Влияние температуры на анаэробное сбраживание

НАУКИ О ЗЕМЛЕ
6. Ахундов, А.К. Мелиорация и сельскохозяйственное освоение засоленных тяжелых земель в условиях
Ширванской степи Азербайджанской ССР : автореф. … дис. / А.К. Ахундов. – Баку, 1969.
7. Бабаев, М.П. Как оценить качества почв / М.П. Бабаев. – Бау, 1974 (на азерб. яз.). – 40 с.
8. Бабаев, М.П. Классификация и диагностика орошаемых почв сухих субтропиков Восточного Закавказья / М.П. Бабаев // Почвоведение. – 1982. – № 3.
9. Бабаев, М.П. Орошаемые почвы Кура-Араксинской низменности и их производительная способность
/ М.П. Бабаев. – Баку : Изд-во Элм, 1984. – 175 с.
10. Волобуев, В.Р. О промывных нормах при мелиорации засоленных почв / В.Р. Волобуев // Гидротехника и мелиорация. – 1959. – № 12.
11. Волобуев, В.Р. Промывка почв в Азербайджане в естественно-историческом и мелиоративном освещении / В.Р. Волобуев. – Баку, 1948.
12. Волобуев, В.Р. Промывка и дренаж засоленных почв / В.Р. Волобуев // Пробл. засол. почв и водн. источн. – М. : Изд-во АН СССР, 1960.
13. Ковда, В.А. Как улучшить и освоит солонцы / В.А. Ковда, Г.Н. Самбур, Н.Н. Розов. – Изд-во АН
СССР, 1960.
14. Мамедов, Г.Ш. Земельная реформа в Азербайджане / Г.Ш. Мамедов // Правов. и науч. эколог. вопросы. – Баку : Изд-во Элм, 2000.
15. Морозов, А.Т. Дренаж в орошаемых районах как регулятор водно-солового режима / А.Т. Морозов
// Мелиорации почв Кура-Араксинской низменности. – М., 1962.
SUMMARY
Z.G. Aliev
Go to increase efficiency washing saline soils of low-lying Azerbaijan
The lowlands of Azerbaijan play an important role in the national economy, as 85% of my productive agricultural products grown in the country here.
Reclamation of saline soil is a major factor in the intensification of agriculture -tion of the country. Analysis of
the results of the research says that the country has 2,5 million hectares of flat – soil is of hardly show mercy, accompanied with low permeability and high co- lontsevatostyu these lands. At the rehabilitation of the land is usually used a
large amount of washing operations with high standards of washing water, which increases to 100 m 3/ha. The need to
increase agricultural acreage and increase crop yields with the conservation of environ-mental situation of the environment they inhabit needs improvement (improvement) physico-chemical and hydro-physical properties of hardly saline
soils (common mainly in the lowland – ties of the country) and the development of new scientific foundations radical
reclamation of these lands.
Key words: washing, saline soils, land reclamation, water and physical properties, alkalinity, water permeability.
УДК 628.385
А.А. Кадысева, Р.М. Гильмутдинов, А.С. Тарапатова, В.В. Токарев, С.А. Безухова
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА АНАЭРОБНОЕ СБРАЖИВАНИЕ
ОРГАНИЧЕСКОГО СУБСТРАТА
Представлены результаты температурных характеристик анаэробных систем, выполненные на основе комплекса экспериментальных исследований высококонцентрированных сточных вод. Температурный режим при анаэробном сбраживании влияет не только на скорость роста микроорганизмов и получение биогаза, но и на рН.
Ключевые слова: сточные воды, анаэробная очистка, биогаз, температура.
Введение
В результате жизнедеятельности людей и развития промышленности образуется большое количество отходов, в том числе жидких органосодержащих сточных вод, которые чаще
всего подвергаются биологической очистке. Анаэробные биологические методы очистки в
Кадысева А.А., Гильмутдинов Р.М., Тарапатова А.С., Токарев В.В., Безухова С.А., 2013
35
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
основном применяют для высококонцентрированных сточных вод и осадков. Процессы анаэробного брожения на станциях биологической очистки осуществляются в специальных аппаратах – метантенках.
Анаэробное сбраживание органических осадков сточных вод на станциях аэрации применяется для сырых осадков из первичных отстойников, избыточного активного ила или для
их смеси. Сброженный осадок направляется на иловые площадки или подвергается механическому обезвоживанию.
Объекты и методы исследования
Для выполнения настоящей работы в лабораторных условиях были смонтированы пилотные установки, содержащие блоки анаэробной обработки, выполненные с учетом технологического масштабирования и обеспечивающие получение реальных технологических параметров, позволяющих провести комплекс экспериментальных исследований процессов
биологической обработки органосодержащих отходов. При проведении экспериментальных
исследований использовались общепринятые методики физико-химического, биохимического и микробиологического анализа, описанные в официальных изданиях.
Результаты исследований
При анаэробном сбраживании важную роль играет температура культуральной среды.
