Cómo escribir un buen artículo sobre ingeniería de fermentación
Presentar una tecnología patentada de métodos y sistemas de fermentación de biogás que puede proporcionar energía para invernaderos. El sistema de fermentación consta específicamente de un dispositivo de acumulación de fertilizantes de acidificación biológica, un tanque regulador de amortiguación, un dispositivo de generación de biogás de alta eficiencia, un tanque de sedimentación de aguas residuales, un tanque de almacenamiento temporal de aguas residuales y un dispositivo de amortiguación de biogás que están conectados en secuencia a través de tuberías y válvulas. . Los pasos específicos del método de fermentación incluyen la puesta en marcha del dispositivo de polifertilizante de bioacidificación y el almacenamiento de bioacidificación de materias primas, la puesta en marcha del dispositivo de generación de biogás de alta eficiencia, la producción y suministro de biogás, el apagado y reinicio, etc. Esta tecnología tiene ciertas ventajas en comparación con la tecnología tradicional de biogás. Puede agregar oportunamente los desechos orgánicos dispersos durante todo el año a la piscina de polifertilizante generador de ácido de acuerdo con la producción real del invernadero y luego generar biogás a través del sistema de fermentación en cualquier momento de acuerdo con las necesidades energéticas del invernadero. Según las necesidades de producción, los residuos de la fermentación se retiran en lotes y se utilizan como fertilizante orgánico en el invernadero. Esta tecnología puede cumplir con los requisitos de los invernaderos para ajustar de manera flexible la fermentación de biogás según las necesidades.
Palabras clave: biogás; suministro de energía; controlabilidad
1. Introducción
El invernadero es un tema técnico importante en la ingeniería agrícola moderna. El desarrollo de los invernaderos ha transformado la agricultura tradicional al aire libre en una agricultura controlada en condiciones protegidas. Primero, la materia orgánica soluble es muy fácil de reaccionar. La producción de gas está dentro del rango permitido de la carga del reactor, que está determinado básicamente por la cantidad de alimentación a corto plazo, es decir, más alimentación producirá más gas, menos alimentación producirá. menos gas detener la alimentación provocará que se detenga la producción de gas en un corto período de tiempo. 2. Los microorganismos anaeróbicos utilizados en la fermentación de biogás en reactores maduros tienen una resistencia muy fuerte a la inanición y pueden tolerarla durante mucho tiempo sin necesidad de alimentación a largo plazo. Después de reiniciar, pueden volver rápidamente a la producción de gas normal y eficiente. Las dos características técnicas mencionadas anteriormente de la tecnología de fermentación de biogás de alta eficiencia para materia orgánica soluble en agua satisfacen los requisitos de las fluctuaciones energéticas en el invernadero. Sin embargo, si el propósito del suministro puro de energía de efecto invernadero es comprar deliberadamente materia orgánica soluble en agua como materia prima de fermentación para producir biogás, no sólo tendrá una ventaja competitiva con la energía fósil en términos de costo, sino que tampoco logrará los objetivos. de aprovechamiento in situ de recursos residuales de biomasa, economía circular y construcción medioambiental. Por lo tanto, la tecnología de fermentación de biogás de alta eficiencia de materia orgánica soluble en agua no es adecuada para las necesidades de suministro energético de los invernaderos.
