БІОГАЗОВА УСТАНОВКА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО МАШИНОБУДУВАННЯ МЕТАНОВОГО БРОДІННЯ БУРЯКОВОГО ЖОМУ
Анотація
Актуальність дослідження обумовлена необхідністю підвищення продуктивності біогазових установок за рахунок розширення сировинної бази. В Україні в 2022 р. працювало 23 цукрових заводах, відходами від яких є буряковий жом. Біля кожного із цих заводів можна було б побудувати біогазову установку, сировиною для яких слугували б відходи переробки цукрових буряків. Метою роботи є визначення оптимальних обсягів завантаження бурякового жому в метантенк для отримання максимального виходу біогазу. Дослідження проводились на лабораторній біогазовій установці у складі метантенка корисним об’ємом 30 л, і газгольдера «мокрого» типу. Метантенк працював при періодичній системі завантаження сировини. Температура субстрату становила 38°С. До 20 л дигестату додавалось 2,1 кг, 1,5 кг, 1 кг, 0,5 кг і 0,25 кг бурякового жому з рН=3,69. Вміст бурякового жому в субстраті становив 10,5; 7,5; 5,0 і 2,5%, 1,25%. При всіх варіантах вмісту жому в субстраті максимальний вихід біогазу був отриманий на наступну добу після завантаження субстрату в метантенк. В цей же час рН субстрату різко знижувався. В подальшому метанове зброджування жому відбувається відповідно того, як це здійснюється для інших типів субстратів: після досягнення стаціонарної фази в першу добу метанового бродіння спостерігається фаза відмирання, протягом якої популяція метаногенів скорочується внаслідок вичерпування поживних речовин субстрату. В цей час рН субстрату поступово збільшувався і в кінці метанового бродіння досягав свого початкового значення. В результаті дослідження встановлено, що буряковий жом успішно піддається метановому зброджуванню без додавання гною ВРХ при при завантаженні до 10% від об’єму субстрату. Однак зростання обсягу завантаження бурякового жому веде до зниження виходу біогазу. Максимальний вихід біогазу при зброджуванні бурякового жому при періодичній ситемі завантаження метантенка спостерігається вже на наступну добу, а через дві доби вихід біогазу різко знижується. Оптимальний вміст бурякового жому при завантаженні його в метантенк, при якому вихід біогазу буде максимальним (1,762 л/(год.⋅кг СОР)), становить 2,3%.
Посилання
2. Fang, Ch., Boe, K. & Angelidaki, I. (2011). Anaerobic co-digestion of by-products from sugar production with cow manure. Water Research, 45(11): 3473–3480. https://doi.org/10.1016/j.watres.2011.04.008.
3. Gomez-Quiroga, X., Aboudi, K., Alvarez-Gallego K. J. & Romero-García L. I. (2022). Successful and stable operation of anaerobic thermophilic co-digestion of sun-dried sugar beet pulp and cow manure under short hydraulic retention time. Chemosphere, 293: 133484. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere. 2021.133484.
4. Hrynkiv, A., Rogovskii, I., Aulin, V., Lysenko, S., Titova, L., Zagurskіy, O. & Kolosok, I. (2020). Development of a system for determining the informativeness of the diagnosing parameters of the cylinder-piston group of the diesel engines in operation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(105): 19–29. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.206073.
5. Hutnan, M., Drtil, M., Derco, Ja. & Mrafková, L. (2000). Anaerobic biodegradation of sugar beet pulp. Biodegradations, 11(4): 203–211. https://doi.org/10.1023/a:1011139621329.
6. Hutnan, M., Drtil, M., Derco, Ja., Mrafková, L., Horňák, M. & Mičo S. (2001). Two-step pilot-scale anaerobic treatment of sugar beet pulp. Polish Journal of Environmental Studies, 10(4): 237–243.
7. Janke, L., Leite, A., Nikolausz, M., Schmidt, Th., Liebetrau, J., Nelles, M. & Stinner W. (2015). Biogas production from sugarcane waste: assessment on kinetic challenges for process designing. International Journal of Molecular Sciences, 16(9): 20685–20703. https://doi.org/10.3390/ijms160920685.
8. Joseph, O., Rouez, M., Métivier-Pignon, H., Bayard, R., Emmanuel, E. & Gourdon, R. (2009). Adsorption of heavy metals on to sugar cane bagasse: Improvement of adsorption capacitiesdue to anaerobic degradation of the biosorbent. Environmental Technology, 30(13): 1371–1379. https://doi.org/10.1080/09593330903139520.
