ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, 2014, том 48, № 6, с. 491-495

ПЛАЗМОХИМИЯ

УДК 544:537.523:66.088

ОЧИСТКА МЕТАНА ОТ СЕРОВОДОРОДА В БАРЬЕРНОМ РАЗРЯДЕ

© 2014 г. С. В. Кудряшов, А. Н. Очередько, А. Ю. Рябов, К. Б. Кривцова, Г. С. Щеголева

Институт химии нефти Сибирского отделения РАН 634021, Томск-21, Академический просп., 4 Е-таИ: [email protected] Поступила в редакцию 23.04.1014 г. В окончательном виде 26.06.2014 г.

Исследован процесс очистки метана от сероводорода в барьерном разряде. Полное удаление сероводорода достигнуто при концентрации 0.5 об. %. Газообразные продукты реакции преимущественно содержат водород, этан, этилен и пропан. Энергозатраты на удаление сероводорода варьируются от 325 до 45 эВ/молекула, на превращение метана и получение водорода - от 18 до 12.5 эВ/молекула. Процесс сопровождается образованием отложений на поверхности электродов реактора. В растворимых компонентах отложений идентифицированы органические полисульфиды линейного и циклического строения. Предложен возможный механизм их образования.

БО1: 10.7868/80023119714060064

Сероводород содержится в отходящих газах нефтехимических производств, в природном и попутном нефтяных газах. Он вызывает коррозию оборудования, является каталитическим ядом, опасен для окружающей среды и при этом рассматривается как источник водорода и элементарной серы в промышленных масштабах . Для очистки отходящих промышленных и углеводородных газов в основном используются абсорбционные методы и процесс Клауса . Общие недостатки этих методов - многостадийность, ресур-соемкость, чувствительность к исходному составу сырья, необходимость в дорогостоящих реагентах и катализаторах и их последующей регенерации. Поэтому актуален поиск новых методов очистки углеводородного сырья от сероводорода.

Литературные данные показывают значительный интерес к плазмохимическим методам конверсии сероводорода, в основном, с целью получения водорода и серы . Заметные успехи в этом направлении были достигнуты в СССР, а технология с использованием СВЧ-разряда была опробована в промышленном масштабе. Результаты подробно описаны в . Обнадеживающие результаты получены с использованием и других видов электрических разрядов, например тлеющего разряда низкого давления и скользящего дугового разряда . Однако, как и в процессе Клауса, эти методы требуют предварительного выделения сероводорода из потока углеводородного сырья. Зачастую это экономически нецелесообразно или нет технической возможности, в особенности, из-за удаленности промыслов от перерабатывающих заводов. Применение указанных методов для прямой очистки углеводородных газов от сероводорода приведет к глубокой де-

струкции углеводородов. В этом случае могут подойти разряды, обеспечивающие менее жесткие условия протекания процесса, например коронный и барьерный разряды (БР). Большинство работ по разложению сероводорода в БР и коронном разрядах выполнено с использованием балластных газов - Аг, Не, Н2, N2, 02 . Нами найдены только 2 работы по удалению сероводорода из метана и биогаза в БР . Однако для оценки перспективности прямой очистки углеводородных газов от сероводорода с использованием БР этих данных недостаточно. В этой связи изучение процесса очистки метана от сероводорода в БР актуально.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Схема экспериментальной установки приведена на рис. 1. Метан и сероводород из баллонов 1 и 2 через клапаны тонкой регулировки расхода газа подаются в реактор 3, имеющий планарное расположение электродов. Высоковольтный электрод из медного проводника 4 приклеен на поверхность диэлектрического барьера 5 из стеклотекстолита толщиной 1 мм. Корпус плазмохимического реактора 6 выполнен из дюралюминия и служит заземленным электродом. Температура корпуса реактора регулируется термостатом 7. Толщина разрядного промежутка 1 мм, площадь высоковольтного электрода 124.7 см2 (19.8 х 6.3 см). Возбуждение разряда осуществляется высоковольтными импульсами напряжения, подаваемыми от генератора. Анализ газообразных продуктов реакции проведен на хроматографе НР 6890, оборудованном детектором по теплопроводности. Содержание водорода в продуктах реакции определе-

