В работе описывается утилизация и нейтрализация отравляющих окружающую среду бытовых отходов и использование их в качестве исходного материала (ресурса) для получения качественно нового вторичного продукта; получения метана из животноводческого, птицеводческого навоза; нами разработано специальное технологическое устройство «Биогазовая станция».
Ключевеы слова: биогаз, станция, технология, метан, окружения, навоз, ресурс, отход.
Огромное внимание уделяется сейчас проблемам экологии и охраны здоровья населения по всему миру. Один из ее аспектов утилизация и нейтрализация отравляющих окружающую среду бытовых отходов и использование их в качестве исходного материала (ресурса) для получения качественно нового вторичного продукта.
Среди этих наиболее актуальным направлением является биоэнергетика, основанная на достижениях ряда наук — биохимии, биофизики, молекулярной биологии, биоорганической химии. Это направление будет определять не только технико-технологический прогресс, но и охрану окружающей природной среды, и охрану здоровья населения в регионе [1].
Известны микробы, способные разлагать, например, целлюлозу, крахмал, органику и более простые соединения — кислоты, аммиак, сероводород и т. п. А эти соединения, в свою очередь, служат пищей для Вт-нобразующих бактерий. Таким образом, в биоэнергетике используют сообщество культур и групп микробов. Одни разлагают сырье на простые соединения, другие затем преобразуют их в метан. Так удается перевести в газ до 80–90 % органических веществ [2].
Аналогичным образом получают так называемый биогаз, содержащий до 70 % метана. Основой для его получения служит навоз, многие сельскохозяйственные, промышленные и бытовые отходы, городские канализационные стоки.
Учитывая вышесказанные возможности, то есть получения из животноводческого и птицеводческого навоза метана нами разработана специальное технологическое устройство «Биогазовая станция» (получен патент на изобретение: Бердибеков П. К. и др. «Биогазовая станция» № IAP 03355. 12.04.2007 [4,5].
Биогазовая станция включает ферментер 1, выполненный в виде трапециодальной цистерны, продольная ось которой наклонена к горизонту по углом 60°. Нижняя часть полости ферментера сообщается трубопроводами 2 и 3 соответственно с навозохранилищем 4 и сбросным колодцем (не показан). Верхняя часть полости ферментера трубопроводом 5 соединяется с газгольдером 6 через вакуумный насос 7 и компрессор 8. На трубопроводе 5 установлен манометр 9. На боковой стенке ферментера 1 выполнен загрузочный люк 10. Под ферментером 1 установлен нагреватель 11. В нижней части ферментера выполнена разгрузочный люк (не показан).
Биогазовая станция работает следующим образом. Для загрузки ферментера 1 включает вакуумный насос 7, перекрывая часть ветви трубопровода 5, соединяющий насос 7 с полостью газгольдера 6. Под действием создающегося разряжения навоз в виде пульпы из навозохранилища 4 поступает в ферментер 1, полость которого заполняют на 90 % объема. Для вакуумной подачи ферментативной массы (навоза) ее готовят в виде пульпы. Для этого, например; при вместимости фермента 10м3 на 5,5 т добавляют 2,0–2,5 м3 воды, массу активно перемешивают, а затем с помощью вакуум- насоса 7 подают в ферментер 1.
В холодное время года ферментер 1 подогревают нагревателем 11, источником тепла которого может быть биогаз, аккумулируемый в газгольдере 6 или другими известными нагревательными устройствами. Для ручной загрузки сухого хранящего «в навал» навоза и осмотра полости ферментера может быть использован люк 10 через него же можно в аварийном порядке сбросить давление газа.
В процессе ферментативного брожения образуется горючий газ, в основном (до 80 %) метан, который скапливается в верхней части ферментера под давлением 1,2–1,5. Оттуда газ поступает или нагнетается компрессором 8 по трубопроводу 5 в газгольдер 6. Из последнего газ расходуют на отопление животноводческих и жилых помещений. Например, ферментер указанного (10 м3) объема вырабатывает горючий газ в количестве, достаточном для работы газовой плиты по 12 час в сутки в течение трех месяцев.
