Bioreaktor. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii

 Komentarze do artykułu

Bioreaktor jest podstawą każdej biogazowni, a jego konstrukcja podlega dość rygorystycznym wymaganiom. Zatem korpus bioreaktora musi być wystarczająco mocny, a jego ściany muszą być całkowicie szczelne. Wymagana jest dobra izolacja termiczna ścian i ich odporność na korozję. W takim przypadku należy zapewnić możliwość załadunku i opróżnienia reaktora, a także dostęp do jego wewnętrznej przestrzeni w celu konserwacji.

Kształty reaktorów są bardzo różnorodne. Zatem z punktu widzenia stworzenia najkorzystniejszych warunków wymieszania ciekłego podłoża, gromadzenia się gazu, usunięcia osadów i zniszczenia powstałej skorupy, wskazane jest zastosowanie zbiornika w kształcie jajka. Duże reaktory tego kształtu są zwykle budowane z betonu, dlatego charakteryzują się wysokimi kosztami produkcji, co znacznie ogranicza ich zastosowanie. Ale reaktory pomocnicze o mniejszych objętościach można dość łatwo wykonać z włókna szklanego, czyli z żywicy poliestrowej wzmocnionej włóknem szklanym, i nie są one aż tak drogie.

Zbiornik cylindryczny ze stożkową częścią górną i dolną, przypominający jajowaty, charakteryzuje się małą przestrzenią do gromadzenia się gazu, ograniczoną objętością placka pływającego i dobrym odprowadzaniem osadu. Jednak w takich reaktorach powstają mniej korzystne warunki dla ruchu ciekłego substratu. Zbiorniki wielkopojemne tego kształtu, stosowane w instalacjach komunalnych do oczyszczania i rozkładu ścieków, np. reaktory jajowate, wykonane są z betonu. Jednak reaktory „cylindryczne” są nieco tańsze. W gospodarstwach indywidualnych reaktory o powyższym kształcie, ale oczywiście o mniejszej pojemności, wykonywane są ze stali lub włókna szklanego. Swoją drogą w reaktorach z włókna szklanego łatwiej jest uzyskać lepsze warunki przemieszczania substratu.

Ryc.2. Najczęściej spotykane typy zbiorników bioreaktorów: a - w kształcie jajka, b - cylindryczne ze stożkową częścią górną i dolną, c - cylindryczne, d - cylindryczne z przegrodą, e - w formie równoległościanu (z przegrodą ), f - cylindryczny (ułożony ukośnie), g - rów w ziemi (z pokrywą).

Zbiorniki cylindryczne są stosunkowo proste w produkcji, co tłumaczy się dużym doświadczeniem w budowie zbiorników do celów rolniczych (zbiorniki stalowe, betonowe, z włókna szklanego na kiszonkę i inną paszę). Jednakże w porównaniu do zbiorników dotychczasowych form, w zbiorniku cylindrycznym nie da się zapewnić dostatecznie dobrych warunków przemieszczania podłoża i trzeba się liczyć z większymi kosztami usunięcia osadów i zniszczenia skorupy pływającej, co wiąże się ze wzrostem w zużyciu energii na mieszanie masy.

Ryc.3. Dwukomorowa instalacja biogazowa typu przepływowego: 1 - pompa; 2 - komora odbiorcza; 3 - komora fermentacyjna; 4 - urządzenie mieszające; 5 - grzejnik; 6 - komora pofermentacyjna; 7 - zbieranie sfermentowanej masy; 8 - ślimak.

Jeżeli zbiornik cylindryczny zostanie podzielony poprzeczną przegrodą pionową na dwie komory, wówczas istnieje możliwość zorganizowania układu produkcji biogazu z naprzemiennym wykorzystaniem komór zbiornika. Co więcej, zbudowanie zbiornika z przegrodą będzie kosztować mniej niż zbudowanie dwóch oddzielnych zbiorników. Zauważamy również, że przy takim układzie zmniejsza się wartość izolacyjności termicznej ścian zewnętrznych zbiornika, a wbudowanie w przegrodę dowolnego urządzenia grzewczego, wykonanego z materiału dostatecznie przewodzącego ciepło, nie jest bardzo trudne, co nadaje instalacji dodatkowe korzyści projektowe.

Ryc.4. Biogazownia wykopowa: 1 - pomieszczenie dla zwierząt; 2 - bioreaktor; 3 - mieszadło; 4 - chwyć; 5 - magazynowanie przefermentowanego obornika; 6 - zbiornik gazu.

W prostych, przeważnie niewielkich biogazowniach budowanych samodzielnie, komora fermentacyjna ma najczęściej kształt równoległościanu (basen lub dół z pokrywą). Aby zwiększyć wydajność, reaktor taki przedziela się pionową ścianą, tworząc główną komorę fermentacyjną oraz komorę fermentacji końcowej i sedymentacji osadu. To prawda, że ​​​​instalacje tego typu nie pozwalają na osiągnięcie wysokiego stopnia rozkładu podłoża, ponieważ w nich praktycznie niemożliwe jest zapewnienie równomiernego mieszania masy lub kontrolowania obciążenia objętości roboczej komory lub zgodności z czasem przebywania masy w reaktorze niezbędnym do uzyskania maksymalnej ilości gazu. A zniszczenie pływającej skorupy i osadów wiąże się z wysokimi kosztami.

W zbiorniku poziomym podłoże miesza się w kierunku wzdłużnym. Tutaj cylindryczne reaktory wykonane ze stali lub włókna szklanego nadają się do małych instalacji. Zbiorniki poziome o znacznej pojemności mają kształt równoległościanu i są wykonane z betonu.

