Bioreaktor. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen

 Kommentare zum Artikel

Der Bioreaktor ist die Basis jeder Biogasanlage und an seine Konstruktion werden recht hohe Anforderungen gestellt. Daher muss der Körper des Bioreaktors stabil genug sein und seine Wände müssen absolut dicht sein. Gefordert sind eine gute Wärmedämmung der Wände und eine zuverlässige Korrosionsbeständigkeit. In diesem Fall ist es notwendig, die Möglichkeit zum Beladen und Entleeren des Reaktors sowie den Zugang zu seinem Innenraum für Wartungszwecke vorzusehen.

Die Formen von Reaktoren sind sehr vielfältig. Unter dem Gesichtspunkt, die günstigsten Bedingungen für die Durchmischung des flüssigen Substrats, die Ansammlung von Gas, die Entfernung von Sedimenten und die Zerstörung der entstandenen Kruste zu schaffen, empfiehlt es sich daher, einen Behälter in Form eines Eies zu verwenden. Große Reaktoren dieser Form werden üblicherweise aus Beton gebaut und zeichnen sich daher durch hohe Herstellungskosten aus, was ihren Einsatz erheblich einschränkt. Hilfsreaktoren mit kleinerem Volumen lassen sich jedoch recht einfach aus Glasfaser, also aus mit Glasfasern verstärktem Polyesterharz, herstellen und sind nicht so teuer.

Ein zylindrischer Tank mit konischem Ober- und Unterteil, ähnlich einem eiförmigen, zeichnet sich durch einen kleinen Raum für die Gasansammlung, ein begrenztes Volumen an Schwimmkuchen und eine gute Schlammentfernung aus. Allerdings werden in solchen Reaktoren ungünstigere Bedingungen für die Bewegung des flüssigen Substrats geschaffen. Großvolumige Tanks dieser Form, die in kommunalen Anlagen zur Behandlung und Zersetzung von Abwasser eingesetzt werden, sowie eiförmige Reaktoren bestehen aus Beton. Allerdings sind „zylindrische“ Reaktoren etwas günstiger. Auf einzelnen Farmen bestehen Reaktoren der oben genannten Form, aber natürlich mit geringerer Kapazität, aus Stahl oder Glasfaser. Übrigens ist es in Glasfaserreaktoren einfacher, bessere Bedingungen für die Bewegung des Substrats zu erreichen.

Abb.2. Die gebräuchlichsten Arten von Bioreaktortanks: a – in Form eines Eies, b – zylindrisch mit konischen Ober- und Unterteilen, c – zylindrisch, d – zylindrisch mit einer Trennwand, e – in Form eines Parallelepipeds (mit einer Trennwand). ), f - zylindrisch (schräg gelegen), g - Graben im Boden (mit Deckel).

Zylindrische Tanks sind relativ einfach herzustellen, was durch umfangreiche Erfahrungen im Bau von Tanks für landwirtschaftliche Zwecke (Tanktrichter aus Stahl, Beton, Glasfaser für Silage und anderes Futter) erklärt wird. Im Vergleich zu Becken früherer Bauart lassen sich in einem zylindrischen Becken jedoch keine ausreichend guten Bedingungen für die Bewegung des Substrats schaffen und man muss mit höheren Kosten für die Entfernung von Sedimenten und die Zerstörung der Schwimmkruste rechnen, was mit einem Anstieg verbunden ist im Energieverbrauch für das Mischen der Masse.

Abb. 3. Zweikammer-Biogasanlage vom Durchflusstyp: 1 - Pumpe; 2 - Aufnahmekammer; 3 - Gärkammer; 4 - Mischgerät; 5 - Heizung; 6 - Nachgärungskammer; 7 - Sammlung fermentierter Masse; 8 - Schnecke.

Wenn ein zylindrischer Tank durch eine quer verlaufende vertikale Trennwand in zwei Kammern unterteilt wird, ist es möglich, ein System zur Erzeugung von Biogas mit abwechselnder Nutzung der Tankkammern zu organisieren. Darüber hinaus kostet der Bau eines Tanks mit Trennwand weniger als der Bau zweier separater Tanks. Wir stellen auch fest, dass bei dieser Anordnung der Wert der Wärmedämmung der Außenwände des Tanks abnimmt und es nicht sehr schwierig ist, eine Heizvorrichtung in die Trennwand zu integrieren, die aus einem ausreichend wärmeleitenden Material besteht, was der Installation zusätzliche Vorteile verleiht Designvorteile.

Abb.4. Grabenbiogasanlage: 1 - Raum für Tiere; 2 - Bioreaktor; 3 - Rührer; 4 - greifen; 5 - Lagerung für fermentierten Mist; 6 - Gastank.

