Технологическое решение повышения выхода биогаза при ферментации зерновой послеспиртовой барды

Autor: Nataliia Golub, Mariana Potapova
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Innovative Biosystems and Bioengineering, Vol 2, Iss 3, Pp 175-182 (2018)
Innovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal, 2018, Vol. 2, No. 3
Popis: Проблематика. Основним відходом спиртової промисловості є післяспиртова барда. Вона є висококонцентрованою стічною водою та характеризується високими значеннями хімічного споживання кисню (ХСК) – до 60–120 г О2/дм3 – і низькими значеннями рН – до 3,7, що робить її переробку непростим завданням. Одним із використовуваних методів її утилізації є анаеробне бродіння з одержанням біогазу. Для інтенсифікації процесу анаеробного очищення сьогодні використовують методи підвищення концентрації мулу, а саме – інертні носії для іммобілізації мікроорганізмів або грануляцію. За рахунок вищої концентрації ана­еробних мікроорганізмів у гранулах, порівняно з кількістю мікроорганізмів у вільноплаваючому активному мулі, процес метаногенезу відбувається більш інтенсивно з вищим виходом біогазу та зниженням ХСК. Мета. Визначення можливих центрів грануляції анаеробного мулу у висококонцентрованих стоках спиртового виробництва для підвищення продукування біогазу в процесі їх очищення. Методика реалізації. Для формування гранул як центри акумуляції мікроорганізмів використовували: активоване вугілля, модифіковане вугілля, на поверхню якого осаджено іони кальцію, FeCl3, сорбент на основі силікагелю, сорбент на основі тальку. Результати. За використання активованого вугілля; модифікованого вугілля з йонами кальцію; сорбенту на основі силікагелю та сполук феруму не відбувалось утворення гранул. Гранули активного мулу були одержані за використання сорбенту на основі тальку – на третю добу ферментації спостерігали утворення початкової біоплівки на носії, яка потім розросталась у гранули. Висновки. Показано, що для висококонцентрованих стічних вод спиртзаводу (післяспиртова барда), які після коферментації з пташиним послідом містять леткі жирні кислоти у концентраціях 800–2000 мг/дм3, для отримання гранул мікроорганізмів як центри грануляції необхідно використовувати сорбенти, що містять у своєму складі як донори, так і акцептори протонів. Встановлено, що використання гранульованого активного мулу для очищення стоків спиртзаводу збільшує ефективність видалення хімічного та біохімічного споживання кисню на 15–17 %, підвищує вихід біогазу на 26 ± 2 %, вміст метану в біогазі – на 8 ± 1 %. Background. Distillery spent wash is the main waste of the alcohol industry. This is highly concentrated wastewater, which is characterized by high chemical oxygen demand (COD) values – up to 60–120 g O2/dm3 – and low pH values – up to 3.7. It makes its processing a complicated task. One of the methods of its utilization is anaerobic fermentation with the production of biogas. Inert carriers for microorganism immobilization or granulation are used to intensify the process of anaerobic treatment and increase sludge concentration. Due to the high concentration of anaerobic microorganisms in granules, compared to the number of microorganisms in free-floating active sludge, the process of methanogenesis is more intensive with a high yield of biogas and a decrease in COD. Objective. To determine the possible centres of anaerobic sludge granulation in highly concentrated waste of alcohol production to increase biogas output in the process of waste treatment. Methods. Activated carbon, modified carbon on which surface calcium ions were precipitated, FeCl3, silica gel based sorbent, talc based sorbent were used to form pellets as the centres of microorganism accumulation. Results. Pellets have not been formed with the use of activated carbon; modified carbon with calcium ions; silica gel based sorbent and ferrum compounds. Pellets of activated sludge were received with the use of talc based sorbent – formation of initial biofilm on a carrier was observed on the third day of fermentation and then it was growing in pellets. Conclusions. It was demonstrated that for highly concentrated waste effluents of a distillery (grain distillery spent wash), which after co-fermentation with poultry manure contain volatile fatty acids in concentration 800–2000 mg/dm3, it is needed to use sorbents to receive microorganism pellets as a centre of granulation. Sorbents must contain donors and proton acceptors. It was established that the use of granular activated sludge for the distillery waste purification improves the efficiency of COD and Biochemical Oxygen Demand removal by 15–17%, increases biogas output by 26 ± 2% and biogas methane content by 8 ± 1%. Проблематика. Основным отходом спиртовой промышленности является послеспиртовая барда. Это высококонцентрированная сточная вода, которая характеризуется высокими значениями химического потребления кислорода (ХПК) – до 60–120 г О2/дм3 – и низкими значениями рН – до 3,7, что делает ее переработку непростой задачей. Одним из методов ее утилизации является анаэробное брожение с получением биогаза. Для интенсификации процесса анаэробной очистки сегодня используют методы повышения концентрации ила, а именно – инертные носители для иммобилизации микроорганизмов или грануляцию. За счет высокой концентрации анаэробных микроорганизмов в гранулах, по сравнению с количеством микроорганизмов в свободноплавающем активном иле, процесс метаногенеза проходит более интенсивно с высоким выходом биогаза и снижением ХПК. Цель. Определение возможных центров грануляции анаэробного ила в высококонцентрированных стоках спиртового производства для повышения выработки биогаза в процессе их очистки. Методика реализации. Для формирования гранул как центры аккумуляции микроорганизмов использовали: активированный уголь; модифицированный уголь, на поверхность которого осаждены ионы кальция; FeCl3; сорбент на основе силикагеля; сорбент на основе талька. Результаты. При использовании активированного угля; модифицированного угля с ионами кальция; сорбента на основе силикагеля и соединений железа образования гранул не наблюдалось. Гранулы активного ила были получены при использовании сорбента на основе талька – на третьи сутки ферментации наблюдали образование начальной биопленки на носителе, которая затем разрасталась в гранулы. Выводы. Показано, что для высококонцентрированных сточных вод спиртзавода (послеспиртовая барда), которые после коферментации с птичьим пометом содержат летучие жирные кислоты в концентрациях 800–2000 мг/дм3, для получения гранул микроорганизмов как центры грануляции необходимо использовать сорбенты, содержащие в своем составе как доноры, так и акцепторы протонов. Установлено, что использование гранулированного активного ила для очистки стоков спиртзавода увеличивает эффективность удаления химического и биохимического потребления кислорода на 15–17 %, повышает выход биогаза на 26 ± 2 %, содержание метана в биогазе – на 8 ± 1 %.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: