Pengenalan proses penapaian:
Penapaian biogas, juga dikenali sebagai pencernaan anaerobik dan penapaian anaerobik, merujuk kepada bahan organik (seperti najis manusia, ternakan dan ayam, jerami, rumpai, dll.) di bawah kelembapan, suhu dan keadaan anaerobik tertentu, melalui katabolisme pelbagai mikroorganisma, dan akhirnya Proses membentuk campuran gas yang mudah terbakar seperti metana dan karbon dioksida.Sistem penapaian biogas adalah berdasarkan prinsip penapaian biogas, dengan matlamat pengeluaran tenaga, dan akhirnya merealisasikan penggunaan menyeluruh biogas, buburan biogas dan sisa biogas.
Penapaian biogas adalah proses biokimia yang kompleks dengan ciri-ciri berikut:
(1) Terdapat banyak jenis mikroorganisma yang terlibat dalam tindak balas penapaian, dan tidak ada duluan untuk menggunakan terikan tunggal untuk menghasilkan biogas, dan inokulum diperlukan untuk penapaian semasa pengeluaran dan ujian.
(2) Bahan mentah yang digunakan untuk penapaian adalah kompleks dan datang dari pelbagai sumber.Pelbagai bahan organik tunggal atau campuran boleh digunakan sebagai bahan mentah penapaian, dan produk akhir adalah biogas.Selain itu, penapaian biogas boleh merawat air sisa organik dengan kepekatan jisim COD melebihi 50,000 mg/L dan sisa organik dengan kandungan pepejal yang tinggi.
Penggunaan tenaga mikroorganisma biogas adalah rendah.Di bawah keadaan yang sama, tenaga yang diperlukan untuk pencernaan anaerobik hanya menyumbang 1/30~1/20 penguraian aerobik.
Terdapat banyak jenis peranti penapaian biogas, yang berbeza dari segi struktur dan bahan, tetapi semua jenis peranti boleh menghasilkan biogas selagi reka bentuknya munasabah.
Penapaian biogas merujuk kepada proses di mana pelbagai sisa organik pepejal ditapai oleh mikroorganisma biogas untuk menghasilkan biogas.Secara umumnya ia boleh dibahagikan kepada tiga peringkat:
Peringkat pencairan
Oleh kerana pelbagai bahan organik pepejal biasanya tidak boleh masuk ke dalam mikroorganisma dan digunakan oleh mikroorganisma, bahan organik pepejal mesti dihidrolisiskan kepada monosakarida larut, asid amino, gliserol, dan asid lemak dengan berat molekul yang agak kecil.Bahan-bahan larut dengan berat molekul yang agak kecil ini boleh memasuki sel mikrob dan seterusnya diuraikan dan digunakan.
Peringkat asidogenik
Pelbagai bahan larut (monosakarida, asid amino, asid lemak) terus terurai dan berubah menjadi bahan molekul rendah di bawah tindakan bakteria selulosa, bakteria protein, lipobakteria, dan bakteria pektin enzim intraselular, seperti asid butirik, asid propionik, asid asetik, dan alkohol , keton, aldehid dan bahan organik ringkas lain;pada masa yang sama, beberapa bahan bukan organik seperti hidrogen, karbon dioksida dan ammonia dibebaskan.Tetapi dalam peringkat ini, produk utama adalah asid asetik, menyumbang lebih daripada 70%, jadi ia dipanggil peringkat penjanaan asid.Bakteria yang mengambil bahagian dalam fasa ini dipanggil asidogen.
Peringkat metanogenik
Bakteria metanogenik menguraikan bahan organik mudah seperti asid asetik yang terurai pada peringkat kedua kepada metana dan karbon dioksida, dan karbon dioksida dikurangkan kepada metana di bawah tindakan hidrogen.Peringkat ini dipanggil peringkat pengeluaran gas, atau peringkat metanogenik.
Bakteria metanogenik memerlukan hidup dalam persekitaran dengan potensi pengurangan pengoksidaan di bawah -330mV, dan penapaian biogas memerlukan persekitaran anaerobik yang ketat.
Secara amnya dipercayai bahawa daripada penguraian pelbagai bahan organik kompleks kepada generasi terakhir biogas, terdapat lima kumpulan fisiologi utama bakteria yang terlibat, iaitu bakteria fermentatif, bakteria asetogenik penghasil hidrogen, bakteria asetogenik yang memakan hidrogen, pemakan hidrogen. metanogen dan bakteria penghasil asid asetik.Metanogen.Lima kumpulan bakteria membentuk rantai makanan.Mengikut perbezaan metabolit mereka, tiga kumpulan bakteria pertama melengkapkan proses hidrolisis dan pengasidan bersama-sama, dan dua kumpulan bakteria terakhir melengkapkan proses pengeluaran metana.
