Fizičko-hemijska svojstva metana. Biogas nastao u kanalizaciji, kanalizacijski plin, kanalizacijski plin

Biogas nastao u kanalizaciji, plin otpadne vode, kanalizacijski plin. Gustina. Compound. Opasnost.

Fizička svojstva. Gustine.

Biogas je skupna oznaka za plinove i isparljive komponente koje se oslobađaju u kanalizaciji i prirodnim procesima povezanim s fermentacijom i razgradnjom organskih tvari i materijala. Glavne komponente: azot (N 2), vodonik sulfid (H 2 S), ugljen dioksid (CO 2), metan (CH 4), amonijak (NH 3), biološki organizmi, vodenu paru i druge supstance. Sastav i koncentracija ovih komponenti u velikoj meri zavisi od vremena, sastava kanalizacione ili mešavine biomase, temperature itd.

• Azotčini oko 78% zemljine atmosfere i općenito ne nastaje kao rezultat reakcija biološke razgradnje, ali njegova koncentracija naglo raste u bioplinu zbog aktivne potrošnje atmosferskog kisika u procesu.
• Vodonik sulfid nastaje biološkim i hemijskim procesima u biomasi i ulazi u zapreminu iznad tečnosti; njegova koncentracija u biogasu zavisi od njegove koncentracije u tečnoj fazi i ravnotežnih uslova sistema. U netoksičnim koncentracijama, H2S ima poznati miris pokvarenih jaja. U opasnim koncentracijama, H 2 S brzo paralizira sposobnost osobe da osjeti ovaj oštar miris, a zatim žrtvu čini bespomoćnom. H 2 S je eksplozivan u koncentracijama znatno iznad toksičnih nivoa (minimalna koncentracija eksploziva 4,35%, maksimalna koncentracija eksploziva 46%).
• Ugljični dioksid i metan su praktično bez mirisa i imaju gustinu: 1,5 puta veću od vazduha (CO 2) i 0,6 puta veću od vazduha (metana). Budući da se oba plina aktivno proizvode u biomasi, njihova koncentracija na površini tekućine/vazduha može biti znatno veća od volumnog prosjeka.
• Metan izuzetno zapaljiv, ima veoma širok raspon eksplozivnosti i nisku tačku paljenja. Metan također može potpuno nasumično reagirati s nekim oksidantima, ali s tužnim posljedicama. Drugi zapaljivi gasovi se pojavljuju u biogasu kao rezultat isparavanja zapaljivih materija koje slučajno uđu u kanalizacioni sistem.
• Amonijak ima oštar jak miris amonijaka, što je dobro upozorenje na moguće dostizanje nivoa toksičnosti. Iznad određene razine, amonijak može oštetiti sluznicu očiju i uzrokovati opekotine oka. Postizanje toksičnih koncentracija u normalnim uslovima u bioreaktorima i kanalizacionim sistemima je malo verovatno.

Svi navedeni plinovi su bezbojni (bezbojni) u koncentracijama karakterističnim za bioplin.

Maksimalne očekivane koncentracije komponenti u bioplinu su sljedeće:

• Metan 40-70%;
• Ugljični dioksid 30-60%;
• Vodonik sulfid 0-3%;
• Vodonik 0-1 posto;
• Ostali plinovi, uklj. amonijak 1-5 posto.

Prirodno, uklj. patogenih mikroorganizama mogu dospjeti u zrak kada je biomasa uznemirena, ali obično je njihov vijek trajanja izvan biomase kratak.

Zaključci:
Supstance koje mogu postojati na mjestima kao što je kanalizacija mogu biti toksične, eksplozivne i zapaljive, ali ne moraju imati miris, boju itd.

Moguće opasnosti po zdravlje: Glavni rizici su:

1. Trovanje H 2 S, gušenje zbog nedostatka kiseonika
2. Smanjena koncentracija i pažnja, umor zbog smanjen nivo kiseonik (iz CO 2 i CH 4),
3. Biološka kontaminacija
4. Požari i eksplozije od metana, H 2 S i drugih zapaljivih gasova

• Vodonik sulfid je vodeći uzrok iznenadne smrti na radnom mjestu pri radu s bioplinom. Pri koncentraciji u zraku od približno 300 ppm, H 2 S uzrokuje trenutnu smrt. U organizam uglavnom ulazi kroz pluća, ali ograničena količina može prodrijeti u kožu i rožnicu oka. Nije utvrđeno hronično oštećenje zbog ponovljenog izlaganja. Glavni simptomi su iritacija očiju, umor, glavobolja i vrtoglavica.
• Ugljični dioksid je samo sredstvo za gušenje (zamjenjuje kisik) i također iritira respiratorni sistem. Koncentracija od 5% može uzrokovati glavobolja i kratak dah. Pozadinski sadržaj u atmosferi: 300-400 ppm (0,3-0,4%).
• Metan je samo sredstvo za gušenje (zamjenjuje kisik) ali sam po sebi nema primjetan učinak na organizam.

