تنقية الغاز الحيوي من خلال استخدام نظام الطحالب الدقيقة البكتيرية في أحواض الطحالب شبه الصناعية عالية المعدل

Summary

يؤثر تلوث الهواء على نوعية حياة جميع الكائنات الحية. هنا ، نصف استخدام التكنولوجيا الحيوية للطحالب الدقيقة لمعالجة الغاز الحيوي (الإزالة المتزامنة لثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين) وإنتاج الميثان الحيوي من خلال أحواض الطحالب المفتوحة عالية المعدل شبه الصناعية والتحليل اللاحق لكفاءة المعالجة ، ودرجة الحموضة ، والأكسجين المذاب ، ونمو الطحالب الدقيقة.

Abstract

في السنوات الأخيرة ، ظهر عدد من التقنيات لتنقية الغاز الحيوي إلى الميثان الحيوي. يستلزم هذا التنقية انخفاضا في تركيز الغازات الملوثة مثل ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين لزيادة محتوى الميثان. في هذه الدراسة ، استخدمنا تقنية زراعة الطحالب الدقيقة لمعالجة وتنقية الغاز الحيوي المنتج من النفايات العضوية من صناعة الخنازير للحصول على الميثان الحيوي الجاهز للاستخدام. للزراعة والتنقية ، تم إنشاء مفاعلين بيولوجيين ضوئيين مفتوحين بمساحة 22.2 م³ مقترنين بنظام عمود امتصاص وامتصاص في سان خوان دي لوس لاغوس ، المكسيك. تم اختبار العديد من نسب سائل إعادة التدوير / الغاز الحيوي (L / G) للحصول على أعلى كفاءة في الإزالة. تم قياس المعلمات الأخرى ، مثل درجة الحموضة والأكسجين المذاب (DO) ودرجة الحرارة ونمو الكتلة الحيوية. كانت L/Gs الأكثر كفاءة هي 1.6 و 2.5 ، مما أدى إلى تدفق الغاز الحيوي المعالج بتركيبة 6.8٪ حجم و 6.6٪ حجم في ثاني أكسيد_{الكربون ، على} التوالي ، وكفاءة إزالة H₂S تصل إلى 98.9٪ ، بالإضافة إلى الحفاظ على قيم تلوث O₂ أقل من 2٪ حجم. وجدنا أن الرقم الهيدروجيني يحدد بشكل كبير إزالة CO₂ ، أكثر من L / G ، أثناء الزراعة بسبب مشاركته في عملية التمثيل الضوئي للطحالب الدقيقة وقدرته على تغيير درجة الحموضة عند إذابته بسبب طبيعته الحمضية. تذبذب درجة الحرارة كما هو متوقع من الدورات الطبيعية الفاتحة المظلمة لعملية التمثيل الضوئي والوقت من اليوم ، على التوالي. وتباين نمو الكتلة الحيوية مع ثاني أكسيد الكربون₂ وتغذية المغذيات وكذلك حصاد المفاعلات. ومع ذلك، ظل الاتجاه مهيأ للنمو.

Introduction

في السنوات الأخيرة ، ظهرت العديد من التقنيات لتنقية الغاز الحيوي إلى الميثان الحيوي ، وتعزيز استخدامه كوقود غير أحفوري ، وبالتالي التخفيف من انبعاثات الميثان غير القابلة للتحسان¹. تلوث الهواء مشكلة تؤثر على معظم سكان العالم ، لا سيما في المناطق الحضرية. في نهاية المطاف ، يتنفس حوالي 92٪ من سكان العالم هواء ملوثا². في أمريكا اللاتينية ، يتم إنشاء معدلات تلوث الهواء في الغالب عن طريق استخدام الوقود ، حيث في عام 2014 ، تم جلب 48٪ من تلوث الهواء من قبل قطاع إنتاج الكهرباء والحرارة³.

في العقد الماضي ، تم اقتراح المزيد والمزيد من الدراسات حول العلاقة بين الملوثات في الهواء وا....

