Тақырып: Ауылшаруашылық өнімдерінен биогаз алу үрдістерін зерттеу

Мазмұны:

,
Конкурстық жұмысқа аннотация

Соңғы жылдары энергияны альтернативті және тиімді жолдармен алу мәселелері өте кең қарастырылады. Қазіргі кезде ауыл аймақтары газбен қамтамасыз етілсе де, көбінесе әкелінетін пропан-бутан (баллондардағы ) газ. Ауыл аймақтарында пайда болған тапшылықты биогаз көмегімен азайтуға болады. Бұл жұмыста автор жалпы биогаз жайлы ақпарат оның құрамы, биогаздың түзілу механизмі, шығу тарихы, басқа елдерде биогазды алу әдістері, қолданылуы және әр түрлі биогазды қондырғыларды қарастырған.

• 
  Тақырыпқа байланысты әдебиеттермен жұмыс;
  
• 
  Биогаздан алынатын жылу мөлшерін есептеулердгі зерттеу жұмысы;
  
• 
  Берілген жұмыс бойынша нәтиже және қорытынды шығару;
  

• 
  бірнеше биогаз қондырғыларының артықшылығы мен кемшіліктерін зерттеу;
  
• 
  белгілі мөлшердегі өнімнен алынатын газдың мөлшерін есептеу;
  

Соңғы кезде дәстүрлі емес энергия көздері – күн сәулесі, теңіз ағыстары және толқындары т.б. пайдаланылып жүр. Олардың кейбіреулері, мысалы жел, бұрынғы кездері де қолданылатын, бүгінде де үлкен қолданыста. Ежелгі Қытайда қолданылып «ұмыт болған» және біздің кезімізде тағыда «ашылған» шикізаттардың бірі – биогаз. Биогазды автомобиль жанармайы, электроэнергия, жылу мен буды өндіру үшін жанармай ретінде пайдаланады. Мысалы: Үндістанда, Вьетнамда, Непалда және басқа да елдерде кішігірім биогаз құрылғыларын жасайды. Олардан алынған газ тамақ дайындау үшін қолданылады. Биогазды өндіру атмосфераға метанның бөлінуін тоқтатады.Сондай-ақ, өңделген малдың қиы ауылшаруашылығында тыңайтқыш ретінде қолданылады. Бұл химиялық тыңайтқыштарды қолдануды азайтады, яғни жерасты суларға қысым төмендейді. Метан парниктік эффектке СО₂ –ден 21 есе көп ықпал етеді және атмосферада 12 жыл бойы сақталады. Метанды атмосфераға жібермеу - ол атмосферадағы глобальды жылынуды тоқтатудың ең қысқа мерзімді және тиімді жолы.

дәстүрлі емес альтернативті энергия алу жолдарын қарастыру арқылы ауылшаруашылық өнімдерінен биогаз алудағы жаңа жолдар табу.

1.биогаздың құрамын, алыну жолдарын зерттеу;

2.биогазды басқа елдерде , біздің елде қалай пайдаланатынын зерттеу;

3. биогазды алудың тиімді әдістерін іздестіру;

4. оның биохимиялық әдістерін зерттеу;
Химия, микробиология, биотехнология, геоботаника, өсімдіктер физиологиясы, генетика, инженерлік энзимология, молекулярлы биология, микроэлектроника т.б. ғылыми және техникалық пәндердің жетістіктерін қолдана отырып, биоэнергетиканы табысты дамытуға болады.


Әдебиеттерге шолу

Соңғы жылдары энергияны альтернативті және тиімді жолдармен алу мәселелері өте кең қарастырылады. Бұнда жалпы биогаз жайлы ақпарат, оның құрамы, биогаздың түзілу механизмі, шығу тарихы, басқа елдерде биогазды алу әдістері, қолданылуы және әр түрлі биогазды қондырғылар қарастырылды. Органикалық өңдеуде биогаз технологиясын қолдану экологиялық қатерді тоқтатып қана қоймай, жыл сайын процесс нәтижесінде қосымша 95 млн. т шартты жанғыш заттар алуға болатынын 90 – шы жылдар басында дәлелденген.

Биогаз – газдар қоспасы.