9. Kulichkova, G. I., Ivanova, T. S., Köttner, M., Volodko, O. I., Spivak, S. I., Tsygankov, S. P. & Blume, Ya. B. (2020). Plant feedstocks and their biogas production potentials. The Open Agriculture Journal, 14: 219–234. https://doi.org/10.2174/1874331502014010219.
10. Langebeck, B., Pipper, Ch. & Jeppesen, J. (2020). Biogas production from hydrolyzed sugar beet pulp and from top and tails. Sugar industry, 145(7): 427–430. https://doi.org/10.36961/si24554.
11. Mužík, O., Kara, J. & Hanzlikova, I. (2012). Potential of sugar beet pulp for biogas production. Listy Cukrovarnickе a Reparskе, 128(7): 246–249.
12. Nazarenko, I., Dedov, O., Bernyk, I., Rogovskii, I., Bondarenko, A., Zapryvoda, A. & Titova, L. (2020). Study of stability of modes and parameters of motion of vibrating machines for technological purpose. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7–108): 71–79. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217747.
13. Nazarenko, I., Mishchuk, Y., Mishchuk, D., Ruchynskyi, M., Rogovskii, I., Mikhailova, L., Titova, L., Berezovyi, M. & Shatrov, R. (2021). Determiantion of energy characteristics of material destruction in the crushing chamber of the vibration crusher. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7(112)): 41–49. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021 .239292.
14. Polishchuk, V. М., Shvorov, S. А., Flonts, I. V., Davidenko, T. S. & Dvornyk, Ye. O. (2021a). Increasing the yield of biogas and electricity during manure fermentation cattle by optimally adding lime to extruded straw. Problemele Energeticii Regionale, 1(49): 73–85. https://doi.org/10.52254/1857-0070.2021.1-49.02.
15. Polishchuk, V. М., Shvorov, S. А., Krusir, G. V., Didur, V. V., Witaszek, К., Pasichnyk, N. A., Dvornyk, Ye. O. & Davidenko, T. S. (2022). Using soap waste from biodiesel production to intensify biogas generation during anaerobic digestion of cow dung. Problemele Energeticii Regionale, 1(53): 97–107. https://doi.org/10.52254/1857-0070.2022.1-53.08.
16. Polishchuk, V. М., Shvorov, S. А., Zablodskiy, М. M., Kucheruk, P. P., Davidenko, T. S. & Dvornyk, Ye. O. (2021b). Effectiveness of adding extruded wheat straw to poultry manure to increase the rate of biogas yield. Problemele Energeticii Regionale, 3(51): 111–124. https://doi.org/10.52254/1857-0070.2021.3-51.10.
17. Polishсhuk, V. M., Shvorov, S. A., Tarasenko, S. Ye. & Antypov, I. O. (2020). Increasing the biogas release during the cattle manure fermentation by means of rational addition of substandard flour as a cosubstrate. Science and Innovation, 16(4): 25–35. https://doi.org/10.15407/scin16.04.025.
18. Rogovskii, I. L., Polishchuk, V. M., Titova, L. L., Sivak, I. M., Vyhovskyi, A. Yu., Drahnev, S. V. & Voinash, S. A. (2020). Study of biogas during fermentation of cattle manure using a stimulating additive in form of vegetable oil sediment. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 15(22): 2652–2663.
19. Rogovskii, I. L. (2019). Systemic approach to justification of standards of restoration of agricultural machinery. Machinery & Energetics. Journal of Rural Production Research. Kyiv. Ukraine, 10(3): 181–187. https://doi.org/10.31548/machenergy2019.03.181.
20. Romaniuk, W., Polishchuk, V., Marczuk, A., Titova, L., Rogovskii, I. & Borek, K. (2018). Impact of sediment formed in biogas production on productivity of crops and ecologic character of production of onion for chives. Agricultural Engineering, 22(1): 105–125. https://doi.org/10.1515/agriceng-2018-0010.
21. Romaniuk, W., Rogovskii, I., Polishchuk, V., Titova, L., Borek, K., Shvorov, S., Roman, K., Solomka, O., Tarasenko, S., Didur, V. & Biletskii, V. (2022a). Study of technological process of fermentation of molasses vinasse in biogas plants. Processes, 10: 2011. https://doi.org/10.3390/pr10102011.
22. Romaniuk, W., Rogovskii, I., Polishchuk, V., Titova, L., Borek, K., Wardal, W. J., Shvorov, S., Dvornyk, Y., Sivak, I., Drahniev, S. & Derevjanko, D. (2022b). Study of methane fermentation of cattle manure in the mesophilic regime with the addition of crude glycerine. Energies, 15(9): 3439. https://doi.org/10.3390/en15093439.
ISSN 
ISSN 
