Innovative Biosystems and Bioengineering (Jun 2019)
Математичне моделювання процесу одержання біогазу з післяспиртової барди на першій стадії
Abstract
Проблематика. Розробка математичної моделі одержання метану методом анаеробного зброджування післяспиртової барди за її коферментації в умовах змінного значення показника рН є актуальним завданням, оскільки існуючі моделі переважно не розглядають вплив на вихід метану заміщення частини збродженого субстрату на свіжий із низьким значенням рН. Подібні моделі не розглядають механізм продукування метану в змінних умовах середовища, що є результатом непостійності співвідношення косубстратів. Мета. Створення моделі процесу утворення біогазу в умовах постійного надходження одного з косубстратів, яка сприяє зниженню значення рН середовища. Методи. Переробку післяспиртової барди (ПСБ) проводили її коферментацією з пташиним послідом за співвідношення косубстратів послід/ПСБ за сухою органічною речовиною (СОР) 1,7:1. Для забезпечення утилізації ПСБ у повному обсязі здійснювали щодобове заміщення шостої частини об’єму сировини на сиру барду (рН 3,7) без додавання нових порцій посліду. Для створення математичної моделі враховували початкове співвідношення компонентів і вважали, що концентрація посліду не призводить до інгібіювання процесу метаногенезу. Для створення математичного опису процесу одержання метану з ПСБ як базова була використана модель Бернарда. Результати. Початкове співвідношення за СОР послід/ПСБ менше ніж 1:1 призводить до зміни рН середовища і зниження виходу біогазу та вмісту в ньому метану. Періодичне щодобове заміщення частини збродженого субстрату на свіжу барду без порушення стабілізації процесу відбувається за умови, що значення рН не нижче 6,5. Утилізація посліду приводить до встановлення після 20-ї доби стаціонарного режиму, який підтримується не менше 10 діб. Запропоновано математичну модель процесу утворення біогазу з кислих розчинів післяспиртової зернової барди залежно від щодобової заміни 1/6 збродженого субстрату. Висновки. Встановлено, що при утилізації післяспиртової барди в анаеробному процесі при коферментації з послідом раціональним є щодобове заміщення 1/6 об’єму збродженої сировини на сиру барду. Запропоновано математичну модель процесу утворення біогазу за умови заміщення частини одного з косубстратів із низьким значенням рН. Ця математична модель дасть змогу керувати процесом одержання біогазу за змінного значення рН і частини заміщеного субстрату в процесі періодичного заміщення частини робочого об’єму реактора на один із косубстратів, який має низьке значення рН, без зміни параметрів процесу.
Keywords