Оның негізгі компоненттері: метан (СН₄) – 55 - 70%, көмірқышқыл газы (СО₂) – 28 – 43%, сонымен қатар өте аз мөлшерде басқа газдар, мысалы күкірттісутек (Н₂S).

Витаминдер – минералдар.

Биоконверсия процессі энергетикалық сұрақтан басқа, тағы екі сұрақты шешуге қол жеткізеді. Біріншіден – шіріген қый жер құнарлығы мен өнімділігін 10-20% көтереді. Себебі, анаэробты шіру кезінде минералдану және азот қосылыстарының бөлінуі жүреді. Екіншіден – шіру кезінде, қыйдың құрамында әрқашан болатын арам шөптердін тамырлары, гельминттердің жұмыртқалары және жағымсыз иіс жойылады, басқаша айтқанда экологиялық тазалық эффектісі пайда болады.

Биогаз Европа мен Америкада. Бүгінгі күнде Европада анаэробты шіру қондырғылардың - 44%, Солтүстік Америкада - 14%. ЕО елдерінде жұмыс істейтін биогазды қондырғыларын бірнеше топқа бөлуге болады. Олардың ішінен ең негізгі үшеуі: агротамақтық топ (67,5%), тамақтық емес өндіріс тобы (15%) және өндірістік емес топ (9,6%).

Данияда 1999 жылдың Қазан айына дейін 1984-1998 жылдары арасында салынған 20 орталандандырылған биогазды қоңдырғы жұмыс істеген. Орталандандырылған биогазды қондырғылардың (заводтардың) негізгі концепциясы, ол бірнеше жақын жатқан ауыл аймақтардан шикізатты жеткізу. Ал көктемде шіріген өнімді сол ауыл аймақтарына жер тыңайтқыш ретінде

жеткізіледі. Орталандандырылған биогазды қоңдырғыларынан басқа Дания үкіметі 1994 жылдан бастап көлемі 150-200 м³, аз көлемді фермерлік қондырғыларын салу концепциясын қолдауда.1997 жылы Данияда 20 аз көлемді фермерлік қондырғы, жылу- және электрэнергиясын шығарып, жұмыс істеді.

Ең алғаш рет электрэнергияны қыйдан алу 25 жыл бұрын пайда болды, бірақ тиімділігі төмен болғандықтан аса таралмады. Соңғы жылдары Сан-Луи Обиспо (Калифорния) қаласындағы университетінің зерттеушілер тобы сол мәселені дамытты.

Профессор Даг Уильямс осы университеттің академиялық бағдарламасы аясында электрэнергиясы қыйдан алынатын 200 сүт фермада бақылау жүргізді. Бақылаулар нәтижесінде ірі қара малдың қыйы, белгілі реакциялар және процесстердің әсерінен метан және көмірқышқыл газын беретінін анықтады. Кейін алынған метан электрэнергияны алуда қолданылады.

ІТеориялық бөлім

Биогаз дегеніміз не? Түрлі органикалық заттарды анаэробты ферментациялау (қайта булау) кезінде, яғни ауа қатынасынсыз жүретін үрдістер нәтижесінде алынған газ тәріздес өнімді осы терминмен атайды. Әрбір шаруа қожалығында жыл ағымында айтарлықтай көлемде қи және өсімдік пәлектері, әртүрлі қалдықтар жиналады. Ол қалдықтар шіріген соң, әдетте органикалық тыңайтқыш ретінде қолданылады. Бірақ ферментация кезінде қаншама биогаз бен жылу мөлшері бөлінетінін біле бермейді. Ал бұл бөлінген энергия ауыл тұрғындарына жақсы көмегін тигізеді.

Биогаз – газдар қоспасы. Оның негізгі компоненттері: метан (СН₄) – 55 - 70%, көмірқышқыл газы (СО₂) – 28 – 43%, сонымен қатар өте аз мөлшерде басқа газдар, мысалы күкірттісутек (Н₂S).

Орташа 1 кг 70%- ке дейін биологиялық ыдырайтын органикалық зат 0,18 кг метан, 0,32 кг көмірқышқыл газын, 0,2 кг су және 0,3 кг ыдырамайтын қалдық өндіреді.

