RU2458868C1 - Способ увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органосодержащих отходов - Google Patents
Способ увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органосодержащих отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458868C1 RU2458868C1 RU2010151066/05A RU2010151066A RU2458868C1 RU 2458868 C1 RU2458868 C1 RU 2458868C1 RU 2010151066/05 A RU2010151066/05 A RU 2010151066/05A RU 2010151066 A RU2010151066 A RU 2010151066A RU 2458868 C1 RU2458868 C1 RU 2458868C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- organo
- biogas
- fermentation
- ultrasound
- containing wastes
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к методам переработки отходов, в частности к методам получения биогаза из органосодержащих отходов. Способ включает внесение в сбраживаемые органосодержащие отходы комплексной стимулирующей добавки, содержащей измельченную фитомассу амаранта багряного и аэробно стабилизированный активный ил в соотношении 1:1, из расчета 2-3% мас., с последующей обработкой полученной смеси ультразвуком с частотой 22 кГц и интенсивностью 6-8 Вт/см, при длительности обработки 4-8 мин. Способ позволяет значительно ускорить процессы метаногенного брожения, снизить температуру начала прохождения химических реакций, а также значительно повысить выход биогаза. 2 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к методам переработки отходов, в частности к методам получения биогаза из органосодержащих отходов.
Известны способы увеличения выхода биогаза, предусматривающие повышение активности метанового сбраживания органического субстрата, за счет внесения стимуляторов, в качестве которых используют комплексные соединения ацетата никеля с этилендиамином или никеля с глицином (см, например, патент РФ №1838415, С12Р 5/02, C02F 11/04, опубл. в 1993 г.), а также стимуляторов растительного происхождения, в частности измельченной фитомассы амаранта багряного (см., например, патент РФ №2351552, C02F 11/04, опубл. 10.04.2009, бюл. №10).
Общим недостатком известных способов является малый выход целевых продуктов за счет низкой эффективности технологического процесса. Использование в качестве добавки соединений ацетата никеля с этилендиамином или никеля с глицином может оказать влияние на чистоту выхода биогаза.
Наиболее близким по технической сущности является способ увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органосодержащих отходов путем физического воздействия (высоковольтный электрический разряд) на водный органосодержащий субстрат (см., например, патент РФ №2302378, C02F 11/04, C02F 3/30, опубл. 10.07.2007, бюл. №19). Способ позволяет значительно ускорить процесс анаэробного сбраживания и повысить выход биогаза.
Недостатками прототипа являются многостадийность, сложность и дороговизна аппаратурного оформления, высокая энергоемкость процесса, обусловленная повышенными затратами электроэнергии на осуществление процесса активации метаногенного брожения. Кроме того, неизбежная ограниченность числа электродов приводит к тому, что обработке подвергается не весь водный субстрат, а только часть, прилегающая к каналу прохождения разряда, что снижает эффект обработки.
Задача изобретения состоит в разработке более эффективного, простого и менее затратного способа, позволяющего производить процесс активации метаногенного брожения во всем объеме загружаемого субстрата.
Поставленная задача решается тем, что в способе увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органосодержащих отходов путем физического воздействия на водный органосодержащий субстрат, согласно изобретению в качестве физического воздействия используют ультразвук с частотой 22 кГц, интенсивностью 6-8 Вт/см2, время обработки составляет 4-8 мин. Дополнительно в водный органосодержащий субстрат вводят комплексную стимулирующую добавку, включающую измельченную фитомассу амаранта багряного и аэробно стабилизированный активный ил в соотношении 1:1, из расчета 2-3% мас.
Ультразвук оказывает на биологические системы механическое, физическое и химическое воздействие [Хмелев В.Н., Сливин А.Н. и др. Применение ультразвука в промышленности. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. - 203 с.]. Механическое действие ультразвука приводит к размельчению и диспергированию частиц, а также усилению диффузии растворителей в биологических тканях.