Оптоволоконный кабель

Осевой разрез плазмохимического реактора

Разрядный щюме^ток I Уплотнитель Прижимная планка

Вход оптоволоконного кабеля

Выходной штуцер

Полость системы термостатирования

Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 - баллон с метаном, 2 - баллон с сероводородом, 3 - плазмохимиче-ский реактор (вид сверху), 4 - высоковольтный электрод, 5 - диэлектрический барьер, 6 - заземленный корпус реактора, 7 - термостат, 8 - генератор высоковольтных импульсов напряжения, 9 - цифровой осциллограф Tektronix TDS 380, 10 - делитель напряжения (С1 = 55 пФ, С2 = 110 нФ), 11 - емкостной (C3 = 304 нФ) и токовый (R1 = 1 Ом) шунты, n - переключатель, 12 - оптоволоконный UV/Vis-спектрометр AvaSpec-2048.

но с использованием колонки HP-PLOT Molecular Sieves 5A, другие продукты - HP-PoraPlot Q. В процессе очистки метана от сероводорода на поверхности электродов реактора образуются отложения, элементный анализ которых выполнен с использованием CHNOS анализатора Vario EL Cube, рентгенофазовый - с применением дифрактомет-ра Bruker D8 Discover. Анализ растворимых компонентов отложений проведен на хромато-масс-спектрометре Thermo Scientific DFS. Во всех экспериментах объемная скорость газовой смеси составляла 60 см3 мин-1, время контакта с разрядной зоной 12.5 с, температура 20°С, давление - атмосферное, амплитуда импульсов напряжения 8 кВ, частота повторения импульсов 2 кГц, длительность импульса 470 мкс, активная мощность разряда 7 Вт.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На рис. 2 приведена зависимость конверсии метана и сероводорода от его концентрации. Полное удаление сероводорода достигнуто при концентрации 0.5 об. % за один проход газовой смеси через реактор. Повышение концентрации сероводорода до 3.8 об. % снижает его конверсию до ~96 об. %, конверсия метана увеличивается от ~8.7 до 12.2 об. %.

На рис. 3 показана селективность образования газообразных продуктов реакции в зависимости от концентрации сероводорода. Видно, что водород - основной продукт реакции, его содержание варьируется от ~60 до 77 об. % в зависимости от концентрации сероводорода. Суммарное содержание углеводородов в продуктах почти в 2 раза меньше. Больше всего образуется этана, содержа-

01234 Начальная концентрация H2S, об. %

Рис. 2. Конверсия сероводорода и метана в зависимости от концентрации сероводорода: 1 - сероводород, 2 - метан.

1234 Начальная концентрация H2S, об. %

Рис. 3. Селективность образования газообразных продуктов реакции в зависимости от концентрации сероводорода: 1 - водород, 2 - этан, 3 - этилен, 4 - пропан.

ние которого изменяется от ~16.5 до 31 об. %, суммарное образование этилена и пропана не превышает 10 об. % Увеличение концентрации сероводорода приводит к росту образования водорода и снижению суммарного образования углеводородов.

В составе продуктов реакции обнаружен метил-меркаптан, его содержание не превышает 0.5 об. %. В идентифицировали метилмеркаптан в качестве основного газообразного продукта превращения смеси метан-сероводород в присутствии паров воды под действием БР. В нашем случае низкое содержание метилмеркаптана в продуктах реакции, возможно, объясняется тем, что он удаляется из газовой смеси наряду с сероводородом. В показано, что в коронном разряде из воздуха метилмеркаптан удаляется легче, чем сероводород (метилмеркаптан ~45 эВ/молекула, сероводород -115 эВ/молекула). Таким образом, элементарная сера, образующаяся при разложении сероводорода, преимущественно расходуется при формировании отложений на электродах реактора.