Метан органикалық зааттардың анаэробты ыдырауының нәтижесінде пайда болады. Ашу үрдісіне әсер ететін факторлар:

Температура

Орта ылғалдылығы

рН ортасы

C : N : P қатынасы

Шикізаттың беткі бөлшектерінің ауданы

Субстратты беру жиілілігі

Орталандыру қосындылары

Метан бактериялары 0-70ºС аралығында өмір сүруге ыңғайлы.Егер температура жоғарыласа олар өледі, 90⁰ С да өлмейтін кейбір штаммдары бар. Минусты температура болған жағдайда олардың қырылуы байқалмайды, бірақ тіршілік әрекетін тоқтатады. Әдебиеттерде бактериялардың өмір сүру температурасын 3-4ºС белгілейді./3/

Анаэробты жағдайда органикалық заттар бірнеше шіру этаптарынан өтеді: ацетатқа дейін, С0₂ және Н₂. Метаболизмнің бұл өнімдері метантүзуші бактериялармен қолданылады. /1-кесте/

Морфологиясы бойынша бұл бактерияларды таяқшатәрізділер (Methanobacterium), кокка тәрізділер (Methanococcus), сарцина тәрізділер(Methanosarcina) және спирилла тәрізділер (Methanospirillum) деп бөлуге болады.

Сонымен қатар, оған айтарлықтай дәрежеде қоршаған орта да әсер етеді. Бөлінетін газдың айтарлықтай көлемі температураға байланысты: жылу көп болса, органикалық шикізат ферментациясының дәрежесі және жылдамдығы жоғары болады. Нақ осы себепті алғаш биогаз алу қондырғылары жылы климатты елдерде пайда бастады. Жылу оқшаулағыштарды, сонымен қатар кейде ысытылған суды қолдану, қыс кезінде температурасы 20ºС – ге дейін төмендейтін аудандарда биогаз генераторларының құрылысын меңгеруге мүмкіндік береді.

Шикізатқа келесі талаптар қойылады: бактериялардың дамуына қолайлы орта болуы қажет, биологиялық ыдырайтын органикалық заттар және құрамында (90 – 94%) көп мөлшерде су болуы керек. Орта бейтарап және бактерия әрекетіне әсерін тигізетін заттарсыз болуы тиіс: мысалы, сабын, ұнтақ, антибиотиктер.

Биогаз алу үшін өсімдік және шаруашылық қалдықтарын, қи, ағын суларды т.б. қолдануға болады. Ферментация үрдісі кезінде резервуардағы сұйықтық үш фракцияға бөлінеді. Жоғары бөлігі – үлкен бөлшектерден құралған, біраз уақыттан кейін қатайып биогаздың бөлінуіне кедергі жасайды. Ферментатордың орталық бөлігіне сұйықтық жиналады, ал лас тәрізді фракция төменгі бөлігіне тұнбаға түседі.

Бактериялар орталық зонада аса белсенді, сондықтан резервуар құрамын әлсін - әлсін тәулігіне 1 рет, алты ретке дейін араластырып отыру қажет. Араластыру механикалық құрылымдар және гидравликалық құралдар (насостың әсерімен), пневматикалық жүйе (биогаздың рецеркулциясы) немесе әртүрлі өзін - өзі араластыру әдістерінің көмегі арқылы жүргізіледі.

1.3Биогазды алу құрылымы

Румынияда биогаз генераторы кең қолданысқа ие. Алғашқы жеке құрылымдар (сурет 1А) 1982 жылы желтоқсанда қолданысқа енгізілді. Содан бері ол әрқайсысында үш конфорлы газды плитасы бар үш отбасын газбен сәтті қамтамасыз етіп келеді.

Ферментатор іші 2 рет пісірілген қаңылтырлы темір: пісірудің бірі – электрлік, екіншісі – газдық салынған диаметрі 4- м-дей және тереңдігі 2 м (көлемі 25м²) ойықта жатады. Ал тат баспау мақсатында ішкі бөлігі смоламен жабылған. Ферментатордың үстіңгі қабатында бетоннан жасалған тереңдігі шамамен 1 м- дей болатын су қақпағының қызметін атқаратын дөңгелек жырық; осы сумен толтырылған жырада резервуарды жабатын қоңыраудың тік бөлігі сырғиды. Қоңыраудың биіктігі шамамен 2,5 м – екі миллиметрлік құрыштан жасалған. Осы қоңыраудың жоғары бөлігінде аталып отырған газ жиналады.

