Диссертация (1143334), страница 29
Текст из файла (страница 29)
ст., чтофиксировалось по наружному манометру.Рис. 94. Схема функционирования БГУ-1,5(1 – емкость исходного жидкого навоза; 2 – решето удаления посторонних включений;3 – система загрузки навоза; 4 – спиральный теплообменник; 5– электрокотел;6 – система перемешивания; 7 – выгрузное устройство; 8 – сборник сброженного навоза;9 – газовая горелка)198Общий вид БГУ-1,5 П УрФУ предстален на рис. 95.Рис. 95. Общий вид БГУ-1,5 УрФУ(На переднем плане – блок вспомогательных устройств с системой управления)На 8-е сутки после пуска был проведен качественный анализ состава генерируемого газа. Взятые с помощью газоанализатора пробы показали значительное содержание (до 75 %) СО 2., О2 – 2%, Н2S – 4%.
Указанный факт (высокое содержаниеуглекислого газа в смеси) объясняет причину невозможности воспламенения газовой смеси при попытках ее поджечь [112].Общая схема функционирования БГУ-1,5 УрФУ представлена на рис. 96Рис. 96. Схема БГУ-1,5 УрФУ(1 – метантенк; 2–загрузочная воронка; 3–фильтр-сито; 4–спиральный теплообменник;5–система трубопроводов перемешивания; 6– манометр; 7– расширительный бак;8–разъемное устройство; 9–датчик температуры; 10–система трубопроводов удаления эффлюента; 11–вентили опорожнения (а), перемешивания (б) и подпитки)199Поддержание температурных параметров субстрата осуществлялось автоматикой блока вспомогательных устройств и соответствовало мезофильному режиму.Схема блока представлена на рис.
97.Рис. 97.Схема блока вспомогательных устройств БГУ-1,5 УрФУ(1 – корпус блока; 2 – гидрозатвор биогаза; 3 – огнепреградитель;4 – реле времени; 5 – тепловое реле; 6 – насос водяной; 7 – электрокотел)Экспериментальная установка БГУ-1,5 УрФУ после первой загрузки в течение 5 дней находилась в режиме формирования метаногенной среды, т.е.
роста инакопления бактерий, способных генерировать биогаз.В этот период по наружному манометру наблюдалось весьма незначительноеувеличение давления с метантенке. На 6-е сутки, когда обозначился значительныйрост давления, была осуществлена попытка зажечь газовую смесь, оказавшаяся неудачной.Анализ состава газовой смеси газоанализатором «Qvintox» (рис. 98) показалвысокое содержание СО 2 (до 75 %) что, разумеется, обусловило отрицательный результат.Данный газоанализатор не был предназначен для определения в составе газовой смеси содержания метана. Теоретические и практические данные Ковалева А.
А., Панцхавы Е. С. и др. показывают, что состав генерируемого в метантенкегаза представляет смесь 30–40 % СО2., 60–65 % СН4, до 3 % Н2S, по 1 % О2 и Н2.200Рис. 98. Газоанализатор «Qvintox» с блоком управления и детектированияДальнейшие исследования проводились с использованием хроматографа (рисунок 99) по стандартной методике определения компонентов газовой смеси.Рис. 99. Хроматограф – газоанализатор «Газохром 3101»Забор проб газовой смеси шприцем осуществлялся из двух точек схемы газоснабжения БГУ: от газовой горелки (3) или от вентиля подачи биогаза (4). Схемагазоснабжения представлена на рисунке 100.
Схема водоподачи и подогрева субстрата в БГУ – на рис. 101.Рис.100. Схема газоснабжения из БГУ-1,5 П(1 – гидрозатвор; 2 – огнепреградитель; 3 – газовая горелка; 4 – вентиль подачи биогаза;5 – манометр; 6 – пробки для залива (а) и слива (б) воды из манометра)201Рис. 101. Схема водо- и теплоснабжения БГУ-1,5 П(1– спиральный теплообменник; 2 – бак для воды; 3 – электрокотел; 4 – насос;5 – вентиль подачи воды; 6 – вентиль продувки 7 - пробки для залива (а) и слива (б),удаления воздуха (в), уровня (г))Биогазовая установка БГУ-1,5 УрФУ на полигоне ВИЭ позволила провестиисследования метангенерации на субстратах «местного производства» в условиях,приближенных к реальным (на сельско-хозяйственных комплексах).Подтверждена возможность генерации биогаза в объемах, соответствующихфизическим параметрам метантенка с производительностью, близкой к классическим показателям [99, 101, 103].4.4.4.Исследование эффективности БГУ в составе мКС ВИЭ для автономногообъекта на примере «Энергоэффективного дома»В начале эксплуатации на территории Энергоэффективного дома функционирует экспериментальная биогазовая установка (рис.
