Индивидуальная биогазовая установка

<--Вернуться назад

Индивидуальная биогазовая установка, биогаз, биометан, биотопливо.

Осадчий Г.Б., инженер

Технологии, использования отходов растениеводства и животноводства для производства биогаза (биометана) описаны подробно [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Эти технологии более всего подходят для удаленных районов с низкой плотностью населения, энергообеспечение которого связано с высокими затратами по доставке органического топлива и передаче электроэнергии.

Кроме этих технологий, можно продолжать использовать в качестве топлива коровий навоз в высушенном виде, солому и стручки семян для обогрева домов. В настоящее время они также относятся к одному из видов возобновляемых топливно-энергетических ресурсов — «другая биомасса».

Однако при естественной сушке навоза в атмосферу выделяется много биометана и СО2, что приводит к загрязнению окружающей среды и нерациональному использованию отходов. Так, в США в настоящее время на отходы животноводства приходится около 8 % связанных с деятельностью человека выбросов биометана. Поэтому в США для хранения животных отходов часто используются крытые пруды. При этом для сбора биогаза, выделяющегося из отходов (как правило, при психофильном режиме) применяется так называемая плавающая крыша, вершина которой снабжена клапаном и системой труб для отвода биогаза потребителю. Особенности этой биогазовой технологии подробно описаны в работе [7].

Развитие микробиологической отрасли по анаэробному превращению органических веществ это актуальная задача сегодняшнего дня. В зависимости от конкретной обстановки на первый план может выходить прямое получение энергии, экономия энергии в процессе очистки органических стоков, получение исходных восстановленных веществ из возобновляемых источников энергии (ВИЭ), получение энергии в виде моторного топлива, удобрений длительного действия.

Использование энергии из возобновляемых источников представляется возможностью решения ряда глобальных и региональных проблем, вызванных развитием энергетики, основанной на ископаемом топливе. Современное использование биомассы можно считать использованием возобновляемых ресурсов только в том случае, если система обеспечивает соответствующее возрастание урожая.

Определенные надежды часто возлагают на фотосинтез водорослей, которые могут расти значительно быстрее, чем происходит наземная вегетация. Однако для культивирования водорослей требуется концентрация углекислоты и создание установок, сопоставимых по сложности с гидропоникой. Поскольку последняя дает пищевую продукцию, она, бесспорно, будет иметь приоритет. Вообще в альтернативе: пища или топливо приоритет должен быть отдан пище. Наглядным примером служило развитие гидролизной промышленности в СССР, которая использовала наиболее дешевую и доступную биомассу — лесные отходы.

Традиционная энергетика, основанная на газе, нефти, угле, несомненно приводит к исчерпыванию резервуара О2 быстрее, чем «зеленое топливо», одновременно производящее кислород, но она не требует таких огромных площадей и главное не конкурирует с производством пищи.

Тем не менее, анализ возможностей «зеленого топлива» как основного источника энергии приводит к пессимистическим выводам.

Оптимистический прогноз возникает лишь при рассмотрении возможностей анаэробного метаногенеза органического сырья (отходов) как многоцелевого процесса. Этот процесс, резко уменьшающий расход энергии при переработке, осуществляется сообществом микроорганизмов, которые способны из самых разнообразных органических веществ (кроме лигнина) образовывать смесь биометана с углекислотой, получившую название «биогаз».

Общие схемы переработки биомассы представлены в монографии [8].

Как известно, режимы биогазовых технологий в зависимости от температуры подразделяются на психофильный (15 – 20 ⁰С), мезофильный (30 – 40 ⁰С) и термофильный (52 – 56 ⁰С). Анаэробная переработка органических веществ, в биогазовых реакторах представляет собой сложный процесс. Он осуществляется в три основных этапа при участии целого ряда микроорганизмов. Первоначально группа микроорганизмов преобразует органические вещества в форму, которую вторая группа микроорганизмов использует для выработки органических кислот. А затем биометан-производящие анаэробные бактерии разлагают эти кислоты и завершают процесс переработки.

