Айтбаева З.К.,Абдикулова Е.Е.

Тараз мемлекеттік университеті,Казахстан

МЕТАНТЕНКТЕ ДАЙЫНДАЛҒАН СУБСТРАТТЫҢ АШУ ҮРДІСІН МОДЕЛДЕУ ЖӘНЕ ОҢТАЙЛАНДЫРУ

Қалдықтарды анаэробты қайта өңдеу тәжірибесінде "гидравликалық жүктеу" және "органикалық зат бойынша жүктеу", оттектегі химиялық қажеттілік (ОХҚ), оттектегі биологиялық қажеттілік (ОБҚ) үғымдары қолданылады. Реактор көлемінің бірлігін жүктеу шамасын есептеу немесе газдың шығуы мен ашу тереңдігін анықтайды.

Гидравликалық салмақ берілген субстраттың нақты реакторда ашу тереңдігі немесе газдың шығуымен байланысты параметр. Гидравликалық жүктеу шамасы субстраттың ашуының әртүрлі шоғырлануының технологиялық параметрлерін бір мәнді анықтайды.

Бұл кемшіліктен "органикалық заттар бойынша салмақ" үғымы арылған, себебі өзгерудің белгілі шегінде биогаздың шығуы одан сызықты тәуелділігі келтірілген. Fr газының шығуы ОХҚ (субстрат - консерві зауытының қалдығы) бойынша жүктемеден эмпирикалық тәуелділігі келтірілген.

N заты бойынша салмақты (анықтама бойынша) араластыру жылдамдығымен байланысты N= D • Sо.

Егер заттар бойынша салмақты ұлғайтатын болса нәтижесінде Sо өседі, онда газдың шығуы ұлғаяды және ол тәуелділік сызықтық тәуелділікке жуықтайды да субстрация шоғырлануына жетеді, ол ингибирлі үрдіске жатады (органикалық заттардың 15% ашиды).

Сонымен метандық ашудың технологиялық параметрлерінің эмпирикалық тәуелділіктері жүктеменің ашу тереңдігі Е, араластыру жылдамдығы D, өсудің үлес жылдамдығы µ,кинетикалық коэффициенті Ɛ-ды байланыстыратын күрделі функцияның бөліктік - сызықтық аппроксимациясы.

Органикалық заттар бойынша тамақ кәсіпорындарының қалдықтарын қайта өңдейтін анаэробты реактордың көлем бірлігінің нақты мәндері кестеге сәйкес келтірілген.

Ашыған сұйықтағы ластану шоғырлануы араластырылған сынақ бойынша анықталады және алынған мәндер бойынша тазалау тереңдігі есептелген.

Кесте 1 - Әртүрлі өндіріс қалдықтарын қайта өңдеудегі анаэробты реакторлар жұмысының көрсеткіштері

Өндірістің түрлері	Температура, °С	Органикалык заттектер бойынша жүктеме, кг/(м тәул.)	Тазалау тереңдігі, %
Картопты өңдеу	22	1,92	43 ( ОБҚ бойынша)
Крахмал өндірісі	32	3,79	56 (ОБҚ бойынша)
Консерві зауыты	35	5-7,3	88-91 (ОХҚбойынша)
Қызылша-қантты зауыты	35	-	98 (ОБҚ бойынша)
Етті өңдеу	32-34	2,4	91 (ОБҚбойынша)
Сыра өндіру	35	1,60	90 (ОБҚ бойынша)

Ашыған заттардан биогаз бірлігінің шығуы және оның құрамы субстраттың нақты түрінен тәуелді. Ғылыми-техникалық әдебиеттерде субстратзаттарынан газдардың шығуының үлесі туралы келтірілген бірыңғай мәліметтер жоқ. Көбінесе кездесетіні органикалық заттарды анаэробты қайта өңдеуге түсетін масса бірлігінен шығатын биогаз көлемінің саны. Дегенмен газдың шығуы ашу тереңдігінен тәуелді болғандықтан, жоғарыда келтірілген параметрді әртүрлі реакторлар жұмысын салыстыруға қолдану мүмкін емес.

Ашыған заттар массасынан бірлігінен шығатын биогаз шамасын сипаттайтын үрдіс күрделі болмақ. Мысалы бір мәлімет бойынша 1 кг ашыған ОБҚ-нен 0,334 м³ биогаз, ал басқа мәліметте 1 кг ашыған органикалық заттан 0,222 ден 0,7 м³ дейін биогаз шығады. Белсенді балшықты анаэробты өңдегенде 1 кг ашыған ОХҚ-де 0,102-0,2 м биогаз түзіледі. Егер табиғи жолмен органикалық заттардың ашу кезінде шығатын газ құрамында 60% СН₄және 40% С0₂ (көлемі бойынша) сәйкес келсе, онда 1 кг ашыған көмірсутек 1,623 м³ биогазға айналады.

Тәжірибелік талдаулар міндетті түрде болатын шығындардың мәні төмен екендігін көрсетеді. Ашыған көмірсутегі бірлігінен шығатын газ есептеулері ең сенімді көрсеткіш, ол әртүрлі анаэробты реакторлардың жұмыс режимін салыстырмалы талдауда газ шығару жылдамдығының үлесі секілді параметр қолданылады. Әр түрлі мәліметтер бойынша үрдіс интенсивтілігіне тәуелді бұл

параметр 0,6 дан 6 м тәулігіне реактордың 1 м көлеміне байланысты өзгереді. Ереже бойынша газ шығару жылдамдығынынң үлесі биомассасынын "жасы" үлкен реакторларда жоғары.

Субстрат шоғырлануы 15-20% абсолютті құрғақ заттан ашу үрдісін тоқтатпайды, ал 40 % құрғақ заттары бар субстратты анаэробты өңдеудің табысты әрекеттері белгілі. Ашу үрдісінде газбен бірге заттардың жоғалуы сүйықтардың одан әрі сұйылуына, тұтқырлығының төмендеуіне әсер етеді, ол реактордың қалыпты жүруіне мүмкіндік береді.

Мүмкіндігінше субстратты үздіксіз беріп тұрған жөн. Субстратты тәулігіне бір реттен кем бермеу қажет, олай болмағанда ашу үрдісі бұзылады және реактор жұмысының көрсеткіштері нашарлайды. Шикізаттың реакторда болу уақыты белгілі шектен аспауы және біркелкі болғаны жөн. Сол кезде метантенкті тиімді қодануға болады.