Биогаз и его использование на территории Владимирской области

№126-1,

сельскохозяйственные науки

Описаны свойства биогаза. Изучены условия и особенности производства биогаза. Рассмотрен пример использования биогазовой установки во Владимирской области. Выявлены основные достоинства и недостатки биога-зовых установок. Рассмотрены перспектива и актуальность биогазового оборудования.

Похожие материалы

Биогаз — это газ, получаемый водородным или метановым брожением органических отходов (биомассы) (рис. 1). Разложение органической биомассы происходит под воздействием 3-х видов бактерий. В этой биологической цепочке последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Во время производства биогаза сразу все три вида бактерий. Виды бактерий: бактерии гидролизные, кислотообразующие бактерии, метанообразующие бактерии [1, с. 36].

Биоводород является разновидностью и полным аналогом биогаза. В биоводороде конечным продуктом жизнедеятельности бактерий является водород, а не метан.

Состав биогаза

Биогаз состоит из следующих химических элементов: 50…87% метана, 13…50% CO2, примеси водорода и H2S. После очистки биогаза от СО2 получается биометан. Стоит заметить, что состав биогаза очень нестабилен, так как зависит напрямую от состава сырья и особенностей брожения [1, с. 39].

Сырьё для получения биогаза

Существует большой перечень органических отходов, пригодных для производства биогаза: навоз, птичий помёт, зерновая и мелассная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки), трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов — соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства биодизеля — технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков — жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки — мезга и сироп, отходы переработки 852 картофеля, производства чипсов — очистки, шкурки, гнилые клубни, кофейная пульпа. Свалочный газ получается на свалках из муниципальных бытовых отходов [2, с. 28]. Объём выхода биогаза достигает до 300 м³ из 1 тонны сырья (в зависимости от состава сырья) [2, с. 30].

Человечество научилось использовать биогаз давно. В прошлом, когда не было науки о биогазе и он ассоциировался с навозом, применяли понятие «животной единицы». Сегодня, когда биогаз научились получать из произвольного органического сырья, это понятие перестало использоваться.

Производство биогаза

В мире существует два вида биогазовых установок: промышленные и «кустарные». В промышленных установках, в отличие от кустарных, присутствуют механизированные системы подогрева реактора, гомогенизации, автоматики безопасности. Анаэробное сбраживание в метантанках — это самый рациональный промышленный метод. Современная качественная биогазовая установка должна быть оборудована следующими частями: ёмкость гомогенизации, загрузчик твердого (жидкого) сырья, реактор, мешалки, газгольдер, система смешивания воды и отопления, газовая система, насосная станция, сепаратор, приборы контроля, КИПиА, система автоматической безопасности. Рассмотрим принцип работы биогазовой установки: в начале цикла биомасса (отходы или зелёная масса) периодически подаётся с помощью насосной станции или загрузчика в реактор. Реактор представляет собой подогреваемый и утепленный резервуар, оснащённый миксерами (рис. 1). Строительным материалом для промышленного резервуара чаще всего является железобетон или сталь с защитным покрытием. В маленьких установках иногда используются композиционные материалы.

Устройство биогазового реактора
Рисунок 1. Устройство биогазового реактора

В реакторе живут полезные бактерии, которые питаются биомассой. Продуктом их жизнедеятельности является биогаз. Условия для поддержания жизни бактерий: подача корма, подогрев до 35…38°C и постоянное перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), после проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор). Реактор неопасен, так как он герметичный и работает без доступа воздуха.

Некоторые виды сырья сбраживаются по особым технологиям. К примеру, для сбраживания спиртовой барды требуется добавление химических добавок. А для сбраживания кислой меласной барды нужна щелочь. Также возможна переработка этих же субстратов по одностадийной технологии без добавления химических добавок, но при обязательном смешении с другими видами сырья, например, с навозом или силосом. Основные факторы, влияющие на брожение органического сырья: температура, влажность окружающей среды, Уровень рН, соотношение основных 854 биогенных элементов C : N : P (соотношение количества углерода, азота, фосфора), площадь поверхности сырья, частота подачи сырья, замедляющие вещества, стимулирующие добавки [2, с. 46].

Биогазовая станция Владимирской области

«По существу, Владимирская область — первый регион в России, где на свиноводческом предприятии внедрено оборудование такого уровня», — отметил губернатор Н.Н. Виноградов [3]. Летом в 2011 г. во Владимирской области на предприятии ООО «Мортадель» в Александровском районе состоялось открытие первой биогазовой станции Владимирской области [3].

Она перерабатывает органические отходы в биогаз, а впоследствии — в электроэнергию. В свином навозе, поступающем в специальные дайджестеры, начинается процесс анаэробного брожения, в результате которого выделяется биогаз (рис. 3). Ежесуточно станция вырабатывает 3…4 тыс. м3 биогаза, который преобразуется в 150…160 кВт электроэнергии, что является половиной всей электроэнергии, которое потребляет предприятие в сутки. Из навоза преображается вода и компост. Компост применяется для удобрения собственных кормовых полей и выставляется на продажу. Вода, прошедшая процесс очистки, используется для нужд предприятия [3].

Таким образом, создается замкнутое универсальное хозяйство, в котором процесс переработки отходов одновременно решает две главные задачи: обеспечивает экологичное производство и ощутимо повышает его экономическую эффективность. Агрофирма не загрязняет природу, а самостоятельно перерабатывает отходы, получает из них энергию и другую продукцию (компост), что делает установку прибыльной.

Плюсы и минусы биогазовых установок

К достоинствам можно отнести: доступность различного вида органического сырья; неисчерпаемость сырьевой базы, которая обеспечена ростом сельскохозяйственного производства и объемов продукции пищевой отрасли. Биогазовые установки обеспечивают утилизацию отходов жизнедеятельности животных и органического мусора.

Недостатками являются: даже будучи экологически чистым видом топлива, биогаз, тем не менее, при сжигании, выделяет вредные вещества в атмосферу; территориальная зависимость места размещения биогазовой установки от местонахождения источников сырья; высокая стоимость комплекта оборудования, длительные сроки его окупаемости; биогаз химически-агрессивен, что способствует очень сильной коррозии труб и котлов; нестабильные физические свойства биогаза, делающие этот газ сложным в эксплуатации.(нужны специальные горелки и когенераторы); отсутствие запаха, следовательно утечку обнаружить сложно. Несмотря на все недостатки, главной целью установки биогазовых реакторов является утилизация отходов, прибыль от которой складывается из отсутствия штрафов и продажи удобрений. Так как ведущая отрасль сельского 856 хозяйства Владимирской области — животноводство молочно-мясного направления, следовательно, биогазовые установки являются очень актуальным и перспективным оборудованием.

Список литературы

  1. Благутина, В.В. Биоресурсы / В.В. Благутина // Химия и жизнь. — 2007. — № 1.
  2. Стребков, Д.С. Биогазовые установки для обработки отходов животноводства / Д.С. Стребков, А.А. Ковалев // Техника и оборудование для села — 2006. — № 11.
  3. На предприятии «Мортадель» открылась биогазовая станция [Электронный ресурс]. — http://www.vipnovosti33.ru/news/view/6261.