Tabela 1 - Neka svojstva kanalizacionog gasa (biogas)

Tabela 2 – Neke glavne bolesti i virusi koji žive u kanalizaciji

Zaključci:
Značajni nivoi biogasa mogu predstavljati opasnost zbog smanjene toksičnosti opšti nivo kiseonika i potencijalne opasnosti od eksplozije i požara. Neke komponente biogasa imaju izrazit miris, koji, međutim, ne dozvoljava jednoznačnu procjenu nivoa opasnosti. Biološki materijali i organizmi mogu prilično uspješno egzistirati u česticama biomase iznad površine tekućine (vazdušne suspenzije).

Hemijska svojstva/formiranje

• Vodonik sulfid formirani od sulfata sadržanih u vodi; u procesu razgradnje organske materije koja sadrži sumpor u odsustvu kiseonika (procesi anaerobne razgradnje), kao i u reakcijama metalnih sulfida i jakih kiselina. Vodonik sulfid se neće formirati ako ima dovoljno rastvorenog kiseonika. Postoji mogućnost dodatne oksidacije sumporovodika do slabih koncentracija sumporne kiseline (H 2 SO 4) i stvaranja željeznog sulfida (FeS) – u prisustvu željeza – u obliku čvrstog crnog taloga.
• Ugljični dioksid prirodni produkt disanja, uklj. mikroorganizama i njegova šteta određena je zamjenom slobodnog kisika u zraku (kao i potrošnjom slobodnog kisika za stvaranje CO 2). Pod određenim parametrima, ovaj plin nastaje u reakcijama određenih kiselina i betonskih konstrukcija - ali u ograničenim količinama. Postoje i vrste mineralnih voda tla koje sadrže ovaj plin u otopljenom obliku i oslobađaju ga kada se pritisak smanji.
• Metan u kanalizaciji i sličnim sistemima nastaje u biološkim i hemijskim reakcijama. Obično je njegova koncentracija ispod eksplozivnog nivoa (ali ponekad postoji i perdanet:!). Metan se može dopuniti parama drugih zapaljivih i eksplozivnih materija koje se ispuštaju u sistem. Prisustvo povišenih nivoa dušika i ugljičnog dioksida može neznatno promijeniti normalne granice zapaljivosti metana u zraku.

Formiranje ovih i drugih plinova jako ovisi o sastavu smjese i promjenama pH temperature. Proces uvelike utiče na konačni sastav gasa.

Zaključci:
Postoji mnogo procesa koji određuju kinetiku kemijskih reakcija i procesa prijenosa mase u procesima koji se odvijaju u kanalizaciji i biomasi, itd. sastav biogasa.

Izvori:

1. J.B. Barsky et al., "Istovremeno multi-instrumentalno praćenje para u kanalizacijskim čeonim prostorima pomoću nekoliko instrumenata za direktno očitavanje," Environmental Research v. 39 #2 (april 1986): 307-320.
2. "Karakteristike uobičajenih plinova pronađenih u kanalizaciji", u Rad postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, Priručnik za praksu br. 11. Alexandria, VA, Federacija za kontrolu zagađenja vode, 1976, Tabela 27-1.
3. R. Garrison i M. Erig, "Ventilacija za eliminaciju nedostatka kisika u zatvorenom prostoru - dio III: karakteristike teže od zraka", Primijenjena higijena rada i okoliša v. 6 #2 (februar 1991): 131-140.
4. "Kriterijumi za preporučeni standard - profesionalna izloženost sumporovodiku", DHEW Pub. br. 77-158; NTIS PB 274-196. Cincinnati, Nacionalni institut za sigurnost i zdravlje na radu, 1977.
5. Dozvoljena granica izlaganja (29 CFR 1910.1000 Tabele Z-1 i Z-2).
6. Granica kratkoročne izloženosti (29 CFR 1910.1000 Tabela Z-2).
7. Biološke opasnosti u postrojenjima za tretman otpadnih voda. Aleksandrija, VA, Federacija za kontrolu zagađenja vode, 1991.
8. J. Chwirka i T. Satchell, "Vodič iz 1990. za tretiranje sumporovodika u kanalizaciji", Vodoinženjering i upravljanje v. 137 #1 (januar 1990): 32-35.
9. John Holum Osnovi opšte, organske i biološke hemije. New York, John Wiley & Sons, 1978, str. 215.
10. J. Chwirka i T. Satchell, "Vodič za liječenje sumporovodika iz 1990." u Kanalizacija, vodoinženjering i upravljanje v. 137 #1 (januar 1990): 32.
11. V. Snoeyink i D. Jenkins, Water Chemistry. New York, John Wiley & Sons, 1980, str. 156.
12. M. Zabetakis, "Biološka formacija zapaljivih atmosfera", US. Izvještaj Biroa za rudnike #6127, 1962.

Mnoga pitanja hemije sagorevanja uzimaju se u obzir kada vatrogasci rade kategorizacija prostorija prema opasnosti od eksplozije i požara. Prije svega, u ovom procesu potrebno je poznavati prirodu zapaljivih plinova koji predstavljaju opasnost od eksplozije. Predstavljamo pažnji naših kolega izvod iz udžbenika Hemija sagorevanja osnivača nauke o procesima sagorevanja - Borisa Genrihoviča Tidemana i Dmitrija Borisoviča Stsiborskog

Vodonik sulfid i metan.

Vodonik sulfid(H 2 S) je nešto teži od vazduha. Gustina mu je 1.192. U poređenju sa drugim gasovima, sumporovodik je manje opasan, jer je njegovo prisustvo u vazduhu lako uočiti zbog njegovog mirisa (miriše pokvarena jaja), i ne eksplodira toliko.

Vodonik sulfid nastaje tokom raspadanja mnogih organskih materija, posebno u kanalizaciji, septičke jame, oslobađa se pri preradi metala sumpora, pri skladištenju ostataka sode i mase za čišćenje gasa; Prirodno se nalazi u vulkanskim gasovima i mineralnim izvorima.

Laffite i Bare (199), određujući temperaturu samozapaljenja mješavine sumporovodika i zraka, otkrili su da se najniža temperatura, odnosno 292°, opaža pri koncentraciji H 2 S u zraku od približno 13-14% . Na ovoj temperaturi, plamen se ne pojavljuje odmah, već sa određenim zakašnjenjem, a prije nego što se plamen pojavi, cijela mješavina počinje svijetliti. Na višim temperaturama, sjaj nestaje, jer se interval između pojave sjaja mješavine i paljenja smanjuje s povećanjem temperature.

Ovaj rad vam predstavlja tim stranice “Kategorizacija prostorija prema opasnosti od eksplozije i požara”

///////////////////////////////////////////////////////

Metan(CH 4) lakši od vazduha; njegova gustina je 0,559. Ponekad se pogrešno naziva močvarni gas ili gas iz rudnika. Istina, ovi gasovi se uglavnom sastoje od metana, ali oni nisu čisto hemijsko jedinjenje, već mešavina raznih gasova. Dajemo približan sastav prirodnog gasa u regionu Baku i Groznog, kao i sastav rudničkog gasa (tabela 2).

Tabela 2

Metan sa kiseonikom i vazduhom stvara eksplozivne smeše koje se pale na temperaturama od 650-750°, kao i od plamena, varnica i pod dejstvom raznih katalizatora. Prilikom eksplozija u rudnicima, sumporni pirit (FeS 2), koji stalno prati fosilne ugljeve, ponekad igra ulogu katalizatora.

Najmoćnija eksplozivna smjesa sastoji se od jedne zapremine metana i dvije zapremine kisika, odnosno 9,6 zapremina zraka. Reakcija se odvija prema jednadžbi:

CH 4 +2O 2 =CO 2 +2H 2 O+192 kal.

Metan sa vazduhom stvara sledeće zapaljive mešavine (41):

Od 0 do 4% metana………………………………..bez eksplozije

» 4 » 6% » ……………………………... slaba eksplozija

» 6 » 9% » ……………………………... jaka eksplozija

» 9 » 10% » ……………………………... vrlo jaka eksplozija

» 10 » 13% » ……………………………... jaka eksplozija

» 13 » 16% » ……………………………… slaba eksplozija

Iznad 16% » ……………………………… zapaljive smjese

Ovaj rad vašoj pažnji predstavlja tim stranice “ Kategorizacija prostorija prema opasnosti od eksplozije i požara»

///////////////////////////////////////////////////////

Eksplozivna svojstva ovih mješavina su smanjena u prisustvu ugljičnog dioksida; naprotiv, povećavaju se zbog prisustva ugljene prašine. Temperatura paljenja je relativno visoka; Metan je teško zapaliti, pa sigurnosne lampe, dizajnirane po Davyjevom principu, dobro štite smjesu od eksplozije.

Postoje slučajevi samozapaljenja metana, koji se objašnjavaju prisustvom tragova vodikovog fosfida, koji je rezultat raspadanja organskih tvari. Sa hlorom, metan proizvodi smjesu koja eksplodira kada je izložena svjetlosti.

Metan nastaje u rudnicima uglja, u skladištima uglja, u ugljenokopama brodova od sporog raspadanja uglja, u stajaćim vodama, kanalima, septičkim jamama, močvarama, barama, usled raspadanja organske materije. U vodenim tijelima stvara mjehuriće ispod leda, koji se ponekad spontano zapale kada se led probije. On čini glavni dio prirodnih zapaljivih plinova. Zabilježeni su slučajevi eksplozija u podrumima i podrumima ispuštenog metana iz tla.

