Недостатки и преимущества существующих биогазовых установок | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Сельское хозяйство

Опубликовано в Молодой учёный №5 (295) январь 2020 г.

Дата публикации: 02.02.2020

Статья просмотрена: 1589 раз

Библиографическое описание:

Копытин, В. Ю. Недостатки и преимущества существующих биогазовых установок / В. Ю. Копытин, Д. А. Пивнов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 5 (295). — С. 84-85. — URL: https://moluch.ru/archive/295/66991/ (дата обращения: 23.01.2022).



В статье описан процесс образования биогаза с побочным продуктом «эффлюент» и рассмотрены основные преимущества и недостатки существующих биогазовых установок.

Ключевые слова: биореактор, биогазовая установка, биомасса.

Биогазовые технологии позволяют утилизировать органические отходы. Утилизация от латинского «utilis» — полезный, то есть это повторное использование или возвращение в оборот отходов производства. После переработки биоотходов водородным или метановым сбраживанием получается два полезных продукта: биогаз — альтернативный источник энергии, который можно использовать для получения электроэнергии, тепла, а также топлива для транспортных средств; эффлюент — высококачественное органическое удобрение, которое не имеет запаха и эффективнее обычного навоза в пять раз.

В биореакторе биогазовой установки происходят процессы, которые позволяют получить вышеописанные продукты:

  1. гидролиз жиров, углеводов и протеинов до составляющих их полимеров;
  2. фаза окисления — отдельные молекулы проникают в клетки бактерий, где они продолжают разлагаться. В этом процесс частично принимают участие анаэробные бактерии, употребляющие остатки кислорода и образующие необходимые для метановых бактерий анаэробные условия;
  3. следующая стадия ацетогенеза — переработка бактериями сложных спиртов и карбоновых кислот. Оно происходит с выделением водорода и разложением до уксусной и муравьинй кислот, так же метанола;
  4. из продуктов ацетогенеза, с помощью метанобразующих бактерий, образуются углекислый газ и метан.

Если более обобщенно, то процесс образования биогаза и переработки биомассы в эффлюент возможен при полном отсутствии воздуха и во влажной среде. Таким образом, к конструкции биореактора предъявляются жёсткие требования. Он должен быть абсолютно герметичным, прочным, теплоизолированным, а материал, из которого сделана конструкция — устойчив к агрессивным средам, в частности повышенное сопротивление коррозии.

Рис. 1. Схема работы биогазовой установки

Все биореакторы по температурному режиму можно разделить на три большие группы:

− психрофильный режим, температура до 25°С;

− мезофильный режим, от 25°С до 45°С;

− термофильный режим, более 45°С;

При психрофильном и мезофильном режиме скорость протекания реакций, то есть скорость переработки биомассы небольшая. Активное газообразование начинается лишь через 30 -80 дней.

Так как биогазовые технологии стали известны ещё в далёкие времена, то самая простая конструкция биореактора, для психрофильного и мезофильного режимов работы, представляла собой выкопанную яму чем-либо закрытую сверху или герметичную ёмкость.

Преимуществом данной биогазовой установки является простота конструкции и обслуживания, небольшая стоимость.

Минусами таких установок являются: малое выделение биогаза; долгая и неполная переработка органического субстрата; содержание в переработанной биомассе вредоносной флоры.

Большое распространение получили биореакторы, работающие при термофильном режиме. Они позволяют намного быстрее и качественнее переработать биотходы, уже на 12 день начинается интенсивный процесс газообразования, вредоносная флора полностью уничтожается. Однако есть и минусы: большая чувствительность к перепадам температуры (снижение температуры перерабатываемой биомассы на всего 2°С существенно снижает выход биогаза), значительные затраты на поддержание температурного режима.

Разберём более детально плюсы и минусы различных конструкций термофильного биореактора.

— Большие стационарные биогазовые установки:

Преимущества: большой объём перерабатываемой биомассы, что позволяет собирать органические отходы с нескольких предприятий; интенсивный процесс газообразования; возможность с помощью дополнительного оборудования обеспечить электроэнергией целый населённый пункт.

Недостатки: цены на их строительство достигают десятков миллионов рублей; большие энергозатраты на поддержание режимов работы установки (поддержание температуры в биореакторе, перемешивание, транспортировка сырья и т. д.), повышенная опасность.

— Стационарные модульные биогазовые установки для небольших предприятий и фермерских хозяйств:

Плюсы: доступная цена; возможность наращивания/уменьшения производственных мощностей за счёт модульности; в отличии от других альтернативных источников энергии (гелиостанции и ветрогенераторы) могут работать при любой погоде.

Минусы: повышенные энергозатраты при работе с температурой окружающей среды меньше 0°С; частое несоответствие заявленных параметров с фактическими; из-за сложных конструкций биореактора пониженная ремонтопригодность.

— Домашние биогазовые установки:

У нас в стране не получили большого распространения из-за нецелесообразности использования. Значительная часть таких установок, из-за маленького объёма для перерабатываемого субстрата, даёт незначительный выход биогаза.

Таким образом, большинство современных биогазовых установок объединяет ряд недостатков: значительные энергозатраты на обслуживание установки, которые переходят в материальные затраты; низкая ремонтопригодность и надёжность; недостаточно интенсивный процесс газообразования. Но использование биогазовых технологий может способствовать решению ряда проблем как экологических, так и энергетических, поэтому нужно уделять всё больше внимания совершенствованию конструкции биогазовых установок.

Литература:

  1. В.Бадер, Е.Доне, М Бренндерфер. «Биогаз. Теория и практика». — М.: Колос, 1982. — 148 с.
  2. Технология получения сырья из отходов и сырья в сельском хозяйстве // Киберленинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologiya-polucheniya-biogaza-iz-othodov-i-syrya-v-selskohozyaystvennom-proizvodstve.
  3. Принцип работы биогазовой установки // Альтернативная энергия. URL: https://altenergiya.ru/bio/biogazovaja-ustanovka.html (дата обращения: 29.01.2020).
Основные термины (генерируются автоматически): установка, интенсивный процесс газообразования, альтернативный источник энергии, биореактор, вредоносная флора, перерабатываемая биомасса, процесс образования биогаза, температурный режим, термофильный режим.


Похожие статьи

Скорость образования биогаза при разных соотнешениях...

на скорость образования биогаза. Ключевые слова: альтернативные источники энергии, галофит, биомасса, отходы животноводства, биогаз.

В зависимости от режима технологий, скорость образования из сырья биогаза могут быть различным.

Моделирование и расчет теплового баланса пиролизной...

В процессе проектирования пиролизных установок ключевое значение имеет расчет теплового баланса биореактора в целях определения расход тепловой энергии на переработки

Тепловая энергия подведенная поддерживает температурный режим переработки биомассы.

Эффективность использования биогазовой установки...

В данной статье рассмотрены установки получения биогаза от сельскохозяйственных отходов, и представлены принципиальная схема и принцип работы предлагаемой новой комбинированной биогазовой установки с гелиоколлектором.

Эффективность применения пиролизной технологии для...

При дневном режиме работы установки температурный режим переработки поддерживается параболацилиндрическим концентратором, установленный после реактора. При использование ПСК затрат энергии на термическую переработку сырья сокращается до 25–30 %.

Биогазовые установки как альтернативный источник энергии...

Произведенный биогаз может быть направлен в энергетические установки для выработки электроэнергии и тепла.

Если весь биогаз будет перерабатываться на когенерационных установках, это полностью обеспечить сельские районы доступом к газу и тепловой мощности.

Использование биогаза для теплоснабжения жилых домов

Биогазовые установки как альтернативный источник энергии... Биогаз – высокорентабельное топливо для всех регионов

Биогазовые энергетические установки для фермерских хозяйств. Преобразование тепловой энергии биогаза в электрическую происходит...

Расчет теплотехнических и конструктивно-технологических...

В процессе производства электроэнергии и тепло в крупных тепловых электрических

В связи с этим для дальнейшего развития использования альтернативных источников энергии (АИЭ)

Утилизация и получение энергии из биомассы один из возможных путей решения проблемы...

Анализ использования биотоплива при производстве...

Истощение традиционных источников энергии и повышающийся спрос и стоимости на

При выборе таких установок следует учитывать тот факт, что экономическая целесообразность

Биогаз — это газ, получаемый метановым брожением биомассы. Биогаз на 50–87 % состоит...

Определение состава биогаза хроматографическим способом...

В последние годы наблюдается бурное развитие техники и технологии, а потенциал электрических, тепловых, углеводородных и других энергий уменьшается. Поэтому, разработка технологий и их усовершенствование по получению возобновляемых энергий...

Перспективные виды биотоплива, используемые для производства...

Биогаз — это газ, получаемый метановым брожением биомассы, представляет

Биогазовые установки со стороны экологичности и со стороны стоимости топлива являются на

Одним из возобновляемых источников энергии является биомасса, при переработке которой может...

Похожие статьи

Скорость образования биогаза при разных соотнешениях...

на скорость образования биогаза. Ключевые слова: альтернативные источники энергии, галофит, биомасса, отходы животноводства, биогаз.

В зависимости от режима технологий, скорость образования из сырья биогаза могут быть различным.

Моделирование и расчет теплового баланса пиролизной...

В процессе проектирования пиролизных установок ключевое значение имеет расчет теплового баланса биореактора в целях определения расход тепловой энергии на переработки

Тепловая энергия подведенная поддерживает температурный режим переработки биомассы.

Эффективность использования биогазовой установки...

В данной статье рассмотрены установки получения биогаза от сельскохозяйственных отходов, и представлены принципиальная схема и принцип работы предлагаемой новой комбинированной биогазовой установки с гелиоколлектором.

Эффективность применения пиролизной технологии для...

При дневном режиме работы установки температурный режим переработки поддерживается параболацилиндрическим концентратором, установленный после реактора. При использование ПСК затрат энергии на термическую переработку сырья сокращается до 25–30 %.

Биогазовые установки как альтернативный источник энергии...

Произведенный биогаз может быть направлен в энергетические установки для выработки электроэнергии и тепла.

Если весь биогаз будет перерабатываться на когенерационных установках, это полностью обеспечить сельские районы доступом к газу и тепловой мощности.

Использование биогаза для теплоснабжения жилых домов

Биогазовые установки как альтернативный источник энергии... Биогаз – высокорентабельное топливо для всех регионов

Биогазовые энергетические установки для фермерских хозяйств. Преобразование тепловой энергии биогаза в электрическую происходит...

Расчет теплотехнических и конструктивно-технологических...

В процессе производства электроэнергии и тепло в крупных тепловых электрических

В связи с этим для дальнейшего развития использования альтернативных источников энергии (АИЭ)

Утилизация и получение энергии из биомассы один из возможных путей решения проблемы...

Анализ использования биотоплива при производстве...

Истощение традиционных источников энергии и повышающийся спрос и стоимости на

При выборе таких установок следует учитывать тот факт, что экономическая целесообразность

Биогаз — это газ, получаемый метановым брожением биомассы. Биогаз на 50–87 % состоит...

Определение состава биогаза хроматографическим способом...

В последние годы наблюдается бурное развитие техники и технологии, а потенциал электрических, тепловых, углеводородных и других энергий уменьшается. Поэтому, разработка технологий и их усовершенствование по получению возобновляемых энергий...

Перспективные виды биотоплива, используемые для производства...

Биогаз — это газ, получаемый метановым брожением биомассы, представляет

Биогазовые установки со стороны экологичности и со стороны стоимости топлива являются на

Одним из возобновляемых источников энергии является биомасса, при переработке которой может...

Задать вопрос