1598005433-e56a4b827448586987c6a2104f124b32 (Биогаз. Теория и практика. В. Баадер, Е. Доне, М. Бренндерфер, 1982u), страница 2

В открытой дискуссии о возможностях получения энергии из источников, которые до сих пор совсем не использовались или использовались лишь в незначительной мере, биогазу стало придаваться большое значение. Значимость его увеличилась еще и потому, что на основе данных о годовом объеме сельскохозяйственных органических отходов бы- ли сделаны весьма оптимистические прогнозы о количестве энергии, которое можно получить из этих отходов, превращая их в биогаз. Однако при этом недостаточно учитывали то обстоятельство, что эти отходы различаются между собой не только по виду, составу и состоянию, чем оказывают очень сильное влияние на выход газа, но и (в особенности отходы растениеводства) то, что они поступают в различное время из разных мест и болыцей частью с неодинаковыми качественными и количественными характеристиками.

На затраты труда и денежных средств, которые необходимы, чтобы превратить органические отходы в субстрат для получения газа биологическим способом, обращали так же мало внимания, как и на повышенные затраты, связанные с иссяканием содержащегося в этих отходах энергетического потенциала. Промежуточный баланс, подведенный на совещании Кураториума 10 марта 1974 г., вновь указал на узкие границы, в пределах которых и в наши дни возможно экономичное использование биогазового метода в сельском хозяйстве ФРГ. Наше исследование дополняет и подкрепляет полученные к том«у времени выводы. С учетом уровня научных данных, имевшихся в немецкой и зарубежной специальной литературе, в первой части книги даны рекомендации по технологии упомянутого метода, в особенности в отношении факторов и взаимосвязей, характеризующих процесс получения газа, и по определяемым ими предпосылкам для выработки биогаза из растительных остатков и отходов сельскохозяйственного производства.

Во второй части приведены данные о возможностях использования биогаза в сельском хозяйстве и связанные с этим технические и экономические вопросы производства, Материалы публикуемого обзора должны облегчить оценку биогазового метода в его различных вариантах как средства для утилизации растительных отходов, благоприятного с точки зрения защиты окружающей среды, а также как источника энергии, позволяющего экономить затраты энергоносителей, которые поступают в сельскохозяйственное производство извне.

Исследование представляет собой результат совместной работы Научно-исследовательского института по сельскохозяйственным машинам Федерального центра сельскохозяйственных исследований, Брауншвейг-Фель- ВВЕДЕНИЕ тенаота сгорание О Млм на 1 кг сукого вещества Доке органической массы в отмен массе суке~о вашества, М Органические откоаы Отходы растительного происхождения 1 Экскременты крупяого рогатого скота Экскременты сонной 99, .,98 18...19 18...19 18...19 14,..18 77 80 77 кенроде 1в технологической области, ч, !) и КТВ1, Дармштадт 1в производственно-технической и экономической областях, ч. П). Авторгя приносят большую благодарность г-ну д-ру Титьену из Научно-исследовательского института растениеводства н семеноводства Федерального центов сельскохозяйственных исследований и г-ну д-ру Лоллю цз Института водоснабжения, утилизации сточных вод н землеустройства Технического университета Дармштадт за критический разбор рукописи и многочисленные ценные указания, Упомянутые или рассмотренные в данной работе литературные источники представляют собой лишь часть немецких и зарубежных публикаций на эту тему.

Однако от исчерпывающего указателя литературы по бпогазовой технологии мы отказались, поскольку он должен вскоре быть выпущен документационпым центром «Сельскохозяйственная техника». Председатель рабочей комиссии КТВ) «Сельскохозяйственная техника и защита окружающей среды» проф. д-р-пнж. В. Баадер Апрель 1978 г. К органическим остаткам и отходам сельскохозяйственного производства относятся главным образом экскременты животных и растительные материалы, в особенности солома, а также свекольная и картофельная ботва и другие растительные остатки, если они не используются непосредственно в качестве корма.

Содержащиеся в этих ооганических материалах компоненты в большинстве случаев могут быть вновь использованы как растительные удобрения, что позволит таким образом заменять минеральные удобрения, требугощне больших затрат энергии и средств. Благодаря относительно высокой теплоте сгорания 1табл. 1) эти материалы обладают также энергетическим потенциалом, который может быть использован различными способами. Один из иих — производство газа 1биогаза) с высоким содержанием энергии путем анаэробного сбрахсивания. Данные о ежегодном количестве экскрементов животных, получаемом в сельском хозяйстве ФРГ, приво- Таблица 1.

Теплота сгорания различных органических материалов и видов топлива Лродолжение тепзота сгорании 0 Мдж.'и' Количество откопав Источник позучеаин Вил топлива в том амсле скормлено всего Выход прохукт Экскременты животных с добавлением растительных остатков илн без них Дерево, солома Экскременты живот- ных Биогаз ботвы ботвы со.тоны соломы 20...25 о...7 7 014 2!2з 6 971 1 067 3 445 531 1О 853 18 203 23 051 11 433 3 974 8 853 1 440 5 030 797 Пшеница Рожь Ячмень Смешанное зерно Овес Куиуруза Картофель Сахарная свекла Кормовая свекла Генераторный газ Пнролизный газ 3 830 18...20 18...20 33...38 36 93 Светильиый газ Природный газ Метан Пропан (газообразный) Дизельное топливо, котельное топливо, бензин Пропан (сжнженный) Каменный уголь Дрова 4 341 13 652 6 224 8 990 4 050 41...45 МДж,'кг 46 30 ..33 14 ..!9 Внхол зкскремеи- тов"* **з и сгони Погагалзе* Вил животных кг в сутки на ! ус.с.

