Разработка технологии и оборудование для биотехнологического получения нетрадиционных энергоносителей

Разработана технология и экспериментальное оборудование для реализации процессов синтеза биогаза. Определены рациональные параметры процесса при условиях переработки отходов сельскохозяйственного производства и коммунальных предприятий. На основе проведенных исследований определены гидродинамические и тепло-массообменные характеристики процессов биосинтеза, которые происходят в анаэробном биореакторе с иммобилизованной на инертных носителях микрофлорой.
Научная ценность работы заключается в разработке математических моделей процесса синтеза биогаза в биореакторах из иммобилизованной на неподвижных инертных носителях микрофлорой. В работе определено влияние гидродинамических режимов и тепломасообмена на биосинтетические свойства микробного биоценоза продуцентов биогаза.

Практическая ценность работы реализована в создании лабораторной установки для исследования гидродинамики движения газожидкостной дисперсии в каналах биореакторов из иммобилизованной на полимерных носителях микрофлорой. Разработан комплект конструкторской документации для изготовления пилотной установки для исследования метаногенеза.

Субстраты, как источник биогаза по происхождению относятся к стоковым водам (коммунальные и промышленные с высокой концентрацией БПК) и отходы сельского хозяйства (тверди и жидкие). Определена роль двух групп субстратов, которые применяют в наработке биогаза (твердые отходы и стоковые воды).
Определенно, поскольку метанобразующие бактерии имеют низкую скорость роста, важно технологическими методами обеспечить их высокую концентрацию в биореакторе. Один из таких методов — иммобилизация клеток на поверхности носителей.

Разработаны технологические рекомендации относительно способов метаногенеза, в основу которых положен принцип двухстадийности процесса, где на первой стадии осуществляются процессы кислой фазы анаэробного ферментации – протеолиз и ацитогенез при использование стойких к механическому перемешиванию микроорганизмов. На второй стадии проходит метаногенез. В работе определена целесообразность использования на второй фазе очистки биореакторов типа UASB, что позволяет регулировать интенсивность потоков жидкой фазы через слой гранулированного метаногенного активного ила. Установлено, что метаногенный консорциум склонен к адгезии на разных поверхностях, потому во второй секции можно помещать специальные средства для иммобилизации – пленки щетки, гранулы и др. В качестве материала для инертного носителя микрофлоры целесообразное использование вторичных полимерных материалов.