Bei einfachen, meist kleinen Biogasanlagen in Einzelbauweise hat der Gärraum meist die Form eines Parallelepipeds (Becken oder Grube mit Deckel). Um die Effizienz zu steigern, wird ein solcher Reaktor durch eine vertikale Wand unterteilt, wodurch eine Hauptgärkammer und eine Kammer für die Endgärung und Schlammsedimentation entstehen. Zwar ist es bei Anlagen dieser Art nicht möglich, einen hohen Zersetzungsgrad des Substrats zu erreichen, da es bei ihnen praktisch unmöglich ist, eine gleichmäßige Durchmischung der Masse, eine Kontrolle der Belastung des Arbeitsvolumens der Kammer oder eine Nachgiebigkeit zu gewährleisten mit der Verweilzeit der Masse im Reaktor, die notwendig ist, um die maximale Gasmenge zu erhalten. Und die Zerstörung der schwimmenden Kruste und des Sediments ist mit hohen Kosten verbunden.

In einem horizontalen Tank wird das Substrat in Längsrichtung gemischt. Hier eignen sich für kleine Anlagen zylindrische Reaktoren aus Stahl oder Glasfaser. Horizontale Tanks mit großem Fassungsvermögen haben die Form eines Parallelepipeds und bestehen aus Beton.

Die geneigte Anordnung solcher Tanks erleichtert den Schlammfluss zur Austragsöffnung. Dieses Design eignet sich zum Platzieren eines einfachen Mischmechanismus.

Ein in den Boden gegrabenes Reservoir in Form eines Grabens ermöglicht die Verarbeitung großer Substratmengen. Als Baumaterial für Reaktorwände wird üblicherweise Beton verwendet.

Nun werfen wir einen genaueren Blick auf die Auslegung einiger bereits in der Praxis eingesetzter Arten von Biogasanlagen. Basierend auf einem quaderförmigen Tank mit Trennwand wurde nun eine zuverlässig arbeitende Zweikammer-Durchflussbiogasanlage entwickelt, bei der das Substrat zunächst in einen Teil des Tanks (die Gärkammer) geleitet wird und dann fließt durch die Schwerkraft in den anderen Teil (die Gärkammer) transportiert. Um die Betriebseffizienz zu erhöhen, ist eine solche Anlage mit einer Mischvorrichtung in der Gärkammer, einer Heizung und einer Schnecke zum Entfernen großer Einschlüsse im Sediment ausgestattet.

Abb.5. Grabenbiogasanlage: 1 - elastischer Kollektor; 2 - Schaumstoffplatten; 3 - Gärkammer; 4 - Heizung (Kessel).

Abb.6. Elastischer Bioreaktor

Grabenbiogasanlagen werden immer häufiger eingesetzt. Nehmen wir als Beispiel eine Grabeninstallation aus Deutschland. Hier gelangt der mit Wasser verdünnte Mist direkt aus dem Tierhaltungsraum in einen Bioreaktor, in dem er fermentiert wird. Die Anlage umfasst mechanisches Mischen des Substrats und einen Greifer zum Laden von fermentiertem Mist.

Bei einer anderen Grabenanlage (USA) gelangt frische Gülle von oben in den Gärraum, erwärmtes Wasser von unten. Der Gaskollektor der Anlage ist elastisch und zur Wärmedämmung befinden sich auf der Oberfläche des fermentierten Substrats Schaumstoffplatten.

Wir möchten die Aufmerksamkeit der Leser auch auf flexible Reaktoren lenken, die in den Ländern Südostasiens häufig eingesetzt werden. Solche Reaktoren (Behälter) bestehen aus dichtem gummiertem Gewebe oder synthetischer Folie. Um den Betrieb solcher Bioreaktoren zu organisieren, müssen sie entweder im Boden vergraben oder innerhalb eines ziemlich starken „kreisförmigen“ Zauns platziert werden.

Autor: Schomin A.A.

Siehe andere Artikel Abschnitt Alternative Energiequellen.

Lesen und Schreiben nützlich Kommentare zu diesem Artikel.

<< Zurück

Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Verkehrslärm verzögert das Wachstum der Küken 06.05.2024

Die Geräusche, die uns in modernen Städten umgeben, werden immer durchdringender. Allerdings denken nur wenige Menschen darüber nach, welche Auswirkungen dieser Lärm auf die Tierwelt hat, insbesondere auf so empfindliche Tiere wie Küken, die noch nicht aus ihren Eiern geschlüpft sind. Aktuelle Forschungsergebnisse bringen Licht in diese Frage und weisen auf schwerwiegende Folgen für ihre Entwicklung und ihr Überleben hin. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass der Verkehrslärm bei Zebraküken zu ernsthaften Entwicklungsstörungen führen kann. Experimente haben gezeigt, dass Lärmbelästigung das Schlüpfen der Küken erheblich verzögern kann und die schlüpfenden Küken mit einer Reihe gesundheitsfördernder Probleme konfrontiert sind. Die Forscher fanden außerdem heraus, dass die negativen Auswirkungen der Lärmbelästigung auch auf die erwachsenen Vögel übergreifen. Reduzierte Fortpflanzungschancen und verringerte Fruchtbarkeit weisen auf die langfristigen Auswirkungen von Verkehrslärm auf die Tierwelt hin. Die Studienergebnisse unterstreichen den Bedarf ... >>

