169225 (Технологія метанового зброджування гнойової біомаси), страница 3

На рівні дослідницьких і експериментальних робіт БГУ займається низка установ України, як-от: — Інститут технічної теплофізики НАН України; — Інститут електродинаміки НАН України; — Український інститут досліджень навколишнього середовища і ресурсів — Український державний лісотехнічний університет; — Український науковий центр технічної екології (Донецьк).

Деякі установи і підприємства мають власні експериментальні зразки БГУ. Зокрема, фастівське ВАТ Машинобудівний завод “Червоний Жовтень” разом із київською науково-виробничою фірмою “Альтек” створили малогабаритну біогазову установку з об'ємом метантенка 2–4 м³, призначену для переробки відходів ВРХ. Дніпропетровське ЗАТ “Об’єднана інжинірингова компанія" розробляє і виготовляє БГУ з об’ємами метантенків 3 і 6 м³ для індивідуальних господарств.

За проектом Сумського НВО ім. М.В. Фрунзе і донецького Українського наукового центру технічної екології (УкрНТЕК) у Харківській області (с. Н-Мажарове) будується установка „Біогаз 5–61С”. Вона призначена для переробки відходів ВРХ, її продуктивність за вихідною сировиною — 50 т/добу. Одержуваний біогаз має використовуватися для виробництва 640 Гкал/рік теплової енергії, тверда фракція — як органічне добриво, а рідкі стоки — для зрошення. БГУ впроваджується за фінансової підтримки Комітету енергозбереження України.

УкрНТЕК розробив також проекти установок „Біогаз 6 МГС3”, „Біогаз 15 МГС1”, „Біогаз 50 МГС1” для малих фермерських господарств Донецької і Сумської областей. Установку „Біогаз 6 МГС3" у 2003 р. змонтовано і запущено в одному з фермерських господарств поблизу міста Лімасол на Кіпрі.

Отже, в Україні біогазова технологія перебуває нині в стадії переважно експериментальних зразків і пілотних проектів [54,5,20].

1.3 Оптимізація роботи БГУ

Комплекс організаційно-технологічних і технічних заходів, спрямованих на забезпечення рентабельного ведення біогазового виробництва. Для оптимізації потрібна інформація про хімічний склад гнойової або іншої біомаси і про кількість її протягом дня і року. Від однієї корови масою 500 кг за добу з гноєм дістають 4,8 кг сухої органічної речовини, з якої утворюється 1,0—2,4 м³ біогазу. Еквівалентний об'єм біогазу мають з гною, що надходить протягом доби від дев'яти свиней на відгодівлі (живою масою 60 кг) або п'яти свиноматок. Для виробництва біогазу використовують також відходи рослинництва [16,17].

При виробництві біогазу потрібна оптимізація співвідношення С : N. Цей параметр коригують внесенням в утилізовану біомасу відходів з високим вмістом азоту, наприклад, курячого посліду або гною свиней.

Інтенсивність метаногенезу залежить від величини рН гною. При використанні дезинфікуючих препаратів, засобів, виготовлених на-основі лужних речовин, рН гною підвищується до 8,0—8,5. Є приклади, коли рН гною на свинарських комплексах було нижчим 7,0. При використанні в БГУ курячого посліду токсичність виникає внаслідок підвищеного вмісту в поживному середовищі аміаку. Оптимізації середовища досягають додаванням подрібненої біомаси з високим вмістом вуглецю. Кращою складовою для поліпшення співвідношення С : N є солома.

Оптимізація роботи БГУ включає і визначення джерел використання біогазу. Енергія біогазу може бути-використана як для утилізації гною та задоволення потреб тваринницького комплексу, так і з іншою метою. Графік підключення споживачів біогазу є важливою умовою оптимізації роботи БГУ. Найефективнішим є використання біогазу для виробництва електроенергії. Тепло, яке утворюється в процесі трансформації енергії біогазу в електричну, використовують для підтримання температурного режиму в біореакторі, для підігрівання води та інших потреб. Найбільш рентабельною вважається заміна мазуту на біогаз, оскільки добута з біогазу енергія приблизно на 30 % дешевша. Діоксид вуглецю, що міститься в біогазі, доцільно використовувати як консервант кормів і для підвищення ефективності фотосинтезу в теплицях. Зменшення вмісту вуглецю в шламі супроводжується зміною співвідношення С : N у бік зменшення. Наявність калію і фосфору надає шламу властивостей високоякісного добрива, в якому поживні речовини містяться в доступній для рослин формі і співвідношенні. Внесення в грунт шламу, який не має специфічного запаху, доцільне і з екологічної точки зору [16].