bakteria fermentatif
Terdapat banyak jenis bahan organik yang boleh digunakan untuk penapaian biogas, seperti baja ternakan, jerami tanaman, sisa pemprosesan makanan dan alkohol, dan lain-lain, dan komponen kimia utamanya termasuk polisakarida (seperti selulosa, hemiselulosa, kanji, pektin, dsb.), kelas lipid dan protein.Kebanyakan bahan organik kompleks ini tidak larut dalam air dan mesti terlebih dahulu diuraikan menjadi gula larut, asid amino dan asid lemak oleh enzim ekstraselular yang dirembeskan oleh bakteria fermentatif sebelum ia boleh diserap dan digunakan oleh mikroorganisma.Selepas bakteria penapaian menyerap bahan larut yang disebutkan di atas ke dalam sel, ia ditukar menjadi asid asetik, asid propionik, asid butirik dan alkohol melalui penapaian, dan sejumlah hidrogen dan karbon dioksida dihasilkan pada masa yang sama.Jumlah keseluruhan asid asetik, asid propionik dan asid butirik dalam sup penapaian semasa penapaian biogas dipanggil jumlah asid meruap (TVA).Di bawah keadaan penapaian biasa, asid asetik adalah asid utama dalam jumlah asid yang dikenakan.Apabila bahan protein terurai, sebagai tambahan kepada produk, terdapat juga ammonia hidrogen sulfida.Terdapat banyak jenis bakteria fermentatif yang terlibat dalam proses penapaian hidrolitik, dan terdapat beratus-ratus spesies yang diketahui, termasuk Clostridium, Bacteroides, bakteria asid Butyric, bakteria asid laktik, Bifidobacteria dan bakteria Spiral.Kebanyakan bakteria ini adalah anaerobes, tetapi juga anaerobes fakultatif.[1]
Metanogen
Semasa penapaian biogas, pembentukan metana disebabkan oleh sekumpulan bakteria yang sangat khusus yang dipanggil metanogen.Metanogen termasuk hydromethanotrophs dan acetomethanotrophs, yang merupakan ahli kumpulan terakhir dalam rantai makanan semasa pencernaan anaerobik.Walaupun mereka mempunyai pelbagai bentuk, status mereka dalam rantai makanan menjadikan mereka mempunyai ciri fisiologi yang sama.Di bawah keadaan anaerobik, mereka menukar produk akhir tiga kumpulan pertama metabolisme bakteria kepada produk gas metana dan karbon dioksida tanpa ketiadaan penerima hidrogen luaran, supaya penguraian bahan organik di bawah keadaan anaerobik dapat diselesaikan dengan jayanya.
Pemilihan proses penyelesaian nutrien tumbuhan:
Pengeluaran larutan nutrien tumbuhan berhasrat untuk menggunakan komponen berfaedah dalam buburan biogas dan menambah unsur mineral yang mencukupi untuk menjadikan produk siap mempunyai ciri yang lebih baik.
Sebagai bahan organik makromolekul semula jadi, asid humik mempunyai aktiviti fisiologi dan fungsi penyerapan, kompleks dan pertukaran yang baik.
Penggunaan asid humik dan buburan biogas untuk rawatan khelasi boleh meningkatkan kestabilan buburan biogas, menambah khelasi unsur surih boleh menjadikan tanaman menyerap unsur surih dengan lebih baik.
Pengenalan proses chelation asid humik:
Chelation merujuk kepada tindak balas kimia di mana ion logam dikaitkan dengan dua atau lebih atom koordinasi (bukan logam) dalam molekul yang sama melalui ikatan koordinasi untuk membentuk struktur heterosiklik (cincin kelat) yang mengandungi ion logam.macam kesan.Ia serupa dengan kesan kelat kuku ketam, oleh itu namanya.Pembentukan cincin kelat menjadikan kelat lebih stabil daripada kompleks bukan kelat dengan komposisi dan struktur yang serupa.Kesan peningkatan kestabilan yang disebabkan oleh chelation ini dipanggil kesan chelation.
Tindak balas kimia di mana kumpulan berfungsi satu molekul atau dua molekul dan ion logam membentuk struktur cincin melalui koordinasi dipanggil chelation, juga dikenali sebagai chelation atau cyclization.Antara zat besi tak organik yang dimakan oleh tubuh manusia, hanya 2-10% sahaja yang diserap.Apabila mineral ditukar kepada bentuk yang boleh dihadam, asid amino biasanya ditambah untuk menjadikannya sebatian "kelat".Pertama sekali, Chelation bermaksud memproses bahan mineral ke dalam bentuk yang boleh dihadam.Produk mineral biasa, seperti tepung tulang, dolomit, dsb., hampir tidak pernah "kelat".Oleh itu, dalam proses pencernaan, ia mesti terlebih dahulu menjalani rawatan "kelat".Walau bagaimanapun, proses semula jadi untuk membentuk mineral menjadi sebatian "kelat" (kelat) dalam kebanyakan badan manusia tidak berfungsi dengan lancar.Akibatnya, suplemen mineral hampir tidak berguna.Dari sini kita tahu bahawa bahan yang dimakan oleh tubuh manusia tidak dapat memberikan kesannya sepenuhnya.Kebanyakan badan manusia tidak dapat mencerna dan menyerap makanan dengan berkesan.Antara zat besi bukan organik yang terlibat, hanya 2%-10% yang sebenarnya dihadam, dan 50% akan dikumuhkan, jadi tubuh manusia sudah "kelat" besi.“Pencernaan dan penyerapan mineral yang dirawat adalah 3-10 kali lebih tinggi daripada mineral yang tidak dirawat.Walaupun anda membelanjakan wang lebih sedikit, ia berbaloi.
Baja medium dan unsur surih yang biasa digunakan pada masa ini biasanya tidak dapat diserap dan digunakan oleh tanaman kerana unsur surih bukan organik mudah diikat oleh tanah di dalam tanah.Secara amnya, kecekapan penggunaan unsur surih kelat dalam tanah adalah lebih tinggi daripada unsur surih bukan organik.Harga unsur surih kelat juga lebih tinggi daripada baja unsur surih bukan organik.