Анаэробные бактерии способны «переваривать» органический материал в отсутствии кислорода, в отличие от аэробного разложения при компостировании, которое требует много кислорода. Более сухой навоз, сложенный в кучи, под действием микроорганизмов-аэробов понемногу разлагается, и разогревается в процессе разложения до 50 – 70 ⁰С.

Для увеличения концентрации метанобразующих бактерий в реакторе и интенсификации образования биометана используют способность микроорганизмов хорошо адсорбироваться на поверхностях твердого тела. В качестве иммобилизующих поверхностей используют стекловолокно, капроновые нитки, активированный уголь и другие материалы, причем выход биогаза увеличивается в 2 раза [9].

Также влияет на интенсивность метаногенеза температура.

Теоретические и практические исследования в области биологической переработки растительной биомассы, отходов животноводства и т.д. в биогаз показали, что активность бактерий и соответственно объем биогаза, получаемого в результате переработки, при прочих равных условиях напрямую зависит от температуры. Чем выше температура, тем быстрее идет процесс переработки, больше вырабатывается биогаза, меньше остается бактериальных и вирусных болезнетворных организмов. Так, при температуре от 52 до 56 ⁰С выработка биогаза идет в 1,5 – 3 раза быстрее, чем при 30 – 40 ⁰С, и достигается эффективное обеззараживание получаемых удобрений (активность бактерий и, следовательно, выработка биогаза существенно падает в интервале температур 51,7 и 39,4 ⁰С, и в меньшей степени от 35 до 0 ⁰С).

Сегодня интенсивность метаногенерации является одним из основных показателей эффективности технологии получения биогаза, и её повышение – приоритетная задача научных исследований и разработок. Также этот процесс очень чувствителен к таким факторам, как изменение в исходных материалах и к колебаниям температуры — метановые бактерии сравнительно легко выдерживают температурные колебания среды в биореакторе только в пределах 3 – 4 ⁰С/сутки.

Устойчивый процесс метаногенеза может быть осуществлен лишь при равномерной подаче однородного субстрата. В этом случае накапливается микрофлора, осуществляющая основной маршрут, и скорость процесса возрастает. Какие-либо перебои или изменения в составе субстрата, изменения физико-химического режима приводят к тем более длительной задержке, чем интенсивнее шел процесс до этого. Таким образом, не может быть универсальной установки для переработки органического сырья в биометан. Действующим инструментом является не сооружение, а микробное сообщество в нем. Поэтому рекордные возможности метаногенеза обычно бывают на откормочных пунктах, там, где длительная стабилизация состава навоза.

Недостатком подавляющего большинства эксплуатируемых в настоящее время биогазовых установок различных типов является то, что у них поддержание термофильного режима переработки отходов в биогаз обеспечивается за счет недопустимо высокого расхода различных высоколиквидных топлив (за счет сжигания  части вырабатываемого биометана). А при эксплуатации их в России зимой для них требуются изолированные помещения (укрытия), а значит и дополнительный расход энергии на поддержание в этих помещениях микроклимата. Для сравнения. Потребление теплоты на собственные нужды котельной составляет: при сжигании газового топлива — 2,3 – 2,4, твердого — 2,4 – 4,9, жидкого — 3,5 – 9,7 %.

Возвращаясь к схемам возможных микробиологических путей переработки органических веществ в топливо, следует отметить, что только метаногенез имеет обратный маршрут к биомассе. Сброженный осадок метантенка представляет удобрение длительного действия, которое возвращает питательные элементы на поля и, следовательно, экономит энергию, затрачиваемую на удобрения. Обычным возражением против метаногенеза в сельском хозяйстве служит ссылка на необходимость использования навоза как органического удобрения. Эта ссылка не совсем точна, поскольку при метаногенезе происходит сокращение на ⅔ балластных органических веществ, отходящих в виде биометана и углекислоты, и соответственном сокращении транспортных расходов на вывоз удобрений на поля. Особенно выгоден термофильный вариант метаногенеза, который выполняет наиболее жесткие санитарные требования. Недостатком метаногенеза является его высокая стоимость как метода очистки органических стоков по сравнению с аэробной очисткой.