гол. мтн. т за гах мзн. ус.т. гал. ската Крупный рогатый скот Свиньи Куры 19 45 37 ' 50 164,48 29,78 6', 65 14,493 19,80о 88,705 10,014 2,205 0,365 с7ро !алгос и не Пронентиое салерзсанне во влас наа массе *' *"г Вил живошых органичес- ких ве- ществ фосфора <р,о,! сухого вещества азата Крупный рогатый скот Свиньи Куры 0,5 0,8 1,3 0,2 0,4 1,0 !1,0 8,5 22,0 9,0 6,5 !7,0 10 Таблица 2, Поголовье животных, выход и состав экскрементов (ФРГ, 1975 г.) * по Нза). "" По (91. з" длн лобных корав, откармливаемых синева, кур-несушек. Тобакко 3.

Производство важнейших видов продукции растениеводства н количество соответствующих им отходов в ФРГ за 1975 г., тыс. т (146] дятся в таблице 2, о количестве важнейших остатков и отходов растениеводства — в таблице 3. Биологическое разложение преимущественно органических соединений, а также части легколетучих и резко- пахнущих веществ, содержащихся прежде всего в свежих экскрементах животных, приводит к выделению газов и образованию запаха. Неорганические элементы в зависимости от их вида, состава, сроков и места поступления могут вызвать неблагоприятные последствия, например снижение урожайности и качества продукции растениеводства или загрязнение вод. Кроме того, наличие в отходах возбудителей болезней представляет собой потенциальную опасность для людей и животных.

Таким образом, подход к проблеме переработки отходов сельскохозяйственного производства должен базирсзваться прежде всего на требованиях защиты окружающей среды, куда входят: — устранение эмиссии неприятных запахов при получении и хранении отходов; — предотвращение контаминации продукции, заражения людей и животных возбудителями болезней; — предотвращение перегрузки почвы, воды и растений вредными веществами. При этом применение анаэробных методов сулит дополнительные преимущества с точки зрения производства сельскохозяйственной продукции и экономии энергии, так как прп известных условиях позволяет экономить покупные удобреяия благодаря использованию удобри- тельных свойств продуктов сбражпвания, а также первичную энергию путем реализации энергетического потенциала растительных отходов.

Те или иные цели процесса переработки отходов, определяемые требованиями охраны окружающей среды, могут быть достигнуты в результате использования как аэробного, так н анаэробпого способа брожения. Решающие факторы прн выборе конкретного способа: — первоначальные и эксплуатационные расходы; — надежность в эксплуатации; — требования к техническому обслуживанию и эксплуатации; — - эффективность использования получаемой продукции. Есчи исходный материал находится в жидком состоянии, то анаэробный способ брожения предпочтительнее в смысле эксплуатационных расходов, поскольку потребяость в энергии для отдельных этапов процесса (например, подогрева) может быть покрыта за счет полученного газа и при соответствующем ведении процесса возможно дополнительное снижение затрат благодаря полезному использованию избыточного количества газа.

Еще одним преимуществом анаэробного сбраживания моэкио считать повышенное содержание азота в конечном субстрате, что важно для питаяпя растений (при аэробном сбраживании потери азота достигают 40%). Таким образом, для сельскохозяйственного производства анаэробный способ представляет собой альтернативу аэробному, поскольку первый связан с относительно малыми затратами энергии и неболыпими потерями азота. В каком объеме и с какими затратамн можно получить прн этом из излишков газа дополнительную полезную энергию для сельскохозяйственного производства или даже для сторонних потребителей, зависит от большого числа технологических, производственно-технических и экономических факторов.

Часть 1 ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАНОВОГО БРОЖЕНИЯ В. БААДЕР 1. Основные положения 1.1. Особенности процесса 1.1.1. Процессы биохимических превращений [15, 17, 18, 58, 60, 911 На первом этапе анаэробного сбраживання органических веществ путем биохимического расщепления (гидролиза) сначала происходит разложение высокомолекулярных соединений (углеводов, жиров, белковых веществ) на низкомолекулярные органические соединения. На втором этапе при участии кислотообразующих бактерий происходит дальнейшее разложение с образованием органических кислот и их солей, а также спиртов, СОс и Нм а затем Нс8 и МНа. Окончательное бактериальное преобразование органических веществ в СОя и СН4 осуьцествляется на третьем этапе процесса (мета- новое брожение).

Кроме того, из СОс и Н, образуется д этап грзтап 06разэбание кисвот дсразобанив метана пенок- а ка Ш йоаи- сакариби-в Размнозквние оактврий аактерий 1 этап Гиброаиз Свуой таам йснвбньсв компонвтпиз ~ар -~-бис мир Рис, д Этапы процесса анаэробното брожсшзя 144). $ в Я Угвясисаотй 1й. к газ, боба Размнозсенсе !3 в дальнейшем дополнительное количество СН4 и НзО (рис. 1).