РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

Янова Полина Вадимовна

ГПОУ НТТТ

Для обеспечения жизни современного общества необходимо все большее количество энергии. Но запасы нефти и газа имеют свойство заканчиваться, и поэтому ученые всего мира заинтересованы в создании альтернативных источников энергии. Учёные уже нашли способ производства синтетического аналога нефти, да и газ «подделывать» качественно мы теперь умеем. Вещество, аналогичное природному газу по составу и свойствам, можно добывать из органических отходов, в любом случае нуждающихся в переработке. Тем самым мы убиваем сразу двух зайцев: избавляемся от отходов и получаем энергию. Имя этому воистину экологичному топливу – биогаз.

Предприятия п. Чистогорск входят в агропромышленный комплекс Кемеровской области. Основным предприятием является свиноводческий комплекс ООО СПК «Чистогорский», на котором создана замкнутая технологическая цепочка: производство мяса свинины, собственный цех переработки, реализация в собственной торговой сети (имеется сеть магазинов в г. Новокузнецке, г. Междуреченске, Новосибирской области и Алтайском крае).

Сегодня в Чистогорске живет 4450 человек.   Развитие животноводства, при помощи губернатора Кемеровской области, безусловно, улучшило социальное и экономическое положение, но сделало актуальными экологические вопросы. Ведь поголовье свиней растет, а их биологические отходы:  опасны для здоровья людей; опасны для животных; отвратительно пахнут; угрожают гигантскими штрафами; загрязняют воздух метаном (в 21 раз опаснее углекислого газа); загрязняют грунтовые воды и почву; увеличивают санитарную зону до 1 км.

    Для п. Чистогорск, да и для всей Кемеровской области,  проблема утилизации отходов животноводства является актуальной. Заинтересовавшись решением этой проблемы, был изучен опыт   зарубежных стран. Во многих развитых странах применяют биогазовые станции.

Процессы получения биогаза. Биогаз получается в результате метанового брожения биомассы различного состава. Как правило, в разложении сырья участвуют несколько видов бактерий, которые являются между собой приемниками, то есть последующий вид питается продуктами жизнедеятельности предыдущего вида.

Основные составляющие биогаза. Основой биогаза является метан, на него и приходится львиная доля от общего объема – до 86%. После метана – основного продукта жизнедеятельности метановых бактерий, наступает черед продукты дыхания микроорганизмов – углекислого газа. На его долю может выпадать до 50% от общего объема газа. Также биогаз может содержать следы водорода и незначительные примеси сероводорода. В зависимости от вида органического сырья состав биогаза может меняться, но, в общем случае, в его состав входят метан (CH₄), углекислый газ (CO₂), небольшое количество сероводорода(H₂S), аммиака (NH₃) и водорода (H₂). Процентный состав биогаза приведен в приложении Б, рисунок 2.

Так как биогаз на 2/3 состоит из метана – горючего газа, составляющего основу природного газа, его энергетическая ценность (удельная теплота сгорания) составляет 60-70% энергетической ценности природного газа, или порядка 7000 ккал на м³. 1м³ биогаза также эквивалентен 0,7 кг мазута и 1,5 кг дров.

Получение биогаза на станциях, делает возможным переработка органических отходов от птицефабрик, свиноферм, ферм, специализирующихся на крупнорогатом скоте и других предприятий, в ходе работы которых выбрасывается большое количество органических отходов. Принято считать, что изготавливается биогаз из навоза, хотя на практике видов сырья, пригодного для выработки биогаза, намного больше. Это может быть навоз (как плотный, так и жидкий), отходы производства пищевой промышленности, пищевые и кормовые остатки, барда, выжимки, биомусор из коммунальных служб и прочие органические отходы. Помимо отходов для производства биогаза могут быть использованы энергетические растения, которые могут быть выращены специально для этих целей. Это кукуруза, зерно, подсолнечник, различные травы, а так же свёкла, силос и так далее.

Некоторые цифры: одна тонна навоза крупного рогатого скота даёт 30-50 м³ биогаза, 60% которого составляет метан, тонна различных видов растений на выходе даст 150-500 м³ биогаза с 70% содержанием метана, а тонна жира после переработки - это 1300 м³ биогаза, 87% которого составляет метан. Проще говоря, за сутки мы можем получить от одной коровы - 2,5 м³ биогаза, от быка на откорме - 1,6 м³, свиньи - 0,3 м³ и от птицы - 0,02 м³ биогаза. Важно отметить, что установка по производству биогаза устроена таким образом, что за её пределы не проникнет ни характерное для перерабатываемых отходов зловоние, ни токсичные вещества, которые в других условиях загрязняют атмосферу и приводят к болезням. Получение биогаза из органических отходов – это не только собственный газовый источник. Переработка органических отходов в газ и удобрения с помощью наших биогазовых установок - это в первую очередь экологичный способ избавиться от опасного мусора и извлечь из него не вред, а пользу.

Описание процесса

1. Ежедневно субстрат собирается в яме и перед подачей в биореактор при необходимости измельчается и смешивается с водой до состояния, способного перекачиваться насосом.

2. Субстрат попадает в анаэробный биореактор. Биореактор работает по принципу расхода. Это значит, что в него с помощью насоса, без доступа воздуха поступает (6-12 раз в день) свежая порция подготовленного субстрата. Такое же количество переработанного субстрата вытесняется из биореактора в резервуар – хранилище.

Биореактор работает в мезофильном диапазоне температур 38-40С. Система обогрева обеспечивает необходимую для процесса температуру и управляется автоматически. Содержимое биореактора регулярно перемешивается с помощью встроенного устройства гомогенизации.

3. Образующийся при ферментации газ скапливается в газгольдер. Давление газа регулируется с помощью встроенного предохранительного клапана. Газгольдер входит в стоимость установки и имеет возможность накопления газа в течение 8-10 часов.

4. Полученный биогаза после осушки поступает в блочную когенерационную установку, производящую тепло- и электроэнергию. Около 10% электроэнергии и 30% теплоэнергии (в зимний период) необходимы для работы самой установки.

5. Переработанный субстрат после биогазовой установки подается на сепаратор. Система механического разделения разделяет остатки брожения на твердые и жидкие фракции. Твердые фракции составляют 3-3,5% субстрата и представляют собой биогумус.

6. В качестве опции предлагается модуль LANDСO, перерабатывающей жидкую фракцию в жидкие удобрения и чистую (дистиллированную) воду. Чистая вода составляет 85% от объема жидкой фракции. Оставшиеся 15% занимают жидкие удобрения.

Работа БГУ непрерывна. Т.е. постоянно в реактор поступает свежий субстрат, сливается переброженный, сразу же разделяясь на воду, био- и минеральные удобрения. Цикл образования биогаза в зависимости от типа ферментора и типа субстрата составляет от нескольких часов до месяца. В состав оборудования входит контроль качества биогаза, также при необходимости можно включить в состав оборудование по доведению биогаза до чистого метана. Стоимость такого оборудования на уровне 1-5% от стоимости БГУ. Работа всей установки регулируется автоматикой. Число занятых на биогазовых станциях среднего масштаба не превышает 2 человек.

Для СПК «Чистогорский» предложена схема компоновки оборудования биогазовой станции и рассчитаны ее основные характеристики

Устройство биогазовой установки

Таблица расчета выгоды от 10 свиней

Полезные характеристики установки:
Средний общий объём сырья: 510 т/сут
Общий объем получаемого биогаза: 33120 м3/сут

Эквивалент возможной вырабатываемой эл. энергии, до 3312 кВт/час
Дополнительно вырабатываемая тепловая энергии, до 3864 кВт/час
Кол-во вырабатываемой только тепловой энергии, до 8556 кВт/час

Важно отметить, что установка по производству биогаза устроена таким образом, что за её пределы не проникнет ни характерное для перерабатываемых отходов зловоние, ни токсичные вещества, которые в других условиях загрязняют атмосферу и приводят к болезням. Получение биогаза из органических отходов – это не только собственный газовый источник. Переработка органических отходов в газ и удобрения с помощью биогазовых установок - это в первую очередь экологичный способ избавиться от опасного мусора и извлечь из него не вред, а пользу.

Список использованных источников

1.                      Распоряжение Правительства РФ № 1-Р от 08 января 2009 год «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года»

2.                      Указ 889 Президент Российской Федерации от 04 июня 2008 года «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики»

3.                      Федеральный Закон № 35 «Об электроэнергетике», в который 4 сентября 2007 года были внесены поправки, определяющие понятие «возобновляемых источников» и обозначающие основные направления, методы и принципы развития и поддержки ВИЭ

4.                      Производство биогаза. [Электронный ресурс]/ -Режим доступа: http://www.bioges.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=87

5.                      Устройство биогазовых станций. [Электронный ресурс]/ -Режим доступа: http://biogaz-e.ru/

6.                      Биогазовые установки. [Электронный ресурс]/ -Режим доступа: http://www.rosbiogas.ru/obschie-principy-poluchenija-biogaza.html

7.                      Скачано с www.znanio.ru