Бұл жобаның авторы басқа құрылғылармен салыстырғанда ферментатордың ішінде орналасқан және үш шаруашылыққа таратылған үш жерасты тармағы бар түтікшелі құрылымдардың көмегімен газды жинаудың түрін таңдады. Бұдан басқа жырадағы су қақпағының суы ағынды, себебі ол қыс уақытында мұдың қатуынан қорғайды.

Ферментатор үстіне сиырдың зәрі (соды қосылмаған) құйылған шамамен 12м³ жаңа түскен қи бөлігіне батырылады. Генератор толғаннан кейін 7 күннен соң жұмыс істей бастайды.

Мұндай құрылысты тағы бір құрылым бар (1). Оның ферментаторы, квадратты көлденең кесімінің өлшемі 2х2 және 2,5 м тереңдіктегі ойықта орналасқан. Ойық қалыңдығы 10-12 см темір бетонды плитамен қапталып, цементпен сыланған және тығыздалуы үшін смоламен жабылған. Су қақпағы жырығының тереңдігі шамамен 50 см бетоннан жасалған, қоңырау қаңылтырлы темірден пісірілген және бетонды резервуарда орналасқан төрт «құлақта» төрт тік сызықты бағытта еркін сырғи алады. Қоңырау биіктігі шамамен 3 м, оның 0,5 м-і ойыққа батырылған.

Ферментаторға бірінші толтыруда 8м³ көлемінде сиырдың жаңа түскен қиы, ал үстінен 400 л сиыр зәрі құйылған. 7-8 күннен кейін құрылым толығымен иелерді газбен қамтамасыз еткен.

Дәл осындай конструкцияны аралас қиды (сиырдың, қойдың және шошқаның) қабылдауға есептелген 6 м³ биогаз генгераторлары да кездеседі. Үш камфорлы газды плитаның қалыпты жұмыс істеуіне осыда жеткілікті болды.

Тағы бір қызықты конструкциясы бар құрылым кездеседі: ферментатордың қасында Т тәрізді шланг көмегімен қосылған, өзара қосылған үш үлкен тракторлық камералар бар (2 сурет).

Түнгі мезгілде биогаз қолданылмайды және қоңыраудың астына жиналған кезде қауіп туады, себебі соңғысы артық қысымның әсерінен төңкерілуі мүмкін. Резиналық резервуар қосымша ыдыс қызметін атқарады. Екі оттықтың жұмысы үшін 2х2х1,5 өлшемді ферментатор әбден жеткілікті, ал құрылымның пайдалы көлемін 1м³-ге дейін арттырған кезде үй – жайды жылытуға жеткілікті биогаз мөлшерін алуға болады. Бұл құрылым түрінің ерекшелігі – үрленген қайық дайындау үшін қолданылатын диаметрі 138 см және биіктігі 150 см рәзеңкеден жасалған қоңырау құрылысы. Ферментатор диаметрі 140х300 см, көлемі 4,7 м³ металл резервуардан тұрады. Қоңырау ферментатордағы қиға 30 см- ден кем емес тереңдікке ауаға биогаздың шығуын гидравликалық жапқышты қамтамасыз ету үшін орналастырылады. Ісінген резервуардың жоғары жағында түтікпен қосылған кран орналасқан; осы түтік арқылы газ үш камфорлы газ плитасына және суды жылытатын колонкаға келіп түседі. Ферментатордың оңтайлы жұмыс жағдайын тудыру үшін қи ыстық сумен араластырылады. Ең жақсы нәтижені құрылғы шикізат 90% ылғалдылықта және 30-35º С температурада болған кезде көрсетті.

Ферментаторды жылыту үшін жылыжай әсері де тиімді қолданылады. Ыдыс үстіне полиэтилен пленкамен жабылған металл каркасы құрылады: қолайсыз ауа – райы жағдайында ол жылуды сақтайды және шикізаттың ыдырау үрдісін айқын жылдамдатуға жағдай жасайды.