Metode za prečišćavanje biogasa od sumporovodika i drugih nečistoća ekstrakcijom metana

Na temperaturi procesa fermentacije od 30-40 0 C, biogas izlazi iz reaktora u stanju zasićenom vodom. S obzirom na to, sirovi biogas je zasićen vodenom parom i sadrži, uz metan (CH 4) i ugljični dioksid (CO 2), i značajne količine sumporovodika (H 2 S). Da bi se jedinice za tretman gasa zaštitile od teškog habanja i da bi se ispunili zahtevi narednih faza prečišćavanja, vodena para, sumporovodik i ugljen-dioksid moraju biti uklonjeni iz biogasa.

Danas postoje tri glavne metode prečišćavanja biogasa: metoda tečne (vlažne) i čvrste (suhe) hemijske apsorpcije nečistoća (apsorpcija i adsorpcija), metoda membranskog odvajanja i zamrzavanja (kriogena metoda).

Najštetnija komponenta biogasa je sumporovodik. Toksičan je, ima neugodan miris, u prisustvu vlage i, posebno u kombinaciji sa ugljičnim dioksidom, izaziva koroziju metalne opreme pri sagorijevanju, stvara sumporov oksid i dioksid, koji se u interakciji s vodenom parom pretvaraju u sumporni; i sumporne kiseline, koje su vrlo korozivne.Sadržaj sumporovodika u biogasu može doseći 3%. Vodonik sulfid, zajedno s vodenom parom, a posebno u kombinaciji s ugljičnim dioksidom, djeluje korozivno na metalne površine plinske opreme, a stopa korozije može doseći 0,5-1 mm godišnje. Kada se biogas sagorijeva, sumporovodik se pretvara u okside sumpora. Oni, u interakciji s vodenom parom, stvaraju sumpornu i sumpornu kiselinu, koje su također korozivne. Osim toga, H 2 S, SO 2 i SO 3 su visoko toksični plinovi.

Klor i fluorirani ugljovodonici dovode do opasnosti od korozije zbog stvaranja hlorovodonične i fluorovodonične kiseline tokom kondenzacije produkata sagorevanja u jedinici.

Uklanjanje sumporovodika i halogeniranih ugljovodonika vrši se u postojećim instalacijama različitim metodama: adsorpcijom na aktivnom uglju ili apsorpcijom u otopini za pranje.

Tokom adsorpcije, bioplin prvo prolazi kroz posebno obrađeni aktivni ugljen, gdje se H 2 S oksidira u sumpor, koji se sorbira u porama uglja (0,3 kg sumpora na 1 kg aktivni ugljen). Vodena para sadržana u bioplinu adsorbira se na aktivni ugljen, zbog čega se smanjuje aktivnost uglja prema halogeniranim ugljovodonicima. Stoga se prije sljedeće faze prečišćavanja bioplina vrši sušenje. Zatim se plin propušta kroz drugu mlaznicu s aktivnim ugljenom, na kojoj se adsorbiraju ugljikovodici koji sadrže halogene.

Biogas se prečišćava od sumporovodika razne metode. U bioplinskim postrojenjima niskog kapaciteta (stotine m 3 /dan) koristi se adsorpcijska („suha“) metoda uklanjanja H 2 S zbog stvaranja sulfida pri interakciji sa oksidom željeza (ferooksidni filter):

Fe2O3 ˙ 3H 2 O + 3H 2 S → Fe 2 S 3 + 6H 2 O

Optimalna vlažnost adsorbenta (5-20%) održava se vodenom parom koja se nalazi u biogasu. 1 kg željeznog oksida apsorbira oko 250 g H 2 S. Regeneracija adsorbenta se vrši puhanjem zraka. U tom slučaju nastaje elementarni sumpor koji se taloži na površini željeznog oksida:

Fe 2 S 3 + − O 2 + 3H 2 O → Fe 2 O 3 ˙ 3H 2 O + 3S

Nakon svake regeneracije, sorpcijski kapacitet željeznog oksida se smanjuje u prosjeku za 15%, što zahtijeva redovnu zamjenu istrošenog sorbenta.

Za kontinuirano odsumporavanje bioplina koristi se dvokolona instalacija s promjenjivim načinom rada kolona: u jednoj koloni se odvija proces apsorpcije sumporovodika, au drugoj regeneracija sorbenta upuhujući zrak (Sl. 1).

Rice. 1 – Dvostupna instalacija za prečišćavanje biogasa od sumporovodika

1-puhalo, 2-vazduh iz atmosfere, 3-bioplin iz reaktora, 4-odsumporavač, 5-kondenzat, 6-prečišćeni biogas, 7-zrak u atmosferu

Gvožđe hidroksid (Fe(OH) 3) se može koristiti kao apsorber sumporovodika u obliku tereta veličine čestica 10−20 mm, postavljenog u stub (prečnik 1,0−1,2 m, visina 2−3 m) u slojevima sa niskim hidrauličkim otporom. Za prečišćavanje 100 m 3 biogasa koji sadrži 0,35% H 2 S potrebno je oko 2 kg Fe(OH) 3. Potrošnja Fe(OH) 3 prema stehiometrijskom odnosu iznosi 2,1 kg na 1 kg ekstrahovanog H 2 S.

Prečišćavanje gasa od vodonik sulfida. Dubinsko prečišćavanje gasova od H 2 S se vrši adsorpcionim metodama korišćenjem gvožđe hidroksida, aktivnog ugljena, zeolita i drugih apsorbera.

Aktivni ugljen je efikasan apsorber H2S. Visoka egzotermnost procesa oksidacije H 2 S u adsorbentu dovodi do intenzivnog zagrijavanja sloja apsorbera i opasnosti od paljenja uglja. S tim u vezi, prečišćavanje gasa od H 2 S aktivnim ugljikom vrši se pri koncentraciji zagađivača do 5 g/m 3 . Sivi kapacitet aktivnih ugljenika koji se koriste za prečišćavanje gasova od H 2 S je 200...520 kg/m 3 . Kada je visina sloja uglja veća od 1 m, postignuti stepen zasićenosti apsorbera prelazi 90%.

Regeneracija zasićenih ugljeva vrši se rastvorom amonijum sulfida (NH 4) 2 S. Ekstrahovani ugalj se oslobađa od sumpornog sumpora ispiranjem vodom, uklanja se radi uklanjanja amonijumovih soli i suši.

Kada koristite metodu varijabilni pritisak mi pričamo o tome o “adsorpciji” ili takozvanoj “suvoj metodi” odvajanja ugljičnog dioksida. Bioplin se kompresorom (oko 8-10 bara) utiskuje u rezervoar za adsorbent. U njemu ugljični dioksid ostaje na aktivnom ugljenu ili situ (molekularna sita na bazi ugljika) i tako se odvaja.

Glavni nedostatak „suhe“ metode odsumporavanja biogasa je opasnost od spontanog izgaranja materijala tokom regeneracije zbog velike količine proizvedene topline.

Druga metoda za odvajanje teških ugljovodonika i ugljovodonika koji sadrže halogene je apsorpciono prečišćavanje, zasnovano na različitim rastvorljivostima gasnih komponenti u vodi ili vodenim rastvorima različitih hemijskih jedinjenja. Sa ovom tehnologijom, spojevi koji sadrže halogen se apsorbiraju otopinom za pranje koja se sastoji od mješavine organskih rastvarača (ispranih). Efikasnost prečišćavanja od jedinjenja hlora postignuta u ovom slučaju je više od 95%.

Pri visokim protokima biogasa (hiljade m 3 /dan) sa visokim sadržajem H 2 S, prečišćavanje se vrši apsorpcionom („mokrom“) metodom pomoću rastvora soli gvožđa.

U rekuperacijskoj koloni (apsorberu), uzlazni tok biogasa se ispere otopinom Fe +3 (suspenzija Fe(OH) 3):

H 2 S + 2Fe +3 → S + 2Fe +2 + 2H +

Elementarni sumpor se odvaja od rastvora za pranje u taložnici. Otopina se regenerira u oksidacijskoj koloni upuhujući zrak:

4Fe +2 + O 2 + 2H 2 O → 4Fe +3 + 4OH −

Koristeći vodene rastvore određenih hemijskih jedinjenja, moguće je obezbediti istovremeno prečišćavanje biogasa od H 2 S i CO 2. Na primjer, monoetanolamin, kao slaba baza, reaguje reverzibilno sa H 2 S i CO 2:

20 0 -25 0 HOCH 2 CH 2 NH 2 + H 2 S HOCH 2 CH 2 NH 3 + HS −

100 0 -110 0 HOCH 2 CH 2 NH 2 + H 2 O + CO 2 HOCH 2 CH 2 NH 3 + HCO 3 −

Ravnoteža reverzibilnih reakcija lako se mijenja promjenom temperature. Metoda prečišćavanja monoetanolamina osigurava potpuno uklanjanje CO 2 iz biogasa i smanjenje koncentracije H 2 S na 0,001% vol.

Jednostavan i jeftin način prečišćavanja biogasa od CO 2 uz djelomično uklanjanje H 2 S je pranje vodom u apsorberu pod pritiskom od oko 0,1 MPa. Voda zasićena ugljičnim dioksidom regenerira se puhanjem zraka pod atmosferskim pritiskom. Troškovi energije za prethodno kompresiju sirovog biogasa kompenzirani su visokim sadržajem metana u pročišćenom plinu. Pranje vodom pod pritiskom se u praksi koristi kao druga faza prečišćavanja biogasa nakon odsumporavanja.

