किण्वन प्रक्रिया का परिचय:
बायोगैस किण्वन, जिसे अवायवीय पाचन और अवायवीय किण्वन के रूप में भी जाना जाता है, विभिन्न सूक्ष्मजीवों के अपचय के माध्यम से कुछ नमी, तापमान और अवायवीय स्थितियों के तहत कार्बनिक पदार्थ (जैसे मानव, पशुधन और पोल्ट्री खाद, पुआल, खरपतवार, आदि) को संदर्भित करता है, और अंततः मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसों का ज्वलनशील मिश्रण बनाने की प्रक्रिया।बायोगैस किण्वन प्रणाली ऊर्जा उत्पादन के लक्ष्य के साथ बायोगैस किण्वन के सिद्धांत पर आधारित है, और अंततः बायोगैस, बायोगैस घोल और बायोगैस अवशेषों के व्यापक उपयोग का एहसास करती है।
बायोगैस किण्वन निम्नलिखित विशेषताओं वाली एक जटिल जैव रासायनिक प्रक्रिया है:
(1) किण्वन प्रतिक्रिया में कई प्रकार के सूक्ष्मजीव शामिल होते हैं, और बायोगैस का उत्पादन करने के लिए एक ही स्ट्रेन का उपयोग करने की कोई मिसाल नहीं है, और उत्पादन और परीक्षण के दौरान किण्वन के लिए इनोकुलम की आवश्यकता होती है।
(2) किण्वन के लिए उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल जटिल होते हैं और विभिन्न स्रोतों से आते हैं।विभिन्न एकल कार्बनिक पदार्थ या मिश्रण का उपयोग किण्वन कच्चे माल के रूप में किया जा सकता है, और अंतिम उत्पाद बायोगैस है।इसके अलावा, बायोगैस किण्वन 50,000 मिलीग्राम/लीटर से अधिक सीओडी द्रव्यमान सांद्रता वाले कार्बनिक अपशिष्ट जल और उच्च ठोस सामग्री वाले कार्बनिक अपशिष्ट का उपचार कर सकता है।
बायोगैस सूक्ष्मजीवों की ऊर्जा खपत कम है।समान परिस्थितियों में, अवायवीय पाचन के लिए आवश्यक ऊर्जा एरोबिक अपघटन का केवल 1/30 ~ 1/20 होती है।
बायोगैस किण्वन उपकरण कई प्रकार के होते हैं, जो संरचना और सामग्री में भिन्न होते हैं, लेकिन सभी प्रकार के उपकरण बायोगैस का उत्पादन कर सकते हैं जब तक कि डिजाइन उचित हो।
बायोगैस किण्वन उस प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसमें बायोगैस का उत्पादन करने के लिए बायोगैस सूक्ष्मजीवों द्वारा विभिन्न ठोस कार्बनिक अपशिष्टों को किण्वित किया जाता है।इसे आम तौर पर तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है:
द्रवीकरण अवस्था
चूंकि विभिन्न ठोस कार्बनिक पदार्थ आमतौर पर सूक्ष्मजीवों में प्रवेश नहीं कर सकते हैं और सूक्ष्मजीवों द्वारा उपयोग किए जा सकते हैं, इसलिए ठोस कार्बनिक पदार्थ को अपेक्षाकृत छोटे आणविक भार के साथ घुलनशील मोनोसेकेराइड, अमीनो एसिड, ग्लिसरॉल और फैटी एसिड में हाइड्रोलाइज किया जाना चाहिए।अपेक्षाकृत छोटे आणविक भार वाले ये घुलनशील पदार्थ माइक्रोबियल कोशिकाओं में प्रवेश कर सकते हैं और आगे विघटित होकर उपयोग में आ सकते हैं।
एसिडोजेनिक चरण
विभिन्न घुलनशील पदार्थ (मोनोसेकेराइड, अमीनो एसिड, फैटी एसिड) सेल्युलोसिक बैक्टीरिया, प्रोटीन बैक्टीरिया, लिपोबैक्टीरिया और पेक्टिन बैक्टीरिया इंट्रासेल्युलर एंजाइमों, जैसे ब्यूटिरिक एसिड, प्रोपियोनिक एसिड, एसिटिक एसिड, की क्रिया के तहत विघटित और कम आणविक पदार्थों में परिवर्तित होते रहते हैं। और अल्कोहल, कीटोन्स, एल्डिहाइड और अन्य सरल कार्बनिक पदार्थ;साथ ही, कुछ अकार्बनिक पदार्थ जैसे हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और अमोनिया भी निकलते हैं।लेकिन इस चरण में, मुख्य उत्पाद एसिटिक एसिड होता है, जो 70% से अधिक होता है, इसलिए इसे एसिड उत्पादन चरण कहा जाता है।इस चरण में भाग लेने वाले बैक्टीरिया को एसिडोजेन कहा जाता है।
मिथेनोजेनिक चरण
