Моделювання процесів виходу біогазу добового об’єму завантаження субстрату з його поступовою подачею

Анотація

Мета дослідження – експериментальне встановлення впливу на вихід біогазу добового об’єму завантаження субстрату з його поступовою подачею. Практичним результатом буде розробка моделі технічного контролю виходу біогазу добового об’єму завантаження субстрату з його поступовою подачею.
Методи дослідження. Методологічною основою роботи є узагальнення та аналіз відомих наукових результатів сучасної організації виробництва біогазу добового об’єму завантаження субстрату з його поступовою подачею. Для формування наукової проблеми, визначення мети і постановки завдань дослідження використовувався аналітичний метод і порівняльний аналіз. Для розробки емпіричних моделей, використано основні положення теорії газу, системотехніки, блок-схем алгоритму розподілу виробничих операцій.
Результати дослідження. У статті проаналізовано табульовані дані ваги субстрату і його окремих компонентів зі щоденним завантаженням метантенка. Результати дослідження виходу біогазу з поступовим завантаженням субстрату засвідчили, що бродіння супроводжується двома піками максимального виходу біогазу. Автор графічно представив результативну залежність середнього виходу біогазу з поступовою подачею субстрату від частки зміненого субстрату. Обговорено питання розрахунку прогнозованих значень середнього виходу біогазу з бродінням гною ВРХ з додаванням 3 % гліцерину від маси гною. Представлено узагальнювальні порівняння за основними показниками біогазової установки з метантенку об’ємом 10 м3 залежно від добового виходу біогазу з одиниці маси субстрату.
Висновок. У результаті проведених досліджень одержано нові науково обґрунтовані технічні та технологічні рішення і математичні моделі, спрямовані на підвищення ефективності виробництва біогазу добового об’єму завантаження субстрату з його поступовою подачею. У результаті аналізу об’єкта дослідження обґрунтовано, що поступова подача субстрату в метантенк забезпечує більший за обсягом і рівномірніший у часі вихід біогазу порівняно з періодичною подачею. З одноразовою щоденною зміною субстрату до 20 % вихід біогазу зростає до 13,8 л/(кг/добу).
За таких умов теплота згорання біогазу становить 25 МДж/м3. Зростання одноразової щоденної зміни субстрату до 30 % збільшує вихід біогазу до 19,8 МДж/м3, однак тоді, внаслідок підвищеному вмісту в ньому вуглекислого газу теплота згорання знижується до 12–13 МДж/м3. У випадку 50 % зміни субстрату метанове бродіння припиняється внаслідок вимивання маточної культури метанотвірних бактерій.
Ключові слова: біогаз, метантенк, косубстрат, поступове завантаження, сирий гліцерин, біогазовий реактор.