Для возобновления процесса в ферментеры указанным образом загружают новую порцию навозной пульпы. Чтобы процесс получения газа сделать непрерывным, предусмотрено несколько ферментеров, фазы процесса брожения в которых последовательно смещены. Применение предлагаемая биогазовая станция (особенно удалённых горных сельских местностях) значительно сокращает (до 10 %) энергозатраты населения и в целом приводит к улучшению экологичное™ в энергопромышленном секторе.
Еще можно добавить к этому, что при извлечении биогаза из навоза получают и прекрасные азотные удобрения также удается прекратить разделения вредного отравляющего метана к атмосферу в процессе естественно брожению навоза при открытом хранении.
Постараемся объяснить особую роль биогазовой станции при превращении навоза в удобрения. Во время открытого брожения навоза до превращения в удобрениях выделяется большое количество метана в атмосферу (1 тонна сухого навоза выделяет к атмосферу 300–400м3 метан). 1 тонна сухого навоз выделяет к атмосферу метан равно к 21 тонне карбоната ангидриду. Кроме того при внесении на поле навоза (или его жижи) приводит к загрязнению воздуха, подземных вод и почвы с вредными микроорганизмами.
Питательных веществ в удобрениях, полученных из биогазовых устройств на 15 % больше чем навоза, не распространяются вредные бактерии и семена вредных растений. Не имеющий в составе вредных химических веществ такие экологически чистые удобрения можно применить в любых почвах и видах растений.
В национальном бюро по охране окружающей среды в Китае (Нянь — дзин, 1989г.) проводили сравнительные эксперименты по кормлению рыбы удобрениями, обработанными биогазовыми устройствами и необработанным навозам. В результате получено, что при одинаковых условиях вскормленные обработанным удобрением (птицеводческих ферм) привес рыбы составил в 3,5 раза больше, чем вскормленный необработанным.
Такой эксперимент проводился также в Индийским сельскохозяйственным университете. Там тоже количество вскормленных биоудобрениями (в рыбном хозяйстве) карпов привесилось в 3,54 раза больше, чем навоза и показатели по живучести достигло до 100 %. Они доказали, что 1 килограмм биоудобрений дает силу, равную 100 килограмма навоза. Из одной коровы можно получить 4,2 м3 биогаза. 1 м3 биогаз дает 2квт-час электрической энергии, кроме того энергия 1м3 биогаза равносильна энергией 0,65л дизтоплива или 0,5 л бензина.
По данным ученых эффективность биогаза по животноводческим отходам свыше 8 млрд. м3 за год. Из этого можно сделать вывод, что биоэнергетическая технология дает возможность сэкономить за год 5 млрд. 200млн. литр дизтоплива, 4 млрд. литр бензина или 16млрд. Вт-часов электрической энергии [3].
Также широкое внедрение биогазовых устройств улучшает экологию вокруг животноводческих и птицеводческих ферм, что приводит к улучшению здоровья населения в этом регионе.
Литература:
- Бердибеков П. К. Биоэнергиядан фойдаланишнинг технологик асослари., Жизак ВПКҚТМОИ 2013 г. Ст. 212
- Бердибеков П. К., Абдуназаров С. Маҳаллий чиқиндилардан энергия ҳосил қилиш –иқтисодий ҳолат ривожланишининг муҳим омили. Журнал “Биржа экспорти” Тошкент-2011г. № 9–10, ст.41
- Бердибеков П. К. Биоконверсия энергетика тежамкорлигини таъминлашнинг муҳим омили шнинг муҳим омили.” Экономический вестник Ўзбекистона” № 12 2002г. Тошкент ст.50–51.
- Бердибеков П. К., Тагаев Х. Давлат патент экспертизаси қарори Талабнома № IAP 03355. Ташкент-12.04.2007 г.
- Бердибеков П. К. “Биогазовая станция” Студент и лидерство: Программы профессионального роста и корьеры. Сборник докладов “Международной студенческой научно-практической конференции” г.Усть-Коменогорск-18–19 мая 2007 г. Ст 169–171я
