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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Лазерный радар для космоса 04.03.2012 Специалисты Европейского космического агентства разрабатывают компактный лазерный навигационный радар (лидар), который даст космическим аппаратам новые возможности по изучению глубокого космоса. Лазеры уже используются в системе автоматической стыковки грузового корабля ЕКА ATV: лазерный луч отражается от специального зеркала на стыковочном узле Международной космической станции и позволяет замерить расстояние с точностью до пары сантиметров. Для миссии вглубь Солнечной системы ЕКА надеется использовать трехмерные лидары, способные быстро создать объемную карту сложных объектов, например, долин, усыпанных камнями, или небольших астероидов. Новый лидар будет использоваться для трех основных целей - прежде всего для наведения, навигации и контроля спускаемых аппаратов, которые благодаря лидару смогут выбрать безопасное место посадки. Лидар сможет выбрать подходящую для посадки площадку, что избавит конструкторов от необходимости закладывать в спускаемые аппараты многократный запас прочности, снижая тем самым полезную научную нагрузку. Также лазерный радар будет использоваться для управления роботами на поверхности различных небесных тел и для стыковки на орбитах планет. Лидар будет ключевым прибором для миссии Mars Sample Return Mission, в ходе которой на поверхность Марса опустится автоматическая станция, которая соберет образцы грунта и затем доставит их на Землю. Наземные лидары уже существуют и широко применяются для сканирования зданий и промышленных объектов. Однако существующие образцы слишком громоздки для использования в космосе. Специалистам ЕКА предстоит создать новый класс лидаров - компактных, надежных и с невысоким энергопотреблением. В настоящее время уже создан лидар размером с коробку для обуви. С помощью нескольких сканирующих зеркал и высокочувствительного приемника он может составлять карту местности с расстояния до нескольких километров. Аналогичный прибор установят на спускаемый аппарат Lunar Lander, который должен опуститься на южный полюс Луны в 2018 году. Европейские инженеры также ищет пути создания лидаров еще меньших размеров - на основе новых типов детекторов и микромеханических оптических зеркал. Ожидается, что это позволит уменьшить вес и потребляемую мощность лидаров по крайней мере на 70%.

Другие интересные новости:

▪ Кошки и коробки

▪ Радиоэлектронная война в рыбьем царстве

▪ Надежная ядерная батарейка

▪ Виртуальный мобильный оператор Google Project Fi

▪ Вдохновение рождается между сном и бодрствованием

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электропитание. Подборка статей

▪ статья Я с детства не любил овал, я с детства угол рисовал. Крылатое выражение

▪ статья Является ли экватор самым жарким местом на Земле? Подробный ответ

▪ статья Змляника зеленая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Регуляторы тембра на микросхеме К548УН1. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Модернизированный тракт ЗЧ трансивера Целина. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026