मेथेनोजेनिक बैक्टीरिया दूसरे चरण में विघटित एसिटिक एसिड जैसे सरल कार्बनिक पदार्थ को मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड में विघटित कर देता है, और हाइड्रोजन की क्रिया के तहत कार्बन डाइऑक्साइड को मीथेन में बदल दिया जाता है।इस चरण को गैस उत्पादन चरण या मिथेनोजेनिक चरण कहा जाता है।
मेथेनोजेनिक बैक्टीरिया को -330mV से कम ऑक्सीकरण-कमी क्षमता वाले वातावरण में रहने की आवश्यकता होती है, और बायोगैस किण्वन के लिए सख्त अवायवीय वातावरण की आवश्यकता होती है।
आमतौर पर यह माना जाता है कि विभिन्न जटिल कार्बनिक पदार्थों के अपघटन से लेकर बायोगैस की अंतिम पीढ़ी तक, बैक्टीरिया के पांच प्रमुख शारीरिक समूह शामिल होते हैं, जो कि किण्वक बैक्टीरिया, हाइड्रोजन-उत्पादक एसिटोजेनिक बैक्टीरिया, हाइड्रोजन-उपभोग करने वाले एसिटोजेनिक बैक्टीरिया, हाइड्रोजन-खाने वाले होते हैं। मिथेनोजेन्स और एसिटिक एसिड उत्पादक बैक्टीरिया।मेथनोगेंस।जीवाणुओं के पाँच समूह एक खाद्य शृंखला बनाते हैं।उनके मेटाबोलाइट्स के अंतर के अनुसार, बैक्टीरिया के पहले तीन समूह हाइड्रोलिसिस और अम्लीकरण की प्रक्रिया को एक साथ पूरा करते हैं, और बैक्टीरिया के बाद के दो समूह मीथेन उत्पादन की प्रक्रिया को पूरा करते हैं।
किण्वक जीवाणु
कई प्रकार के कार्बनिक पदार्थ हैं जिनका उपयोग बायोगैस किण्वन के लिए किया जा सकता है, जैसे पशुधन खाद, फसल का भूसा, भोजन और अल्कोहल प्रसंस्करण अपशिष्ट, आदि, और इसके मुख्य रासायनिक घटकों में पॉलीसेकेराइड (जैसे सेलूलोज़, हेमिकेलुलोज़, स्टार्च, पेक्टिन) शामिल हैं। आदि), लिपिड वर्ग और प्रोटीन।इनमें से अधिकांश जटिल कार्बनिक पदार्थ पानी में अघुलनशील होते हैं और इन्हें सूक्ष्मजीवों द्वारा अवशोषित और उपयोग किए जाने से पहले किण्वक बैक्टीरिया द्वारा स्रावित बाह्य कोशिकीय एंजाइमों द्वारा घुलनशील शर्करा, अमीनो एसिड और फैटी एसिड में विघटित किया जाना चाहिए।किण्वक बैक्टीरिया उपरोक्त घुलनशील पदार्थों को कोशिकाओं में अवशोषित करने के बाद, किण्वन के माध्यम से एसिटिक एसिड, प्रोपियोनिक एसिड, ब्यूटिरिक एसिड और अल्कोहल में परिवर्तित हो जाते हैं, और एक ही समय में एक निश्चित मात्रा में हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करते हैं।बायोगैस किण्वन के दौरान किण्वन शोरबा में एसिटिक एसिड, प्रोपियोनिक एसिड और ब्यूटिरिक एसिड की कुल मात्रा को कुल वाष्पशील एसिड (टीवीए) कहा जाता है।सामान्य किण्वन की स्थिति में, एसिटिक एसिड कुल उत्सर्जित एसिड में मुख्य एसिड होता है।जब प्रोटीन पदार्थ विघटित होते हैं, तो उत्पादों के अलावा, अमोनिया हाइड्रोजन सल्फाइड भी होगा।हाइड्रोलाइटिक किण्वन प्रक्रिया में कई प्रकार के किण्वक बैक्टीरिया शामिल होते हैं, और सैकड़ों ज्ञात प्रजातियाँ हैं, जिनमें क्लोस्ट्रीडियम, बैक्टेरॉइड्स, ब्यूटिरिक एसिड बैक्टीरिया, लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया, बिफीडोबैक्टीरिया और स्पाइरल बैक्टीरिया शामिल हैं।इनमें से अधिकांश जीवाणु अवायवीय हैं, लेकिन ऐच्छिक अवायवीय भी हैं।[1]
मेथनोगेंस
बायोगैस किण्वन के दौरान, मीथेन का निर्माण मीथेनोजेन्स नामक अत्यधिक विशिष्ट बैक्टीरिया के एक समूह के कारण होता है।मेथनोगेंस में हाइड्रोमिथेनोट्रॉफ़्स और एसिटोमेथानोट्रॉफ़्स शामिल हैं, जो अवायवीय पाचन के दौरान खाद्य श्रृंखला में अंतिम समूह के सदस्य हैं।यद्यपि उनके विभिन्न रूप हैं, खाद्य श्रृंखला में उनकी स्थिति उन्हें एक सामान्य शारीरिक विशेषता बनाती है।अवायवीय स्थितियों के तहत, वे बाहरी हाइड्रोजन स्वीकर्ता की अनुपस्थिति में जीवाणु चयापचय के पहले तीन समूहों के अंतिम उत्पादों को गैस उत्पादों मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित करते हैं, ताकि अवायवीय स्थितियों के तहत कार्बनिक पदार्थों का अपघटन सफलतापूर्वक पूरा किया जा सके।
