Исследование переработки биоотходов в биогаз с целью предотвращения угрозы экологической обстановке окружающей среды в Жердевском районе

Исследование переработки биоотходов в биогаз с целью предотвращения угрозы экологической обстановке окружающей среды в Жердевском районе.

В рамках программы «Продовольственная безопасность» в 2011 году в Жердевском районе построены животноводческие комплексы по разведению и откорму свиней. В процессе работы данных комплексов выделяется большое количество органических отходов, а именно свиного навоза, что создает угрозу экологической обстановке окружающей среды.

Исследование переработки биоотходов в биогаз с целью предотвращения угрозы экологической обстановке окружающей среды в Жердевском районе.

• 
  Исследовать способ переработки биоотходов в газ.
  
• 
  Ознакомиться с опытом переработки свиного навоза и использования полученного биогаза.
  
• 
  Спрогнозировать результат переработки биоотходов в газ.
  

Экологическую проблему в регионе можно решить, создав условия для переработки свиного навоза в биогаз.

Под биогазами подразумеваются метансодержащие газы, которые образуются при анаэробном разложении органической биомассы. В зависимости от источника получения биогазы подразделяются на три основных вида:

• 
  - газ метантенков, получаемый на городских очистных канализационных сооружениях (БГ КОС);
  
• 
  - биогаз, получаемый в биогазовых установках (БГУ) при сбраживании отходов сельскохозяйственных производств (БГ СХП);
  
• 
  - газ свалок, получаемый на полигонах отходов, содержащих органические компоненты (БГ ТБО).
  

• 
  Свинья на откорме весом от 30 до 110 кг обеспечивает в среднем 3,5 кг навоза. Из 1 т свиного навоза выходит 65 куб. м биогаза.
  
• 
  Экономически целесообразно устанавливать биогазовую установку на свинокомплексах с 10 тыс. голов (500 свиноматок).
  
• 
  Достаточно высокое содержание метана в биогазе, а следовательно, и высокая теплота сгорания, предоставляют широкие возможности применения биогаза.
  

Биогаз получают на специально организованных сельскохозяйственных биогазовых установках. Биогаз образуется в биореакторах в результате сбраживания субстрата под действием микрофлоры при поддержании постоянной температуры. Объем загружаемого субстрата, время его сбраживания, поддержание постоянства необходимых показателей в реакторе – все это регулируется человеком.

Американская компания Duke Energy и исследовательский университет Дьюка разработал экспериментальную систему генерации электроэнергии по способу, который до сих пор исследован не был. В качестве основы для него будет использоваться не совсем обычный, но перспективный материал – свиной навоз. Первая опытная установка стоит 1,5 млн. долларов. Находится свиноводческая база к северу-западу от Ядкинвилля, Северная Каролина, и количество свиней на ней составляет 9 тыс. голов. На этой ферме находится система, которая предусматриваю некую стандартную технологию. Технология при этом является открытой – то есть ее можно модернизировать и использовать в дальнейшем по своему усмотрению.

Установка включает в себя облицованный и закрытый анаэробный реактор, а также облицованный аэробный резервуар. От навоза свиней образуется газ метан, он захватывается и отправляется под толстый пластиковый купол, который находится над реактором. Затем этот газ сжигается, и этим самым запускает турбину, которая производит электричество.

Количества энергии, которое производится таким образом, хватит, чтобы в течение года обеспечить электричеством 40 домов. При этом выбросы парниковых газов только за один год сократятся в размере 5 тысяч тонн СО2.

Разработчики считают, что этот пилотный проект по выработке электроэнергии из свиного навоза может послужить своеобразной рабочей моделью, которую в будущем усовершенствуют. Другие свинофермы тоже стремятся к тому, чтобы контролировать отходы, повышать производительность, а также сокращать выбросы парниковых газов. Это приведет в итоге к улучшению качества воздуха и воды, а также к уменьшению количества болезнетворных микробов и, конечно, неприятных запахов.

• 
  для покрытия собственных энергетических нужд установки;
  
• 
  в качестве топлива для получения горячей воды или пара на покрытие технологических нужд очистных сооружений или сельскохозяйственных производств;
  
• 
  в качестве топлива для получения теплого воздуха или горячих газов на сушку сельхозпродукции или обогрев сельскохозяйственных зданий;
  
• 
  в теплицах для отопления и подкормки растений углекислым газом;
  
• 
  для замены мазута при термической переработки отходов (25 т мазута в сутки заменяется 45000 м³биогаза);
  
• 
  в качестве горючего для двигателей транспортных средств;
  
• 
  для получения электроэнергии;
  
• 
  для подпитки сетей природного газа.
  

После получения биогаза на сельскохозяйственных установках обработанный навоз используют в качестве удобрений. Метановое сбраживание навоза обеспечивает его дезодорацию, дегельминтизацию, уничтожение способности семян сорных растений к всхожести, перевод удобрительных веществ в легкоусвояемую растениями минеральную форму. При этом питательные (для растений) вещества — азот, фосфор и калий — практически не теряются.

• 
  В Китае с середины 70-х годов XX века действует национальная программа по получению биогаза из отходов животноводства. К 2004 году в этой стране работало 10 млн. фермерских биореакторов, кроме того, 64 тысячи биогазовых станций, обеспечивающих работу 190 электростанций и более 60% автобусного парка. Китай — безусловный мировой лидер биогазовой промышленности.
  
• 
  В США биогаз занимает второе место по важности среди биотоплива (после этанола). Недавно там приняли закон об оборудовании всех полигонов твердых бытовых отходов системами по их конверсии в смесь метана и СО₂. В ЕС работают более 800 биогазовых установок, к 2010 году там планируется произвести из биогаза 15 млн. тонн нефтяного эквивалента топлива.
  
• 
  В Швеции почти 800 автобусов ездят на биогазе и первый в мире поезд. Его пробег до заправки — 600 км, максимальная скорость — 130 км/ч.
  

• 
  уменьшения распространения зловонных запахов в окружающую среду и населенные   пункты, в том числе, при внесении навоза на поля;
  
• 
  снятие социальной напряженности населения, проживающего рядом;
  
• 
  снижения образования вредных газов (на 70% по аммиаку и 80% по сероводороду) внутри производственных помещений;
  
• 
  уменьшение негативного влияния комплексов на атмосферу;
  
• 
  предотвращения чрезмерного стоков биомассы в природные водоемы
  
• 
  экономия затрат на технологическую воду, ГСМ;
  
• 
  получение эффективных биоорганических удобрений, а в результате этого - получение экологически чистых сельскохозяйственных продуктов.
  

Но вместе с тем, нет сомнений в эффективности использования возобновляемых источников энергии, в том числе энергии биомассы. Биогаз является наиболее перспективным газообразным топливом, интерес к использованию которого в последние годы продолжает возрастать.

• 
  Благутина В.В. Биоресурсы // Химия и жизнь – 2007. - №1. – С. 36-39
  
• 
  Малофеев В.М. Биотехнология и охрана окружающей среды: Учебное пособие. – М.: Издательство Арктос, 1998. – 188 с.
  
• 
  Мариненко Е.Е. Основы получения и использования биотоплива для решения вопросов энергосбережения и охраны окружающей среды в жилищно-коммунальном и сельском хозяйстве: Учебное пособие. – Волгоград: ВолгГАСА, 2003. - 100 с.
  
• 
  Стребков Д.С., Ковалев А.А. Биогазовые установки для обработки отходов животноводства. // Техника и оборудование для села – 2006. - №11. – С.28-30