Биореактор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Биореактор - основа любой биогазовой установки, и к его конструкции предъявляются достаточно жесткие требования. Так, корпус биореактора должен быть достаточно прочен при абсолютной герметичности его стенок. Обязательны хорошая теплоизоляция стенок и их способность надежно противостоять коррозии. При этом необходимо предусмотреть возможность загрузки и опорожнения реактора, а также доступ к его внутреннему пространству для обслуживания.

Формы реакторов весьма разнообразны. Так, с точки зрения создания наиболее благоприятных условий для перемешивания жидкого субстрата, накапливания газа, отвода осадков и разрушения образующейся корки целесообразно использование резервуара, формой напоминающего яйцо. Крупные реакторы такой формы обычно сооружают из бетона, поэтому для них характерна высокая стоимость изготовления, что существенно ограничивает их применение. Зато подсобные реакторы меньших объемов достаточно несложно выполнить из стеклопластика, то есть из полиэфирной смолы, армированной стекловолокном, и обходятся они не так уж и дорого.

Для цилиндрического резервуара с конусными верхней и нижней частями, как и для яйцеобразного, характерны небольшое пространство для накопления газа, ограниченный объем плавающей корки, а также хороший отвод шлама. Однако в подобных реакторах создаются менее благоприятные условия для перемещения жидкого субстрата. Резервуары большого объема такой формы, используемые в коммунальных установках для очистки и разложения стоков, как и реакторы в форме яйца, изготовляют из бетона. Однако "цилиндрические" реакторы несколько дешевле. В индивидуальных хозяйствах реакторы вышеуказанной формы, но, естественно, меньшей вместимости, делают из стали или из стеклопластика. Кстати, в реакторах из стеклопластика легче достичь лучших условий перемещения субстрата.

Рис.2. Наиболее распространенные типы резервуаров биореакторов: а - в виде яйца, б - цилиндрический с конусными верхней и нижней частями, в- цилиндрический, г - цилиндрический с перегородкой, д - в виде паралелепипида (с перегородкой), е - цилиндрический (наклонно расположенный), ж - траншея в грунте (с крышкой).

Цилиндрические резервуары относительно просты в изготовлении, что объясняется обширным опытом строительства емкостей для сельскохозяйственных целей (стальные, бетонные, стеклопластиковые цистерны-бункера для силоса и других кормов). Однако по сравнению с резервуарами предыдущих форм в цилиндрическом резервуаре невозможно организовать достаточно хорошие условия для перемещения субстрата, при этом приходится считаться с более высокими затратами на удаление осадка и разрушение плавающей корки, что связано с увеличением расхода энергии на перемешивание массы.

Рис.3. Двухкамерная биогазовая установка проточного типа: 1 - насос; 2 - приемная камера; 3 - бродильная камера; 4 - перемешивающее устройство; 5 - нагреватель; 6 - камера дображивания; 7 - сборник сброженной массы; 8 - шнек.

Если резервуар цилиндрической формы разделить поперечной вертикальной перегородкой на две камеры, то можно организовать систему получения биогаза с поочередным использованием камер резервуара. Причем строительство резервуара с перегородкой обойдется дешевле, чем сооружение двух отдельных резервуаров. Заметим также, что при такой компоновке уменьшается значение теплоизоляции наружных стенок резервуара, а в перегородку, выполняемую из достаточно теплопроводного материала, не очень сложно встроить какое-либо нагревательное устройство, что придает установке дополнительные конструктивные выгоды.

Рис.4. Траншейная биогазовая установка: 1 - помещение для животных; 2 - биореактор; 3 - мешалка; 4 - грейфер; 5 - хранилище для сброженного навоза; 6 - газгольдер.

В простых, большей частью небольших, биогазовых установках, сооружаемых собственными силами, обычно бродильная камера имеет форму параллелепипеда (бассейн или яма с крышкой). Для повышения эффективности такой реактор перегораживают вертикальной стенкой, создавая главную бродильную камеру и камеру для окончательного сбраживания и осаждения шлама. Правда, установки подобного типа не позволяют достичь высокой степени разложения субстрата, так как в них практически невозможно обеспечить ни равномерное перемешивание массы, ни управление загрузкой рабочего объема камеры, ни соблюдение времени пребывания массы в реакторе, что необходимо для получения максимального количества газа. Да и разрушение плавающей корки и осадка связано здесь с большими затратами.

В горизонтально расположенном резервуаре субстрат перемешивается в продольном направлении. Здесь для небольших установок пригодны цилиндрические реакторы из стали или стеклопластика. Горизонтальные резервуары значительной вместимости имеют форму параллелепипеда, и выполняют их из бетона.

Наклонное расположение таких резервуаров облегчает отекание шлама к выгрузочному отверстию. Такая конструкция удобна для размещения простейшего перемешивающего механизма.

Резервуар в виде вырытой в грунте траншеи позволяет обрабатывать большие количества субстрата. В качестве строительного материала для стенок реактора используют, как правило, бетон.

Теперь более подробно рассмотрим устройство некоторых видов биогазовых установок, уже применяющихся в практике. Сейчас на основе резервуара в форме параллелепипеда с перегородкой разработана и надежно действует двухкамерная биогазовая установка проточного типа, где субстрат направляется сначала в одну часть резервуара (бродильную камеру), а затем самотеком поступает в другую часть (камеру дображивания). Для повышения эффективности работы такая установка снабжена перемешивающим устройством в бродильной камере, нагревателем, шнеком для удаления крупных включений в осадке.