3. Contenido técnico
La presente invención proporciona un sistema y método de fermentación de biogás mediante la adición de residuos orgánicos de la industria de la plantación dispersos durante el año en el sistema de fermentación, y luego de acuerdo con las instrucciones. Condiciones del invernadero, el biogás se produce a través del sistema de fermentación en cualquier momento de acuerdo con la demanda de suministro de energía, que puede usarse para la producción del invernadero. El sistema de fermentación consta de un dispositivo de acumulación de fertilizantes de acidificación biológica, un tanque regulador de amortiguación, un dispositivo de generación de biogás de alta eficiencia, un tanque de sedimentación de aguas residuales, un tanque de almacenamiento temporal de aguas residuales y un dispositivo de amortiguación de biogás que están conectados en secuencia a través de tuberías y válvulas. Su estructura se muestra en la Figura 1. Entre ellos, el dispositivo de polifertilizante de acidificación biológica y el tanque de compensación están equipados con una válvula de control principal; se instala una bomba entre el tanque de compensación y el dispositivo de generación de biogás de alta eficiencia y el tanque de almacenamiento temporal de aguas residuales; del tanque de sedimentación de aguas residuales están conectados por el flujo de agua por gravedad; el tanque de almacenamiento temporal está conectado al tanque regulador de amortiguación y al dispositivo de polifertilizante de acidificación biológica, al mismo tiempo, se disponen una bomba y un distribuidor de agua; ; el dispositivo generador de biogás de alta eficiencia está conectado al dispositivo tampón de biogás.
Para garantizar que la fermentación de biogás pueda satisfacer las necesidades energéticas del invernadero, el sistema de fermentación anterior se gestiona de acuerdo con los siguientes pasos.
Primero inicie el dispositivo de almacenamiento de fertilizantes de bioacidificación y almacene las materias primas en bioacidificación. El método específico es el siguiente.
(1) Recoger desechos orgánicos cultivados en invernaderos u otros desechos orgánicos cultivados como materiales de partida con una masa equivalente a 2,5-3,5 veces la producción diaria promedio del invernadero, y triturar los materiales de partida y el pretratamiento;
(2) Agregue sustancias que contengan N a las materias primas de pretratamiento obtenidas en el paso (1), mezcle y controle la relación carbono-nitrógeno de la mezcla a (20:1)-(30:1). ;
(3) Coloque la mezcla obtenida en el paso (2) en el dispositivo de acumulación de fertilizante de bioacidificación utilizado por primera vez, agregue el inóculo para la inoculación y mezcle para obtener las materias primas de fermentación. es la materia prima inicial del 3% al 5% del peso seco;
(4) Agregue agua al dispositivo polifertilizante de bioacidificación en el paso (3) para la fermentación. La cantidad de agua agregada debe ser de al menos 10 cm. más alto que el plano del material de partida, y la temperatura de fermentación debe controlarse a 20-40 ℃;
(5) Después de 4-5 días de fermentación, el valor del pH del líquido de fermentación cae por debajo de 6 , es decir, se completa la puesta en marcha del dispositivo polifertilizante acidificado;
(6) Seguir los pasos (1) a (2) para recolectar y procesar los residuos orgánicos generados en el invernadero en cualquier momento, coloque rápidamente el dispositivo de acumulación de fertilizante y acidificación biológica activada y agregue agua directamente hasta 10 cm por encima del nivel de las materias primas no inoculadas;
(7) Repita el paso (6) hasta que un dispositivo de polifertilizante de bioacidificación esté completamente; cargado, luego reinicie otro dispositivo de polifertilizante de bioacidificación y repita los pasos (1) ~ (6);
En segundo lugar, inicie el dispositivo de generación de biogás de alta eficiencia y la operación del dispositivo de control podrá cumplir con la coordinación del invernadero. consumo de energía y producción de biogás. El método específico es el siguiente:
(1) Puesta en marcha del generador de biogás de alta eficiencia: coloque el inóculo en el generador de biogás de alta eficiencia, agregue agua o extraiga del dispositivo de acidificación biológica y acumulación de fertilizante. al generador de biogás La mezcla ácida se deja reposar durante 3 a 5 días, y la cantidad de inóculo agregado es de 3 a 10 kg de VSS/m3. El líquido ácido orgánico se bombeará desde el dispositivo polifertilizante de bioacidificación al tanque regulador de amortiguación y el Se utilizará agua del sistema o agua externa en el tanque de almacenamiento de agua temporal. El agua ajusta el líquido de ácido orgánico y controla la concentración de demanda química de oxígeno (DQO) del líquido de ácido orgánico a 2000-5000 mg/L como materia prima para la fermentación de biogás. 0,5 kg de bacalao/(m3·d) ~ 2 kg de bacalao/(m3·d) Ajuste la carga hidráulica en etapas a un ritmo y alimente continuamente hasta que la carga hidráulica sea de 5 kg de bacalao/(m3·d) ~ 10 kg de bacalao; /(m3·d), es decir, se completa la puesta en marcha del generador de biogás. La puesta en marcha completa demora entre 50 y 80 días. Al arrancar, la temperatura se controla entre 25 y 35 ℃. El principio de ajuste de carga es que después de que cada ajuste de carga hidráulica sea estable, comenzará la siguiente etapa de aumento de carga, el efluente del dispositivo de generación de biogás fluye hacia el tanque de almacenamiento temporal de efluentes después de asentarse en el tanque de sedimentación, y parte del mismo es Se utiliza como suplemento líquido para el dispositivo de acidificación biológica y acumulación de fertilizantes, parte del cual se utiliza para ajustar el material de fermentación de la solución ácida en el tanque de acondicionamiento del buffer.