Protocol

1. إعداد النظام

ملاحظة: يظهر الشكل 2 مخطط الأنابيب والأجهزة (P&ID) للنظام الموصوف في هذا البروتوكول.

1. إعداد المفاعل
   1. جهز الأرض عن طريق تسويتها وضغطها لتحسين استقرار المفاعل.
   2. في حقل مفتوح ، احفر فتحتين ممدودتين و 3 أمتار من النهاية ، وحفر حفرة بعمق 3 م² و 1 م (تعرف باسم بئر التهوية).
   3. ضع اثنين من HRAPs (الشكل 3) داخل المساحة على دعامات معدنية مغطاة بغشاء أرضي. يجب أن يكون لكل مفاعل قدرة تشغيل تبلغ 22.2 م³.
   4. ضع مضخة هواء لكل مفاعل بقوة 1728.42 واط (2.35 حصان) بالقرب من نقطة HRAPs حيث تم حفر آبار الته....

النتائج

بعد البروتوكول ، تم بناء النظام واختباره وتلقيحه. تم قياس الظروف وتخزينها ، وتم أخذ العينات وتحليلها. تم تنفيذ البروتوكول لمدة عام ، بدءا من أكتوبر 2019 ويستمر حتى أكتوبر 2020. من المهم الإشارة إلى أنه من الآن فصاعدا ، سيشار إلى HRAPs باسم RT3 و RT4.

إنتاجية الميثان الحيوي
م?.......

Discussion

على مر السنين ، تم اختبار تقنية الطحالب هذه واستخدامها كبديل للتقنيات الفيزيائية والكيميائية القاسية والمكلفة لتنقية الغاز الحيوي. على وجه الخصوص ، يستخدم جنس Arthrospira على نطاق واسع لهذا الغرض المحدد ، جنبا إلى جنب مع شلوريلا. ومع ذلك ، هناك عدد قليل من المنهجيات التي يتم إجراؤها ع.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
1" rotameter	CICLOTEC	N/A
1" rotameter	GPI	A10-LMA100IA1
Absorption tank	EFISA	Made under previous design
Air blower (2.35 HP)	Elmo Rietschle	2BH11007AH01
Biogas blower (2 HP)	Elmo Rietschle	2BH11007AH01
Biogas composition measure	Geotech	BIOGAS 5000
Data-acquisition device	LabJack Co.	U3-LV
Diffuser tubes	Aero-Tube	C3060AR
DO sensor	Applisens	Z10023525
Dodecahydrated trisodium phosphate	Quimica PIMA	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Dodecahydrated trisodium phosphate	Fermont	35963	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Durapore membrane (45 µm)	MerckMillipore	HVLP04700
Electric motor 1.5 HP	Weg	00158ET3ERS56C
Ferrous sulfate heptahydrate	Agroquimica Samet	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Ferrous sulfate heptahydrate	Fermont	63593	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Geomembrane	GEOSINCERE	N/A
Magnesium sulfate heptahydrate	Tepeyac	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Magnesium sulfate heptahydrate	Fermont	63623	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Paddle wheel	GSI	Made under previous design
pH sensor	Van London pHoenix	715-772-0041
Portable screen	Rasspberry	Pi 3 B+
Recirculation centrifugal pump (1.5 HP)	Aquapak	ALY 15
Sodium bicarbonate	Industria del alcali	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Sodium bicarbonate	Fermont	12903	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Sodium chloride	Sal Colima	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Sodium chloride	Fermont	24912	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Sodium nitrate	Vitraquim	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Sodium nitrate	Fermont	41903	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Storing program (pH, DO)	Python Software Foundation	Python IDLE 2.7
Tedlar bags	SKC Inc.	232-25
Temperature recorder	T&D	TR-52i
UV-Vis Spectrophotometer	ThermoFisher Scientific instrument	GENESYS 10S
Vacuum pump	EVAR	EV-40