Таким образом, при самом скептическом отношении к возможностям «зеленого топлива», развитие анаэробных методов переработки органических отходов представляется беспроигрышным подходом.

Если биогазовое сырье высушить и сжечь, то теплота его сгорания составит примерно 16 МДж/кг (около 10 % потенциальной теплоты сгорания теряется в процессе сбраживания). Таким образом, КПД конверсии составляет 90 %. В то же время, материал с повышенной влажностью, будучи введен в процесс сбраживания, дает высококачественное с хорошо управляемым горением газообразное топливо, тогда как одно лишь удаление 95 % влаги из навоза требует до 40 МДж теплоты на 1 кг сухого остатка [10].

Поиски оптимальной архитектуры комбинированных биогазовых установок, способствующей уменьшению использования биометана на собственные технологические нужды при его производстве находит все более широкое отражение в трудах исследователей [11]. Так использование оборудования энергетики ВИЭ — ветроустановок, солнечных коллекторов, для поддержания рабочей температуры в биореакторе позволяет практически в 1,5 – 2 раза повысить КПД биогазовой системы. Это особенно актуально, если очищенный от СО2 биометан затем использовать в качестве моторного топлива для автотранспорта, или закачивать в существующие сети природного газа.

Список литературы

1 Сидыганов Ю.Н. Особенности обеспечения биогазом АПК Республики Марий Эл / Ю.Н. Сидыганов, Д.Н. Шамшуров // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2006. № 6. С. 2 – 4.

2 Ракитова О. Государство и биоэнергетика / О. Ракитова // Альтернативная энергетика. 2007. № 5-6. С. 5 – 10.

3 Логвинов И.И. Развитие биогазовой отрасли в Омской области / И.И. Логвинов // Инновации Технологии Решения. 2005. № 5. С. 22 – 23.

5 Чумаков А. Биомасса отходов — энергетический резерв поселений / А. Чумаков, В. Ильин // Альтернативная энергетика. 2007. № 4. С. 12 – 15.

5 Панцхава Е.С. Биоэнергетика в агропромышленном комплексе России / Е.С. Панцхава, М.М. Шипилов // Энергия Экономика Техника Экология.– 2007.– № 8.– С. 30 – 34.

6 Горбунов А.В. Анаэробные дигесторы и альтернативная энергетика / А.В. Горбунов // Оборудование Разработки Технологии. 2009. № 10 – 12. С. 16 – 20.

7 Развитие возобновляемых источников энергии в России: возможности и практика (на примере Камчатской области) GREENPEACE, Москва, 2006, 89 с.

8 Осадчий Г.Б. Солнечная энергия, её производные и технологии их использования (Введение в энергетику ВИЭ) / Г.Б. Осадчий. Омск: ИПК Макшеевой Е.А., 2010. 572 с.

9 Усаковский В.М. Возобновляемые источники энергии / В.М. Усаковский. М.: Россельхозиздат, 1986. 126 с.

10Твайдел.Дж. Возобновляемые источники энергии / Дж. Твайдел, А. Уэйр. М.: Энергоатомиздат, 1990. 392 с.

11 Селин В.В. К вопросу о разработке концепции использования биотоплива в энергобалансе Калининградской области / В.В. Селин // Электрика. 2006. № 8. С. 9 – 12.

12 Патент.2272392 РФ, МКИ/ А 01 С 3/02, Биоэнергетическая установка / А.В. Семенов: Б. И. 27. 03. 2006, Бюл. № 9.

13 Методические вопросы развития энергетики сельских районов / Х.З. Барабанер, В.М. Никитин, Т.И. Клокова и др. Иркутск, СЭИ, 1989. 260 с.

14 Горбунов А.В. Анаэробные дигесторы и альтернативная энергетика / А.В. Горбунов // Оборудование Разработки Технологии. 2009. № 10 – 12. С. 16 – 20.

15 Баротфи И., Рафаи П. Энергосберегающий технологии и агрегаты на животноводческих фермах. М.: Агропромиздат, 1988 228 с.

