ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат научно-исследовательской работы.

Оценка одной из составляющих возобновляемых энергоресурсов Республики Марий Эл - биогаза, приведена ранее в информлистке № 79-96.

На инициативной основе разработан технический проект биогазовой установки, позволяющей на основе органосодержащих отходов получать метан и удобрения. На первом этапе предпроектных работ был проведен анализ изготавливаемых в России - предприятиями ООО «Экозащита» и МП «Эколог» подобных устройств. Главным недостатком этих установок является периодичность их работы а значит и периодичность получения газа, а так же ручная загрузка и выгрузка шлама, малый объем метантека 1 и 1.5 м ³.

Следующий этап предпроектных работ состоял в анализе емкостей и цистерн, изготавливаемых на машиностроительных предприятиях. С целью выбора наиболее предпочтительного варианта для использования его в качестве метантека проведено сравнение 30 баков, емкостью от 3,2 м3 (ЗЖЗ-3,2А) до 17Э4 м3 (МЖТ-Ф-19) изготавливаемых на Арзамасском, Каргапольском и Белгородском заводах. В наибольшей степени для изготовления опытной установки подходит цистерна КО-503Б Арзамасского завода коммунального машиностроения. Разработаны две конструктивные схемы установок. Обе предполагают высокую степень автоматизации, сведя роль человека к периодическому (один раз в сутки) контролю.

Основное различие разработанных схем в принципе перемешивания сбраживаемых отходов. Первая схема имеет механический миксер. Второе конструктивное решение (рис.1) предполагает барботаж. Обе конструктивные схемы предполагают, что с целью работы установки в заданном режиме ежесуточно необходимо загружать от 67 до 300 кг органосодержащих отходов. Столь значительная разница в объемах загрузки отходов обусловлена качественным составом отходов, размером твердых частиц, рН показателем перерабатываемой массы, наличием или отсутствием ингибиторов, т.е. веществ, которые способны подавлять жизнедеятельность метаногенов - микроорганизмов, вырабатывающих метан.

Проектная разработка названных схем биогазовых установок позволила определить материальные и финансовые затраты на их реализацию. Интересные сведения получены в результате расчета баланса масс и тепловой энергии. Такие расчеты были проведены для обоих установок и условий мезофильного и термофильного процесса диструкции отходов. На рис.2 приведен баланс тепловой энергии (по теплосодержанию метана) для термофильного процесса, протекающего во второй установке.

С целью оптимизации единовременных затрат на утепление метантека и текущих затрат на его обогрев в процессе эксплуатации (напомним что термофильный процесс предполагает нагрев биомассы до 50-60°С) была определена толщина эффективного утеплителя. Этот поиск проведен исходя из условия снижения температуры сбраживаемой биомассы не более чем на 2 градуса в течении суток при отсутствии подвода тепла к установке..

В результате проведенной работы предложен проект опытной биогазовой установки с объемом метантека 3,6 м3 позволяющей ежесуточно реализовывать метан в объеме содержащим до 0,04 Гкал тепловой энергии, что составляет 77% от полного выхода биогаза. Менее 0,01 Гкал уходит на поддержание требуемой температуры метантека, производство электроэнергии для работы насосов, обеспечивающих загрузку, выгрузку и барботаж биомассы.

Цель разработки - утилизация органосодержащих отходов с одновременным производством высоколиквидной продукции: метана и органоминеральных удобрений.

Область применения - сельское хозяйство и отрасли переработки его продукции.

Рис.1 Конструктивная схема установки.

Рис. 1. Баланс тепловой энергии в течение суток

2 - загрузочная емкость;

3 - подача органических отходов в метантек;

4 - метантек;

5 - биогаз;

6 - распределяющий газопровод;

7 - излишки биогаза (77%);

8 - биогаз для нужд биоконверсии отходов (23%);

9 - тепловой блок системы;

10 - шлам;

11 - теплообменник;

12 - отстоявшаяся жидкость;

18 - сушка удобрения;

19 и 20 - теплопотери.