Introductie van fermentatieproces:
Biogasfermentatie, ook bekend als anaerobe vergisting en anaerobe fermentatie, heeft betrekking op organisch materiaal (zoals menselijke mest, vee- en pluimveemest, stro, onkruid, enz.) onder bepaalde vochtigheids-, temperatuur- en anaerobe omstandigheden, door het katabolisme van verschillende micro-organismen, en tenslotte Het proces waarbij een brandbaar mengsel van gassen zoals methaan en kooldioxide wordt gevormd.Het biogasfermentatiesysteem is gebaseerd op het principe van biogasfermentatie, met als doel energieproductie, en realiseert uiteindelijk het uitgebreide gebruik van biogas, biogasslurry en biogasresidu.
Biogasvergisting is een complex biochemisch proces met de volgende kenmerken:
(1) Er zijn veel soorten micro-organismen betrokken bij de fermentatiereactie, en er is geen precedent voor het gebruik van één enkele stam om biogas te produceren, en er is inoculum nodig voor fermentatie tijdens productie en testen.
(2) De grondstoffen die voor de fermentatie worden gebruikt, zijn complex en afkomstig uit een breed scala aan bronnen.Als fermentatiegrondstof kunnen verschillende enkelvoudige organische stoffen of mengsels worden gebruikt. Het eindproduct is biogas.Bovendien kan biogasvergisting organisch afvalwater met een CZV-massaconcentratie van meer dan 50.000 mg/L en organisch afval met een hoog vastestofgehalte behandelen.
Het energieverbruik van biogasmicro-organismen is laag.Onder dezelfde omstandigheden is de energie die nodig is voor anaerobe vergisting slechts verantwoordelijk voor 1/30~1/20e van de aerobe afbraak.
Er zijn veel soorten biogasvergistingsapparaten, die qua structuur en materiaal verschillen, maar allerlei apparaten kunnen biogas produceren, zolang het ontwerp maar redelijk is.
Biogasfermentatie verwijst naar het proces waarbij verschillende vaste organische afvalstoffen worden gefermenteerd door biogasmicro-organismen om biogas te produceren.Het kan grofweg in drie fasen worden verdeeld:
Vloeibaarmakingsfase
Omdat verschillende vaste organische stoffen gewoonlijk niet in de micro-organismen kunnen binnendringen en door micro-organismen kunnen worden gebruikt, moet de vaste organische stof worden gehydrolyseerd tot oplosbare monosachariden, aminozuren, glycerol en vetzuren met relatief kleine molecuulgewichten.Deze oplosbare stoffen met een relatief klein molecuulgewicht kunnen de microbiële cellen binnendringen en verder worden afgebroken en gebruikt.
Acidogene fase
Verschillende oplosbare stoffen (monosacchariden, aminozuren, vetzuren) blijven ontleden en transformeren in laagmoleculaire stoffen onder invloed van cellulosebacteriën, eiwitbacteriën, lipobacteriën en intracellulaire enzymen van pectinebacteriën, zoals boterzuur, propionzuur, azijnzuur, en alcoholen, ketonen, aldehyden en andere eenvoudige organische stoffen;tegelijkertijd komen enkele anorganische stoffen zoals waterstof, kooldioxide en ammoniak vrij.Maar in deze fase is het belangrijkste product azijnzuur, goed voor meer dan 70%, daarom wordt dit de zuurgeneratiefase genoemd.Bacteriën die aan deze fase deelnemen, worden acidogenen genoemd.
Methanogene fase
Methanogene bacteriën ontleden eenvoudig organisch materiaal zoals azijnzuur dat in de tweede fase wordt ontleed tot methaan en kooldioxide, en kooldioxide wordt onder invloed van waterstof gereduceerd tot methaan.Deze fase wordt de gasproductiefase of de methanogene fase genoemd.
Methanogene bacteriën moeten in een omgeving leven met een oxidatiereductiepotentieel van minder dan -330 mV, en biogasvergisting vereist een strikt anaerobe omgeving.
Algemeen wordt aangenomen dat er vanaf de afbraak van verschillende complexe organische stoffen tot de uiteindelijke generatie van biogas vijf belangrijke fysiologische groepen bacteriën betrokken zijn, namelijk fermentatieve bacteriën, waterstofproducerende acetogene bacteriën, waterstofconsumerende acetogene bacteriën, waterstofetende bacteriën. methanogenen en azijnzuurproducerende bacteriën.Methanogenen.Vijf groepen bacteriën vormen een voedselketen.Afhankelijk van het verschil in hun metabolieten voltooien de eerste drie groepen bacteriën het proces van hydrolyse en verzuring samen, en voltooien de laatste twee groepen bacteriën het proces van methaanproductie.
