Лекция 18,19

Современные технологии переработки отходов. Современные технологии переработки отходов агропромышленного комплекса с получением биогаза.

Когда-то нефть, газ и уголь – традиционные энергоресурсы обеспечили человечеству промышленную революцию и инновационный скачок. Сегодня даже по самым оптимистичным расчетам ископаемых ресурсов может хватить лишь на несколько веков. Поэтому без сомнения, будущее планеты за возобновляемыми источниками энергии. Возобновляемые источники энергии – источники энергии, использующие энергию солнца, ветра, земли, биомассы, воды (морей, океанов, рек), которые существуют постоянно или периодически возникают в окружающей среде. Преимуществ у возобновляемых источников множество. Они неисчерпаемы, а это, в свою очередь, - залог стабильности и энергетической безопасности. И самое главное: показатели экологической и энергетической эффективности таких источников энергии чрезвычайно высоки. Недаром развитие возобновляемых источников энергии всегда упоминается среди мер по борьбе с глобальным потеплением и ограничению выбросов парниковых газов. Этот фактор чрезвычайно важен и актуален, поэтому внедрение такой альтернативной энергетики – жизненно необходимо и практически неизбежно.

В альтернативной энергетике особое место занимает переработка биомассы (органических сельскохозяйственных и бытовых отходов) метановым брожением с получением биогаза, содержащего около 70% метана, и обеззараженных органических удобрений. Наиболее важна утилизация биомассы в сельском хозяйстве, где на различные технологические нужды расходуется большое количество топлива и непрерывно растет потребность в высококачественных удобрениях. Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около 60 разновидностей биогазовых технологий.

Биогаз - это смесь метана и углекислого газа, образующаяся в процессе анаэробного сбраживания. Остаток, образующийся в процессе получения биогаза, содержит значительное количество органических веществ и может быть использован в качестве удобрения. Получение биогаза экономически оправдано и является предпочтительным при переработке постоянного потока отходов (стоки животноводческих ферм, растительных отходов и т. д.). Экономичность заключается в бесплатном исходном сырье (отходах), в малозатратной организации и управлении их подачей. Получение биогаза особенно эффективно на агропромышленных комплексах, где существует возможность полного экологического цикла.

Получение биогаза из органических отходов имеет положительные особенности:
1. Биогаз с высокой эффективностью может быть использован для получения тепловой и электрической энергии;

2. Анаэробная переработка отходов животноводства, растениеводства и активного ила позволяет получать уже готовые к использованию минеральные удобрения с высоким содержанием азотной и фосфорной составляющей (в отличие от традиционных способов приготовления органических удобрений методами компостирования, при которых теряется до 30-40% азота);

3. Происходит обеззараживание остатка и устранение патогенных микроорганизмов, отходы после анаэробной переработки отвечают требованиям, предъявляемым органами охраны природы;

4. Б иогазовые установки могут быть размещены в любом регионе страны и не требуют строительства дорогостоящих газопроводов и сложной инфраструктуры;

5. Биогазовые установки могут частично или полностью заменить небольшие устаревшие котельные и обеспечить электроэнергией и теплом близлежащие деревни, поселки.

Биогаз – общее название горючей газовой смеси, получаемой при разложении органичнеских субстанций в результате анаэробного микробиологического процесса (метанового брожения).

Для эффективного производства биогаза из органического сырья создаются комфотные условия для жизнедеятельности нескольких видов бактерий при отсутствии доступа кислорода.

В зависимости от вида органического сырья состав биогаза может менятся, но, в общем случае, в его состав входят метан (CH4, доля - 63%), углекислый газ (CO2, доля - 33%), небольшое количество сероводорода(H2S, доля - 2%), аммиака (NH3, доля - 1%) и водорода (H2, доля - 1%).

Так как биогаз на 2/3 состоит из метана – горючего газа, составляющего основу природного газа, его энергетическая ценность (удельная теплота сгорания) составляет 60-70% энергетической ценности природного газа, или порядка 7000 ккал на м3. 1м3 биогаза также эквивалентен 0, 7 кг мазута и 1, 5 кг дров.

Биогаз широко применяется как горючее топливо в Германии, Дании, Китае, США и других развитых странах. Он подается в газораспределительные сети, используется в бытовых целях и в общественном транспорте. Сегодня начинается широкое внедрение биогазовых технологий на рынках СНГ и Прибалтики.

Сырьем для получения биогаза может служить широкий спектр органических отходов – твердые и жидкие отходы агропромышленного комплекса, сточные воды, твердые бытовые отходы, отходы лесопромышленного комплекса.

Качество отходов характеризуется влажностью, выходом биогаза на единицу сухого вещества и содержанием метана в биогазе.

Современные технологии позволяют перерабатывать в биогаз любые виды органического сырья, однако наиболее эффективно использование биогазовых технологий для переработки отходов животноводческих и птицеводческих ферм, предприятий АПК и сточных вод, так как они характеризуются постоянством потока отходов во времени и простотой их сбора.

Биогазовая установка – устройство, осуществляющее переработку органических отходов в биогаз и органические удобрения. Биогазовая станция – более широкое понятие, оно включает комплекс инженерных сооружений, состоящий из устройств для подготовки сырья, производства биогаза и удобрений, очистки и хранения биогаза, производства электроэнергии и тепла.

В биореакторе поддерживается постоянная температура, необходимая для активной деятельности бактерий (от 31 до 70 С°). Работа всей установки регулируется автоматикой. Число занятых на биогазовых станциях среднего масштаба не превышает 10-15 человек.

Мощность биогазовых станций варьируется в пределах от 1 кВт (бытовые установки) до нескольких десятков МВт.