16 Самойлов В. Альтернативная энергетика — вектор развития/ В. Самойлов // Энергосбережение в Сибири. 2010. № 1. С. 89 – 91.

Автор: Осадчий Геннадий Борисович, инженер, автор 140 изобретений СССР.

Количество просмотров — 404

Так же, смотрят:

Оставить комментарий

Войти с помощью: 



Интернет-магазин для животноводов!

Осушители для подстилки в животноводческих помещениях. Престартеры для поросят. Кормовые добавки для свиней. Оборудование для свинокомплексов. Станки для супоросных свиноматок. Станки для свиноматок на опоросе. Кормушки. Бетонно-щелевой пол. Бетонные балки. и многое другое!

Блок антивозврата для станции Тристар | TRISTAR

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Модуль антивозврата из нержавеющей стали оснащен вертикальными... 

Станция взвешивания и сортировки поросят на откорме TRISTAR

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Станция взвешивания и сортировки поросят на откорме TRISTAR Станция... 

Кормушка для зоны откорма, односторонняя, 0,30 м

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Длина: 0.30 м. Высота: 1 000 мм. Количество просмотров — 294 Так же, смотрят:Кормушка... 

Кормушка круглая для поросят на доращивании

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Высота: 1040 мм. Диаметр: 534 мм. Объем: 70 л. Количество секций: 8. Количество... 

Кормушка для зоны доращивания односторонняя, 1,80 м

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Длина: 1,80 м. Высота: 730 мм. Объем: 197 л. Количество просмотров —... 

Кормушка для зоны доращивания односторонняя, 1, 60 м

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Длина: 1,60 м. Высота: 730 мм. Объем: 175 л. Количество просмотров —... 

Кормушка круглая для поросят на доращивании с фиксацией к бетонно-щелевому полу

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Кормушка круглая для поросят. Объем: 21 л. Материал: пластик. Фиксация... 

Кормушка круглая для поросят на доращивании с фиксацией к пластиковому полу

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Кормушка круглая для поросят первого возраста на доращивании. Объем:... 

Кормушка пластиковая для свиноматки в клетке опороса

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Кормушка из белого пластика для свиноматки в клетке опороса. Количество... 

Кормушка пластиковая для свиноматки в клетке опороса

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Кормушка пластиковая для свиноматки в клетке опороса. Количество... 

Кормушка из нержавеющей стали для свиноматки в клетке опороса.

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Кормушка из нержавеющей стали для свиноматки в клетке опороса. Количество... 

Индивидуальная кормушка для свиноматки из нерж стали

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Индивидуальная кормушка для свиноматки из нержавеющей стали. Объем:... 

Индивидуальная кормушка для свиноматки оцинкованная

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Индивидуальная кормушка для свиноматки оцинкованная. Объем: 24 л. Количество... 

Кормушка пластиковая для поросят в клетке опороса

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Кормушка пластиковая для поросят в клетке опороса. Диаметр: 240 мм. Высота:... 

Кормушка круглая из нерж стали для поросят в клетки опороса

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Кормушка круглая из нержавеющей стали для поросят в клетке опороса. Диаметр:... 

Кормушка полимербетон для поросят в клетке опороса

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Кормушка полимербетон для поросят в клетке опороса. Размеры: 350... 

Кормушка круглая для поросят в клетки опороса

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Кормушка круглая для поросят в клетке опороса. Материал: бетон,... 

Спускная труба для клетки опороса

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Спускная труба для клетки опороса для поилки свиноматки и поросят. Длина:... 

Кормушка для поросят полиэтиленовая

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Кормушка полиэтиленовая для клетки опороса с креплением. Фиксируется... 

Кормушка для поросят TIGSA

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Кормушка для клетки опороса круглая с делением.Фиксация на пол. Диаметр:... 

Контроллер подачи воды, 1 подключение

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Контроллер подачи воды на одну линию. В комплекте: — 1 шкаф управления —... 

Контроллер подачи воды, 2 подключения

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Контроллер подачи воды на две линии. В комплекте: — 1 шкаф управления —... 