Румынияда биогаз генераторлары мемлекеттік немесе коопреативтік шаруашылықтарда қолданылады. Міне, солардың бірі. Каркасы полиэтилен пленкасымен жабылған сиымдылығы 200 м³ екі ферментатордан тұрады (сурет 3).

Қыста қи ыстық сумен жылытылады. Құрылғының газ өнімділігі күніне 300-480 м³ құрайды. Жергілікті агроөнеркәсіптік кешеннің барлық қажеттілігін қамтамасыз ету үшін осындай мөлшері әбден жеткілікті.

ІІ.Эксперимент бөлімі

2.1 Биогазды алудағы химиялық термодинамиканың аспектілері

Химиялық реакциялар кезінде энергия бөлінеді немесе сіңіріледі. Егер энергия жылу түрінде бөлініп немесе сіңірілетін болса, ондай реакциялар жылу эффектілері көрсетілген химиялық реакция теңдеулері арқылы жазылып көрсетіледі, бұнда әрекеттесуші заттардың фазалық құрамы көрсетілуі екрек.

Жылу бөліп жүретін химиялық реакциялар экзотермиялық, ал жылу сіңіре жүретін реакциялар эндотермиялық деп аталады. Реакциялар жылу эффектісін термохимия зерттейді. Термохимияда реакцияның жылу эффектісі Q деп белгіленеді және кДж – мен өлшенеді. Энергияның бір пішінінен екіншісіне ауысуын және денелердің бір жиынтығынан екіншілеріне ауысуын, сонымен бірге берілген жағдайда химиялық және фазалық процестердің жүру тереңдігін зерттейтін термохимия химиялық термодинамиканың маңызды бөлімі болып табылады. әрбір жеке зат немесе олардың жиынтығы термодинамикалық жүйені құрайды. Егер термодинамикалық жүйе қоршаған ортамен не затпен, не энергиясымен алмаспайтын болса, оны оқшауланған деп атайды. Қоршаған орта әсерін ескермейтін процестерді қарастырғанда осындай идеалдандырылған жүйе физикалық абстракция ретінде қолданылады. Қоршаған ортамен тек энергиясы арқылы алмасатын жүйе жабық деп аталады. Егер энергетикалық және материалдық алмасу мүмкін болса – жүйе ашық /1/.

Жүйенің күйі термодинамикалық параметрлермен анықталады – температурамен, қысыммен, концентрациямен, көлеммен т.б. жүйені сипаттайтын басқа қасиеттері де бар: ішкі энергия U, энтальпия Н, энтропия S, Гиббс энергиясы G. Бұлардық реакция кезінде химиялық өзгерісі жүйе энергетикасын сипаттайды. Жүйенің аталған қасиеттері температурадан, қысымнан, концентрациядан тәуелді, сондықтан оларды күйдің функциясы деп атайды. Олар процестің жолынан тәуелсіз, жүйенің бастапқы және соңғы күйімен анықталады.

Жүйенің ішкі энергиясы U молекулалар қозғалысы мен әрекеттесулері энергиясы, молекуладағы байланыс энергиясы, электрондар мен ядролар қозғалысы мен әрекеттесу энергиясы қосындылары болып табылады.

Химияда изобаралық процестер (р = const) жиі қарастырылады, бұндағы жылу эффектісін жүйенің энтальпиясының өзгеруі немесе процестің энтальпиясы деп атайды.

Q_P=ΔH, ΔΗ= ΔU + PΔV

Жүйе энтальпиясын Н (гректің «entalpo» қыздырамын) термодинамикалық жүйенің күйлік бір мәнді функциясы энтропия S мен қысымның тәуелсіз параметрлерінде ішкі энергиямен U келесі қатынас арқылы байланысады: Η= U + PV, мұндағы V – жүйе көлемі.Энтальпияның өлшем бірлігі энергияның өлшем бірлігіндей (кДж). Оның шамасы зат мөлшеріне пропорционалды; зат мөлшері (моль) бірлігінің энтальпиясы кДж··моль^-1

Термодинамикалық жүйеде химиялық процестің нәтижесінде бөлінген жылуды теріс (экзотермиялық процесс, ΔΗ<0) деп белгілеу ұйғарылған, ал жүйенің сіңірген жылуы эндотермиялық процеске сәйкес келеді, ΔΗ>0.