(2) Producción y suministro de biogás: según el tiempo y la cantidad de demanda de biogás estimados reales para la producción de invernadero, la cantidad y el tiempo requeridos de la solución de ácido orgánico se convierten en 1 kg de producción de biogás DQO de 0,4 ~ 0,5 m3. , y la solución ácida de la máquina se calcula a tiempo. La cantidad se extrae del dispositivo de polifertilizante de bioacidificación al tanque de ajuste del tampón y se ajusta al material de fermentación de biogás según el paso (1) de acuerdo con el caudal de 5 kg de DQO/(m3); ·d) ~ 30k g DQO/(m3·d) de carga hidráulica. El biogás generado se alimenta al dispositivo generador de biogás activado de forma intermitente o continua para la producción de biogás, y el biogás generado ingresa al dispositivo amortiguador de biogás para el control del caudal; El modo de alimentación intermitente o continuo depende de la demanda de biogás y del volumen del dispositivo tampón de biogás. Cuando la demanda de biogás es grande y el volumen del dispositivo tampón de biogás es pequeño, se utiliza alimentación continua de flujo grande; de lo contrario, se utiliza alimentación intermitente de flujo pequeño cuando el extracto en el dispositivo de polifertilizante de bioacidificación es inferior a 800 ~ 1000 mg/L; , es bioacidificación. La unidad de polifertilizante deja de producir ácido y continúa extrayendo líquido de fermentación de la unidad.
(3) Detener la producción de biogás: cuando ya no se necesita biogás en el invernadero después del inicio, o cuando el biogás no se usa en el invernadero durante un largo tiempo al final de un ciclo de uso de biogás, deje de alimentar El dispositivo de generación de biogás de alta eficiencia entrará en un estado detenido. Durante el período de inactividad, los materiales de fermentación se reponen cada 10 a 30 días para garantizar las necesidades nutricionales de los microorganismos del sistema. El método de ajuste para agregar materiales de fermentación es el mismo que en el paso (1); la cantidad de materiales de fermentación suplementarios es de 1 a 3 veces el volumen del reactor, y la cantidad de aceleración suplementaria es de 2 a 5 kg de DQO/(m3·d).
(4) Reiniciar después de detener la producción de gas: Para la planta de biogás de alta eficiencia que se detuvo en el paso (3), se debe reiniciar antes de ingresar a un nuevo ciclo de gas, el método de reinicio es reiniciar; antes de que comience el nuevo ciclo de gas, ajuste los materiales de fermentación de acuerdo con el método descrito en el paso (1) 3 ~ 10d y alimente de forma adaptativa la planta de biogás de alta eficiencia de acuerdo con la carga de 1,8 kg de DQO/(m3·d) ~ 2,2. kg DQO/(m3·d).