Prva metoda često koristi tečne hemijske apsorbere CO 2 - mono- i dietanolamine. Oni čvrsto "hvataju" ugljični dioksid bez interakcije s metanom. Rezultat je gotovo čisti metan, ali tečna faza mora biti promijenjena. Da bi se oslobodio apsorbiranog ugljičnog dioksida, potrebno ga je zagrijati. To znači da ova tehnologija počinje gubiti energiju. Jednako značajni gubici energije karakteristični su za kriogenu metodu - da biste zamrznuli ugljični dioksid, potrebno je potrošiti značajan dio energije proizvedene instalacijom, što znači da se njena ukupna efikasnost smanjuje.

Membranska tehnologija je relativno novina u oblasti tretmana biogasom. Pri korištenju membranskih tehnologija osigurava se odvajanje metana i drugih plinskih komponenti zbog različitih brzina difuzije molekula različitih plinova. Metan, koji je relativno mala molekula, prolazi kroz većinu membrana brže od, na primjer, ugljičnog dioksida ili ugljikovodika. U ovom slučaju, čistoća gasa se može kontrolisati tipom membrane, površinom membrane, brzinom protoka i brojem faza separacije.

Metoda membranske separacije temelji se na prolasku bioplina komprimiranog kompresorom kroz membranu, tlak bioplina se povećava na 10 atmosfera ili više pomoću kompresora i dovodi do membranskog modula. Nakon prve faze prečišćavanja, koncentracija metana se povećava na 80-85 posto. Ovo neće moći. Poslan je u drugu fazu. Kao rezultat, trošak samodostatnosti takve instalacije dostiže 30 posto proizvedene energije.”

Postoji metoda za odvajanje biogasa - membranska apsorpcija. Ova tehnologija kombinuje prednosti metode apsorpcije i membranske separacije. Baš kao u klasičnoj metodi hemijske apsorpcije, ugljični dioksid se „hvata“ tekućim apsorbentom. Međutim, nema direktnog kontakta faze - tečnost i gas su odvojeni membranom. Zahvaljujući ovoj tehnologiji, nema potrebe za povećanjem pritiska biogasa da bi se doveo do membrane – gas dolazi iz bioreaktora gravitacijom pod pritiskom malo iznad atmosferskog.

Rice. 2 Polimerna membrana

Kako se tok bioplina kreće duž membrane, ugljični dioksid se uklanja kroz membranu u mobilnu tečnu fazu apsorbenta, a koncentracija “neprodornog” metana u bioplinu naglo raste. Membranski modul je dizajniran kao polica - tečnost/plin/tečnost/plin - i sastavljen je u zapečaćeni razvodnik. Ako postavite membranski sistem na izlaz iz bioreaktora, tada će se CO 2 ukloniti i možete postići ekstrakciju metana potrebne čistoće. Ugljični dioksid se naknadno uklanja puhanjem i dovodi kroz cijevi u staklenike.

Ova kombinovana metoda pročišćavanja bioplina pomaže da se izbjegnu dodatni troškovi energije, koji se u tradicionalnim metodama klimatizacije troše na zagrijavanje hemijskog sorbenta, hlađenje mješavine plina (kod metode kriogenog pročišćavanja) ili povećanje tlaka bioplina (kod membranske metode pročišćavanja). . Ukupni troškovi samodostatnosti ne prelaze 10 posto ukupne energije proizvedene instalacijom.

Isplativost prečišćavanja plina do kvaliteta prirodnog plina opravdana je samo velikom potrošnjom goriva. Smatra se da je sistem čišćenja opravdan za instalacije koje proizvode gas od 250 m³/sat.

Spisak korišćene literature

1. Blagutina V.V. Bioresursi // Hemija i život - 2007. - br. 1. – str. 36-39

2. Tikhonravov V.S. Biotehnologije koje štede resurse za proizvodnju alternativnih goriva u stočarstvu: naučna analiza. recenzija. – M.: FGBNU „Rosinformagrotek“, 2011. – 52 str.

3. Vodič za biogas. Od prijema do korištenja [Elektronski izvor]. - Način pristupa. - URL: http:// esco- ecosys. ljudi ru/2012_9/

čl. 272.pdf

4. Povećanje efikasnosti biogas postrojenja kroz upotrebu membransko-apsorpcionih sistema za odvajanje gasa.Disertacije iz tehnosfere

5. Strebkov D.S., Kovalev A.A. Biogas postrojenja za preradu stočnog otpada. // Tehnologija i oprema za ruralna područja - 2006. - br. 11. - P.28-30

U prirodnim vodama sumporovodik i metan nastaju uglavnom tokom razgradnje organskih materija. Sumporovodik, akumulirajući se u donjim slojevima ribnjaka, brzo oksidira i stvara u njima zone bez kisika, a također je vrlo toksična tvar za ribe. Metan, iako manje toksičan, također ukazuje na povećano zagađenje rezervoara vlaknima i manifestira se kada trune.

