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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Графический ускоритель AMD Radeon R7 260 22.12.2013 Компания AMD анонсировала видеокарту Radeon R7 260, которая займёт промежуточное положение между 140-долларовой моделью Radeon R7 260X и 90-долларовой Radeon R7 250. Таким образом, стоимость новинки не должна превысить 110 долларов США. Представленный видеоадаптер относится к семейству Bonaire. Он насчитывает 768 потоковых процессоров и 48 текстурных блоков. Частота ядра чипа составляет 1000 МГц, частота памяти GDDR5 объёмом 1 Гбайт со 128-битной шиной - 6000 МГц. Для Radeon R7 260 предусмотрена 28-нанометровая технология производства. Заявленное быстродействие достигает 1,54 Тфлопс (триллионов операций с плавающей запятой в секунду). Поддерживаются программные интерфейсы DirectX 11.2 и OpenGL 4.3. Максимальное значение рассеиваемой тепловой энергии равно 95 Вт. В новинке реализована технология аппаратной обработки звука TrueAudio. Она берёт на себя сложные просчёты аудиокартины и последующее микширование вне зависимости от нагрузки на процессор или видеоускоритель. Чип TrueAudio оснащается множеством цифровых сигнальных процессоров, оптимизированных для обработки звука, поддерживает набор инструкций Tensilica HiFi2- EP и вычисления с плавающей запятой Tensilica Xtensa SP. Каждое ядро оснащается 32 Кбайт кеша для инструкций и 32 Кбайт для данных, а также 8 кбайт быстрой памяти для ускорения локальных операций. Кроме того, на чипе есть 384 кбайт общей кеш-памяти, а сам процессор может адресовать до 64 Мбайт памяти GDDR5. В продажу видеокарта Radeon R7 260 поступит в середине января 2014 года.

Другие интересные новости:

▪ Электрический самолет Elysian Elysian E9X

▪ Голые землекопы не стареют

▪ Кошки и коробки

▪ Алмазный инструмент в каменном веке

▪ Микросхемы P5CT072 для паспортов на пластиковых карточках

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Прошивки. Подборка статей

▪ статья Открытое общество. Крылатое выражение

▪ статья Почему не все облака дождевые? Подробный ответ

▪ статья С компасом через магнитные поля. Детская научная лаборатория

▪ статья Асфальтовые лаки. Простые рецепты и советы

▪ статья Ребусы детские

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025