МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ РЕЖИМАМИ В ПРОЦЕССЕ БИОГАЗОВОГО ТОПЛИВА
DOI:
https://doi.org/10.26577/EJE208830226Аннотация
Данная статья представляет исследование по выявлению эффективной переработки органических отходов со сточных вод и получения качественного биогазового топлива, путем оптимального математического моделирования и выстраивания алгоритма автоматического управления переходами температурных режимов между мезофильным (35 – 40°С) и термофильном (50 – 55°С), при анаэробном сбраживании (АС) из сточных вод производительным объемом 10 м3/сутки на малой биогазовой установке с выходом метана. Для анаэробного сбраживания применяется субстрат со смесью первичного и вторичного осадков от очистного сооружения (ОСВ), размещенного к строению в городе Кокшетау (Казахстан) с подсоединением к городской канализационной сети. Данный субстрат имеет показатели ХПК 2500 ÷ 3000 мг/л и содержит органические вещества 60 – 80% от сухого вещества. Кинетическая модель построена с включением четырех независимых ингибиторных функций, таких как, температурная (Моно-Аррениус), рН, свободного аммиака (NH3) и летучих жирных кислот (ЛЖК). Алгоритм управления реализуется пятью уровнями приоритета с защитным периодом охлаждения 15 суток, с темпом изменения температуры 5 суток. Полученные результаты верифицированы по 34 критериям с показаниями 100%-го соответствия нормам. Биогазовая установка при данной производительности обеспечила выработку электрической мощности при мезофильном режиме 1,5 – 2 кВт и при термофильном режиме доходит до 2,4 кВт с приростом на 33%. Осадки субстрата с повышенным содержанием белкового азота при работе по данному алгоритму обеспечивает своевременное предотвращение ингибирование аммиаком и тем самым, обеспечивает бесперебойную и равномерную работу биогазовых установок с выходом качественного метана.
Ключевые слова: анаэробное сбраживание, осадки сточных вод, термофильный режим, мезофильный режим, качественный биогаз, математическое моделирование, автоматическое управление, летучие жирные кислоты, аммиак, биогазовая установка.
