Effect on the process of biomethanogenesis of pre-treatment of wheat straw by the high intensity high-frequency electromagnetic field

Abstract

The purpose of the researches is the experimental determination of the effect of pre-treatment with the high-frequency electromagnetic field of high intensity on the appearance of deformations and structural rearrangements in the cells of wheat straw and on the intensity of biogas output.The set goal is achieved by the way of solving the following issues: obtaining chopped straw when it is grinding on a laboratory grinder to the fraction with average sizes of 5.2 mm x 1.5 mm and soaking in tap water for 15 minutes; measurement of distribution of the specific power of the electromagnetic field in the area where the samples of crushed wheat straw are located; comparison of images of the structure of straw under a light microscope for samples after influence by the high-frequency electromagnetic field of high intensity and control samples that were not exposed to such influence; carrying out fermentation experiments and researches of the process of biogas output within 20 days of a mixture of straw and inoculum for options with pre-treatment of wheat straw by the electromagnetic field of a Tesla’s transformer and without treatment by field. The most important results of the researches are: experimental evidence of the effectiveness of the method of pre-treatment of wheat straw by the high-frequency electromagnetic field of high intensity during the production of biogas. The significance of the obtained results is that the proposed approach to the formation of biogas technology with using the pre-treatment of wheat straw by the high-frequency electromagnetic field of high intensity ensures the intensification of biogas output.

Scopul cercetărilor constă în determinarea experimentală a efectului pretratamentului cu câmp electromagnetic de înaltă frecvență și de intensitate înaltă asupra apariției deformațiilor și rearanjărilor structurale în celulele paielor de grâu și asupra intensității producției de biogaz. Scopul stabilit este atins prin rezolvare a următoarelor probleme: obținerea paielor mărunțite la măcinarea acestora pe un polizor de laborator până la fracția cu dimensiuni medii de 5.2 mm x 1.5 mm și înmuierea în apă de robinet timp de 15 minute; măsurarea distribuției puterii specifice a câmpului electromagnetic în zona în care se află probele de paie de grâu mărunțite; compararea imaginilor structurii paielor la microscopul optic pentru probele după influențarea de către câmpul electromagnetic de înaltă frecvență de intensitate mare și probele martor care nu au fost expuse la o astfel de influență; efectuarea de experimente de fermentare și cercetarea procesului de producere a biogazului în termen de 20 de zile dintr-un amestec de paie și inocul pentru opțiuni cu pretratare a paielor de grâu prin câmpul electromagnetic al unui transformator Tesla și fără tratare prin câmp. Cele mai importante rezultate ale cercetărilor sunt: dovezi experimentale ale eficacității metodei de pretratare a paielor de grâu prin câmpul electromagnetic de înaltă frecvență de intensitate ridicată în timpul producției de biogaz. Cele mai importante rezultate ale cercetărilor sunt: dovezi experimentale ale eficacității metodei de pretratare a paielor de grâu prin câmpul electromagnetic de înaltă frecvență de intensitate ridicată în timpul producției de biogaz. Semnificația rezultatelor obținute este că abordarea propusă pentru formarea tehnologiei biogazului folosind pretratarea paielor de grâu cu un câmp electromagnetic de înaltă frecvență de intensitate mare asigură intensificarea randamentului de biogaz.

Целью исследований является экспериментальное определение влияния предварительной обработки высокочастотным электромагнитным полем высокой напряженности на появление деформаций и структурных перестроек в клетках пшеничной соломы и на интенсивность выхода биогаза. Поставленная цель достигается путем решения следующих задач: получение соломы-сечки при измельчении на лабораторном измельчителе до фракции с средними размерами 5.2 мм х1.5 мм и замачивание в водопроводной воде в течение 15 минут; измерение распределения удельной мощности электромагнитного поля в зоне расположения образцов измельченной пшеничной соломы; сопоставление изображений структуры соломы под световым микроскопом образцов после воздействия высокочастотным электромагнитным полем высокой напряженности и контрольных образцов, не подвергавшихся такому воздействию; проведение опытов ферментации и исследований процесса выхода биогаза в течение 20 суток смеси соломы и инокулята для вариантов с предварительной обработкой соломы пшеницы электромагнитным полем трансформатора Теслы и без обработки полем. Наиболее существенными результатами исследований являются: экспериментальное доказательство эффективности способа предварительной обработки соломы пшеницы высокочастотным электромагнитным полем высокой напряженности при производстве биогаза; при предварительной обработке высокочастотным электромагнитным полем выход биогаза возрастает на 57% по сравнению с контрольным образцом, а скорость процесса метаногенеза в значительной степени изменяется от 7.81 м3/т СВ для контрольного образца до 13.75 м3/т СВ в сутки для обработанных электромагнитным полем образцов; визуально установлено появление деформаций и структурных перестроек в клетках пшеничной соломы. Значимость полученных результатов состоит в том, что предложенный подход к формированию биогазовой технология с использованием предварительной обработки соломы пшеницы высокочастотным электромагнитным полем высокой напряженности обеспечивает интенсификацию выхода биогаза.