Энергозатраты на превращение сероводорода, метана и получение водорода представлены на рис. 4. Наибольшие энергозатраты на превращение сероводорода (~325 эВ/молекула) получены при концентрации 0.5 об. %. Увеличение концентрации сероводорода до 3.8 об. % экспоненциально снижает энергозатраты до -45 эВ/молекула. Энергозатраты на превращение метана (-18 эВ/молекула) и получение водорода (-15.3 эВ/молекула) существенно ниже, чем для удаления сероводорода, и уменьшаются с ростом его концентрации до - 12.5 эВ/молекула. Минимальные энергозатраты на удаление сероводорода сравнимы с данными --40 эВ/молекула, полученными при удалении 1% сероводорода из метана в присутствии

паров воды в БР. Но здесь наблюдается меньшая конверсия сероводорода ~70 об. %.

Подавляющее большинство работ по разложению сероводорода в БР и коронном разряде выполнено с использованием балластных газов - Ar, He, H2, N2, O2, воздуха, что затрудняет сравнение энергозатрат на удаление сероводорода. Тем не менее, полученные нами минимальные энергозатраты на удаление сероводорода выше, чем в ~12 эВ/молекула, но ниже данных ~81 эВ/мо-лекула. Энергозатраты на удаление сероводорода в коронном разряде, близком по свойствам к БР, существенно различаются и находятся в диапазоне 4.9-115 эВ/молекула .

Начальная концентрация Н^, об. %

Рис. 4. Энергозатраты на превращение сероводорода, метана и получение водорода в зависимости от концентрации сероводорода: 1 - сероводород, 2 - метан, 3 - водород.

Потери энергии электронов в смеси метан-сероводород (3 об. %). Б/Ы = 9 х 10-20 В м2

Потери, % Метан Сероводород

Колебательные уровни 47.1 31.4

Электронные уровни 20.5

Ионизация 0.9 0.3

Прилипание 7 х 10-2 4 х 10-2

Отметим, что общей тенденцией для процессов разложения сероводорода с использованием неравновесной плазмы электрических разрядов является то, что наибольшие энергозатраты (до 500 эВ/молекула) наблюдаются при концентрациях сероводорода <1 об. %, как и в наших экспериментах.

Из следует, что энергозатраты на пиролиз чистого метана в БР

БУХОВЕЦ В.Л., ГОРОДЕЦКИЙ А.Е., ЗАЛАВУТДИНОВ Р.Х., ЗАХАРОВ А.П., МУХИН Е.Е., РАЗДОБАРИН А.Г., СЕМЕНОВ В.В., ТОЛСТЯКОВ С.Ю. - 2011 г.

  • ПИРОЛИЗ МЕТАНА, СТИМУЛИРОВАННЫЙ ДОБАВКОЙАТОМАРНОГО ВОДОРОДА. I. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

    БАРАНОВ И.Е., ДЕМКИН С.А., ЖИВОТОВ В.К., НИКОЛАЕВ И.И., РУСАНОВ В.Д., ФЕДОТОВ Н.Г. - 2004 г.

    • Опасные примеси в рудничном воздухе

    К ядовитым примесям рудничного воздуха относятся окись углерода, окислы азота, сернистый газ и сероводород.

    Окись углерода (СО) – газ без цвета, вкуса и запаха с удельным весом 0,97. Горит и взрывается при концентрации от 12,5 до 75%. Температура воспламенения, при концентрации 30%, 630-810 0 С. Очень ядовит. Смертельная концентрация – 0,4%. Допустимая концентрация в горных выработках - 0,0017%. Основная помощь при отравлении – искусственное дыхание в выработке со свежим воздухом.

    Источниками окиси углерода являются взрывные работы, работы двигателей внутреннего сгорания, рудничные пожары и взрывы метана и угольной пыли.

    Окислы азота (NO) - имеют бурый цвет и характерный резкий запах. Очень ядовиты, вызывают раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, отеки легких. Смертельная концентрация, при кратковременном вдыхании, - 0,025%. Предельное содержание оксидов азота в рудничном воздухе не должно превышать 0,00025% (в пересчете на двуокись – NO 2). Для диоксида азота – 0,0001%.

    Сернистый газ (SO 2) – бесцветен, с сильным раздражающим запахом и кислым вкусом. Тяжелее воздуха в 2,3 раза. Очень ядовит: раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, вызывает воспаление бронхов, отек гортани и бронхов.

    Сернистый газ образуется при взрывных работах (в сернистых породах), пожарах, выделяется из горных пород.

    Предельное содержание в рудничном воздухе – 0,00038%. Концентрация 0,05% - опасна для жизни.

    Сероводород (H 2 S) – газ без цвета, со сладковатым вкусом и запахом тухлых яиц. Удельный вес – 1,19. Сероводород горит, а при концентрации 6% взрывается. Очень ядовит, раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и глаз. Смертельная концентрация – 0,1%. Первая помощь при отравлении – искусственное дыхание на свежей струе, вдыхание хлора (с помощью платка, смоченного хлорной известью).

    Сероводород выделяется из горных пород и минеральных источников. Образуется при гниении органических веществ, рудничных пожарах и взрывных работах.

    Сероводород хорошо растворяется в воде. Это необходимо учитывать при передвижении людей по заброшенным выработкам.

    Допустимое содержание H 2 S в рудничном воздухе не должно превышать 0,00071%.


    Лекция 2

    Метан и его свойства

    Метан является основной, наиболее распространенной частью рудничного газа. В литературе и на практике, метан, чаще всего отождествляется с рудничным газом. В рудничной вентиляции этому газу уделяется наибольшее внимание из-за его взрывчатых свойств.

    Физико-химические свойства метана.

    Метан (СН 4) – газ без цвета, вкуса и запаха. Плотность – 0,0057. Метан инертен, но, вытесняя кислород (вытеснение происходит в следующей пропорции: 5 единиц объема метана замещают 1 единицу объема кислорода, т.е. 5:1), может представлять опасность для людей. Воспламеняется при температуре 650-750 0 С. С воздухом метан образует горючие и взрывчатые смеси. При содержании в воздухе до 5-6% горит у источника тепла, от 5-6% до 14-16% - взрывается, свыше 14-16% - не взрывается. Наибольшая сила взрыва при концентрации 9,5%.

    Одно из свойств метана – запаздывание вспышки, после контакта с источником воспламенения. Время запаздывания вспышки называется идукционным периодом. Наличие этого периода создает условия для предупреждения вспышки при взрывных работах, применяя предохранительные взрывчатые вещества (ВВ).

    Давление газа в месте взрыва примерно в 9 раз выше начального давления газо-воздушной смеси до взрыва. При этом может возникать давление до 30 ат и выше. Различные препятствия в выработках (сужения, выступы и т.д.) способствуют повышению давления и увеличивают скорость распространения взрывной волны в горных выработках.

    Природные газы представлены в основном метаном – СН 4 (до 90 – 95 %). Это самый простой по химической формуле газ, горючий, бесцветный, легче воздуха. В состав природного газа входит также этан, пропан, бутан и их гомологи. Горючие газы являются обязательным спутником нефтей, образуя газовые шапки или растворяясь в нефтях.

    Кроме того, метан встречается также в угольных шахтах, где из-за своей взрывоопасности представляет серьезную угрозу для шахтеров. Известен метан также в виде выделений на болотах – болотный газ.

    В зависимости от содержания метана и других (тяжелых) углеводородных газов метанового ряда газы делятся на сухие (бедные) и жирные (богатые).

    • К сухим относятся газы в основном метанового состава (до 95 – 96 %), в которых содержание других гомологов (этана, пропана, бутана и пентана) незначительно (доли процента). Они более характерны для чисто газовых залежей, где отсутствуют источники обогащения их тяжелыми компонентами, входящими в состав нефти.
    • Жирные газы – это газы с высоким содержанием «тяжелых» газовых соединений. Помимо метана, в них содержатся десятки процентов этана, пропана и более высокомолекулярных соединений вплоть до гексана. Жирные смеси более характерны для попутных газов, сопровождающих нефтяные залежи.

    Горючие газы являются обычными и естественными спутниками нефти практически во всех ее известных залежах, т.е. нефть и газ неразделимы в силу своего родственного химического состава (углеводородного), общности происхождения, условий миграции и аккумуляции в природных ловушках разного типа.

    Исключение представляют так называемые «мертвые» нефти. Это нефти, приближенные к дневной поверхности, полностью дегазированные за счет испарения (улетучивания) не только газов, но и легких фракций самой нефти.

    Такая нефть в России известна на Ухте. Это тяжелая вязкая окисленная, почти нетекучая нефть, которая добывается нетрадиционным шахтным способом.

    Широкое распространение в мире имеют чисто газовые залежи, где нефть отсутствует, а газ подстилается пластовыми водами. У нас в России супергигантские газовые месторождения открыты в Западной Сибири: Уренгойское с запасами 5 трлн. м 3 , Ямбургское — 4,4 трлн. м 3 , Заполярное — 2,5 трлн. м 3 , Медвежье – 1,5 трлн. м 3 .

    Однако, наибольшим распространением отличаются нефтегазовые и газонефтяные месторождения. Совместно с нефтью газ встречается либо в газовых шапках, т.е. над нефтью, либо в растворенном в нефти состоянии. Тогда он называется растворенным газом. По своей сути нефть с растворенным в ней газом подобна газированным напиткам. При больших пластовых давлениях в нефти растворены значительные объемы газа, а при падении давления до атмосферного в процессе добычи нефть дегазируется, т.е. газ бурно выделяется из газонефтяной смеси. Такой газ называется попутным.

    Естественными спутниками углеводородов являются углекислый газ, сероводород, азот и инертные газы (гелий, аргон, криптон, ксенон), присутствующие в нем в качестве примесей.

    Углекислый газ и сероводород

    Углекислый газ и сероводород в газовой смеси появляются в основном за счет окисления углеводородов в приповерхностных условиях при помощи кислорода и с участием аэробных бактерий.

    На больших глубинах при соприкосновении углеводородов с природными сульфатными пластовыми водами образуются как углекислый газ, так и сероводород.

    Со своей стороны сероводород легко вступает в окислительные реакции, особенно под воздействием серных бактерий и тогда выделяется чистая сера.

    Таким образом, сероводород, сера и углекислый газ постоянно сопровождают углеводородные газы.

    Азот

    Азот – N – частая примесь в углеводородных газах. Происхождение азота в осадочных толщах обязано биогенным процессам.

    Азот – инертный газ, который в природе почти не вступает в реакции. Он плохо растворим в нефти и в воде, поэтому скапливается либо в свободном состоянии, либо в виде примесей. Содержание азота в природных газах чаще небольшое, но иногда он скапливается и в чистом виде. Например, на Ивановском месторождении в Оренбургской области выявлена залежь азотного газа в отложениях верхней перми.

    Инертные газы

    Инертные газы – гелий, аргон и другие, как и азот не вступают в реакции и встречаются в углеводородных газах, как правило, в небольших количествах.

    Фоновые значения содержания гелия – 0,01 – 0,15 %, но встречаются и до 0,2 – 10 %. Примером промышленного содержания гелия в природном углеводородном газе является Оренбургское месторождение. Для его извлечения рядом с газоперерабатывающим заводом построен гелиевый завод.

    Биогаз, образующийся в канализационных коллекторах, газ сточных вод, канализационный газ. Плотность. Состав. Опасность.

    Физические свойства. Плотности.

    Биогаз это совокупное обозначение газов и летучих компонентов которые выделяются в канализации и природных процессах, связанных с брожением и разложением органических веществ и материалов. Основные компоненты: азот (N 2), сероводород (H 2 S), углекислый газ (CO 2), метан (CH 4), аммиак (NH 3), биологические организмы, водяные пары , и прочие вещества. Состав и концентрация этих компонентов сильно зависит от времени, состава смеси канализации или биомассы, температуры и .

    • Азот составляет около 78% атмосферы земли и, в общем, обычно не возникает в результате биологических реакций разложения, но его концентрация резко возрастает в биогазе из-за активного потребления кислорода воздуха в процессе.
    • Сероводород формируется биологичскими и химическими процессами в биомассе и поступает в объем над жидкостью; его концентрация в биогазе зависит от его концентрации в жидкой фазе и условий равновесия системы. При нетоксичных концентрациях H 2 S имеет хорошо знакомый всем запах тухлых яиц. В опасных концентрациях H 2 S быстро парализует способность человека ощущать этот резкий запах и затем приводит жертву в беспомощное состояние. H 2 S взрывоопасен в концентрациях, которые намного выше уровня токсичности (Минимум взрывоопасной концентрации 4.35%, Максимум взрывоопасной концентрации 46%).
    • Углекислый газ и метан практически не имеют запаха и имеют плотности: в 1.5 раза большую, чем воздух (CO 2) и 0.6 от воздуха (метан), Относительные плотности этих газов могут вызывать существенное расслоение газов в условиях застоя. Поскольку оба газа активно вырабатываются в биомассе, то на поверхности жидкость/воздух концентрация их может быть значитель выше средней по объему.
    • Метан чрезвычайно горюч, имеет очень широкий диапазон взрывоопасности и низкую температуру вспышки. Метан может также вступить в реакцию с некоторыми окислителями абсолютно случайно, но с грустными последсвиями. Другие горючие газы в составе биогаза появляюстя, как результат испарения случайно попавших в канализацию горючих веществ.
    • Аммиак имеет резкий сильный запах нашатыря, который хорошо предупреждает о возможном достижении токсичных уровней. Начиная с определенного уровня аммиак может повредить слизистую оболоку глаз и вызвать ожог глаз. Достижение токсичных концентраций в обычных условиях биореакторов и канализации маловероятно.

    Все вышеприведенные газы не имеют цвета (бесцветны) в концентрациях характерных для биогаза.

    Максимально ожидамые концентрации компонентов в составе биогаза таковы:

    • Метан 40-70 %;
    • Углекислый газ 30-60 %;
    • Сероводород 0-3 %;
    • Водород 0-1 процент;
    • Другие газы, в т.ч. аммиак 1-5 процентов.

    Природные, в т.ч. патогенные микрорганизмы могут попадать в воздух при взбалтывании биомассы, но обычно время жизни их вне биомассы невелико.

    Выводы:
    Вещества, которые могут существовать в такого рода местах, как канализация, могут быть и токсичны и взрыво- и огнеопасны, при этом могут не иметь запаха, цвета и т.д.

    Возможный вред здоровью: Основые риски таковы:

    1. Отравление H 2 S, удушение из-за отсутствия кислорода
    2. Снижение концентрации и внимания, усталость из-за пониженного уровня кислорода (от CO 2 и CH 4),
    3. Биологическое заражение
    4. Пожары и взрывы от метана, H 2 S и пр. горючих газов
    • Сероводород является основной причиной внезапной смерти на рабочем месте при работе с биогазом. При концентрациях в воздухе примерно около 300 ppm, H 2 S вызывает немедленную смерть. В осносном проникает в организм через легкие, но ограниченное количество может проникать через кожу и роговицу глаза. Не установлено хронических повреждений из-за неоднократного воздействия. Основные симптомы - раздражение глаз, усталость, головная боль и головокружение.
    • Углекислый газ является только лишь удушающим агентом (заменяет кислород) и также раздражителем дыхательной системы. Кончентрация 5% может вызывать головную боль и нехватку дыхания. Фоновое содержание в атмосфере: 300-400 ppm (0,3-0,4%).
    • Метан является только лишь удушающим агентом (заменяет кислород) но сам по себе заметно на организм не влияет.

    Таблица 1 - Некоторые свойства канализационого газа (биогаза)

    Таблица 2 - Некоторые основные заболевания и вирусы живущие в канализации

    Выводы:
    Существенные уровни наличия биогаза могут представлять опасность из-за токсичности, снижения общего уровня кислорода и потенциальной взрыво- пожароопасности. Некоторые компоненты биогаза имеют различимый запах, который, однако, не позволяет однозначно оценить уровень опасности. Биологические материалы и организмы могут вполне успешно существовать в частицах биомассы над поверхностью жидкости (воздушно-капельные взвеси).

    Химические свойства / образование

    • Сероводород образуется из сульфатов, содержащихся в воде; в процессе разложения органики, содержащей серу в отсутствии кислорода (анаэробные процессы разложения), а также в реакциях сульфидов металлов и сильных кислот. Сероводород не будет образовываться при наличии достаточного количества растворенного кислорода. Существет вероятность доокисления сероводорода до слабых концентраций серной кислоты (H 2 SO 4) и образования сульфида железа (FeS) - при наличии железа - в виде твердого черного осадка.
    • Углекислый газ естественный продукт дыхания, в т.ч. микроорганизмов и его вред определяется замещением свободного кислорода воздуха (а также потреблением свободного кислорода на образование CO 2). При определенных параметрах этот газ образуется в реакциях некоторых кислот и бетона сооружений - но в ограниченных количествах. Существуют также типы почвенных минеральных вод которые содержат этот газ в растворенном виде и выделяют его при снижении давления.
    • Метан в канализации и сходных системах вырабатывается в биологических и химических реакциях. Обычно, его концентрация ниже взрывоопасного уровня (но, бывает, и перданет:!). Метан может дополнятся парами других легковоспламеняющихся и взрывоопасных веществ, сбрасываемых в систему. Наличие повышенных уровней азота и углекислого газа может немного изменить обычные пределы воспламеняемости метана в воздухе.

    Образование этих и прочих газов сильно зависит от состава смеси, изменений в температуре pH. Процесс сильно вличет на конечный состав газа.

    Выводы:
    Существует множество процессов, определяющих кинетику химических реакций и процессы массопереноса в процессах идущих в канализации и биомассе и т.о. состав биогаза.

    Источники:

    1. J.B. Barsky et al., "Simultaneous Multi-Instrumental Monitoring of Vapors in Sewer Headspaces by Several Direct-Reading Instruments," Environmental Research v. 39 #2 (April 1986): 307-320.
    2. "Characteristics of Common Gases Found in Sewers," in Operation of Wastewater Treatment Plants, Manual of Practice No. 11. Alexandria, VA, Water Pollution Control Federation, 1976, Table 27-1.
    3. R. Garrison and M. Erig, "Ventilation to Eliminate Oxygen Deficiency in Confined Space - Part III: Heavier-than-Air Characteristics," Applied Occupational and Environmental Hygiene v. 6 #2 (February 1991): 131-140.
    4. "Criteria for a Recommended Standard - Occupational Exposure to Hydrogen Sulfide," DHEW Pub. No. 77-158; NTIS PB 274-196. Cincinnati, National Institute for Occupational Safety and Health, 1977.
    5. Permissible Exposure Limit (29 CFR 1910.1000 Tables Z-1 and Z-2).
    6. Short-Term Exposure Limit (29 CFR 1910.1000 Table Z-2).
    7. Biological Hazards at Wastewater Treatment Facilities. Alexandria, VA, Water Pollution Contol Federation, 1991.
    8. J. Chwirka and T. Satchell, "A 1990 Guide for Treating HydrogenSulfide in Sewers," Water Engineering and Management v. 137 #1 (January 1990): 32-35.
    9. John Holum, Fundamentals of General, Organic and Biological Chemistry. New York, John Wiley & Sons, 1978, p. 215.
    10. J. Chwirka and T. Satchell, "1990 Guide for Treating Hydrogen Sulfide" in Sewers, Water Engineering and Management v. 137 #1 (January 1990): 32.
    11. V. Snoeyink and D. Jenkins, Water Chemistry. New York, John Wiley & Sons, 1980, p. 156.
    12. M. Zabetakis, "Biological Formation of Flammable Atmospheres," US. Bureau of Mines Report #6127, 1962.

