Математичне моделювання процесу одержання біогазу з післяспиртової барди на першій стадії

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorГолуб, Н. Б.
dc.contributor.authorПотапова, М. В.
dc.contributor.authorКарпенко, Ю. В.
dc.date.accessioned2020-04-14T18:12:25Z
dc.date.available2020-04-14T18:12:25Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenBackground. The development of a mathematical model for methane production by the distillery spent wash anaerobic fermentation method in the process of its co-fermentation under conditions of variable pH value is an urgent task. since existing models mainly don’t consider the effect the replacement of a fermented substrate part with a fresh low pH on the methane yield. Such models don’t consider the methane production mechanism under variable environmental conditions, which is the result of the non-constant correlation of the cosubstrates. Objective. The purpose of the paper is to create a model of biogas formation process in the conditions of a constant supply of one of the cosubstrates, which leads to a decrease in the pH value of the medium. Methods. Distillery spent wash (DSW) processing was performed by its co-fermentation with poultry manure at cosubstrates manure/DSW ratio 1.7:1 for dry organic matter (DOM). In order to ensure the DSW utilization, the sixth part of the reactor volume was replaced daily with raw distillery spent wash (pH 3.7), without adding new batches of manure. To create a mathematical model, the initial ratio of components was taken into account and it was considered that the manure concentration doesn’t lead to methanogenesis process inhibition. To create a mathematical description of the process of obtaining methane from DSW the Bernard model was used as the base model. Results. The initial DOM manure/DSW ratio less than 1:1 leads to a change in the pH of the environment, reducing the biogas yield and methane content in it. Periodic daily replacement of fermented substrate part with fresh DSW without disturbing the stabilization of the process is possible when the pH value is not below 6.5. Manure disposal leads to the establishment of a steady state after the 20th day, which is maintained for at least 10 days. A mathematical model is proposed for the biogas formation process from acidic solutions of grain distillery spent wash depending on the daily replacement of 1/6 of the fermented substrate. Conclusions. It has been established that in the process of distillery spent wash disposing in the anaerobic process, co-fermenting with the rational manure is a daily replacement of 1/6 of the volume of fermented raw materials with fresh distillery spent wash. A mathematical model of biogas formation process was proposed by replacing part of one of the low pH co-substrates. This mathematical model will allow managing the biogas production process at a variable pH value and a part of a substituted substrate in the process of periodical replacement of the part of the reactor working volume into one of the co-substrates, which has a low pH value, without changing the process parameters.uk
dc.description.abstractruПроблематика. Разработка математической модели получения метана методом анаэробного сбраживания послеспиртовой барды в процессе ее коферментации в условиях переменного значения показателя рН является актуальной задачей, поскольку существующие модели в основном не рассматривают влияние на выход метана замещения части сброженного субстрата на свежий с низким значением рН. Подобные модели не рассматривают механизм выработки метана в изменяющихся условиях среды, что является результатом непостоянности соотношения косубстратов. Цель. Создание модели процесса образования биогаза в условиях постоянного поступления одного из косубстратов, которое приводит к снижению значения рН среды. Методика. Переработку послеспиртовой барды (ПСБ) проводили путем ее коферментации с птичьим пометом при соотношении косубстратов помет/ПСБ по сухому органическому веществу (СОР) 1,7:1. Для обеспечения утилизации ПСБ в полном объеме осуществляли ежедневное замещение шестой части объема сырья на сырую барду (рН 3,7) без добавления новых порций помета. Для создания математической модели учитывали исходное соотношение компонентов и считали, что концентрация помета не приводит к ингибированию процесса метаногенеза. Для создания математического описания процесса получения метана из ПСБ как базовая была использована модель Бернарда. Результаты. Исходное соотношение по СОР помет/ПСБ меньше чем 1:1 приводит к изменению рН среды, снижению выхода биогаза и содержания в нем метана. Периодическое ежедневное замещение части сброженного субстрата на свежую барду без нарушения стабилизации процесса происходит при условии, что значение рН не ниже 6,5. Утилизация помета приводит к установлению после 20-го дня стационарного режима, который поддерживается не менее 10 суток. Предложена математичес­кая модель процесса образования биогаза из кислых растворов послеспиртовой зерновой барды в зависимости от ежесуточной замены 1/6 сброженного субстрата. Выводы. Установлено, что в процессе утилизации послеспиртовой барды в анаэробном процессе при коферментации с пометом рациональным является ежедневное замещение 1/6 объема сброженного сырья на сырую барду. Предложена математическая модель процесса образования биогаза при замещении части одного из косубстратов с низким значением рН. Данная математическая модель позволит управлять процессом получения биогаза при переменном значении рН и части замещенного субстрата в процессе периодического замещения части рабочего объема реактора на один из косубстратов, который имеет низкое значение рН, без изменения параметров процесса.uk
