Очистка биогаза с помощью системы микроводорослей-бактерий в полупромышленных водорослевых прудах с высокой скоростью

Резюме

Загрязнение воздуха влияет на качество жизни всех организмов. В данной статье мы опишем применение биотехнологии микроводорослей для обработки биогаза (одновременное удаление углекислого газа и сероводорода) и получения биометана через полупромышленные открытые водорослевые пруды с высокой скоростью и последующий анализ эффективности очистки, рН, растворенного кислорода и роста микроводорослей.

Аннотация

В последние годы появился ряд технологий по очистке биогаза в биометан. Эта очистка влечет за собой снижение концентрации загрязняющих газов, таких как углекислый газ и сероводород, для увеличения содержания метана. В данном исследовании мы использовали технологию культивирования микроводорослей для обработки и очистки биогаза, полученного из органических отходов свиноводства, с получением готового к использованию биометана. Для культивирования и очистки в Сан-Хуан-де-лос-Лагос (Мексика) были установлены два фотобиореактора с открытым прудом объемом 22,2^м3 в сочетании с системой абсорбционно-десорбционных колонн. Было испытано несколько соотношений рециркуляционной жидкости/биогаза (L/G) для получения максимальной эффективности удаления; другие параметры, такие как pH, растворенный кислород (РК), температура и рост биомассы, были измерены. Наиболее эффективными L/G были 1,6 и 2,5, что привело к получению очищенных биогазовых стоков с составом 6,8% об. и 6,6% об. по_СО2 соответственно и эффективности удаления_H2Sдо 98,9%, а также поддержанию значений загрязнения_O2 менее 2% об. Мы обнаружили, что рН в значительной степени определяет удаление_СО2 , в большей степени, чем L/G, во время культивирования из-за его участия в процессе фотосинтеза микроводорослей и его способности изменять рН при солюбилизации из-за его кислой природы. DO, и температура колебались, как и ожидалось, от светлых и темных природных циклов фотосинтеза и времени суток соответственно. Рост биомассы варьировался в зависимости от_СО2 и питательных веществ, а также от сбора в реакторе; Тем не менее, тенденция к росту сохраняется.

Введение

В последние годы появилось несколько технологий очистки биогаза до биометана, способствующих его использованию в качестве неископаемого топлива, что позволяет тем самым^{снизить выбросы} метана, не поддающиеся восстановлению1. Загрязнение воздуха является проблемой, затрагивающей большую часть населения мира, особенно в урбанизированных районах; В конечном счете, около 92% населения мира дышит загрязненным^{воздухом2}. В Латинской Америке уровень загрязнения воздуха в основном обусловлен использованием топлива, при этом в 2014 году 48% загрязнения воздуха было^{вызвано сектором} производства электроэнергии....

протокол

1. Настройка системы

ПРИМЕЧАНИЕ: Схема трубопроводов и контрольно-измерительных приборов (P&ID) системы, описанной в этом протоколе, показана на рисунке 2.

1. Настройка реактора
   1. Подготовьте грунт, выровняв и уплотнив его, чтобы повысить устойчивость реактора.
   2. На открытом поле выкопайте две вытянутые ямы и в 3 м от конца, далее выкопайте яму глубиной 3^м2 и 1 м (известную как аэрационный колодец).
   3. Разместите два HRAP (Рисунок 3) в пространстве на металлических опорах, покрытых геомембраной. Каждый реактор должен иметь ра....

Результаты

В соответствии с протоколом система была построена, протестирована и привита. Условия были измерены и сохранены, а пробы взяты и проанализированы. Протокол выполнялся год, начиная с октября 2019 года и продолжаясь до октября 2020 года. Важно отметить, что с этого момента HRAP будут называться .......

Обсуждение

На протяжении многих лет эта технология водорослей тестировалась и использовалась в качестве альтернативы жестким и дорогостоящим физико-химическим методам очистки биогаза. В частности, для этой цели широко используется род Arthrospira наряду с Chlorella. Тем не менее, существует нес?.......

Материалы

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