Безплатен биогаз

Какво получаваме от свинефермата?

От една страна, разбира се, полезни продукти - под формата на шунки и котлети. Тук обаче няма да засегнем тази страна, защото, както подсказва заглавието, възнамеряваме да говорим за биотехнологии и такива продукти са добри дори без никакви биотехнологии.
За съжаление свинефермата има и друга страна, изобщо не апетитна, но, уви, не по-малко значима. Освен месо тук се произвеждат и отпадъци, и то в количество, многократно по-голямо. Ежедневното наддаване на тегло на едно угоено прасе се измерва в стотици грама, а оборският тор от едно и също прасе за същия ден е пет до осем килограма. Съвременна свинеферма, където броят на добитъка достига десетки хиляди, произвежда огромни количества тор.

Торът винаги се е смятал за ценен тор. Но това, така да се каже, е класически тор, предимно конски или кравешки тор, и дори щедро овкусен със слама от постелките.
В съвременната свинеферма оборският тор е съвсем различен. Там няма постеля - оборският тор се отмива с вода, количеството отпадъчни води от това се увеличава многократно, а концентрацията на сухи вещества - тези, в които се съдържа торенето на оборския тор - намалява до няколко процента.
Цялото това гигантско количество каша трябва да се съхранява някъде - поне от есента до пролетта, през периода, когато торовете не се внасят. Също така е необходимо да се издържи на оборски тор, за да се неутрализират патогенните микроби, винаги присъстващи в него, хелминтни яйца и семена от плевели, които след въвеждането им в почвата веднага ще започнат да растат. В резултат, например, в латвийската държавна ферма "Ogre", където има само 20 хиляди повече прасета, беше необходимо да се проектират хранилища за тор с обем от 80 хиляди кубически метра - дори с триетажна височина, те би заемал цял хектар и би струвал почти толкова, колкото свинефермата. Освен това е много трудно да се предотврати проникването на такъв течен тор в земята, в подземните води, в реките. И замърсява атмосферата със смрад. Изхвърлянето на оборски тор, особено от свинеферми, се превърна в сериозен проблем в цялата страна.
Едно от решенията на този проблем беше предложено от Института по микробиология. А. Кирченщайн от Академията на науките на Латвийската ССР. И не само се предлага, но и въвежда в производството в същото държавно стопанство "Ogre", което НИЕ/току-що споменахме.

ПРЕКРАСНА ОБЩНОСТ

Един микробиологичен метод за неутрализиране на оборския тор и всякакви други органични остатъци е известен отдавна - това е компостирането. Отпадъците се трупат, където постепенно се разлагат под въздействието на аеробни микроорганизми. В този случай купчината се загрява до около 60 ° C и настъпва естествена пастьоризация - повечето патогенни микроби и яйца на хелминти умират, а семената на плевелите губят кълняемостта си.
Но качеството на тора страда: до 40% от съдържащия се в него азот и много фосфор се губят. Също така се губи енергия, тъй като топлината, отделена от дълбините на купчината, се губи, а в оборския тор, между другото, се съдържа почти половината от цялата енергия, доставена във фермата с фураж. Отпадъците от свинеферми просто не са подходящи за компостиране: те са твърде течни.
Но е възможен и друг начин за преработка на органични вещества - ферментация без достъп до въздух или анаеробна ферментация. Това е процесът, който протича в естествен биологичен реактор, затворен в корема на всяка крава, пасеща се на ливадата. Там, в провентрикула на кравата, има цяла общност от микроби. Някои разграждат фибрите и други сложни органични съединения, богати на енергия, и произвеждат от тях вещества с ниско молекулно тегло, които лесно се усвояват от тялото на кравата. Тези съединения служат като субстрат за други микроби, които ги превръщат в газове - въглероден диоксид и метан. Една крава произвежда до 500 литра метан на ден; почти една четвърт от общото производство на метан на Земята - 100-200 милиона тона годишно! - има такъв "животински" произход.
Метанообразуващите бактерии са много забележителни същества в много отношения. Те имат необичаен състав на клетъчните стени, напълно своеобразен метаболизъм, свои собствени, уникални ензими и коензими, които не се срещат в други живи същества. И те имат специална биография - те се считат за продукт на специален клон на еволюцията.
Приблизително такава общност от микроорганизми беше адаптирана от латвийските микробиолози за решаване на проблема с преработката на отпадъци от свинеферми. В сравнение с аеробното разлагане по време на компостирането, анаеробите работят по-бавно, но много по-икономично, без излишни енергийни загуби. Крайният продукт от тяхната дейност - биогаз, в който 60-70% метан, не е нищо повече от концентрат на енергия: всеки кубичен метър от него при изгаряне отделя толкова топлина, колкото килограм въглища, и повече от два пъти повече колкото килограм дърва за огрев.

Във всички останали аспекти анаеробната ферментация е също толкова добра, колкото и компостирането. И най-важното е, че по този начин течният оборски тор от свинеферма е перфектно обработен: след преминаване през биореактор тази зловонна течност се превръща в отличен тор.

ЕКОЛОГИЯ ПЛЮС МАЛКО ТОПЛИНА

ОТ TPF КЪМ СЕМЕЕН БИОРЕАКТОР

Как да изградим биореактор

Във всяка ферма може да се създаде инсталация за биогаз от местни налични материали с усилията на специалистите на самата ферма.
Ферментацията на оборския тор протича в анаеробни (безкислородни) условия при температура 30-55 ° C (оптимална 40 ° C). Продължителността на ферментацията, осигуряваща дезинфекция на оборския тор, е не по-малка от 12 дни. За анаеробна ферментация можете да използвате както обикновен, така и течен оборски тор, който лесно се изпомпва в биореактора.