dc.description.abstractukПроблематика. Розробка математичної моделі одержання метану методом анаеробного зброджування післяспиртової барди за її коферментації в умовах змінного значення показника рН є актуальним завданням, оскільки існуючі моделі переважно не розглядають вплив на вихід метану заміщення частини збродженого субстрату на свіжий із низьким значенням рН. Подібні моделі не розглядають механізм продукування метану в змінних умовах середовища, що є результатом непостійності співвідношення косубстратів. Мета. Створення моделі процесу утворення біогазу в умовах постійного надходження одного з косубстратів, яка сприяє зниженню значення рН середовища. Методи. Переробку післяспиртової барди (ПСБ) проводили її коферментацією з пташиним послідом за співвідношення косубстратів послід/ПСБ за сухою органічною речовиною (СОР) 1,7:1. Для забезпечення утилізації ПСБ у повному обсязі здійснювали щодобове заміщення шостої частини об’єму сировини на сиру барду (рН 3,7) без додавання нових порцій посліду. Для створення математичної моделі враховували початкове співвідношення компонентів і вважали, що концентрація посліду не призводить до інгібіювання процесу метаногенезу. Для створення математичного опису процесу одержання метану з ПСБ як базова була використана модель Бернарда. Результати. Початкове співвідношення за СОР послід/ПСБ менше ніж 1:1 призводить до зміни рН середовища і зниження виходу біогазу та вмісту в ньому метану. Періодичне щодобове заміщення частини збродженого субстрату на свіжу барду без порушення стабілізації процесу відбувається за умови, що значення рН не нижче 6,5. Утилізація посліду приводить до встановлення після 20-ї доби стаціонарного режиму, який підтримується не менше 10 діб. Запропоновано математичну модель процесу утворення біогазу з кислих розчинів післяспиртової зернової барди залежно від щодобової заміни 1/6 збродженого субстрату. Висновки. Встановлено, що при утилізації післяспиртової барди в анаеробному процесі при коферментації з послідом раціональним є щодобове заміщення 1/6 об’єму збродженої сировини на сиру барду. Запропоновано математичну модель процесу утворення біогазу за умови заміщення частини одного з косубстратів із низьким значенням рН. Ця математична модель дасть змогу керувати процесом одержання біогазу за змінного значення рН і частини заміщеного субстрату в процесі періодичного заміщення частини робочого об’єму реактора на один із косубстратів, який має низьке значення рН, без зміни параметрів процесу.uk
dc.format.pagerangePp. 96–104uk
dc.identifier.citationГолуб, Н. Б. Математичне моделювання процесу одержання біогазу з післяспиртової барди на першій стадії / Н. Б. Голуб, М. В. Потапова, Ю. В. Карпенко // Innovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal. – 2019. – Vol. 3, No. 2. – Pp. 96–104. – Bibliogr.: 26 ref.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/ibb.2019.3.2.166429
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/32918
dc.language.isoukuk
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Instituteuk
dc.publisher.placeKyivuk
dc.relation.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rightsAttribution 4.0 International (CC BY 4.0)en
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/en
dc.sourceInnovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal, 2019, Vol. 3, No. 2uk
dc.subjectматематична модельuk
dc.subjectферментаціяuk
dc.subjectбіогазuk
dc.subjectпослідuk
dc.subjectрНuk
dc.subjectметанuk
dc.subjectпісляспиртова бардаuk
dc.subjectmathematical modeluk
dc.subjectfermentationuk
dc.subjectbiogasuk
dc.subjectpoultry manureuk
dc.subjectmethaneuk
dc.subjectdistillery spent washuk
dc.subjectматематическая модельuk
dc.subjectферментацияuk
dc.subjectбиогазuk
dc.subject.udc519.622.2, 57.087, 628.355uk
dc.titleМатематичне моделювання процесу одержання біогазу з післяспиртової барди на першій стадіїuk
dc.title.alternativeMathematical Modeling of the Biogas Production Process from the Distillery Spent Wash on the First Stageuk
dc.title.alternativeМатематическое моделирование процесса получения биогаза из послеспиртовой барды на первой стадииuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
IBB2018.3.2_05.pdf
Розмір:
1.38 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Innovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal, Vol. 3, No. 2