Опыт России по биотехнологической конверсии биомассы
При биотехнологической конверсии, как правило, используется биомасса и, прежде всего разнообразные органические отходы с влажностью не менее 75 %, хотя в России разработаны научные основы биоконверсии биомассы с влажностью менее 75 % – твердофазная метангенерация осадков сточных вод и твердых бытовых отходов.
Биологическая конверсия биомассы в топливо и энергию развивается по двум основным направлениям:
1) ферментация с получением этанола, жирных низших кислот, углеводородов, липидов – это направление давно и успешно используется на практике и в данной работе обсуждаться не будет;
2) получение биогаза.
В настоящее время получение биогаза связано, прежде всего, с переработкой и утилизацией отходов животноводства, птицеводства, растениеводства, пищевой, спиртовой промышленности, коммунально-бытовых стоков и осадков.
Проблемами разработки биогазовых технологий, созданием оборудования, установок и станций занимаются несколько организаций России: Мосводоканал, Академия коммунального хозяйства, ВИЭСХ, ЦВНИИКОМЖ, и вновь созданные фирмы: АО Центр «ЭкоРос», АО «Октябрьская птицефабрика», АО «Грин-Вельт», АО «Лесса», АО «ЭкоБио», АО «Стройиндустрия» (Республика Чувашия), АО «Заволжский авторемонтный завод» (Нижегородская область), АО «Стройтехника - Тульский завод».
В России имеются две технологии по переработке отходов птицеводства. Одна, разработанная Т. Я. Андрюхиным, введена в эксплуатацию в 1987 – 1988 гг. на Октябрьской птицефабрике Глебовского ППО Истринского района Московской области. Станция перерабатывает ежесуточно 10 т куриного помета механической уборки и производит до 1000 м3 биогаза и до 30 т экологически чистых органических удобрений. Основы технологии подробно описаны ранее.
|
|
|
Вторая технология, разрабатываемая АО «ВНИИКОМЖ» (научный руководитель канд. техн. наук. С. М. Шрамков), связана с переработкой помета, удаляемого гидросмывом (АО «Птицефабрика Центральная», Владимирская обл.). Суточный выход стоков 480 м при влажности 92 %.
Строительство биогазовой станции по переработке помета по широко принятой схеме: метантенк, разделение сброженной массы на жидкую и твердую фракции, доочистка жидкой фракции в системе прудов потребует около 30 млрд. руб. капитальных вложений и до 120 га зеркала прудов, что новых экономических условиях неприемлемо ни для одной аналогичной птицефабрики.
По разрабатываемой технологии, основные этапы которой проверены в производственных условиях, жидкий помет предварительно обрабатывается коагулянтами-флокулянтами для флокуляции основной массы органических веществ. Последние удаляются центрифугами-сепараторами производительностью 25 и 50 м3/ч. Получаемая паста влажностью 70 % подвергается термическому компостированию с получением органических удобрений (33 – 35 т/сут). Жидкая фракция с влажностью 99 % сбраживается в метантенках «второго поколения» с закрепленной микрофлорой со временем удерживания 5 сут. Расчетный выход биогаза 2500 м3/сут с теплотой сгорания 23…25 тыс. кДж/м3 (при нормальных условиях). Сброженная масса (360…370 м3) доочищается в системе прудов с площадью зеркала 20 га. При такой технологии объем капитальных вложений уменьшится в 5 – 6 раз. Площадь зеркала прудов и изъятие под них земель сократятся в 6 раз. Опытно-промышленная установка по такой технологии должна, была войти в строй в 1998 г. Серьезная проработка потребуется при создании метантенка «второго поколения» и подборе носителей-подложек для закрепления микрофлоры.
|
|
|
Создание многоукладного сельскохозяйственного производства в России и появление новых собственников в лице фермеров и самостоятельных крестьян потребовало разработки, создания и освоения производства биогазовых систем небольшой мощности и простых в эксплуатации.
Биоэнергетические установки, производимые в России,
|
|
|
И их краткие технические характеристики
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.
В состав комплекта ИБГУ-1 входят: биореактор-метантенк вертикального типа с рабочим объемом 2 м; газгольдер «мокрого» типа объемом 3 м3; загрузочный механизм (ручная таль); лестница-эстакада; приемник для жидких удобрений на 1 м3, ковш-тележка на 50 кг.
Рисунок 9.1 – Индивидуальная биогазовая установка для крестьянской семьи (ИБГУ-1)
Установка ИБГУ-1 работает в полупериодическом режиме с ежесуточной загрузкой 200 кг органических отходов с влажностью 85 %. Температура ферментации 52…55 °С. Температурный режим поддерживается с помощью ТЭНов, вмонтированных в водяную рубашку, окружающую биореактор. Суточное потребление энергии не более 15 кВт·ч при размещении биореактора в помещении. ИБГУ-1 производит до 10…12 м3/сут биогаза, содержащего 60 % метана и 40 % углекислого газа. Выигрыш в энергии, произведенной в виде биогаза (230…276 тыс. кДж), против затраченной (59 тыс. кДж) составляет 4…5 раз. Годовой выход биогаза 3600 м3, что эквивалентно замещению 2,3…2,5 т мазута. Годовой выход экологически чистых органических удобрений, не содержащих нитритов, нитратов, семян сорняков, патогенной микрофлоры и яиц гельминтов (сертификат Московской областной эпидемиологической станции), составляет 72 т при стоимости на внутреннем рынке России в 1995 г. 72 млн. руб. Окупаемость установки не более 0,5 года. Применение таких удобрений в Московской, Тульской и Кемеровской областях в сезонах 1993 – 1995 гг. показало увеличение урожайности по разным культурам (от клубники до картофеля) в 2 – 4 раза.
|
|
|
Установка может работать в любых климатических зонах России и устанавливаться на крестьянском подворье, имеющем электроснабжение.
Опыт, накопленный при эксплуатации ИБГУ-1, и требования развивающегося рынка подобных систем позволили перейти к разработке и созданию полностью автономных биогазовых установок, не зависящих от централизованного электроснабжения.
Расчеты показали, что для биогазовых установок, работающих в автономном режиме при температуре ферментации 52 – 55 °С, необходимо перерабатывать не менее 500 кг отходов КРС при влажности 85 %.
Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 264; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!