Физико-химическое воздействие ультразвука проявляется в усилении проницаемости клеточных мембран, изменении концентрации водородных ионов в тканях, расщеплении высокомолекулярных соединений, ионизации молекул воды, приводящей к высвобождению высокоактивных радикалов, а также активизации обменных процессов внутри клеток.
Амарант багряный - широко распространенная, однолетняя культура из семейства амарантовых. Фитомасса амаранта является источником биологически активных веществ и природных соединений [В.И.Карбанович, Е.А.Цед. Исследования возможности использования водной вытяжки амаранта для интенсификации биохимических процессов // Пищевая промышленность: наука и технологии. - 2010. - №1, с.51-54]: витаминов группы Е, Р, В, природных стиролов, сквалена, рутина, кверцетина, тиамина, рибофлавина, ниацина, хлорофилла, а также минеральных составляющих: кальция, железа, фосфора, магния, цинка, меди, натрия, калия, незаменимых жирных кислот, алкалоидов, пектинов, флавоноидов, пигментов и диуретических активных структур.
Аэробно стабилизированный активный ил представляет собой микробную суспензию, обладающую высокой деструктивной активностью в отношении многих сложных (включая трудно окисляемые) органических соединений, за счет наличия в иле широкого спектра ферментных систем, в том числе из групп оксиредуктаз: каталаз, дегидрогеназ, цитохромов и др. [Инженерное оборудование зданий и сооружений. Энциклопедия. Под ред. С.В.Яковлев, Богословский В.Н., Гладков В.А. и др. - Изд-во: Стройиздат, 1994. - 512 с.].
Установлено, что внесение в водный органосодержащий субстрат комплексной добавки, включающей аэробно стабилизированный активный ил и амарант, с последующей обработкой полученной смеси ультразвуком позволяет значительно ускорить процессы метаногенного брожения, снизить температуру начала прохождения химических реакций, а также значительно повысить выход биогаза.
Пример 1. Для проведения опыта готовились модельные образцы водных органосодержащих субстратов, с различным исходным содержанием биоразлагаемой органической части, % мас. по абсолютно сухому веществу: 25, 50, 75 и 100. Полученные образцы обрабатывали в соответствии с рекомендациями, описанными в заявляемом способе (частота 22 кГц, интенсивность 7 Вт/см2, время обработки 6 мин), прототипе и аналогах. Культивирование образцов проводили в анаэробных условиях, в термостате при 40°С, в течение 20 суток. Эффективность процесса метаногенного брожения оценивали по увеличению выхода биогаза в сравнении с контролем. В качестве контроля использовали водный органосодержащий субстрат без предварительной обработки. Результаты обобщены в табл.1
Как видно из табл.1, обработка ультразвуком с предварительным внесением добавки, включающей амарант багряный и аэробно стабилизированный активный ил, позволяет увеличить выход биогаза в сравнении с контролем и другими видами обработок. При этом увеличение выхода биогаза для субстратов, предварительно обработанных в соответствии с заявляемым способом и содержащих 25, 50, 75 и 100% мас. биоразлагаемой органики, составило - 8,3; 17,2; 22,4 и 30,2% соответственно.
Пример 2. Опыт ставился по схеме примера 1. Предварительно в модельные образцы вносили комплексную стимулирующую добавку, включающую измельченную фитомассу амаранта багряного и стабилизированный активный ил. Полученные смеси обрабатывали ультразвуком с частотой 22 кГц и интенсивностью 5-9 Вт/см2. Время обработки составляло 3-9 мин. Эффективность процесса метаногенного брожения оценивали по увеличению выхода биогаза в сравнении с контролем.