102), основное назначениекоторой – утилизация и обеззараживание сбросных вод и отходов жизнедеятельности проживающих в доме жильцов. БГУ предусматривала 4 ступени переработкисубстрата и жидких отходов. Жидкие отходы утилизировались после прохожденияБГУ в подземном поле фильтрации, расположенном на удалении 50 м от дома и наглубине от 3 до 4 м, обеспечивая постоянный сброс отфильтрованной воды.202.Рис.
102. Монтаж БГУ на «Энергоэффективном доме» в п. РастущийСхема системы подачи сбросной воды в поле фильтрации представлена нарисунках 103 и 104).Рис. 103. БГУ для очистки отходов жизнедеятельности ЭЭД203Дренажное поле (поле подземной фильтрации) состоит из сети оросительныхтруб, укладываемых на глубину 3–4 м (в зависимости от глубины промерзаниягрунта), причем расстояние от лотка труб до уровня грунтовых вод предусмотреноне менее 1 м.Схема взаимного расположения четырех секций БГУ для очистки показанана рис. 104.
Схема утилизации сбросных вод «Энергоэффективного дома» приведена на рис. 105.00 –основание из ж/б рабочий объем24131- септик-секция (выгреб)V=2,2 м32- секция аэрацииV=2,0 м33- секция биоочисткиV=1,8 м34- осветлительV=1,6 м35 – на дренажный коллекторРис. 104.
Схема расположения модулей БГУ в планеОтм. «0»13Отм. «–1,4»244Отм. «–1,7»Отм. «–1,9»Отм. «–3,5»Рис. 105. Схема устройства секций БГУ для утилизации сбросных вод в разрезе204Оросительные трубы проложены в виде ответвлений длиной 12,0 м от распределительного трубопровода. Распределительный трубопровод диаметром 100 мм проложен с уклоном 0005. Оросительные и распределительные трубопроводы монтировались из асбестоцементных безнапорных труб.В оросительных трубах диаметром 100 мм выполнялись отверстия диаметром 5 мм направленные вниз под углом 600 к вертикали и располагаемые в шахматном порядке через 50 мм.Под подающими трубами выполнялась подсыпка слоем 200 мм и шириной250 мм из щебня гравия или спекшегося шлака при этом труба погружаласьв подсыпку на половину диаметра.Нагрузка в песчаном грунте на 1 м оросительных труб составляет 30 л/сутв супесчаных грунтах – 15 л/сут.Для выхода воздуха на концах оросительных труб предусмотрены стоякидиаметром 100 мм высота которых на 2000 мм выше планировочных отметок.Расчет объема дренажного поля.Дренажное поле, функционирующее на объекте «Энергоэффективный дом»,несет двойную функциональную нагрузку: осуществляет дополнительную фильтрацию уже осветленных стоков и многократно (в 5 и более раз) увеличивает возможности по объемам сбрасываемых стоков.Объем септика – 2,4 куб.
мПолный рабочий объем очистного коллектора – 7,8 куб. мОбщий объем коллектора – 11,9 куб. мФильтрующие канавы дренажного поля – 4 ед.Протяженность каждой канавы – 12 мГлубина канавы – 2,7 мРабочая глубина канавы – 0,3 мРабочая ширина канавы – 0,5 мРасстояние между канавами – 1,25 мРабочий объем одной канавы – 1,8 куб. мРабочий объем дренажного поля – 9,0 куб. м205Полный объем дренажного поля – 27,0 куб. мИспользование БГУ для удаленного дома обуславивает энергетическую эффективность только в случае достаточно больших и постоянных объемов естественных отходов.
В «Энергоэффективном доме» достаточных объемов отходовдля организации метангенерации нет, т. к отсутствует фермерское хозяйство,а количество семей – восемь (24 жителя).В случае наличия рядом с жильем животноводческой фермы энергетическийпотенциал и эффективность БГУ могут быть рассчитаны и определен соответствующий объем метантенка. Он должен составлять, по разным оценкам, не менее 5–10 м3/сут (по субстрату влажностью 65–70 %).Важные зависимости выхода СН4 и СО2 от времени сбраживания (разовая загрузка) были получены в УрФУ на экспериментальной установке БГУ-1,5и приведены на рис.
106.Производительность10080СН4%60СО24020005101520время, сутРис. 106. Зависимость выхода СН4, СО2от продолжительности сбраживания навоза и производительностьПри первичной загрузке субстрата можно наблюдать интенсивный рост выработки углекислого газа в первые 5 суток и незначительный – метана. С течениемвремени, приблизительно на 10-е сутки, начинается выработка биогаза (СН4 – 65 %,СО2 – 35 %), установка выходит на режим – 100-процентную производительность.2064.4.4.1.Зависимость выхода биогаза от влажности субстратаВ ходе исследований эффективности метангенерации БГУ был проведен эксперимент по определению зависимости выхода биогаза от влажности субстрата.Свежий субстрат завозился со Свердловского сельско-хозяйственного комплексаКРС «Тепличное» и подвергался очистке от включений (солома).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