पौध पोषक तत्व समाधान प्रक्रिया चयन:
पादप पोषक तत्व समाधान के उत्पादन का उद्देश्य बायोगैस घोल में लाभकारी घटकों का उपयोग करना और तैयार उत्पाद को बेहतर विशेषताएं बनाने के लिए पर्याप्त खनिज तत्व जोड़ना है।
एक प्राकृतिक मैक्रोमोलेक्यूलर कार्बनिक पदार्थ के रूप में, ह्यूमिक एसिड में अच्छी शारीरिक गतिविधि और अवशोषण, जटिलता और विनिमय के कार्य होते हैं।
केलेशन उपचार के लिए ह्यूमिक एसिड और बायोगैस स्लरी का उपयोग बायोगैस स्लरी की स्थिरता को बढ़ा सकता है, ट्रेस तत्व केलेशन जोड़ने से फसलें ट्रेस तत्वों को बेहतर ढंग से अवशोषित कर सकती हैं।
ह्यूमिक एसिड केलेशन प्रक्रिया परिचय:
केलेशन एक रासायनिक प्रतिक्रिया को संदर्भित करता है जिसमें धातु आयन एक ही अणु में दो या दो से अधिक समन्वय परमाणुओं (गैर-धातु) के साथ समन्वय बांड द्वारा जुड़े होते हैं ताकि धातु आयनों से युक्त एक हेट्रोसायक्लिक संरचना (चेलेट रिंग) बनाई जा सके।एक प्रकार का प्रभाव.यह केकड़े के पंजों के केलेशन प्रभाव के समान है, इसलिए इसे यह नाम दिया गया है।केलेट रिंग का निर्माण समान संरचना और संरचना वाले गैर-चेलेट कॉम्प्लेक्स की तुलना में केलेट को अधिक स्थिर बनाता है।केलेशन के कारण बढ़ती स्थिरता के इस प्रभाव को केलेशन प्रभाव कहा जाता है।
एक रासायनिक प्रतिक्रिया जिसमें एक अणु या दो अणुओं और एक धातु आयन का एक कार्यात्मक समूह समन्वय के माध्यम से एक रिंग संरचना बनाता है, उसे केलेशन कहा जाता है, जिसे केलेशन या चक्रीकरण के रूप में भी जाना जाता है।मानव शरीर द्वारा ग्रहण किये गये अकार्बनिक आयरन में से केवल 2-10% ही वास्तव में अवशोषित होता है।जब खनिजों को पचने योग्य रूपों में परिवर्तित किया जाता है, तो इसे "चेलेट" यौगिक बनाने के लिए आमतौर पर अमीनो एसिड मिलाया जाता है।सबसे पहले, केलेशन का अर्थ है खनिज पदार्थों को सुपाच्य रूपों में संसाधित करना।सामान्य खनिज उत्पाद, जैसे कि अस्थि भोजन, डोलोमाइट इत्यादि, लगभग कभी भी "केलेटेड" नहीं होते हैं।इसलिए, पाचन प्रक्रिया में, इसे पहले "केलेशन" उपचार से गुजरना होगा।हालाँकि, अधिकांश लोगों के शरीर में खनिजों को "चेलेट" यौगिकों (चेलेट) यौगिकों में बनाने की प्राकृतिक प्रक्रिया सुचारू रूप से काम नहीं करती है।परिणामस्वरूप, खनिज अनुपूरक लगभग बेकार हैं।इससे हमें पता चलता है कि मानव शरीर द्वारा ग्रहण किये गये पदार्थ अपना प्रभाव पूरी तरह से नहीं डाल पाते हैं।अधिकांश मानव शरीर भोजन को प्रभावी ढंग से पचा और अवशोषित नहीं कर सकता है।इसमें शामिल अकार्बनिक आयरन में से केवल 2%-10% ही वास्तव में पचता है, और 50% उत्सर्जित हो जाएगा, इसलिए मानव शरीर में पहले से ही "केलेटेड" आयरन मौजूद है।“उपचारित खनिजों का पाचन और अवशोषण अनुपचारित खनिजों की तुलना में 3-10 गुना अधिक होता है।भले ही आप थोड़ा अधिक पैसा खर्च करें, यह इसके लायक है।
वर्तमान में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले मध्यम और ट्रेस तत्व उर्वरकों को आमतौर पर फसलों द्वारा अवशोषित और उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि अकार्बनिक ट्रेस तत्व आसानी से मिट्टी में स्थिर हो जाते हैं।आम तौर पर, मिट्टी में केलेटेड ट्रेस तत्वों की उपयोग दक्षता अकार्बनिक ट्रेस तत्वों की तुलना में अधिक होती है।केलेटेड ट्रेस तत्वों की कीमत भी अकार्बनिक ट्रेस तत्व उर्वरकों की तुलना में अधिक है।