Мухин В. М., Тютюнник Ю., Мукажанов Е.

 

Казахский национальный аграрный университет

 

получениЕ биогаза по безотходной,

экологически чистой технологии

 

 

 

В основе биогазовых технологий лежат сложные природные процессы биологического разложения органических веществ в анаэробных (без доступа воздуха) условиях под воздействием особой группы анаэробных бактерий. Эти процессы сопровождаются минерализацией азотсодержащих, фосфорсодержащих и калийсодержащих органических соединений с получением минеральных форм азота, фосфора и калия, наиболее доступных для растений, с полным уничтожением патогенной (болезнетворной) микрофлоры, яиц гельминтов, семян сорняков, специфических фекальных запахов, нитратов и нитритов. Процесс образования биогаза и удобрений осуществляется в специальных биореакторах-метантенках.

Для получения биогаза можно использовать растительные и хозяйственные отходы, навоз, сточные воды и т. п.

В последнее время все большее внимание привлекают нетрадиционные - с технической точки зрения - источники энергии: солнечное излучение, морские приливы и волны и многое другое. Некоторые из них - например ветер - находили широкое применение и в прошлом, а сегодня переживают второе рождение. Одним из «забытых» видов сырья является и биогаз, использовавшийся еще в Древнем Китае и вновь «открытый» в наше время.

Биогаз - смесь газов. Его основные компоненты: метан (СН4) - 55-70% и углекислый газ (СО2) - 28-43%, а также в очень малых количествах другие газы, например - сероводород (H2S).

В среднем 1 кг органического вещества, биологически разложимого на 70%, производит 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды и 0,3 кг неразложимого остатка.

Разработка установки, предназначеной для безотходной, экологически чистой переработки органических отходов сельскохозяйственного производства (навоза, помета, фекалий), имеющего КРС или других домашних животных (свиньи, овцы, козы, лошади, пушные звери и т.д.) и птицу (куры, гуси, утки, индюшки и т.д.) в газообразное топливо – биогаз, конвертируемый далее в электрическую и тепловую энергию, экологически чистые жидкие или твердые органические удобрения, лишенные нитратов и нитритов, семян сорняков, патогенной микрофлоры, яиц гельминтов, специфических запахов

Оборудование для производства биогаза и удобрений, поможет, снизит затраты на утилизацию органических отходов (коровий, овечий, птичий, свиной и др. навоз) и дополнительно позволит выпускать высокоэффективное экологически чистое органическое удобрение. Установив оборудование, вы сможете забыть о покупке дорогостоящих минеральных удобрений и полностью обеспечить потребности своего хозяйства в подкормке сельхохозяйственных культур.

Оборудование вырабатывает источник энергии – биогаз, который можно использовать для получения электроэнергии, для нагрева воды в технологических целях и т.д.

Предлагаемая установка показана на рис.1. Ее ферментатор сделан в яме, имеющей квадратное поперечное сечение размерами 2X2 и глубиной примерно 2,5 м. Яма облицована железобетонными плитами толщиной 10-12 см, оштукатурена цементом и покрыта для герметичности смолой. Канавка гидрозатвора глубиной около 50 см также бетонная, колокол сварен из кровельного железа и может на четырех «ушках» свободно скользить по четырем вертикальным направляющим, установленным на бетонном резервуаре. Высота колокола примерно 3 м, из которых 0,5 м погружено в канавку.

Рис.1- Схема установки для получения биогаза

1 - яма ферментатора с сырьем, 2 - колокол, 3 - выпускной патрубок, 4 - трубопровод (шланг) подачи биогаз.

 

В ночное время, когда биогаз не используется и накапливается под колоколом, возникает опасность, что последний из-за избыточного давления опрокинется. Резиновый резервуар служит дополнительной емкостью. Ферментатора размером 2x2x1,5 м вполне достаточно для работы горелок, а при увеличении полезного объема установки до 1 м3 можно получить количество биогаза, достаточное и для обогрева жилища. Особенность этого варианта установки - устройство колокола из прорезиненного полотна, применяемого для изготовления надувных лодок. Ферментатор представляет собой металлический резервуар. Колокол вводится в находящийся в ферментаторе навоз на глубину не менее 30 см для обеспечения гидравлического заслона выходу биогаза в атмосферу. В верхней части разбухающего резервуара предусмотрен кран, соединенный со шлангом; по нему газ поступает к газовой плите с конфорками и колонке для нагрева воды. Чтобы обеспечить оптимальные условия для работы ферментатора, навоз смешивается с горячей водой.

Для обогрева ферментатора используется и эффект теплицы. Над емкостью сооружается металлический каркас, который покрывают полиэтиленовой пленкой: при неблагоприятных погодных условиях она сохраняет тепло и позволяет заметно ускорить процесс разложения сырья.

Одной из главных трудностей сельского хозяйства всегда была переработка органических отходов. Решать эту проблему приходится как крупным сельскохозяйственным комплексам, так и частным подсобным хозяйствам. Биотехнологиям сегодня в отраслях, смежных с сельским хозяйством отводится немаловажное место. В основе биотехнологий лежит способ использования биологических существ бактерий, микроорганизмов, клеточных структур для выработки ценных продуктов. Биотехнология тесно связана с генной инженерией, генетикой, микробиологией, биохимией и многими другими биологическими дисциплинами. Разработки в области переработки органических отходов показали, что из отходов можно получать высокопроизводительные органические удобрения и газообразное горючее вещество – биогаз.

Суть процесса заключается в следующем. В биореакторах - специальных герметичных агрегатах - происходит брожение, органические элементы подвергаются переработке в анаэробных условиях, то есть без доступа кислорода, при высоких температурах. Непрерывный технологический процесс обуславливает образование биогаза и жидких органических удобрений. Биогаз, основными элементами которого являются углекислый газ и метан, проходит в газгольдер. Полученные в биореакторах экологически безопасные органические удобрения легко абсорбируются сельскохозяйственными культурами, они лишены возбудителей болезней и семян сорняков. Органические удобрения содержат макро- и микроэлементы, аминокислоты и фитогормоны, способствующие росту растений. На газообразном горючем - биогазе могут эксплуатироваться газовые водонагреватели, обогреватели воздуха, бытовые газовые приборы, газогенераторы. Жидкие органические удобрения применяют на всех типах почв для цветов, декоративных кустарников, овощных, плодово-ягодных, кормовых культур и т.д. Особенно действенно применение жидких органических удобрений для подкормок овощных и других сельскохозяйственных культур. Ученые-биотехнологи утверждают, что органические удобрения, сброженные в биореакторах в сто раз продуктивнее навоза. 

Оптимальной технологией переработки жидких органических отходов является технология с применением биореакторов и биогазовых агрегатов. Эта технология доступна для свиноферм, птицеферм, ферм крупного рогатого скота, частных фермерских хозяйств.