Надосадова рідина також не має неприємного запаху. У цій рідині вміст органічних речовин на 80 % менший, а її біологічна потреба в кисні на 80 % нижча, ніж до анаеробної ферментації. За санітарно-гігієнічними показниками надосадову рідину можна спустити в каналізаційну мережу чи водоймища, хоч це суперечить ідеї безвідхідного виробництва. Рентабельність виробництва біогазу підвищується, якщо надосадову рідину використовують як поживне середовище для вирощування гідробіонтів, які потім можна ввести в раціони сільськогосподарських тварин або використати їхню біомасу для виробництва біогазу. При цьому ще раз слід звернути увагу на великі втрати азоту при аеробному розкладанні біомаси. Так, з 37 кг азоту, що міститься в гної, після аеробної обробки його в грунт повертається лише 12—15 кг, тоді як при анаеробній ферментації в грунт надходить 36 кг (В. В. Алексеев, М.Я. Лямин, 1985) [9,5].

2. МАТЕРІАЛ І МЕТОДИКА ВИКОНАНОЇ РОБОТИ

Матеріалом для написання випускної роботи послужили дані взяті під час проходження виробничої практики в СТОВ „Пологівське” Васильківського району Київської області. Дані були зібрані із річних звітів в період з 2004 по 2006 роки.

На основі вихідних даних по господарству проведено теоретичні розрахунки параметрів біоконверсії гнойової біомаси методом анаеробного метанового зброджування. Розрахунки проводились за допомогою методичних вказівок кафедри Екології та біотехнології БНАУ.

Основні етапи проведення розрахунків:

• Визначення виходу гнойової біомаси на господарстві;

• Визначення параметрів БГУ за оптимізованих параметрів зброджуваної біомаси;

• Визначення рентабельності біогазового виробництва, враховуючи коефіцієнт виходу товарного біогазу;

• Визначення еквівалентних кількостей традиційних енергоносіїв, які вдасться зекономити впровадивши дану технологію

3. ВЛАСНІ ДОСЛІДЖЕННЯ

3.1 Характеристика господарства

Сільськогосподарське товариство з обмеженою відповідальністю “Пологівське” розташоване у Васильківському районі Київської області. Відстань від районного центру складає 41 км, від обласного центру міста Києва – 76 км.

Підприємство “Пологівське” розташоване у Лісостеповій зоні України для якої характерний помірнокліматичний клімат. Землі господарства однорідні, являють собою чорнозем з вмістом гумусу у верхньому шарі від 1,8 до 3,2 %.

Рельєф сільськогосподарських угідь в основному рівнинний, але є невеликі підвищення і яри. Ерозії ґрунтів не спостерігаються. Загальна вирівняність ґрунтів господарства дає змогу для механізованого обробітку сільськогосподарських угідь, посіву і збору урожаю, транспортуванню продукції.

Вегетаційний період розвитку сільськогосподарських культур розрахований на 180-200 днів. В цьому природнокліматичні умови зони сприяють вирощуванню на орних землях зернових та технічних культур. Середньорічна температура повітря складає +5,6^оС, максимальна становить +35,8^оС, мінімальна - 29,5^оС, середньорічна кількість опадів 495 мм.

Вітри переважно західні та північно-західні. Відносна вологість повітря становить 60-65%.

В СТОВ “Пологівське” одна автотранспортна дільниця. На території молочно-товарної ферми розташована конюшня. Площа ріллі становить 2180,4 га.

Структура посівних площ, урожайність сільськогосподарських культур та рівень виробництва кормів приведено в таблиці 3.

Таблиця 3.

Структура посівних площ, урожайність сільськогосподарських культур

Із структури посівних площ господарства бачимо, що найбільшу питому вагу в площі посівів займають зернові культури, яка складає 43,7%, кормові культури 41,48%. Із зернових культур найбільш вирощується озимих зернових, але їх площа за останні три роки не змінилася і становить 100% від 2004 року.

З кормових культур найбільше висівають кукурудзу на силос і зелений корм, що становить відповідно 17,2%.