В статье приведены результаты моделирования производства метана из куриного помета в непрерывном режиме. Проведены экспериментальные исследования по периодической метановой ферментации при разной влажности субстрата в мезофильных и термофильных условиях. На основе полученных результатов определены кинетические параметры реакции ацетокластического метаногенеза, которые использованы для моделирования производства метана в непрерывном режиме. Установлено значения технологических параметров, соответствующих различным режимам работы биогазовой установки в мезофильных и термофильных условиях. Максимальный выход метана с единицы объема аппарата в мезофильном режиме наблюдается при влажности субстрата 88% и времени оборота реактора 14,75 суток, а в термофильном — при влажности субстрата 92% и времени оборота реактора 4,88 суток.

В статье исследовано влияние извлечения ингибиторов на метаноге нез куриного помета. Предложен новый подход к удалению аммонийного азота из жидкой фазы путем сорбции аммиака из газовой фазы нелетучим сорбентом, который находится непосредственно в реакторе, но не контактирует с субстратом. Эффективность данного метода показана как на растворах, которые моделируют субстрат с высокой концентрацией ингибитора, так и при непосредственно метановой ферментации куриного помета в полунепрерывном режиме.

Рассмотрено ингибирование сульфидами производства метана, а именно механизм ингибирования, чувствительность различных групп метаногенов, факторы, которые его контролируют, адаптацию к негативному воздействию, источники образования сульфидов при метаногенезе куриного помета и возможную степень ингибирования.

Рассмотрено ингибирование аммонийным азотом производства метана из куриного помета, а именно источники образования аммонийного азота, механизм ингибирования, чувствительность различных групп метаногенов, факторы, которые его контролируют, степень ингибирования и адаптацию к негативному воздействию.

При метановой ферментации куриного помета образуется значительное количество аммонийного азота и сульфидов, которые могут подавлять процесс. Ингибирование производства биогаза способно вызвать значительные экономические потери при работе биогазовой установки. Регулирование концентрации ингибиторов в реакторе должно повысить стабильность и эффективность его работы. Снижение концентрации аммонийного азота и сульфидов непосредственно во время метановой ферментации возможно за счет рециркуляции биогаза с его очисткой. Учитывая значительные объемные расходы газа, целью работы было оценить целесообразность использования данного подхода для повышения стабильности и эффективности процесса. Проведено сравнение количества энергии, которая может быть получена из биогаза с количеством энергии, которая необходима для работы компрессора для снижения содержания аммонийного азота до приемлемого для работы биогазовой установки уровня. Основными факторами, контролирующими удаления аммиака и сероводорода является рН, температура и расход газа. При этом параметры извлечения ингибиторов ограничены физиологическими пределами метаногенного сообщества. Минимальное потребление энергии компрессором при извлечении аммонийного азота составляет от 41,1 % до 233,6 %, а сульфидов – от 0,6 % до 4,9 % по отношению к количеству энергии, которую можно получить из биогаза. Таким образом, применение рециркуляции газовой фазы с ее очисткой для уменьшения концентрации аммонийного азота является нецелесообразным с точки зрения энергозатрат, в то время как его применение для уменьшения концентрации сульфидов может рассматриваться как приемлемое.

Исследованы закономерности процесса метанового брожения куриного помета в периодическом режиме в зависимости от влажности субстрата в мезофильных и термофильных условиях.