fermentatieve bacteriën
Er zijn veel soorten organisch materiaal die kunnen worden gebruikt voor de vergisting van biogas, zoals dierlijke mest, oogststro, voedsel- en alcoholverwerkingsafval, enz., en de belangrijkste chemische componenten ervan omvatten polysachariden (zoals cellulose, hemicellulose, zetmeel, pectine, enz.). enz.), lipidenklasse en eiwit.De meeste van deze complexe organische stoffen zijn onoplosbaar in water en moeten eerst worden afgebroken tot oplosbare suikers, aminozuren en vetzuren door extracellulaire enzymen die worden uitgescheiden door fermentatieve bacteriën voordat ze kunnen worden geabsorbeerd en gebruikt door micro-organismen.Nadat de fermentatieve bacteriën de bovengenoemde oplosbare stoffen in de cellen hebben opgenomen, worden ze door fermentatie omgezet in azijnzuur, propionzuur, boterzuur en alcoholen, en wordt tegelijkertijd een bepaalde hoeveelheid waterstof en kooldioxide geproduceerd.De totale hoeveelheid azijnzuur, propionzuur en boterzuur in de fermentatiebouillon tijdens biogasfermentatie wordt totaal vluchtig zuur (TVA) genoemd.Onder de omstandigheden van normale fermentatie is azijnzuur het belangrijkste zuur in het totaal uitgeoefende zuur.Bij de afbraak van eiwitstoffen ontstaat naast de producten ook ammoniakwaterstofsulfide.Er zijn veel soorten fermentatieve bacteriën betrokken bij het hydrolytische fermentatieproces, en er zijn honderden bekende soorten, waaronder Clostridium, Bacteroides, Boterzuurbacteriën, Melkzuurbacteriën, Bifidobacteriën en Spiraalbacteriën.De meeste van deze bacteriën zijn anaëroben, maar ook facultatieve anaëroben.[1]
Methanogenen
Tijdens de vergisting van biogas wordt de vorming van methaan veroorzaakt door een groep zeer gespecialiseerde bacteriën die methanogenen worden genoemd.Methanogenen omvatten hydromethanotrofen en acetomethanotrofen, die de laatste groepsleden in de voedselketen zijn tijdens anaerobe vertering.Hoewel ze verschillende vormen hebben, zorgt hun status in de voedselketen ervoor dat ze gemeenschappelijke fysiologische kenmerken hebben.Onder anaerobe omstandigheden zetten ze bij afwezigheid van externe waterstofacceptoren de eindproducten van de eerste drie groepen van het bacteriële metabolisme om in de gasproducten methaan en kooldioxide, zodat de afbraak van organisch materiaal onder anaerobe omstandigheden met succes kan worden voltooid.
Selectie proces van voedingsoplossing voor planten:
De productie van voedingsoplossingen voor planten is bedoeld om de heilzame componenten in de biogasslurry te gebruiken en voldoende minerale elementen toe te voegen om het eindproduct betere eigenschappen te geven.
Als natuurlijk macromoleculair organisch materiaal heeft humuszuur een goede fysiologische activiteit en functies op het gebied van absorptie, complexvorming en uitwisseling.
Het gebruik van humuszuur en biogasslurry voor chelatiebehandeling kan de stabiliteit van biogasslurry vergroten. Het toevoegen van chelatie van sporenelementen kan ervoor zorgen dat gewassen sporenelementen beter opnemen.
Humuszuurchelatieproces introductie:
Chelatie verwijst naar een chemische reactie waarbij metaalionen worden gekoppeld aan twee of meer coördinatieatomen (niet-metaal) in hetzelfde molecuul door coördinatiebindingen om een heterocyclische structuur (chelaatring) te vormen die metaalionen bevat.soort uitwerking.Het is vergelijkbaar met het chelatie-effect van krabbenklauwen, vandaar de naam.De vorming van de chelaatring maakt het chelaat stabieler dan het niet-chelaatcomplex met een vergelijkbare samenstelling en structuur.Dit effect van toenemende stabiliteit veroorzaakt door chelatie wordt het chelatie-effect genoemd.
Een chemische reactie waarbij een functionele groep van één of twee moleculen en een metaalion door coördinatie een ringstructuur vormen, wordt chelatie genoemd, ook wel chelatie of cyclisatie genoemd.Van het anorganische ijzer dat door het menselijk lichaam wordt ingenomen, wordt slechts 2-10% daadwerkelijk geabsorbeerd.Wanneer mineralen worden omgezet in verteerbare vormen, worden er meestal aminozuren aan toegevoegd om er een ‘chelaat’-verbinding van te maken.Chelatie betekent in de eerste plaats het verwerken van minerale stoffen tot verteerbare vormen.Gewone minerale producten, zoals beendermeel, dolomiet, enz., zijn vrijwel nooit “gechelateerd”.Daarom moet het tijdens het verteringsproces eerst een “chelatiebehandeling” ondergaan.Het natuurlijke proces van het vormen van mineralen tot “chelaatverbindingen” (chelaatverbindingen) werkt in de meeste mensenlichamen echter niet soepel.Als gevolg hiervan zijn minerale supplementen vrijwel nutteloos.Hieruit weten we dat de stoffen die door het menselijk lichaam worden ingenomen hun effecten niet volledig kunnen uitoefenen.Het grootste deel van het menselijk lichaam kan voedsel niet effectief verteren en opnemen.Van het betrokken anorganische ijzer wordt slechts 2% tot 10% daadwerkelijk verteerd en 50% wordt uitgescheiden. Het menselijk lichaam heeft dus al ijzer “gecheleerd”.“De vertering en opname van behandelde mineralen is 3-10 keer hoger dan die van onbehandelde mineralen.Zelfs als je wat meer geld uitgeeft, is het de moeite waard.
De momenteel algemeen gebruikte medium- en sporenelementenmeststoffen kunnen doorgaans niet door gewassen worden opgenomen en benut, omdat anorganische sporenelementen gemakkelijk door de bodem in de bodem worden gefixeerd.Over het algemeen is de benuttingsefficiëntie van gechelateerde sporenelementen in de bodem hoger dan die van anorganische sporenelementen.De prijs van gecheleerde sporenelementen is ook hoger dan die van anorganische sporenelementmeststoffen.