Результаты представлены в табл.2.
| Табл.2 | |||||
| Влияние условий ультразвуковой обработки модельных образцов на выход биогаза | |||||
| Условия обработки | Увеличение выхода биогаза, % | ||||
| Содержание органической части, % мас. | |||||
| Интенсивность, Вт/см2 | Время обработки, мин | 25 | 50 | 75 | 100 |
| 5 | 3 | 7,97 | 13,76 | 17,93 | 24,16 |
| 4 | 8,01 | 14,94 | 19,47 | 26,22 | |
| 6 | 8,07 | 16,72 | 21,79 | 29,36 | |
| 8 | 8,03 | 14,98 | 19,52 | 26,29 | |
| 9 | 7,98 | 13,78 | 17,96 | 24,19 | |
| 6 | 3 | 8,09 | 13,97 | 18,20 | 24,52 |
| 4 | 8,13 | 15,16 | 19,76 | 26,62 | |
| 6 | 8,19 | 16,97 | 22,12 | 29,79 | |
| 8 | 8,15 | 15,20 | 19,81 | 26,68 | |
| 9 | 8,10 | 13,99 | 18,23 | 24,56 | |
| 7 | 3 | 8,21 | 14,18 | 18,47 | 24,89 |
| 4 | 8,25 | 15,39 | 20,05 | 27,01 | |
| 6 | 8,31 | 17,22 | 22,44 | 30,20 | |
| 8 | 8,27 | 15,42 | 20,10 | 27,08 | |
| 9 | 8,22 | 14,19 | 18,50 | 24,92 | |
| 8 | 3 | 8,14 | 14,06 | 18,31 | 24,68 |
| 4 | 8,18 | 15,26 | 19,88 | 26,78 | |
| 6 | 8,24 | 17,07 | 22,25 | 29,95 | |
| 8 | 8,20 | 15,29 | 19,93 | 26,85 | |
| 9 | 8,15 | 14,07 | 18,34 | 24,71 | |
| 9 | 3 | 7,98 | 13,78 | 17,95 | 24,19 |
| 4 | 8,02 | 14,96 | 19,49 | 26,26 | |
| 6 | 8,08 | 16,74 | 21,82 | 29,36 | |
| 8 | 8,04 | 14,99 | 19,54 | 26,33 | |
| 9 | 7,99 | 13,79 | 17,98 | 24,22 | |
Как видно из табл.2, наибольшее увеличение выхода биогаза наблюдается при интенсивности ультразвукового воздействия 6-8 Вт/см2, оптимальное время обработки 4-8 мин.
Таким образом, внесение комплексной стимулирующей добавки, включающей измельченную фитомассу амаранта багряного и стабилизированный активный ил в соотношении 1:1, из расчета 2-3% мас., с последующей обработкой полученной смеси ультразвуком с частотой 22 кГц и интенсивностью 6-8 Вт/см2, при длительности обработки 4-8 мин позволяет значительно повысить выход биогаза при сбраживапии органосодержащих отходов.
Claims (1)
- Способ увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органосодержащих отходов путем физического воздействия на водный органосодержащий субстрат, отличающийся тем, что в качестве физического воздействия используют ультразвук с частотой 22 кГц, интенсивностью 6-8 Вт/см2, время обработки составляет 4-8 мин; при этом предварительно перед обработкой ультразвуком в водный органосодержащий субстрат вводят комплексную стимулирующую добавку, включающую измельченную фитомассу амаранта багряного и аэробно стабилизированный активный ил в соотношении 1:1, из расчета 2-3 мас.%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010151066/05A RU2458868C1 (ru) | 2010-12-13 | 2010-12-13 | Способ увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органосодержащих отходов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010151066/05A RU2458868C1 (ru) | 2010-12-13 | 2010-12-13 | Способ увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органосодержащих отходов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010151066A RU2010151066A (ru) | 2012-06-20 |
| RU2458868C1 true RU2458868C1 (ru) | 2012-08-20 |
Family
ID=46680703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010151066/05A RU2458868C1 (ru) | 2010-12-13 | 2010-12-13 | Способ увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органосодержащих отходов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2458868C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534243C1 (ru) * | 2013-03-27 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" | Способ получения биогаза |
| RU2714815C1 (ru) * | 2019-08-01 | 2020-02-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ получения биогаза |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU791652A1 (ru) * | 1978-12-25 | 1980-12-30 | Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности | Метантенк |
