Биоэнергетическая технология
Биогазовые технологии – радикальный способ обезвреживания и переработки разнообразных органических отходов растительного и животного происхождения, включая экскременты животных и человека, с одновременным получением высококалорийного газообразного топлива – биогаза и высокоэффективных экологически чистых органических удобрений. Биогазовые технологии – это решение проблем экологии, энергетики, агрохимии и капитала.
Процесс получения биогаза известен очень давно: в Китае – более 5 тыс. лет, в Индии – более 2 тыс. лет. Современные биогазовые технологии широко используются как в развитых (Дания, Германия, Англия, Франция, Италия, Австрия и др.), так и развивающихся странах (Китай, Индия, Индонезия, страны Южной Америки, некоторые страны африканского континента).
У нас в стране (и в бывшем СССР) работы по развитию биоконверсии почти не велись до настоящего времени. Хотя биоконверсия может оказаться полезной, а подчас спасительной при решении 3-х основных современных проблем:
- экологической;
- продовольственной (получения высококачественных удобрений);
- энергетической (получения топлива).
Устойчивое получение CH4 бактерии (метаногены) превращает значительную часть органического субстрата в ценное топливо. К параметрам устойчивого получения CH4 относятся:
- механико - и физикохимическая характеристика сырья; время удерживания бродящего субстрата в реакторе;
- скорость и характер замены сырья в реакторе;
- объем рабочего реактора по органическому веществу;
- положение бактериальной системы в реакторе – свободное, закрепленное, закреплённо-подвижное;
- соотношение объема расщепления биополимеров и образования летучих ЖК и объема их конверсии в СН4.
У нас в стране животноводство и птицеводство – нетронутый источник электроэнергии. Одного навоза 560 млн т/год. Для его переработки потребуется 30 тыс. биоустановок с V реакторов 250-300 м3 и 5-суточной экспозицией сбраживания.
Кроме биогаза можно получать высококонцентрированное обеззараженное органическое удобрение без запаха, с влажностью 65-70 %. Процесс метанового сбраживания – за счёт совершенствования конструкции менантенков, использования активных заквасок, максимального исключения тепловых потерь, использования раздельного способа сбраживания и т. д. Проблема в том, что для сгущения навоза нужны центрифуги, отстойники, виброгрохоты. Метод анаэробной переработки биомассы в биогаз и удобрения с инженерной точки зрения довольно хорошо изучен в лабораторных условиях. Полученные результаты уд. Q по биогазу ~ 4 м3 с 1 м3 реактора позволяет действительно эффективно получать товарную энергию из органических отходов в виде биогаза.
Совершенными и экономичными признаны установки непрерывного действия, обеспечивающие равномерный выход биогаза и навоза.
Установка состоит из навозоприемника, двух бродильных камер, мерного резервуара; насосных № 1 и № 2 с фекальными насосами; системы труб с арматурой, газгольдера.
Процесс сбраживания – мезофильный с подогревом до 32-34 °С, заполнение камер – непрерывное с ежесуточной подачей сырого навоза в количестве 5 % от объема заполнения камер, т. е. длительность брожения составляет 20-21 день.
Постоянная температура брожения поддерживается впуском пара в камеры брожения.
Установка работает по следующей технологической схеме: навозная масса из коровника по закрытым каналам самосплавом подается в навозоприемник, где он смешивается с жижей и фекальным насосом перекачивается в мерный резервуар.
Отсюда масса идет в распределительный бак сырого навоза, установленный на втором этаже насосной. Из него самотеком поступает в бродильные камеры.
Сброженная масса самотеком поступает в открытое навозохранилище. Из навозохранилища готовый жидкий навоз вывозят на поля жижеразбрасывателями.
Полученный в результате брожения газ собирается в верхней части бродильных камер и по трубопроводу поступает в газгольдер, проходя по пути через бак мокрой сероочистки (для освобождения от сероводорода). Давление в газгольдере – 300-400 мм вод. ст. Из газгольдера газ, по мере надобности, подается потребителям.
Один килограмм твердых отходов может дать 0,25 м3 биогаза. По теплотворной способности 1 м3 газа соответствует 0,6 л жидкого топлива. В сутки для 100 коров на подогрев воды расходуется 5-6 м3 газа. Один Квт∙ч электроэнергии соответствует расходу 0,7-0,8 м3 газа. Одна тонна сброженного навоза увеличивает урожайность на 10-15 % по сравнению с использованием буртового навоза.