Энтальпияны көрсету арқылы берілген химиялық реакция теңдеуі термохимиялық деп аталады. Энтальпияның сандық мәндері ΔΗ үтір арқылы кДж өлшенеді және барлық әрекеттесуші заттардың стехиометриялық коэффициенттерін ескеріп, барлық реакцияға қатысты болады.

Термодинамикалық функцияның стандарттық күйі, мысалы, энтальпияның мәні төменгі жоғарғы индекстерде көрсетіледі: немесе төменгі индекс берілмейді: . Стандарттық жағдайда- Р= 101,325 кПа және Т= 298 К

Түзілудің стандарттық энтальпиясы бұл тұрақты стандарттық жағдайда берілген жай заттардан бір моль заттың түзілу реакциясының жылу эффектісі /2/. Жай заттардың түзілу энтальпиясы нөлге тең.

Стандарттық жану энтальпиясы - бір моль заттың жоғарғы оксид түзгенше жану реакциясының жылу эффектісі. Органикалық заттар үшін СО_2(Г) және Н₂О_(С) түзілгенше. Жанбайтын заттар үшін жану жылуы нөлге тең. Отынның жану жылуы оның жылу беру қабілетін сипаттайды

Реакцияның стандарттық энтальпиясы – ΔΗ^° – бұл стандарттық жағдайда реакция теңдеуінде берілген реагенттердің белгілі моль сандары қатысқан реакцияның жылу эффектісі. Мысалы, реакция үшін

3H₂O_(с) + 2Fe_(қ) → Fe₂O_3(қ) + 3H_{2( г)} , ΔH⁰ = 34 кДж

ΔH⁰ түгел реакцияға берілген.

, және Е_б мәндерін пайдаланып, әртүрлі химиялық процестер мен фазалық айналымдардың энтальпиясын есептеп табуға болады.бұндай есептеулердің негізінде петербургтық профессор Г.И. Гесстің (1841 ж) заңы жатыр: «Процестің жылу эффектісі (энтальпия) тек бастапқы мен соңғы күйден екіншісіне өту жолынан тәуелсіз».

Гесс заңын анализдей отырып, келесі салдарды тұжырымдауға болады:

1. 
   Реакция энтальпиясы стехиометриялық коэффициенттерді ескеріп реакцияның соңғы және бастапқы қатысушыларының түзілу энтальпиялары қосындыларының айырмасына тең.
   

ΔH = ΣΔH_{түз.соңғы}– ΣΔH_{түз. баст}

2. 
   Реакция энтальпиясы, стехиометриялық коэффициенттерді ескеріп, бастапқы реагенттер мен соңғы реагенттер жану энтальпиялары қосындыларының айырмасына тең.
   

ΔH = ΣΔH_{жан.баст}– ΣΔH_{жан.соңғы}

ΔH_түз = –ΔH_айр

2.2 Көміртектің құрамын зерттеу әдісі

Көміртектің құрамын зерттеу әдісінің негізгі мәні оттекің қоспаларынан тазартылған карбонилденген үлгіні жағу арқылы алынған заттың массасына негізделген.

Жағуға арналған құрылғы

Зерттеу үлгісіндегі көміртектің құрамын зерттеу оттек қоспаларынан тазартылған үлгіні тоқтың қатысында жағуға

негізделген. Өрттеу үшін қыздыруды реттегіші бар көлденең трубкалы пеш қолданды. Үлгінің жануы нәтижесінде түзілген көмірқышқыл газы, оттектің ағынымен жылжып барий гидроксиді бар ыдысқа жіберіледі.

Реакция нәтижесінде :

Барий карбонаты фильтрленіп, кептіріліп, аналитикалық таразыда өлшеніп отырды.

Көміртектің пайыздық мөлшері төмендегі формуламен есептелінді:

Бұнда:

ω_с (%) - % - бен өлшенген көміртектің мөлшері;

А_г (С) – көміртектің атомдық салмағы , г/моль;

m (ВаСО₃) – реакция нәтижесінде түзілген барий карбонатының массасы;


2.3 Эксперимент бойынша алынған мәліметтер және оларды өңдеу

Қидың өнімділігін биогазды алушы негізгі өнім ретінде келесі схемаға сәйкес жүргіздік:

1. Үлкен қара малдың салмағы 1 кг қиын өлшеп алып, биореакторға (ферментаторға) орналастырып, оған жағдайлар туғыздық (температура, уақыт және ылғалдылық).

