Влияние температуры на анаэробное сбраживание органического субстрата

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

основном применяют для высококонцентрированных сточных вод и осадков. Процессы анаэробного брожения на станциях биологической очистки осуществляются в специальных ап- паратах – 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 при температуре 10оС; 60 су                                  емпературе 20оС; 30 сут при

Время, сут

| — ■ t = 20 oC      t = 30 oC ^^^е ■ t = 50 oC

Рис. 1. Изменен    Рис. 5.6. Выделение общего газа и метана в    а в зависимости зависимости от времени при различных от вр               температурах               реды

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

Рис. 3 . Изменение рН в зависимости от времени при различных температурах

Влияние температуры на скорость получения газа показано на рис. 2. Видно, что с увеличением температур ура оказывает влияние также на величину рН ислот (рис. 3), а также на степень трансформ H 3 ) (рис. 4) [1].

Ри                                                 от в зависимости от времени и температуры сбраживания

F— t = 20 oC ^^^м ■ t = 30 oC     t = 40 oC ^^^м ■ t = 50 oC

Рис. 5 . Трансформация органического азота в зависимости от времени пребывания при разных температурах сбраживания

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

Температура среды, оС
10       \	15       \	20       \	25      1      30      1      35	40      1	45       1	50
			Производство газа, мл/г
310      1	390      1	460      1	520        550         59,	610     1	610     1	600

Таблица 2

Влияние температуры на степень трансформации субстратов

Субстрат	Трансформация, %
	20оС	30оС	50оС
Беззольные вещества	46,0	49,4	50,3
Липиды	63,2	64,9	65,5
Белки	51,3	57,9	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.