U akumulacijama u kojima se formiraju sumporovodik i metan često se uočava pomor ljetnih, a posebno zimskih riba. Prisutnost čak i tragova sumporovodika ukazuje na nehigijensko stanje ribnjaka i drugih kontejnera. Stoga bi vodonik sulfid trebao biti odsutan u ribnjačkim akumulacijama. Za djelimično uklanjanje sumporovodika i metana efikasna je aeracija vode, a da bi se spriječilo njihovo pojavljivanje potrebno je očistiti vodna tijela od zagađivača (nanosa mulja, organskih tvari i sl.). (I. I. Kocsis, 2008.)

Toksične supstance (c1, Zn, Cu, Hg, itd.)

Maksimalna dozvoljena koncentracija za njih je 0,01 mg/l. Bakar sulfat (CuSO 4) uzrokuje oštećenje škrga i hiperemiju na nivoima od čak 5 mg/l. Ubija zooplankton, beskičmenjake, gljive, alge i protozoe.

Naftni proizvodi

Nije dozvoljeno u akvarijumima. Ako nemaju direktan učinak na ribu ili druge vodene organizme, svom mesu daju specifičan miris. Okus se već prepoznaje kada je sadržaj ulja i kerozina u koncentraciji od 0,01–0,02 mg/l.

Mineralna ulja.

Dizelska, motorna i druga ulja stvaraju film i talože se na dno. Njihovo uništavanje bakterijama odvija se vrlo sporo. Film ometa potrošnju kiseonika, kontaminira kožu i začepljuje škrge. Kada mineralna ulja dođu u crijeva, ometaju njegovo funkcioniranje. Neugodan okus ulja stvaraju aromatični ugljovodonici koji su dio ovih ulja. Da biste uklonili okus, potrebno je ribu držati u tekućoj vodi najmanje dva dana.

Sintetički surfaktanti (tenzidi)

Ulaze sa kućnim industrijskim i poljoprivrednim otpadnim vodama. Narušavaju sluznicu škrga riba, što pospješuje razvoj patogenih organizama i smanjuje otpornost riba, a narušava i rad organa ravnoteže i mirisa. Ribe počinju plivati ​​na boku.

1.3 Svjetlosni režim pri uzgoju ribe u umjetnim uvjetima

Prilikom uzgoja kalifornijske pastrmke potrebno je uzeti u obzir sve faktore koji utiču na rast i opstanak ribe. Jedan od tih faktora je svjetlosni režim, čiji utjecaj na rast riba nije u potpunosti iskorišten. U potpunom mraku rast ribe je inhibiran, a uz danonoćno osvjetljenje, stopa rasta je nešto niža nego kod optimalnog fotoperioda. Utvrđeno je da godišnjaci kalifornijske pastrmke držane u mraku, 50. dana uzgoja, počinju zaostajati u brzini rasta od jednogodišnjaka uzgojenih na prirodnoj svjetlosti 105. dana ova razlika se smanjuje (a koeficijent ugojenosti i gonadosomatskih); indeks je veći kod riba koje se drže u mraku). Uzgoj mlade kalifornijske pastrmke uz umjetno produženo svjetlo dana osigurava dodatnih najmanje 10% proizvodnje ribe. Tokom ljeta, kada uzgajaju losos i kalifornijsku pastrmku u moru, norveški uzgajivači ribe hrane ribu gotovo danonoćno.

Prilikom uzgoja mladih koriste se razni pokrivači za bazene. Vrh okruglog ili četvrtastog bazena prekriven je poklopcem otpornim na svjetlost, koji štiti od rotacije najlonskim nosačima. Poklopac ne dopire do zidova bazena i pokriva otprilike 70% površine vode. Može se napraviti u obliku prstena, čiji su rubovi savijeni i idu u vodu, ponekad se koristi čvrsti poklopac s dodatnim horizontalnim pregradama s rupama. Pregrade se nalaze na dva nivoa. Uz odgovarajuću kontrolu, formira se osvijetljena zona oko perimetra i u središtu štita, u kojoj se čestice hrane kreću u krug zajedno s vodom.

Iako, kako praksa pokazuje, zasjenjenje bazena ne utječe na rast kalifornijske pastrve, u nedostatku nadstrešnice nad bazenima, pokrivači igraju pozitivnu ulogu. Riba se navikava na život pod pokrivačem i hranjenje u stalnom sumraku, što pomaže u izbjegavanju stresa i smanjuje njenu agresivnost.

Prirodni gasovi su uglavnom zastupljeni metanom - CH 4 (do 90 - 95%). Ovo je najjednostavniji gas u hemijskoj formuli, zapaljiv, bezbojan, lakši od vazduha. Prirodni plin također uključuje etan, propan, butan i njihove homologe. Zapaljivi plinovi su neophodan pratilac ulja, formirajući plinske kape ili se rastvaraju u uljima.