Рис.5. Траншейная биогазовая установка: 1 - эластический сборник; 2 - плиты из пенопласта; 3 - бродильная камера; 4 - нагреватель (бойлер).

Рис.6. Эластичный биореактор

Все большее распространение получают траншейные биогазовые установки. Возьмем, например, траншейную установку из ФРГ. Здесь прямо из помещения, где содержат животных, навоз, разведенный водой, идет в биореактор, в котором сбраживается. В установке предусмотрены механическое перемешивание субстрата и грейфер для погрузки сброженного навоза.

В другой траншейной установке (США) свежий жидкий навоз поступает в бродильную камеру сверху, а подогретая вода - снизу. Газосборник установки эластичный, а на поверхности сбраживаемого субстрата для теплоизоляции расположены пенопластовые плиты.

Обратим еще внимание читателей на эластичные реакторы, обычно используемые в странах Юго-Восточной Азии. Подобные реакторы (емкости) делают из плотной прорезиненной ткани или из синтетической пленки. Для организации работы таких биореакторов их приходится либо заглублять в грунт, либо помещать внутри достаточно прочного "кругового" ограждения.

Автор: Шомин А.А.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Космическое путешествие меняет тело и разум 18.09.2025 Человечество всегда стремилось к звездам, но чем глубже мы проникаем в космос, тем яснее становится: полет за пределы Земли - это не только научный прогресс, но и серьезное испытание для организма. Экстремальные условия микрогравитации, радиации и изоляции воздействуют на человека комплексно, затрагивая как физическое, так и психическое здоровье. Новое исследование показало, что уже спустя месяц на орбите у стволовых клеток, отвечающих за кроветворение и иммунитет, проявляются признаки ускоренного старения. Эти клетки - HSPCs - обеспечивают формирование разных типов клеток крови и поддержание защитных механизмов организма. Ученые зафиксировали, что после 32-45 дней в космосе они быстрее теряли энергетические ресурсы, хуже восстанавливали повреждения ДНК, у них сокращались теломеры и наблюдалось воспаление митохондрий. Более того, активировались участки генома, которые на Земле обычно остаются "молчащими". Хотя часть изменений обратима после возвращения на Землю, исследователи подчеркивают: не все процессы приходят в норму. Это означает, что пребывание в космосе может оставлять долговременный след в функционировании клеток, лежащих в основе иммунной и кроветворной систем. Ранее NASA уже изучало влияние орбитальных полетов на организм в знаменитом исследовании Twins Study, где сравнивались братья Скотт и Марк Келли. Тогда внимание уделялось изменениям в генах, микробиоме и длине теломер. Новая работа впервые сфокусировалась именно на кроветворных стволовых клетках, что позволило понять: речь идет не о "старении организма в целом", а о целенаправленном ускоренном изнашивании определенных клеточных механизмов. Важность таких данных трудно переоценить. По словам исследователей, понимание этих процессов необходимо не только для разработки защитных мер для астронавтов во время будущих миссий к Луне и Марсу, но и для изучения старения и заболеваний на Земле. Для продолжения экспериментов планируется использование нанобиореактора, который позволит выращивать клетки в условиях орбиты и анализировать их с помощью систем искусственного интеллекта. Однако физиология - лишь одна сторона проблемы. Канадское космическое агентство обнародовало результаты исследований, касающихся психического здоровья экипажей. Несмотря на восторг от вида Земли и уникальный опыт работы на Международной космической станции, астронавты сталкиваются с тревожностью, депрессией и чувством изоляции. Жизнь на орбите сопряжена со стрессом: от адаптации к микрогравитации до постоянного давления безошибочного выполнения заданий. Даже бытовые мелочи, привычные на Земле, становятся сложной задачей. Условия ограниченного пространства и редкий контакт с родными усиливают одиночество, а постоянный шум на МКС - около 72 дБА, что сопоставимо с дорогой в час пик, - отрицательно сказывается на психике. Дополнительное воздействие оказывают радиация, повышенный уровень углекислого газа и нарушенные циклы сна, что приводит к раздражительности, усталости и снижению работоспособности. Поддержка психического здоровья экипажа становится не менее важной задачей, чем контроль за физическим состоянием. Астронавтам предоставляют психологические тренинги, методы стресс-менеджмента и новые технологии связи, однако будущие миссии в глубокий космос потребуют еще более совершенных решений. Ведь от состояния человека зависят не только научные результаты, но и безопасность полета в целом.

Другие интересные новости:

▪ Караоке от Apple

▪ Учебники из космоса

▪ Инновационный кремниевый суперконденсатор

▪ Wavecom CM52 - новый беспроводной процессор автомобильного диапазона

▪ Камни в печени и спорт

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана и безопасность. Подборка статей

▪ статья Вертер и Шарлотта. Крылатое выражение

▪ статья Как бороться с дифтерией? Подробный ответ

▪ статья Слесарные разборно-сборочные работы. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Люминесцентные лампы. Справочник

▪ статья Гетеродин для KB трансивера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026