2. Алынатын газды (құрамында негізінен метан бар биогаз бар деп ойлаймыз) күйдіріп, және газ түтігі арқылы барий суын өткіземіз.

3. Ақ тұнбаның түзілгенін көреміз. (ВаСО₃)

4. Түзілген тұнбаны фильтірлеп, бөлме температурасында қалыпты салмаққа дейін кептіреміз.

5. Барий карбонатының массасы арқылы жанама жолмен метанның, яғни биогаздың бар жоқтығын анықтаймыз.

Ыдыстың массасы	Тұнбаның массасы ВаСО3	Ыдыстың массасы + + тұнбаның массасы
625г	534,85г	1154,85г

ЕСЕПТЕУЛЕР ЖҮРГІЗЕМІЗ:

ВаСО₃ -------- СО₂

197 г --------- 22,4л

534,85г----------- Х,

осыдан Х = V (CO₂) (қ.ж) = 60,8л

СН₄ + 2О₂ → СО₂ + 2Н₂О

60,8л 60,8л

1кг шикізатта 60,8л (қ.ж) метан түзіледі.

Қалыпты жағдайдағы көлемді, стандартты жағдайға айналдырамыз:

V = V₀ ( 1 + t/273)

V = 61 (1 + 298/273) = 127.6л

Яғни 1 кг шикізаттан 127,6л метан алынады.
2.4 Тәжірибелік ұсыныстар.

Айтып өткеніміздей, ферментация үрдісінің дамуына айтарлықтай маңызды ролді температура атқарады: шикізатты 15º - тан 20º - қа қыздыру энергия тасымалдағыштың өнімділігін екі есе арттырады. Сондықтан, генераторлардың жартысы шикізатты қыздыратын арнайы жүйеден құралады, бірақ көптеген құрылғылар олармен қамтамасыз етілмеген; олар органикалық заттардың ыдырауы нәтижесінде пайда болған жылуды қолданады. Ферментатордың қалыпты жұмыс істеуінің маңызды жағдайларының бірі берік жылу оқшаулағыштың бар болуы. Сондықтан ферментатор бункерін толтыру және тазалауда жылудың жоғалуын минимумге теңестіруіміз қажет.

Сонымен қатар, биохимиялық теңдікті қамтамасыз етуді де ұмытпаған жөн. Кейде қышқылдарды бактериялармен өндіру қарқыны, олардың екінші тобының бактерияларға жем болуына қарағанда әлдеқайда жоғары. Бұл жағдайда масса қышқылдығы артады, ал биогаздың айлығы төмендейді. Бұл жағдайды күнделікті шикізат мөлшерін азайту арқылы, не болмаса оның ерігіштігін жоғарылататын (шамасынша ,ыстық сумен), не болмаса ақыры бейтараптандыратын зат қосу - әк сүті, ұнтақ арқылы өзгертуге болады.

Биогаз өндірісі көміртегі мен азот арасындағы қатынастың бұзылуы арқылы азаюы мүмкін. Бұл жағдайда ферментаторға азоты бар заттарды, - зәр немесе химиялық тыңайтқыш ретінде қолданылатын аз мөлшерде аммоний тұзы қосылады (1м³ шикізатқа 50-100 г).

Жоғары ылғалдылық пен күкірттісутектің болуы (биогазда 0,5 %- ға дейін жетуі мүмкін) құрылымның металдық бөлігінің тот басуының жоғарылауын ынталандырады. Сондықтан, ферментатордың қалған басқа да элементтерінің жағдайын жүйелі бақылап және зақымдалған орындарын бір немесе екі қабат қорғасын суригімен, кейін екі қабат кез келген майлы сырмен мұқият қорғау қажет.