Pochyłe ustawienie takich zbiorników ułatwia przepływ osadu do otworu zrzutowego. Ta konstrukcja jest wygodna do umieszczenia prostego mechanizmu mieszającego.

Zbiornik w postaci wykopanego w ziemi rowu pozwala na przerób dużych ilości substratu. Beton jest zwykle używany jako materiał budowlany do ścian reaktorów.

Teraz przyjrzymy się bliżej konstrukcji niektórych typów biogazowni stosowanych już w praktyce. Obecnie, w oparciu o zbiornik w kształcie równoległościanu z przegrodą, opracowano i działa niezawodnie dwukomorową biogazownię przepływową, w której substrat najpierw kierowany jest do jednej części zbiornika (komory fermentacyjnej), a następnie przepływa grawitacyjnie do drugiej części (komory fermentacyjnej). Aby zwiększyć efektywność pracy, instalacja taka wyposażona jest w urządzenie mieszające w komorze fermentacyjnej, grzałkę oraz ślimak do usuwania dużych wtrąceń z osadu.

Ryc.5. Biogazownia wykopowa: 1 - kolektor elastyczny; 2 - płyty piankowe; 3 - komora fermentacyjna; 4 - grzejnik (kocioł).

Rys.6. Elastyczny bioreaktor

Coraz popularniejsze stają się biogazownie okopowe. Weźmy na przykład instalację wykopową z Niemiec. Tutaj bezpośrednio z pomieszczenia, w którym trzymane są zwierzęta, obornik rozcieńczony wodą trafia do bioreaktora, w którym ulega fermentacji. Instalacja obejmuje mechaniczne mieszanie substratu oraz chwytak do załadunku obornika.

W innej instalacji wykopowej (USA) świeży gnojowica wchodzi do komory fermentacyjnej od góry, a podgrzewa wodę od dołu. Kolektor gazu instalacji jest elastyczny, a na powierzchni sfermentowanego podłoża znajdują się płyty z tworzywa piankowego w celu izolacji termicznej.

Zwróćmy także uwagę czytelników na reaktory elastyczne, powszechnie stosowane w krajach Azji Południowo-Wschodniej. Takie reaktory (pojemniki) wykonane są z gęstej gumowanej tkaniny lub folii syntetycznej. Aby zorganizować działanie takich bioreaktorów, należy je albo zakopać w ziemi, albo umieścić w dość mocnym „okrągłym” płocie.

Autor: Shomin A.A.

Zobacz inne artykuły Sekcja Alternatywne źródła energii.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Komputer na wodzie 01.06.2023 Naukowcy z Australii zaprezentowali prototyp komputera typu „zbiornik”, który wykonuje obliczenia w zbiorniku z wodą i przewiduje przyszłość. Zachowanie się fal na wodzie podlega ścisłym prawom fizycznym i prowadzi do przewidywalnego wyniku. Według naukowców ich wynalazek to komputer analogowy, który jest w stanie wykonać szereg zadań szybciej i dokładniej niż jakakolwiek platforma cyfrowa. Badacze wsparli prototyp efektywnym modelem matematycznym (opartym na elementach działania sieci neuronowych), który naukowcy opisali w swoim artykule naukowym. Konstrukcyjnie prototypem komputera „zbiornikowego” jest długi pojemnik z bieżącą wodą. Rolę obwodu wejściowego pełni pompa, która wytwarza fale na powierzchni płynącej wody. Warto zaznaczyć, że naukowców interesowała nie zwykła fala, która szybko traci na sile, ale strukturalnie stabilna izolowana fala rozchodząca się w ośrodku nieliniowym - tzw. soliton. Zaprezentowany prototyp pokazał, że analogowa platforma falowa jest w stanie przechowywać zarówno uporządkowane, jak i losowe dane wejściowe. Platforma wave zademonstrowała również przetwarzanie danych wejściowych zgodnie z zadaniem. W wielu przypadkach wynik podany przez zbiornik dokładnie przewyższył podobne obliczenia wykonane na klasycznych komputerach cyfrowych. Aby poprawić dokładność odczytu amplitudy i wzoru fali, naukowcy dodali do wody kompozycję fluorescencyjną. W przyszłości zamierzają opracować „wodny” mikroprocesor, który mógłby działać na zasadzie kolizji fal w zbiorniku, ale na poziomie mikro iw formie chronionej, jak klasyczny mikroczip. Oczekuje się, że analogowe komputery „zbiornikowe” przyspieszą obliczenia w klimatologii, socjologii, na giełdzie i tam, gdzie prognozowanie zależy od wielu czynników probabilistycznych.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Ultrastabilne ogniwa słoneczne na bazie perowskitu z ochronnym klejem

▪ Biodegradowalna bateria wykonana z sadzy i trocin

▪ Kamery SONY nagrywają płyty DVD w locie

▪ Thecus N2810 Pro NAS

▪ Uprawa hummusu w kosmosie

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Wzmacniacze niskich częstotliwości. Wybór artykułu

▪ artykuł Moritza Gottlieba Safira. Słynne aforyzmy

▪ artykuł Jaki kod został ustawiony do wystrzelenia amerykańskich rakiet nuklearnych w latach 1960. i 70.? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł Trybownica. Opis pracy

▪ artykuł Równoważność anten elektrycznych i magnetycznych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Światło dzienne z akumulatora. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024