Osim toga, metan se nalazi i u rudnicima uglja, gdje zbog svoje eksplozivnosti predstavlja ozbiljnu prijetnju rudarima. Metan je poznat i u obliku emisija iz močvara - močvarni gas.

U zavisnosti od sadržaja metana i drugih (teških) ugljikovodičnih plinova iz metanskog niza, plinovi se dijele na suhe (siromašne) i masne (bogate).

• TO gasovi su suvi uglavnom metanskog sastava (do 95 - 96%), u kojem je sadržaj ostalih homologa (etana, propana, butana i pentana) neznatan (delovi procenta). Oni su tipičniji za čisto plinska ležišta, gdje nema izvora obogaćivanja teškim komponentama koje čine naftu.
• Masni gasovi– to su gasovi sa visokim sadržajem „teških“ gasnih jedinjenja. Osim metana, sadrže desetine postotaka etana, propana i jedinjenja veće molekularne težine do heksana. Masne mješavine su tipičnije za prateće plinove koji prate nalazišta nafte.

Zapaljivi plinovi su uobičajeni i prirodni sateliti nafte u gotovo svim njenim poznatim nalazištima, tj. nafta i gas su nerazdvojni zbog njihovog odnosa hemijski sastav(ugljovodonik), zajedničko porijeklo, uslovi migracije i akumulacije u prirodnim zamkama različite vrste.

Izuzetak je takozvano "mrtvo" ulje. To su ulja blizu površine, potpuno degazirana zbog isparavanja (isparavanja) ne samo plinova, već i lakih frakcija samog ulja.

Takvo ulje je poznato u Rusiji u Ukhti. Ovo je teška, viskozna, oksidirana, gotovo neprotočna nafta, koja se ekstrahira nekonvencionalnom rudarskom metodom.

U svijetu su rasprostranjena ležišta čistog plina, gdje nema nafte, a ispod plina se nalaze formacijske vode. U Rusiji su otkrivena supergigantska gasna polja u Zapadnom Sibiru: Urengojskoje sa rezervama od 5 triliona. m 3, Yamburgskoye - 4,4 triliona. m 3, Zapolyarnoye - 2,5 triliona. m 3, Medvezhye - 1,5 triliona. m 3.

Ipak, najrasprostranjenija su naftna i plinska i plinsko-naftna polja. Zajedno sa naftom, gas se nalazi ili u gasnim kapama, tj. iznad ulja, ili u otopljenom stanju u ulju. Tada se naziva otopljeni gas. U svojoj osnovi, ulje s otopljenim plinom u njemu je slično gaziranim pićima. Pri visokim rezervoarskim pritiscima značajne količine gasa se rastvaraju u nafti, a kada pritisak padne na atmosferski pritisak tokom proizvodnje dolazi do degasiranja nafte, tj. gas se brzo oslobađa iz mešavine gasa i ulja. Takav gas se naziva pridruženi gas.

Prirodni sateliti ugljikovodika su ugljični dioksid, sumporovodik, dušik i inertni plinovi (helij, argon, kripton, ksenon) prisutni u njemu kao nečistoće.

Ugljični dioksid i vodonik sulfid

Ugljični dioksid i sumporovodik u mješavini plinova nastaju uglavnom zbog oksidacije ugljikovodika u prizemnim uvjetima uz pomoć kisika i uz sudjelovanje aerobnih bakterija.

Na velikim dubinama, kada ugljovodonici dođu u kontakt sa prirodnim sulfatnim vodama, nastaju i ugljični dioksid i sumporovodik.

Sa svoje strane, sumporovodik lako ulazi u oksidativne reakcije, posebno pod uticajem sumpornih bakterija, i tada se oslobađa čisti sumpor.

Dakle, sumporovodik, sumpor i ugljični dioksid stalno prate ugljikovodične plinove.

Azot

Azot – N – je česta nečistoća u ugljovodoničnim gasovima. Poreklo azota u sedimentnim slojevima je posledica biogenih procesa.

Dušik je inertan gas koji u prirodi jedva reaguje. Slabo je rastvorljiv u ulju i vodi, pa se akumulira ili u slobodnom stanju ili u obliku nečistoća. Sadržaj dušika u prirodnim plinovima je često mali, ali se ponekad akumulira čista forma. Na primjer, na Ivanovskom polju u Orenburg region U sedimentima gornjeg perma identifikovano je ležište gasovitog azota.

Plemeniti gasovi

Inertni gasovi - helijum, argon i drugi, poput azota, ne reaguju i nalaze se u ugljovodoničnim gasovima, obično u malim količinama.

Pozadinske vrijednosti sadržaja helijuma su 0,01 - 0,15%, ali se nalaze i do 0,2 - 10%. Primjer industrijskog sadržaja helijuma u prirodnom ugljikovodičnom plinu je Orenburško polje. Da bi se dobio, izgrađeno je postrojenje za helijum pored fabrike za preradu gasa.