Kabelloser Lautsprecher Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

In der Welt der modernen Audiotechnik streben Hersteller nicht nur nach einwandfreier Klangqualität, sondern auch nach der Kombination von Funktionalität und Ästhetik. Einer der neuesten innovativen Schritte in diese Richtung ist das neue kabellose Lautsprechersystem Samsung Music Frame HW-LS60D, das auf der World of Samsung-Veranstaltung 2024 vorgestellt wurde. Das Samsung HW-LS60D ist mehr als nur ein Lautsprechersystem, es ist die Kunst des Rahmenklangs. Die Kombination aus einem 6-Lautsprecher-System mit Dolby Atmos-Unterstützung und einem stilvollen Fotorahmen-Design macht dieses Produkt zur perfekten Ergänzung für jedes Interieur. Der neue Samsung Music Frame verfügt über fortschrittliche Technologien, darunter Adaptive Audio, das bei jeder Lautstärke klare Dialoge liefert, und automatische Raumoptimierung für eine satte Audiowiedergabe. Mit Unterstützung für Spotify-, Tidal Hi-Fi- und Bluetooth 5.2-Verbindungen sowie der Integration intelligenter Assistenten ist dieser Lautsprecher bereit, Ihre Wünsche zu erfüllen ... >>

Eine neue Möglichkeit, optische Signale zu steuern und zu manipulieren 05.05.2024

Die moderne Welt der Wissenschaft und Technik entwickelt sich rasant und jeden Tag tauchen neue Methoden und Technologien auf, die uns in verschiedenen Bereichen neue Perspektiven eröffnen. Eine dieser Innovationen ist die Entwicklung einer neuen Methode zur Steuerung optischer Signale durch deutsche Wissenschaftler, die zu erheblichen Fortschritten auf dem Gebiet der Photonik führen könnte. Neuere Forschungen haben es deutschen Wissenschaftlern ermöglicht, eine abstimmbare Wellenplatte in einem Wellenleiter aus Quarzglas zu schaffen. Dieses auf der Verwendung einer Flüssigkristallschicht basierende Verfahren ermöglicht es, die Polarisation des durch einen Wellenleiter fließenden Lichts effektiv zu ändern. Dieser technologische Durchbruch eröffnet neue Perspektiven für die Entwicklung kompakter und effizienter photonischer Geräte, die große Datenmengen verarbeiten können. Die durch die neue Methode bereitgestellte elektrooptische Steuerung der Polarisation könnte die Grundlage für eine neue Klasse integrierter photonischer Geräte bilden. Dies eröffnet große Chancen für ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv Gammastrahlen konservieren Holz 15.06.2003 Französische Physiker haben radioaktive Strahlung eingesetzt, um etwa sechstausend Jahre alte Fischerboote zu konservieren. Unter Wasser oder in feuchter Erde kann Holz Tausende von Jahren gelagert werden, aber wenn es mit Luft in Berührung kommt, bricht es schnell zusammen. Boote, die sogenannten Odnoderevki, die aus 5-6 Meter langen Eichenstämmen ausgehöhlt wurden, wurden letztes Jahr in der Nähe des Ufers der Seine bei Paris gefunden. Zunächst wurden die Fundstücke in speziellen Bädern mit Kunstharz getränkt – dies dauerte mehrere Monate. Dann wurden sie einen Tag lang in eine Kammer mit anderthalb Meter hohen Betonwänden gelegt, auf die ein Strahl von Gammastrahlen aus einem Atomreaktor gerichtet war. Die Strahlung verursachte erstens die Polymerisation des Harzes und verklebte das Holz, bis es zerbröckelte; Zweitens tötete es Mikroben und Pilze, die Fäulnis verursachen könnten. Zuvor wurden die Holzteile der Titanic, die vom Grund des Atlantiks gehoben wurden, der gleichen Behandlung unterzogen. Jetzt sind im Pariser Geschichtsmuseum Boote ausgestellt, die beweisen, dass Paris 4000 Jahre älter ist, als Historiker bisher angenommen haben.

Weitere interessante Neuigkeiten:

▪ Ultradünnes Diktiergerät Sony ICD-TX660

▪ Goodyear auf Mondboden

▪ Sabrent Rocket NVMe 4.0 Hochgeschwindigkeits-1-TB-SSD

▪ Windmühlen - verschrottet

▪ Klassenzimmer mit variabler Beleuchtung

News-Feed von Wissenschaft und Technologie, neue Elektronik

Interessante Materialien der Freien Technischen Bibliothek:

▪ Website-Abschnitt Vorverstärker. Artikelauswahl

▪ Babylon-Artikel. Populärer Ausdruck

▪ Artikel Warum ist der Himmel blau? Ausführliche Antwort

▪ Artikel Arbeit mit bereitgestelltem psycho-neurologischen Internat. Standardanweisung zum Arbeitsschutz

▪ Artikel Weiterentwicklung des USB-Hubs. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

▪ Artikel Chrysantheme im Knopfloch. Fokusgeheimnis

Hinterlasse deinen Kommentar zu diesem Artikel:

Alle Sprachen dieser Seite

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen

www.diagramm.com.ua
2000-2024