Рост и функционирование микробов, ответственных за анаэробное брожение, может происходить во всех температурных условиях между 10–60оС. Однако результаты экспериментов
показывают, что скорость брожения значительно возрастает с повышением температуры
(рис. 1). Полученные данные позволили определить экспоненциальную скорость роста анаэробных бактерий на базе уравнения Моно, которая равна соответственно 0,0554 сут –1 при
50оС и 0,0479 сут–1 при 36оС.
Как установлено, для получения устойчивого процесса брожения необходимо: 90 сут
о
при температуре 10оС; 60 сут при температуре
15концентраций
С; 45 сут при температуре 20оС; 30 сут при
Рис. 5.5. Изменение
о
о
беззольного вещества
в зависимости от
температуре 25 С; 20 сут при температуре
30 С.
времени при различных температурах среды
Концентрация, г/л
32
28
24
20
16
12
8
0
20
40
60
80
100
120
140
Время, сут
t = 20 oC
t = 30 oC
t = 50 oC
Рис. 5.6. Выделение
общего газа и метана
в
Рис. 1. Изменение концентраций
беззольного
вещества
в зависимости
от времени при различных
от временизависимости
при различных
температурах среды
температурах
12
Выделение, г/л
10
8
6
4
2
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Время, сут
t = 20 oc
t = 30 oC
t = 50 oC
t = 20 oC
t = 30 oC
t = 50 oC
Рис. 2. Выделение общего газа и метана в зависимости
от времени при различных температурах
36
Рис. 5.7. Изменение рН в зависимости от
времени и температуры сбраживания
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
8,5
рН
8
7,5
7
6,5
6
0
20
40
60
80
100
Время t, сут
t = 50 oC
t = 30 oC
t = 20 oC
Рис. 3. Изменение рН в зависимости от времени
при различных температурах
Концентрация, мг/л
Влияние температуры на скорость получения газа показано на рис. 2. Видно, что с увеличением температуры скорость
выделения газа возрастает. Температура оказывает влияние
Рис. 5.8. Изменение концентрации летучих
также на величину рН (рис. 2) иорганических
концентрацию
летучих
органических
кислот (рис. 3), а также
кислот
в зависимости
от
времени и температуры
сбраживания азот (NH3) (рис. 4) [1].
на степень трансформации органического
азота в аммонийный
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
20
40
60
80
Время t, сут
t = 50 oC
t = 30 oC
t = 20oC
Рис. 5.9. Трансформация органического
азота в аммонийный в зависимости от
Рис. 4. Изменение
концентрации
летучих
органических кислот
времени
пребывания
при разных
в зависимоститемпературах
от времени и сбраживания
температуры сбраживания
Степень трансформации
органического азота
1
1
10
100
0,1
Всремя t, сут
t = 20 oC
t = 30 oC
t = 40 oC
t = 50 oC
Рис. 5. Трансформация органического азота в зависимости от времени
пребывания при разных температурах сбраживания
37
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
В табл. 1 представлены среднестатистические данные по влиянию температуры среды
на производство газа. Полученные данные показывают, что общее производство газа достигает максимальной величины при температуре около 45–50оС.
Таблица 1
Среднестатистические значения производства газа в зависимости от температуры среды
10
15
20
310
390
460
Температура среды, оС
25
30
35
Производство газа, мл/г
520
550
59,
40
45
50
610
610
600
Таблица 2
Влияние температуры на степень трансформации субстратов
Субстрат
Беззольные вещества
Липиды
Белки
Трансформация, %
30оС
49,4
64,9
57,9
20оС
46,0
63,2
51,3
50оС
50,3
65,5
69,1
Экспериментальные данные по влиянию температуры на степень трансформации различных субстратов в процессе сбраживания представлены в табл. 2.
Выводы
Результаты экспериментов показали, что при анаэробном сбраживании соблюдение
температурного режима все-таки является одним из главных условий. Поэтому на станциях
очистки необходимо:
– реализовать оптимальный процесс анаэробного сбраживания;
– обеспечить высокую эффективность теплообменника (теплообмена);
– предусмотреть механические генераторы энергии с рекуперацией тепла;
– разработать наиболее результативные установки анаэробной стабилизации.
Список литературы
1. Кадысева, А.А. Биотехнологические методы очистки сточных вод / А.А. Кадысева, А.И. Кныш. – Омск :
Изд-во ОмГАУ, 2009. – 65 с.
2. Кадысева, А.А. Энергетические характеристики анаэробных систем обработки органосодержащих
сточных вод и осадка очистных сооружений / А.А. Кадысева // Безопасность жизнедеятельности. – 2008. – № 9. –
С. 36–38.
SUMMARY
A.A. Kadyseva, R.M. Gilmutdinov, A.S. Tarapatova, V.V. Tokarev, S.A. Bezukhova
Influence of temperature on anaerobic fermentation of the organic substratum
Results of temperature characteristics of the anaerobic systems, executed on the basis of a complex of pilot studies of highly concentrated sewage are presented. The temperature mode at an anaerobic fermentation influences not
only the growth rate of microorganisms and receiving biogas, but also on рН.
Key words: sewage, anaerobic cleaning, biogas, temperature.
38