    В природных водах сероводород и метан образуются главным образом при разложении органических веществ. Сероводород, накапливаясь в придонных слоях прудов, быстро окисляется и создает в них бескислородные зоны, а также является сильнотоксичным веществом для рыб. Метан, хотя и менее ядовит, тоже свидетельствует о повышенном загрязнении водоема клетчаткой и проявляется при ее гниении.

    В водоемах, где образуются сероводород и метан, часто наблюдаются летние и особенно зимние заморы рыб. Наличие даже следов сероводорода свидетельствует об антисанитарном состоянии рыбоводных прудов и других емкостей. Поэтому в рыбохозяйственных водоемах сероводород должен отсутствовать. Для частичного удаления сероводорода и метана эффективна аэрация воды, а для предотвращения их появления необходима очистка водоемов от загрязнений (иловых отложений, органических веществ и т. д.). (И. И. Кочиш, 2008)

    Токсические вещества (с1, Zn, Cu, Hg и др.)

    ПДК для них составляет 0,01 мг/л. Сульфат меди (CuSO 4) вызывает повреждение жабр и гиперемию уже при содержании 5 мг/л. Он убивает зоопланктон, беспозвоночных, грибы, водоросли и простейшие организмы.

    Нефтепродукты

    Недопустимы в рыбоводных емкостях. Если они не оказывают прямого воздействия на рыбу или других гидробионтов, то придают специфический запах их мясу. Привкус обнаруживается уже при содержании нефти и керосина в концентрации 0,01–0,02 мг/л.

    Минеральные масла.

    Дизельное, моторное и другие масла образуют пленку, оседают на дно. Разрушение их бактериями происходит очень медленно. Пленка затрудняет потребление кислорода, загрязняет кожный покров, забивает жабры. При попадании в кишечник минеральные масла нарушают его функционирование. Неприятный привкус масел создают ароматические углеводороды, входящие в состав этих масел. Для устранения привкуса необходимо передержать рыбу в проточной воде не менее двух суток.

    Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ)

    Попадают с бытовыми промышленными и сельскохозяйственными сточными водами. Они нарушают слизистую оболочку жабр рыб, что способствует развитию патогенных организмов и снижению сопротивляемости рыбы, а также нарушают работу органов равновесия и обоняния. Рыбы начинают плавать на боку.

    1.3 Световой режим при выращивании рыб в искусственных условиях

    При культивировании радужной форели необходимо учитывать все факторы, влияющие на рост и выживаемость рыбы. Одним из таких факторов является световой режим, влияние которого на рост рыбы далеко не полностью используется. В полной темноте происходит угнетение роста рыбы, а при круглосуточном освещении темп роста несколько ниже, чем при оптимальном фотопериоде. Установлено, что годовики радужной форели, находящиеся в темноте, на 50-е сутки выращивания начинают отставать по темпу роста от годовиков, выращиваемых при естественной освещенности, на 105-е сутки это различие уменьшается (причем коэффициент упитанности и гонадосоматический индекс выше у рыб, находившихся в темноте). Выращивание молоди радужной форели при искусственном удлинении светового дня дает дополнительно не менее 10% рыбопродукции. Норвежские рыбоводы в летний период при морском выращивании лосося и радужной форелй осуществляют кормление рыбы практически круглосуточно.

    При выращивании молоди используют различные покрытия для бассейнов. Сверху круглый или квадратный бассейн закрывают светонепроницаемой крышкой, которая удерживается от вращения нейлоновыми растяжками. Крышка не доходит до стенок бассейна и закрывает примерно 70 % водной поверхности. Она может быть выполнена в виде кольца, края которого отогнуты и уходят в воду, иногда используют сплошную крышку с дополнительными горизонтальными перегородками с отверстиями в них. Перегородки расположены на двух уровнях. При соответствующем контроле освещенная зона образуется по периметру и в центре щита, в ней частицы корма движутся по кругу вместе с водой.

    Хотя, как показывает практика, затенение бассейнов не влияет на рост радужной форели, при отсутствии навеса над бассейнами крышки играют положительную роль. Рыба привыкает жить под крышками и питаться в постоянном полумраке, что помогает избежать стрессов и снижает ее агрессивность.