По време на ферментацията азотът и фосфорът се задържат напълно в оборския тор. Масата на оборския тор практически не се променя, с изключение на изпарената вода, която преминава в биогаз. Органичната материя на оборския тор се разлага с 30-40%; унищожават се предимно лесно разградими съединения - мазнини, протеини, въглехидрати, а основните хумусообразуващи компоненти - целулоза и лигнин - са напълно запазени. С отделянето на метан и въглероден диоксид съотношението C/N се оптимизира. Делът на амонячния азот се увеличава. Реакцията на получения органичен тор е алкална (рН 7,2-7,8), което прави този тор особено ценен за кисели почви. В сравнение с тора, получен от оборски тор по обичайния начин, добивът се увеличава с 10-15%.
Полученият биогаз с плътност 1,2 kg/m3 (0,93 плътност на въздуха) има следния състав (%): метан - 65, въглероден диоксид - 34, свързани газове - до 1 (включително сероводород - до 0,1). Съдържанието на метан може да варира в зависимост от състава на основата и технологията в диапазона 55-75%. Съдържание на вода в биогаз при 40 ° C - 50 g/m3; когато биогазът се охлади, той се кондензира и трябва да се вземат мерки за отстраняване на кондензата (изсушаване на газ, полагане на тръби с желания наклон и т.н.).
Енергийно съдържание на произведения газ - 23 mJ/m3, или 5500 kcal/m3.

ОБОРУДВАНЕ

Приблизителни разходи за материали и средства (при използване на резервоар за гориво с обем 50 m3)

Техническа документация, одобрение 50 рубли.
Оборудване и материали:
резервоар 1000 r.
помпи, фекални или "каши", за хранене. 3-5 м3 на ден, 2 броя.
(един - резервен) 200 руб.
тръбопроводи с диаметър 80-100 mm 100 r.
изолационен материал 1000 r.
бойлери AGV-80 или AGV-120, 2 бр. 300 рубли.
Строително-монтажни работи 1100 руб.
Общо 3750 r.

Непредвидени разходи (20%) 750 руб.
Обща цена 4500 r.
Оперативни разходи (на година):
електричество за работа на помпи (2X5 kW, 1 час на ден, 1 копейка на 1 kW-h)

40 RUR.
превантивна проверка и поддръжка (1 ден на месец) -

150 RUR.
Общо -190 r.

ИЗПОЛЗВАНЕ НА БИОГАЗ

Топлината, получена от изгарянето на биогаз, може да се използва, освен за отопление на вода (отопление, подаване на топла вода) и готвене, за отопление на оранжерии, а през лятото, когато биогазът е в излишък, за сушене на сено и други фуражи или, при хранене с биогаз, абсорбционен хладилник за охлаждане на селскостопански продукти като мляко. Биогазът също може да се използва за производство на електричество, но това е по-малко полезно.
Ако няколко малки ферми или отделни ферми са разположени близо една до друга, препоръчително е да се организира централизирана преработка на отпадъци и полученият биогаз се доставя във фермите или фермите по тръбопроводи.
Има и друга посока на използване на биогаз - оползотворяване на въглеродния диоксид, който се съдържа в него в количество от около 34%. Отстранявайки въглеродния диоксид чрез измиване (за разлика от метана, той се разтваря във вода), можете да го доставяте в оранжерии, където той служи като "въздушен тор", увеличавайки производителността на растенията.

ИКОНОМИЧЕСКА ЕФЕКТИВНОСТ

Биореактор с обем 50 m '! дава 100 m 'биогаз на ден, от които делът на "търговския" газ представлява средно около 70 m * (останалото отива за отопление на реактора), което е 25 хил. m годишно - сума, еквивалентна на 16,75 тона течно гориво обща стойност 1105 r.
Ако капиталовите инвестиции в изграждането на инсталацията - 4500 рубли - се разпределят за 15-годишен период от нейната експлоатация и отчитат оперативните разходи (190 рубли годишно) и разходите за ремонт (1% от стойността на оборудването - 26 рубли годишно), тогава спестяванията от подмяна на течно гориво с биогаз ще бъдат около 590 рубли. в година.
Това изчисление не взема предвид предотвратяването на замърсяването на околната среда, както и увеличаването на добива в резултат на използването на получения висококачествен тор.

ДОКУМЕНТАЦИЯ И ОДОБРЕНИЕ

Специалистите във фермата (машинен инженер, строител, енергетик, електротехник) могат да подготвят проект за документация за изграждането на биореактор за няколко дни. Документацията трябва да включва: технологична схема, план за местоположението на биореактор и топлинен генератор, енергийни и продуктови потоци, тръбопроводи, схема на свързване на помпата и осветителното тяло, изчисление - приблизителна оценка на разходите. Общият план на икономиката трябва да показва основните тръбопроводи, пътища за достъп и гръмоотвод. Документацията трябва да бъде съгласувана с газовата инспекция и пожарната.

БЕЗОПАСНОСТ

При експлоатация на биореактор е необходимо да се спазват всички приложими правила и разпоредби за работа с горивни инсталации на природен газ. Биогазът има по-тясна граница на експлозия от природния газ - от 6 до 12% (вместо от 5-15%). Документацията трябва да предвижда вентилация, която според СН. 433-79, трябва да осигури вътрешен обем до 300 м (осемкратен обмен на въздух на час.

КОНСУЛТАЦИИ