| SU829589A1 (ru) * | 1979-08-09 | 1981-05-15 | Kucherenko Gennadij S | Метантенк |
| RU2302378C2 (ru) * | 2005-08-15 | 2007-07-10 | Ольга Валерьевна Наумова | Способ увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органических веществ |
| RU2351552C1 (ru) * | 2007-06-18 | 2009-04-10 | Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН (ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН) | Средство для увеличения выхода биогаза |
-
2010
- 2010-12-13 RU RU2010151066/05A patent/RU2458868C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU791652A1 (ru) * | 1978-12-25 | 1980-12-30 | Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности | Метантенк |
| SU829589A1 (ru) * | 1979-08-09 | 1981-05-15 | Kucherenko Gennadij S | Метантенк |
| RU2302378C2 (ru) * | 2005-08-15 | 2007-07-10 | Ольга Валерьевна Наумова | Способ увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органических веществ |
| RU2351552C1 (ru) * | 2007-06-18 | 2009-04-10 | Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН (ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН) | Средство для увеличения выхода биогаза |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534243C1 (ru) * | 2013-03-27 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" | Способ получения биогаза |
| RU2714815C1 (ru) * | 2019-08-01 | 2020-02-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Способ получения биогаза |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010151066A (ru) | 2012-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9758409B2 (en) | Biological purifier for untreated waste water and method of producing the same, biological purification method for untreated waste water, and biological purification system for untreated waste water | |
| CN113481141B (zh) | 一种利用污泥提取液耦合co2定向培养富集高价值微藻生物质的方法及定向培养微藻装置 | |
| CN104129860A (zh) | 一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法 | |
| CN107354181B (zh) | 一种利用阴极还原提高有机废物协同发酵l-乳酸的方法 | |
| RU2458868C1 (ru) | Способ увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органосодержащих отходов | |
| Padri et al. | Application of Aspergillus niger F5 as an alternative technique to harvest microalgae and as a phosphorous removal treatment for cassava biogas effluent wastewater | |
| Wang et al. | Enhancing nitrogen removal in mature landfill leachate by mixed microalgae through elimination of inhibiting factors | |
| Machnicka et al. | Disintegration as a key-step in pre-treatment of surplus activated sludge | |
| Kim et al. | Effect of pretreatment on acid fermentation of organic solid waste | |
| US10711263B2 (en) | Method for extracting polyhydroxyalkanoates (PHAs) | |
| KR20100130979A (ko) | 진핵 세포 바이오매스의 처리 | |
| CN107384977B (zh) | 一种利用正电压增强污泥发酵有机废物产乳酸效能的方法 | |
| TWI740573B (zh) | 聚羥基烷酸酯萃取系統 | |
| CN114772880A (zh) | 一种自热式好氧发酵处理有机废物中重金属的方法 | |
| CN101899123A (zh) | 一种全过程微生物提取甲壳素的方法 | |
| Beszédes et al. | Enhanced biodegradability of dairy sludge by microwave assisted alkaline and acidic pre-treatments | |
| Wang et al. | Improved biomass production by humic analog anthraquinone-2-sulfonate from kitchen waste in a two-phase system | |
| CN104973684A (zh) | 一种快速启动好氧生物法处理乌头类中药炮制废水的方法 | |
| RU2788787C1 (ru) | Способ анаэробной переработки жидких органических отходов с предварительной обработкой озоном в аппарате вихревого слоя | |
| JP5523168B2 (ja) | 固形バイオマスの処理方法 | |
| RU2471755C1 (ru) | Способ получения биологически активных гуминовых веществ | |
| CN109337828B (zh) | 一种水稻秸秆发酵处理工艺 | |
| CN113307675A (zh) | 畜禽粪便无害化的处理方法 | |
| Sukias et al. | Enhanced methane yields from microalgal digestion with various pre-treatments | |
| CN106734053A (zh) | 一种加速餐厨垃圾厌氧发酵产气的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121214 |