Библиографическое описание:

Жылкибаева С. К., Сариев А. А. Экспериментальные исследования гранулометрического состава навоза // Молодой ученый. — 2012. — №2. 367

По прогнозным оценкам в ближайшей перспективе основным сырьем для биологической конверсии, включающей анаэробные микробиологические процессы получения метана (биогаза) и других веществ, будут служить легко трансформируемые органические соединения. К таким соединениям относятся, например, навоз животных, куриный помет и др., которые являются дешевыми отходами животноводства и требуют обеззараживания и утилизации из-за определенной опасности для окружающей среды[1]. Для получения биогаза в биогазовых установках и повышения качества биоконверсии к физико-механическим, химическим показателям навозной биомассы, в том числе и гранулометрическому составу или распределению твердых частиц в навозе по размерам, предъявляются соответствующие требования. Это объясняется тем, что грансостав биомассы влияет на степень взаимодействия твердых компонентов и жидкости и отражается на скорости осаждения их в жидком субстрате. Из практики известно, что крупные частицы соломы (больше 1 мм) в навозе крупного рогатого скота (КРС), подаваемого в реактор, должны быть удалены, т.к. цикл брожения соломы составляет до 80 суток, а цикл выхода биогаза примерно 20-30 суток. То есть, крупные частицы соломы в биогазовой установке практически не перерабатываются и являются балластом в рабочем объеме биореактора. Экспериментальные исследования грансостава навозной массы КРС нами проводились по стандартной методике с применением набора щелевых сит, результаты которых приведены в таблице 1.

Таблица 1

Ситовой анализ навозной массы КРС

Х, мм

1

2

3

4

5

6

7

Y, %

62,5

11

6.02

4,15

3,17

2,56

2,15

Y*

0,016

0,091

0,166

0,241

0,316

0,391

0,465

Из табл. 1 следует, что соотношение между средним размером твердых частиц (Х) и соответствующим содержанием их (Y) в навозе выражается нелинейной зависимостью типа Y = (b0 + b1X)-1, поэтому проведена линеаризация полученных данных (Y*) по формулам:
Y* = 1/ Y,
Y* = b0+b1X.
Для оценки параметров предполагаемого уравнения регрессии были проведены вычисления по методу наименьших квадратов[2]:
∑(1/Yi) = nb0 + b1Xi ,
∑(Xi/Yi) = b0Xi + b1Xi2; (1)
или
Yi* = nb0 + b1Xi ,
∑(Yi*Xi) = b0Xi + b1Xi2. (2)
Используя данные из табл. 1, вычислим значения параметров:
Yi* = 1,686; ∑Xi = 28; ∑(Yi*Xi) = 8,841.
После подстановки их в (2) получена следующая система уравнений:
1,686 = 7b0 + 28b1 ,
8,841 = 28b0 + 140b1 ,
из которой определяются значения коэффициентов:
b0 = - 0,0587 и b1 = 0,0749.
Следовательно, уравнение регрессии окончательно примет следующий вид:
Yi* = - 0,0587 + 0,0749Xi или
Yi = 1/(- 0,0587 + 0,0749Xi) . (3)
Воспользовавшись (3), рассчитаем текущие значения Yi :
Y1 = 61,73; Y2 = 10,98; Y3 = 6,024; Y4 = 4,151; Y5 = 3,167; Y6 = 2,56; Y7 = 2,148.
Полученные результаты сведем в таблицу 2.

Таблица 2

Экспериментальные и расчетные значения грансостава навоза

n

Yiэкспер., %

Yiрасч., %

Аi, %

1

62,5

61,73

1,232

2

11

10,98

0,182

3

6,02

6,024

0,066

4

4,15

4,151

0,024

5

3,17

3,167

0,095

6

2,56

2,56

-

7

2,15

2,148

0,093




Аi = 1,692

Для оценки качества полученной модели была определена средняя ошибка аппроксимации:
Ā = ( ∑Аi /n ) = (1,692/7) = 0,242 %,

где Аi = │(Yiэкспер - Yiрасч.)/Yiэкспер│∙100%

Качество модели считается удовлетворительной при Ā ≤ 10%, т.е. полученное нами уравнение вполне удовлетворительно описывает гранулометрический состав навозной массы КРС, полученный на основе экспериментальных исследований.

Литература:
  1. Егорова Т.А., Клунова С.М.. Основы биотехнологии. М.: Академия, 2003. – 207с.
  2. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. –М.: Статистика,1986.-250 с.

Основные термины (генерируются автоматически): крупные частицы соломы, *∙X i, твердых частиц, навозе крупного рогатого, цикл выхода биогаза, показателям навозной биомассы, навозной массы КРС, цикл брожения соломы, распределению твердых частиц, анаэробные микробиологические процессы, перспективе основным сырьем, размером твердых частиц, предполагаемого уравнения регрессии, степень взаимодействия твердых, трансформируемые органические соединения, дешевыми отходами животноводства, рабочем объеме биореактора, повышения качества биоконверсии, получения биогаза, нелинейной зависимостью типа.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос