Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Стадия ацетогенеза при выработке метана путем сбраживания

6 июля 2014
Стадия ацетогенеза при выработке метана путем сбраживания
Также по теме:
Автор
Автор статьи: Ирина Гудилина
В продолжение прошлой публикации рассмотри ацетогенез. Стадия ацетогенеза осуществляется двумя следующими группами бактерий. Первая из них представленная ацетогенными бактериями, проводящими ферментативное воздействие на летучие жирные кислоты, идущее с образованием ацетатов и выделением водорода, а вторая группа бактерий занимается синтезом уксусной кислоты путем ее восстановления из углерода и углекислого газа.

Четвертая, заключительная стадия анаэробного сбраживания, производится с участием пятой группы бактерий, образующих метан. Синтез метана, осуществляемый этими метаногенными бактериями, идет двумя путями:

- расщеплением уксусной кислоты на метан и углекислый газ;

- восстановлением углекислоты водородом.

По первому механизму идет образование порядка 72% метана, по второму же образуются остальные 28%.
Метаногенные бактерии представлены пятью родами. Доминирование одной из них определяется продолжительностью, рН среды и температуры, определяющих условия протекания данного анаэробного процесса. Все бактерии, участвующие в получении метана путем биохимического воздействия являются строгими анаэробами, не переносящими присутствие кислорода и нитратов. Губительной для них является уже концентрация кислорода, составляющая 0,1 мг/л. Они так же весьма чувствительны к рН среды, которая должна находиться в диапазоне 7,0-7,5. Некоторое время, впрочем, метагенные бактерии способны работать и при рН 9,0-10,0, но только при условии их возраста не менее двадцати суток.
Стадия ацетогенеза при выработке метана путем сбраживания
Основные биогенные элементы, необходимые для их роста, метагенные бактерии извлекают из кислотного остатка уксусной кислоты и углекислого газа, служащих в качестве источника углерода; аммиака, откуда ими извлекается азот; сульфидов или сульфатов, откуда ими берется сера. Кроме того, для успешной жизнедеятельности метаногенов требуется наличие микроэлементов, в число которых входят калий, натрий. Кальций, магний, кобальт, медь, бор, цинк и молибден, являются токсичными в высоких концентрациях.

Никель для метаногенов является необходимой составляющей фермента, служащего для переноса водорода в процессе восстановления углекислого газа до метана. В состав прочих ферментов, осуществляющих прохождение окислительно-восстановительных реакций, входят железо, магний и кобальт. В анаэробной экосистеме наблюдается другой принцип взаимодействия, в отличие от биоценоза активного ила аэробных систем, в которых представители низшего трофического уровня служат пищей для микроорганизмов, стоящих на следующих ступенях развития.
В ней разные группы бактерий используют в качестве пищи продукты жизнедеятельности им предшествующих. К первичным анаэробам относятся те группы бактерий, благодаря которым идет осуществление стадий гидролиза и расщепления его продуктов до жирных кислот. Вторичные анаэробы питаются продуктами жизнедеятельности первичных, потребляя и преобразуя их на стадиях ацетогенеза и метаногенеза. В их число входят так же и сульфатовосстанавливающие бактерии, образующие сероводород. Они начинают проявлять активность при повышении концентрации сульфатов, конкурируя метаногенами за водород и ацетат-ионы, необходимые им для восстановления сульфатов до сульфидов и Н2S.

Накапливающие сульфиды являются фактором подавления развития метаногенных бактерий, так как являются их конкурентами в борьбе за питательный субстрат. Водород, являющийся продуктом второй и третьей стадии анаэробного брожения, при его накоплении, приводит к сдвигу в кислую сторону рН среды, что может отрицательно сказаться на жизнедеятельности и воспроизводстве метаногенов. Однако, в стабильно работающей экосистеме он активно потребляется как в процессе ацетогенеза, так и некоторыми родами метаногенных бактерий. Помимо этого, для оптимальной работы бактерий необходимо обеспечить им тесное физическое взаимодействие с обрабатываемым субстратом, что особенно важно для первой группы бактерий, благодаря который проходит стадия гидролиза.
Также важно поддержание и тесного симбиотического контакта между группами ацетогенных и метаногенных бактерий, благодаря чему у вторых интенсифицируются процессы потребления продуктов биохимического окисления первых. Следовательно, для обеспечения лучших условий функционирования биоценоза анаэробной экосистемы следует избегать сильного перемешивания, ведущего с сильным динамическим нагрузкам, являющимся следствием турбулентностей, которое может нарушить симбиотические связи между микроорганизмами. Поэтому при выборе систем перемешивания, которое необходимо для лучшего контакта бактерий первой группы с обрабатываемым субстратом, подвергаемым гидролизу, нельзя допускать динамических нагрузок, которые могут привести к разрывам связей между четвертой и пятой группами бактерий.
Стадия ацетогенеза при выработке метана путем сбраживания
Равновесие всех стадий процесса анаэробного сбраживания и его эффективность зависит не только от скорости производства бактериями продуктов реакции на каждой из первых трех его стадий, но и от скорости их потребления микроорганизмами, питающимися ими. Накопление продуктов разложения на одной из стадий анаэробного процесса автоматически ведет к торможению и подавлению последующих. Поэтому для эффективности процесса анаэробного сбраживания, следует создать и поддерживать работу сбалансированной системы, определяемой физиологическими особенностями каждой из пяти групп бактерий, связанных между собой потреблением продуктов реакции предыдущего уровня.

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев: 2

Примерно можно рассчитать процент получаемого метана?

27.03.2015 08:32
Ольга Борисова
Ольга Борисова

Добрый день, Петр. Да такой расчет всегда проводится в период расчета системы в целом. Если у Вас есть заинтересованность в биогазовой установке - напишите на почту info@nomitech.ru информацию о вашем предприятии. Будем рады сотрудничеству.

30.03.2015 15:09
Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад