Технологія метанового зброджування гнойової біомаси
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
я втрат тепла передбачається додаткове підведення його, на що витрачається орієнтовно 30 % енергії виробленого біогазу. Відомо кілька технічних рішень нагрівальних пристроїв, що використовуються на БГУ.
Для перемішування біомаси в бродильних камерах встановлюють механічні й гідравлічні пристрої. Використовують з цією метою і вироблений біогаз, який подають у реактор компресором. Регламентованою умовою при перемішуванні є швидкість переміщення субстрату, яка не повинна перевищувати 0,5 м/с. При більших швидкостях розриваються оболонки клітин мікробів [17,5].
1.3 Досвід впровадження біогазових установок у світі і в Україні
Утилізація біомаси, у тому числі й гною, здійснюється з метою організації безвідхідного виробництва і захисту навколишнього середовища, а також для добування екологічно чистого конкурентоздатного енергоносія. Тепер більш як у 60 країнах світу екологічну і енергетичну проблеми якоюсь мірою намагаються вирішити за рахунок створення БГУ. Найпростіша технічна схема, коли біомаса під час бродіння не підігрівається і не перемішується, реалізується в регіонах з жарким кліматом. Прикладом такого технічного рівня є БГУ Габор (КНР), в якої метантенк і газгольдер заглиблені в землю і суміщені. Біомаса зброджується протягом 40 і більше діб. На 1 м3 обєму бродильної камери, корисний обєм якої дорівнює 810 м3, вихід біогазу становить близько 0,30,5 м3. Переробка біомаси в установках такого типу не регулюється і не контролюється. Добутий біогаз використовують переважно для побутових потреб. Вироблений на великих БГУ біогаз використовується для виробництва електроенергії. В КНР мають щороку таку кількість біомаси, переважно відходів сільськогосподарського виробництва, яка еквівалентна 136,6 млн м3 біогазу.
Ефективнішими виявилися БГУ, в яких здійснюється обігрівання субстрату, що зброджується, його перемішування, а також подрібнення біомаси перед завантажуванням у бродильну камеру. Установками такого типу є модель Дормштадт і її поліпшений варіант. У них з 1м3 метантенка мають в чотири рази більше біогазу, ніж на БГУ Габор. Проте і в цих установках є конструктивні недоробки: недостатні тепло- і гідроізоляція, можливість утворення застійних зон при перемішуванні маси, а також потреба руйнування поверхневої кірки, яка утворюється при виділенні біогазу. В газових установках Липп, Райки, МББ, БИМА, створених у ФРН в останні роки, зазначені недоліки частково усунено завдяки створенню двокамерного метантенка і двокамерного газгольдера, що дало змогу впровадити двоступінчастий процес зброджування біомаси. При цьому підготовлена до переробки і підігріта біомаса спочатку надходить у першу камеру, а потім у камеру, розміщену в центрі метантенка. У першій камері, де відбувається процес утворення органічних кислот, підтримується температура 35 С. У другій камері відбувається термофільний процес (55 С). Завдяки наведеним та іншим конструктивним удосконаленням є можливість добування 7 м3 біогазу з розрахунку на 1 м3 бродильної камери. Спеціалісти Німеччини вважають, що БГУ можуть бути рентабельними тільки тоді, коли добове виробництво біогазу з розрахунку на одну умовну голову худоби становить понад 1 м3. У вдосконалених БГУ вихід біогазу з розрахунку на одну умовну голову худоби становить 1,2 1,4 м3, а на 1 м3 бродильної камери виробляється 2 м3 біогазу. В ФРН кількість БГУ, які експлуатуються, перевищує 150. В інших країнах Європи кількість діючих БГУ становить орієнтовно: в Швейцарії 100, в Франції 60, у Великобританії 50. В Японії працює близько 10 БГУ. Потенціальні запаси гнойової біомаси в цій країні дають змогу на 18 % задовольнити потреби сільськогосподарського виробництва в енергії. Грунтовно підготовлена програма виробництва біогазу з успіхом реалізується в США. Розрахунки свідчать про те, що добутий з відходів сільськогосподарського виробництва біогаз, може задовольнити потреби цієї галузі в енергії. Розроблено проекти збудовано БГУ середніх розмірів (з обємом бродильних камс 100190 м3), а також створено великі установки, які в змозі щодоби переробляти 500 і більше тонн гною з щодобовим виходом 43,2-73,0 тис. м3 біогазу [15].
В СРСР здійснюються роботи з визначення оптимальних умов утилізації біомаси з метою створення рентабельної безвідходної тех- нології. У виконанні їх беруть участь науково-дослідні, проектні установи і виробничі колективи АН СРСР, ВАСГНІЛ та ін.
Продуктивність експериментальної БГУ, яка працює в радгоспі Рассвет Запорізької області, становить з розрахунку на 1 м3 бродильної камери 3 м3 біогазу (Р. А. Мельник, 1985). З 1973 р. в Чехословаччині успішно працює БГУ великої потужності (місткість дво; бродильних камер становить 6 тис. м3). Крім біогазу з утилізованого гною свиней і осаду міських стічних вод протягом року виробляється більше 3 тис. т добрив, 6 т сірки і 70 тис. м3 води, яку використовують для поливу. В Угорщині і Болгарії працює кілька БГУ з добовим виходом 1000 м3 біогазу, який за енергетичною цінністю еквівалентний 600 л дизельного палива. Таку кількість біогазу мають з біомаси від 2500 свиней. Країни, які здійснюють імпорт нафти, газу та інших носіїв енергії, з виробництвом біогазу повязують надії на заміну імпортних джерел енергії біогазом, а також на оздоровлення навколишнього середовища. Так, у Чехословаччині річного потенціалу гнойової біомаси досить для виробництва 4 млрд м3 біогазу, а імпортується 3,6 млрд м3. Для підвищення рентабельності виробництва біогазу прово?/p>