Переносная малогабаритная биогазовая установка
В рассматриваемой статье предлагается перспективное решение
проблемы анаэробной переработки органических отходов птицеводства в биогаз -
газовую смесь, содержащую метан, углекислый газ, сероводород и т.д., с
одновременным получением качественных органических удобрений.
Введение. В настоящее время вопросы охраны природы и рациональное
использование ресурсов приобретают государственное значение при производстве
любого вида продукции.
Конструкция установки и технологический процесс анаэробного сбраживания.
В промышленном птицеводстве достигнут такой рубеж, когда дальнейший прогресс
производства яиц и диетического мяса требует перехода от экстенсивного на
интенсивный путь развития [1].
|
 |
|
Малогабаритная
переносная
биогазовая установка |
Одной из отличительных черт
интенсификации птицеводства является масштабное
внедрение на птицефабриках клеточного оборудования для
содержания и выращивания птицы. Однако при внедрении
клеточных батарей стали возникать серьёзные проблемы с
удалением и переработкой помёта, очисткой и
обеззараживанием сточных вод, поступающих из систем
поения и после мойки технологического оборудования.
Кроме того, из-за конструктивных недоработок систем
поения и нарушения правил эксплуатации поилок - в
помётные каналы попадает большое количество воды. На
некоторых птицефабриках и до настоящего времени для
уборки помёта из птичников применяют гидросмыв.
Таким образом, возникла проблема утилизации и
рационального использования жидких помётных масс,
образующихся фактически на любой птицефабрике. В
рассматриваемой статье предлагается перспективное
направление решения этой проблемы, а именно: анаэробная
переработка органических отходов птицеводства в биогаз -
газовую смесь, содержащую метан, углекислый газ,
сероводород и т.д., с одновременным получением более
качественных органических удобрений [1].
Обработка жидкого помета при производстве удобрений
может осуществляться химическим, физическим и
биологическим способами. В свою очередь химический метод
может быть проведен хлорированием, обработкой аммиаком и
озонированием. Физический метод может быть проведен
термическим путем, различными видами облучения и
электрофлотокоагуляцией. Биологический метод
подразделяется на метод биотермической обработки,
созданием биологических прудов, методами аэробной и
анаэробной обработки субстратов.
Наиболее известным и широко применяемым является
биотермический метод обработки помета компостированием.
Компостирование полужидкого помета проводят путем
добавки влагопоглащающих материалов, соломы, торфа,
опилок и др.
Перспективной технологией для производства экологически
чистых удобрений является технология переработки жидкого
помета в анаэробных условиях в герметичных специальных
реакторах - метантенках [2].
В биогазовой установке происходит переработка навоза,
помета и растительных остатков с получением биогаза и
высококачественного удобрения - биошлама. Биогаз - это
горючая газовая смесь, состоящая на 50...70% из метана,
которая образуется из органических субстанций в
результате микробиологического процессов. В связи с
достаточно высоким содержанием энергии, биогаз можно
использовать в качестве энергоносителя для производства
электрической и тепловой энергии. Содержание энергии в
биогазе напрямую зависит от содержания в нем метана. Из
одного кубометра метана можно получить около 10 кВт*ч
электроэнергии. Если предположить, что в биогазе
содержится 60% метана, то из 1 м3 биогаза можно получить
около 6 кВт*ч электроэнергии. Биологическое образование
метана - это натуральный природный процесс, который
протекает везде, где во влажной, без доступа кислорода,
среде под действием матанообразующих бактерий
разлагается органический материал. Например, в
желудочно-кишечном тракте жвачных животных, в компостных
ямах или на рисовых полях. Образование биогаза можно
разделить на четыре фазы.
1. Гидролизная фаза. Во время протекания гидролизной
фазы, в результате жизнедеятельности бактерий,
устойчивые субстанции (протеины, жиры и углеводы)
разлагаются на простые составляющие (аминокислоты,
глюкоза и жировые кислоты).
2. Кислотообразующая фаза. Образованные во время
гидролизной фазы простые составляющие разлагаются на
органические кислоты (уксусная, пропионовая, масляная),
спирт, альдегиды, водород, диоксид углерода, а также
газы аммиак и сероводород. Этот процесс протекает до тех
пор, пока развитие бактерий не замедляется под
воздействием образованных кислот.
3. Ацетогенная фаза. Под воздействием ацетогенных
бактерий из образованных во время кислотообразующей фазы
кислот, вырабатывается уксусная кислота.
4. Метаногенеза. Уксусная кислота разлагается на метан,
углекислый газ и воду.
Используемые для получения биогаза органические вещества
(субстраты), в основном являются отходами различных
отраслей народного хозяйства. Переработка жижи или
специально подготовленной смеси навоза с
сельскохозяйственными, агроиндустриальными,
коммунальными или промышленными отходами называют
коферментацией. Целью кофермента-ции является снижение
загрязнения окружающей среды и использование
энергетического потенциала органических остатков.
Производство биогаза
Выход биогаза из единицы объема субстрата зависит не
только от перерабатываемого субстрата, но также от
рабочих параметров установки (например, температуры в
реакторе, времени брожения, нагрузки и т.д.). Это
объясняет тот факт, что при использовании одинаковых
субстратов возможна различная производительность
установок.
Биогазовые установки, применительно к условиям
средней полосы России
Традиционно биогазовые установки широко используются в
странах с теплым климатом. Для климатических условий
средней полосы России, в том числе Татарстана,
биогазовые установки эффективно могут быть использованы
в летний период или путем использования систем их
подогрева.
Технология утилизации навоза
Учитывая приведенные выше условия и то, что
обеззараживание жидкого навоза должно быть простым и не
требовать больших материальных затрат, принимаем
биологический способ сбраживания навоза в анаэробных
условиях. Растения, идущие на корм животным,
используются последними лишь на 30-40%, остальная же
часть органического вещества идет в навоз. Навоз,
навозная жижа и растительные отходы, внесенные в почву
под воздействием солнца, воздуха и воды, разлагаются в
аэробных условиях и отдают в атмосферу до 350 тысяч ккал
тепла на 1 т свежего навоза.
Важным свойством метанового сбраживания является
обеззараживание навоза от ряда болезнетворных бактерий,
гельминтов и семян сорных трав. Благодаря этому
сброженный навоз можно вносить практически под все
культуры. Установлено также, что мухи в сброженном
навозе не размножаются, отложенные в нем личинки
погибают.
Анаэробное метановое сбраживание навоза и растительных
отходов в биогазовых установках обогащает бактериями
метанового брожения, повышает удобрительные качества за
счет сохранения азота и перевода значительной части его
в легкоусвояемую растениями минеральную форму. Распад
органических веществ со-
провождается частичным окислением углерода в углекислоту
и образованием метана с незначительным выделением тепла.
Из каждой тонны навоза выделяется в среднем 50 м3
биогаза.
Для проведения исследований анаэробного метанового
сбраживания навоза и растительных отходов на кафедре
электрификации СХП и МЖ была разработана и изготовлена
опытная лабораторно - производственная установка для
анаэробного сбраживания навоза. На установке изучен
процесс анаэробного сбраживания органических отходов
сельскохозяйственного производства, а именно птичьего
помета
Целью данной работы явилось проведение исследования
мезофильного (с подогревом до 35-37 °С) и термофильного
(с подогревом до 5357 °С) режимов анаэробного
сбраживания, определение времени выхода
экспериментальной установки на режим при предварительном
внесении посевного материала.
Выводы. В статье приведено описание конструкции и
принципа работы малогабаритной переносной биогазовой
установки. Тема исследований мало изучена и в настоящее
время актуальна. Рассмотрено одно из важнейших
направлений разработок - анаэробная переработка
органических отходов птицеводства в биогаз - горючую
газовую смесь, содержащую метан, с одновременным
получением качественных органических удобрений.
Рудаков А. И., Нуриев З. З.
Литература
1. Лысенко В.П. Переработка отходов птицеводства. /В.П.
Лысенко/ Сергиев Посад: ВНИТИП, 1998. - 152 с.
2. Гюнтер Л.И. Метантенки. /Л.И. Гюнтер, Л.Л.
Гольдфарб// М.: Стройиздат, 1991. - 128 с.
|
Идёт загрузка...