Экология/4.Промышленная экология и медицина труда

Вакула Ю.В.

Національний університет харчових технологій

Переваги метанового бродіння

Метанове бродіння — метод біотехнології, що полягає у ферментаційному перетворюванні біоценозом анаеробних мікроорганізмів більшості органічних полімерних та інших сполук на метан і вуглекислий газ. Це один з відомих методів очищення стічних вод, обробки осадів первинних відстійників і надлишкового активного мулу очисних споруд каналізації.

Метанове бродіння ефективніше для перероблення відходів за звичайні аеробні методи. Хоча процес був відомий з середини 20 століття, він отримав значну увагу лише в 21 столітті через збільшення економічної вигоди від нього за рахунок отримання палива.

Перевагами анаеробного методу є низька енергозатратність (енергоспоживання процесів анаеробного очищення становить ~ 10% від енергоспоживанняаеробного очищення), високі навантаження, одержання метану як енергоносія, утворення невеликої кількості надлишкового мулу, невеликі площі для споруд, можливість застосування модулів доочищення, а вартість анаеробного очищення у 13 разів менша, ніж аеробного.

З економічного погляду метанове бродіння висококонцентрованих стічних вод дає можливість значно знизити екологічні платежі за скиди забруднень у природні водойми або системи каналізації при мінімальному рівні експлуатаційних витрат, а також забезпечує значну частину потреб у теплі. Так, 1м³ біогазу від концентрованих стічних вод молокопереробного заводу дає 1,6-2,3 кВт електроенергії та 3,5 кВт теплової енергії, енергетична цінність 1м³ біогазу, який містить 60 % метану, складає 22-24 МДж і є еквівалентним 0,65-0,7 л умовного палива, а об’ємна теплота згоряння біогазу, одержаного при розкладанні стоків оброблення картоплі, становить 80 % порівняно з природним газом. Крім того, вартість анаеробного очищення становить суму в 13 разів меншу, ніж аеробного.

       На прикладі застосування анаеробного зародження з метою очищення стоків комунального господарства, цей засіб набув поширення в практиці очищення висококонцентрованих стоків промислових підприємств різних галузей. Метанове бродіння за кордоном використовують для очищення висококонцентрованих стічних вод підприємств по виробництву пальмової олії.

       Крім того, анаеробне предочищення жировмісних стічних вод коштує в 8,3 рази менше, ніж обробка електричним струмом, як одного з найбільш ефективних засобів очищення стічних вод даної категорії. Річний економічних ефект від впровадження технології передочищення жировмісних вод в метантеку становить приблизно 7,5 млн грн. Загальний економічний ефект від впровадження технології очищення стоків в метантеку та з їх подальшим доочищенням в симбіотенку (тобто із використанням анаеробно-аеробної очистки) становить близько 12 млн. грн. Застосування аеробного доочищення жировмісних стічних вод було пов’язано з тим, що існує велика різниця по відношенню до змін в системах аеробного та анаеробного розкладання жирів, яка заклечається в більшому окисленні жирів в аеробному режимі обробки стоків (прибл. втричі), ніж в анаеробному, так як в першому протікає особливий синтез лінолевої кислоти.

При зменшенні видобутку та збільшенні вартості традиційних видів палива (вугілля, нафтопродукти, природний газ тощо), використання органічних відходів, відходів тваринництва, рослинних залишків сільськогосподарського виробництва, твердих побутових відходів комунального господарства міст, якщо не повністю, то хоча б частково забезпечить потреби в енергетичних ресурсах.

В зв'язку з цим актуальною проблемою є пошук і використання відновлювальних джерел енергії. Екологізація господарської діяльності потребує структурно-технологічної перебудови управління енергетичним комплексом на базі трансферу інноваційних енергоощадних екологічно безпечних технологій.

При переробленні органічних відходів з метою виробництва біогазу як альтернативного джерела енергії вони використовуються повністю. В результаті не лише покращується санітарний стан території, знищуються збудники інфекційних захворювань, зникає неприємний запах рослин, що гниють, знищується насіння бур‘яну, але й утворюються цінні високоякісні добрива, що мають підвищений гумусний потенціал.

Як вихідний матеріал для одержання біогазу можуть бути використані відходи тваринницьких ферм та різних рослин, побутові органічні відходи населених пунктів. Вихід і склад біогазу визначається значною кількістю чинників, але в основному залежить від складу вихідної сировини. Процес анаеробного розкладу органічних речовин здійснюється двома основними групами мікроорганізмів.

Перша група – це гетеротрофні кислототворні бактерії, які клітковими ферментами здійснюють гідроліз (розклад) складних органічних з’єднань (білків, жирів, вуглеводнів) до мономерів та утилізують їх із створенням низькомолекулярних кислот, діоксиду вуглецю, аміаку, сірководню та води.

Друга група анаеробних організмів – це метанотворні бактерії, які в своєму розвитку використовують лише низькомолекулярні органічні речовини, тобто продукти обміну кислототворних бактерій.

Література

1. Дослідно-промисловий регламент комплексного технологічного очищення стічних вод Вінницького олійножирового комбінату. – Київ, 2001 р.
2.Мачигін В.С., Щербаков Л.М. Очистка стічних вод підприємств олійножирової промисловості. – Харків: Вища школа, 1999 р.

3.Ратушняк Г. С. Енергозберігаючі відновлювальні джерела теплопостачання: навч. посібник/ Г. С. Ратушняк, В. В. Джеджула, К. В. Анохіна. – Вінниця: ВНТУ, 2010. – 170 с. – ISBN 978-966-641-384-3.