Libmonster ID: UA-3062

 Автор: Кравцова И. Ю., ТНУ

The problems of biological wastes recycling and opportunities of their utilization for energy production are discussed. Some examples of biogas-producing constructions that can be used in Crimea are given.

На сегодняшний день проблемными для Крыма являются вопросы утилизации биологических отходов и обеспечение населения энергией. Снижение уровня загрязнения окружающей среды отходами и вторичное вовлечение их в хозяйственный оборот возможны путем внедрения новых малоотходных технологий. Одним из путей является использование биоотходов для производства энергии.

В Крыму оказывается невостребованными большие потенциальные возможности нетрадиционных возобновляемых источников энергии, в частности биологической энергии сельскохозяйственных отходов, ресурсы которых по оценкам специалистов составляют 24 тыс. тонн условного топлива [1]. Это позволяет создавать и использовать в хозяйстве минитеплоэлектростанции, работающие на органических отходах.

Биогазовые технологии - это эффективный способ 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. Питание бактерий органикой в анаэробных условиях сопровождается выделением так называемого биогаза, на 60-70 % состоящего из метана, окиси углерода и 2-5 % других газов.

Процесс получения биогаза известен давно: в Китае его начали использовать более 5 тысяч лет назад, в Индии - более 2 тысяч лет. Современные биогазовые технологии широко используются как в развитых (Дания, Германия, Англия, Франция, Италия, Австрия и др.), так и в развивающихся странах (Китай, Индия, Индонезия, страны Южной Америки, некоторые страны африканского континента). В бывшем СССР разработка таких технологий, основанных на достижениях современной науки и техники, началась в конце 70-х годов ХХ столетия.

В основе биогазовых технологий лежат сложные природные процессы биологического разложения органических веществ в анаэробных (без доступа воздуха) условиях под воздействием особой группы анаэробных бактерий, сопровождающиеся минерализацией азотсодержащих, фосфорсодержащих и калийсодержащих органических соединений с получением минеральных форм азота, фосфора и калия, наиболее доступных для растений, с полным уничтожением патогенной (болезнетворной) микрофлоры, яиц гельминтов, семян сорняков, специфических фекальных запахов, нитратов и нитритов [2].

стр. 33


Поиск решения проблем, обусловленных, с одной стороны, загрязнением окружающей среды, а с другой стороны - энергетическим кризисом, привел к созданию установок для производства топливного газа из биомассы, который может быть использован в промышленности и сельском хозяйстве. Наряду с крупными промышленными установками для анаэробного перегнивания органических отходов внедряются небольшие установки, предназначенные для удовлетворения энергетических потребностей животноводческих и молочных ферм, и, в частности, установки для производства метана из экскрементов (навоза) крупного рогатого скота (рис. 1).

Рис. 1. Молочная ферма, работающая на коровьем навозе [4].

Метан из биомассы может быть получен путем ее анаэробного перегнивания (ферментации), гидрогазификации или пиролиза. При анаэробном перегнивании органические вещества (естественные биоотходы) разлагаются в отсутствии кислорода. Этот процесс протекает в 3 стадии с участием двух различных групп бактерий, составляющих сообщество (рис. 2).

Рис. 2. Стадии преобразования биоотходов для производства биогаза

Полученный обогащенный метаном газ (биогаз) имеет теплоту сгорания порядка 5340-6230 ккал/м 3 .

Небольшие установки производства биогаза позволяют на месте решать вопросы, связанные с недостатком энергии в сельскохозяйственном секторе для производства дополнительных продуктов питания. Источником значительных ресурсов навоза являются молочные и животноводческие фермы. Естественно, что в отличие от крупных скотоводческих хозяйств промышленного типа таким фермам требуются установки несколько большие, чем лабораторные модели. Экономически целесообразно, чтобы биогаз производился и использовался в животноводческих и молочных фермах. Они обычно потребляют большое количество энергии.

Субстратом для анаэробной ферментации являются не только отходы животноводства. Для производства энергии могут быть использованы остатки сельскохозяйственных культур (силос, солома, зерно), а также подстилка для скота, пищевые и другие отходы фермы. При переработке биомассы, образующейся из отходов фермы, содержащей 100 коров, на получаемый топливный газ приходится всего лишь 15-20% всей энергии, содержащейся в жидком сырье. Тем не менее, этого достаточно, чтобы удовлетворить потребности молочных ферм в энергии [3]. Рассмотрим некоторые из установок, которые используются для получения биогаза из отходов сельскохозяйственного производства.

стр. 34


Установка "Биогаз-30/С". Предназначена для обезвреживания и утилизации отходов свиноводческой фермы с поголовьем 3000 свиней.

Является составной частью фермы и представляет собой комплекс технологического оборудования для переработки отходов фермы методом анаэробной ферментации с получением органических удобрений и биогаза. В процессе ферментации исходный навоз в установке разделяется на 3 составляющие:

Газообразная фаза - биогаз, содержащий 60-70% метана, опись углерода и 2-5 других газов. Биогаз наравне с природным газом используется как топливо с теплотворной способностью 5000-6000 ккал/м 3 . Сжигание 1 м 3 биогаза эквивалентно по выделяемому теплу сжигания 0,6-0,8 кг условного топлива.

Жидкая фаза - стоки, получаемые после разделения отферментированного навоза, представляют собой обеззараженную жидкость с содержанием сухого вещества 2-2,5%. Стоки содержат азот, окись фосфора и калия, что позволяет использовать их в качестве жидких удобрений.

Твердая фаза - обезвоженный шлам, представляющий собой высококонцентрированное обеззараженное органическое удобрение, без запаха, влажностью 65-70%.

Процесс анаэробной ферментации, проходящий в основном аппарате установки - метантенке, представляет собой сложную цепь биохимических реакций распада органических веществ под действием анаэробных микроорганизмов, определяющими из которых являются метаногенные бактерии. Выделяющийся биогаз поступает в накопитель - газгольдер, откуда направляется на использование [2].

Индивидуальная биогазовая установка для крестьянской семьи (ИБГУ-1). Установка предназначена для переработки всех видов органических отходов крестьянского или фермерского хозяйства, имеющего на своем подворье до 5-6 голов крупного рогатого скота, или 50-60 голов свиней, или 500-600 голов птицы, с получением газообразного топлива биогаза и экологически чистых органических удобрений.

Установка перерабатывает в сутки от 50 до 200 кг органических отходов при влажности не менее 85% (навоз, помет, фекалии, растительные остатки, твердые бытовые отходы). Такая система полностью решает проблему удаления, обезвреживания и переработки отходов фермерского хозяйства, делая их экологически чистыми.

Установка в сутки производит от 50 до 200 кг удобрений и от 2,5-3 м 3 до 10-12 м 3 биогаза, что эквивалентно от 1,7 до 8,0 кг топочного мазута.

Биогаз содержит 60% метана и 40% углекислого газа, не содержит сероводорода, его теплотворная способность 20-22 тыс. кДж/м 3 . Используется в

стр. 35


любых газовых приборах. К примеру, потребность в газе в сутки одной семьи из 5-6 человек при трехразовом приготовлении пищи, горячей воды и кормов для животных и птицы составляет не более 4-5 м 3 .

Жидкие органические удобрения, кроме необходимых для растений минеральных компонентов, содержат биологически активные стимуляторы роста растений, а также витамины группы В, В12, активно влияющие на корневую ризосферу. Такие удобрения действуют сразу же после их внесения в почву. 1-3 тонны таких удобрений по своему эффекту на растение и, в конечном счете, на урожай эквивалентны 80-100 т навоза. Срок эксплуатации - не менее 10 лет [2].

Автономная Республика Крым располагает большими ресурсами органических отходов. По данным за 2001 год поголовье КРС насчитывает 42 896 голов, свиней - 80 785 голов, птицы - 2664,9 тысяч особей. Это создает условие для разработки и создания современного оборудования для превращения биомассы в газообразное топливо. Однако для его реализации необходимо создание региональной научно-технической программы с определением размера капиталовложений и источников финансирования.

Литература

1. Устойчивый Крым. Энергетическая стратегия ХXI века. - Симферополь: Экология и мир, 2001. - 400 с.

2. http://www.aris.ru/PECHIS_OP/03_01/biogaz.html

3. Биомасса как источник энергии / Под ред. С. Соуфера, О. Заборски. - М. : Мир, 1985. - 375 с.

4. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2-х т. - М. : Мир, 1993. - Т. 2. - 336 с.


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Проблемы-и-перспективы-использования-биогаза-в-Крыму

Similar publications: LUkraine LWorld Y G


Publisher:

Алексей КобелевContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/Crimea

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

Проблемы и перспективы использования биогаза в Крыму // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 25.08.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Проблемы-и-перспективы-использования-биогаза-в-Крыму (date of access: 02.11.2024).

Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
Алексей Кобелев
Симферополь, Ukraine
3911 views rating
25.08.2014 (3722 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
Образование и быт в малых городах Крыма. "Казачке" скоро девяносто (авторский репортаж)
2698 days ago · From Veronika Glushko
Какими должны быть торговые санкции Украины в отношении иностранных компаний, работающих в ней и не признающих аннексию Крыма.
Catalog: Экономика 
2711 days ago · From Олег Ермаков
В апреле 2016 года на экраны кинотеатров выйдет документальный фильм “Jamala.UA” о судьбе популярной отечественной певицы Джамалы и ее пути к успеху.
2774 days ago · From Аркадий Бориско
КРЫМ: курортный регион и 5-я игровая зона России
2938 days ago · From Alex Galchenuk
Быстро разбогатеть? Найти сокровища Крыма. Где же золото с "Черного принца"?
3133 days ago · From Василий П.
ПРИСОЕДИНЕНИЕ КРЫМА К РОССИИ В 1783 ГОДУ
Catalog: История 
3293 days ago · From Alex Listovoi
"РАДИСТ" ПРИВЕТСТВУЕТ "АРТЕК"
3325 days ago · From Vlad Sedalko
В НИКИТСКОМ САДУ НА ЮГЕ КРЫМА
3722 days ago · From Алексей Кобелев
НИКИТСКИЙ БОТАНИЧЕСКИЙ САД В ГОДЫ ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ
3722 days ago · From Алексей Кобелев
Актуальные вопросы современного естествознания - 2001
Catalog: География 
3722 days ago · From Алексей Кобелев

New publications:

Popular with readers:

News from other countries:

ELIBRARY.COM.UA - Digital Library of Ukraine

Create your author's collection of articles, books, author's works, biographies, photographic documents, files. Save forever your author's legacy in digital form. Click here to register as an author.
Library Partners

Проблемы и перспективы использования биогаза в Крыму
 

Editorial Contacts
Chat for Authors: UA LIVE: We are in social networks:

About · News · For Advertisers

Digital Library of Ukraine ® All rights reserved.
2009-2024, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of affiliates, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. Once you register, you have more than 100 tools at your disposal to build your own author collection. It's free: it was, it is, and it always will be.

Download app for Android