Труба регулировки 900 мм 26Х34

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Труба регулировки крепится к трубе мембранного клапана. Позволяет... 

Мембранный клапан + труба из нерж.стали 1,20 м

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Автоматическое устройство для поддержания уровня воды. Состоит... 

Сосковая поилка для свиноматки 45 мм 1/2

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Сосковая поилка для свиноматки 45 мм 1/2. Корпус и механизм из нержавеющей... 

Сосковая поилка для свиноматки ENG 1/2

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Сосковая поилка для свиноматки ENG 1/2. Корпус и механизм из нержавеющей... 

Сосковая поилка для свиноматки 1/2

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Сосковая поилка для свиноматки 1/2. Корпус и механизм из нержавеющей... 

Сосковая поилка для свиноматки 98 1/2

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Сосковая поилка для свиноматки 98 1/2. Корпус и механизм из нержавеющей... 

Сосковая поилка для свиноматки SEV 1/2

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Сосковая поилка для свиноматки SEV 1/2. Корпус и механизм из нержавеющей... 

Сосковая поилка для свиноматки из нержавеющей стали

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Сосковая поилка для свиноматки из нержавеющей стали. Корпус и механизм... 

Сосковая поилка для свиноматки из нержавеющей стали 1/2

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Сосковая поилка для свиноматки из нержавеющей стали 1/2. Корпус и... 

Сосковая поилка для свиноматки 1/2 PS

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Сосковая поилка для свиноматки 1/2 PS. Корпус и механизм из нержавеюшей... 

Сосковая поилка для свиноматки 15X21 18-28

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Сосковая поилка для свиноматки 15X21 18-28. Корпус и механизм из нержавеющей... 

Сосковая поилка для свиноматки из нержавеющей стали 1/4

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Сосковая поилка для свиноматки из нержавеющей стали 1/4. Корпус и... 

Сосковая поилка для свиноматки ×2 1980550

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Сосковая поилка для свиноматки. Корпус из латуни. Ниппель из нержавеющей... 

Поилка В19 для свиноматки

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка для свиноматки. Чаша и фитинги из нержавеющей стали. Соединения:... 

Поилка для свиноматки

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка для свиноматки и поросят. Эмалированная чаша. Соединения... 

Поилка SV20 для свиноматки

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка для свиноматки и поросят SV20 . Эмалированная чаша. Соединения... 

Поилка B15S для поросят на откорме

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка B15S для поросят на откорме. Чаша и фитинги из нержавеющей... 

Поилка SV74 для поросят на откорме

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка SV74 для поросят на откорме. Чаша и фитинги из нержавеющей... 

Поилка MONOFLO для поросят на откорме

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка MONOFLO для поросят на откорме. Чаша и фитинги из нержавеющей... 

Поилка SV95S для поросят на откорме

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка SV95S для поросят на откорме. Чаша эмалированная и фитинги... 

Поилка В10 для поросят на доращивании

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка B10 для поросят на доращивании. Чаша и фитинги из нержавеющей... 

Поилка SV72 для поросят на доращивании

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка SV72 для поросят на доращивании. Чаша и фитинги из нержавеющей... 

Поилка SV93 для поросят на доращивании

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка SV93 для поросят на доращивании. Чаша эмалированная и фитинги... 

Поилка MONOFLO для поросят на доращивании

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка MONOFLO для поросят на доращивании. Чаша и фитинги из нержавеющей... 

Поилка SV70 для поросят в клетке опороса

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка SV70 для поросят в клетке опороса. Чаша и фитинги из нержавеющей... 

Поилка для поросят В8 в клетке опороса

  Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка В8 для поросят в клетке опороса. Чаша и фитинги из нержавеющей... 

Поилка MONOFLO для поросят в клетке опороса

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка MONOFLO для поросят в клетке опороса. Чаша и фитинги из нержавеющей... 

Поилка для поросят в клетке опороса

Производство: Франция, компания Cooperl — ведущий интегрированный производитель свинины во Франции. Поилка для поросят в клетке опороса. Чаша эмалированная, фитинги...