|
«—» |
0,099 |
— |
[21] | |||||
|
«—» |
0,204 |
0,750 |
3,68 |
'22‘ | ||||
|
«—» |
0,238 |
0,530 |
2,24 | |||||
|
Смесь трав |
0,184 |
0,370 |
1,92 |
’23* | ||||
|
Отходы скотооткормочных |
0,256 |
2,21 |
8,65 | |||||
|
хозяйств промышленного | ||||||||
|
типа | ||||||||
|
«—» |
0,171 |
4,44 |
25,95 |
[17! | ||||
|
Навоз с доильных ферм |
0,208 |
0,899 |
4,32 |
.24. | ||||
4. ВЫВОДЫ
В ферментерах лабораторного масштаба (загрузка 1,6 кг летучей части твердых веществ/м3 в сутки со временем удержания 18 сут) в обычных условиях была достигнута стабильная ферментация крупной бурой морской водоросли. Выход метана (0,28 м3/кг добавленной летучей части твердых веществ) оказался высоким по сравнению с выходом при использовании отходов и биомассы, состоящих в основном из углеводов, а также городских твердых отходов, травы, отходов рогатого скота скотооткормочного хозяйства и навоза молочных ферм (табл. 12). (Следует иметь в виду, что высокие темпы производства метана не всегда ассоциируются с высокими выходами. В конечном счете необходимо добиваться максимального повышения обеих характеристик.)