Қоңырау қондырғының жоғарғы жағында орналасқан шығарушы патрубкадан биогазды тасымалдау үшін тұтынушыға дейін қолданылатын түтікше ретінде (металл және пластмасса) сонымен бірге, резиналық шлангілер де қолданылады. Қыста конденсирленген су қатып, жарылу болмас үшін оларды терең траншеяға енгізу керек. Егер шланг көмегімен биогазды тасымалдау ауада жүретін болса, арнайы құрылғы қажет болады. Мұндай қондырғының ең жеңіл схемасы U- тәріздес түтік (сурет 4)

Түтіктің еркін тамшысының ұзындығы (х) биогаз қысымынан жоғары болуы шарт. Өткізгіш түтікшеден конденсат түтікшеге аққан сайын, су газдың шығынынсыз төгіледі.

Қоңыраудың жоғары жағында манометрді орналастыратын қосымша түтік орнатқан жөн, өйткені қысымның көлемі бойынша жиналған биогаздың мөлшерін саралауға болады.

Қондырғыны пайдалану тәжірибесі көрсеткендей, ферментаторға кез – келген компоненттермен тиеген кезбен салыстырғанда, органикалық заттардың әртүрлі қоспаларын шикізат ретінде қолданылуы биогазды артық мөлшерде бөледі. Шикізаттың ылғалдылығын қысқа мерзімде (88-90%) азайтқан жөн, ал жазда керісінше (92-94%) көбейту қажет. Сұйылту үшін қолданылатын су (35-40º) жылы болуы қажет. Шикізат тәулігіне бір рет бөліктер бойынша беріледі. Ферментаторды бірінші тиегеннен кейін құрамында 60% көмірқышқыл газы бар биогаз өндіріледі, сондықтан ол жанбайды. Бұл газды ауаға шығарады, 1-3 күннен кейін қондырғы қалыпты қызмет жасай бастайды.

Көлемі 4,5 м³ металл ыдыс биореактор деп аталады. Жағар жанармайға шикізат ретінде қандай болсын органикалық материал қолданылады. Көбінесе бақшадан алынған пәлек, құрғақ жапырақ, шошқа экскременты, қи, құс саңғырығы, су қолданылады. Салынатын матеиалдар көлемі 3м³, оның көп бөлігін су құрайды. Реакторды қолдану тәртібіне және қажетті температуралық тәртіпті қадағалау кезінде ашудың 8 - 10 күні түтікше арқылы газгольдерде жиналатын газдың қарқынды бөлінуін байқаймыз. 15-17 күннен кейін ыдысты босатып, тыңайтқыш алуға болады.

Алынған өнім екі фракциядан құралған – сұйық және қатты. Бірінші – тиімділігі жоғары гуминді тыңайтқыштарының комплексті топтарынан тұратын метанды ашытқы. Екінші титықталған топырақтың өнімділігін арттыру үшін қолданылатын өнім ретінде сығындыдан кейін қалған қатты зат. Газды әртүрлі мақсаттар үшін жағуға болады.

1 – сурет: Биогазды алу үшін қолданылатын құрылымның схемасы

А – конустық қоңырау, Б – пирамида тәріздес қоңырау

Сурет №1

1 – шикізаты бар ферментатор ойығы, 2- қоңырау,

3- шығаратын түтікше, 4 – биогазды әкелетін құбыр

5 – суы бар ойық

2-сурет: тракторлық камерадан шығарылған резервуар.

3-сурет : Жоғары өнімді биогаз алуға арналған құрылымының схемасы.

1 – биогаз шығатын құбыр;

2- қоңырау;

3 – ферментатор корпусы;

4- шикізат;

5- шикізатты қыздыру жүйесі;

6 – қоңыраудың металлдық конструкциясы;

7 – қоңыраудың бағыттауышы;

8- жылыжайдың металдық каркасы;

9 – ыстық сумен қамтамасыз ететін құбыр;

4 – сурет: Конденсерленген суды реттеу құрылымының схемасы

1 - биогазды әкелетін шланг;

2- U тәріздес түтікше;

3 – конденсерленген су;

1-кесте. Кейбір метан түзуші бактериялар:

Қорытынды:

1. 
   Көрсетілген әдебиет шолуында ауылшаруашылық қалдықтарынан (малдың қиынан, біздің мысалымызда - сиырдың) биогазды алудың биохимиялық аспектілері қарастырылды;
   
2. 
   Биогазды алудың материалдық баллансы есептелді;
   
3. 
   Биогазды алуға арналған қондырғылар үлкен мал шаруашылық кешендерінде, үйде қолданылатын кіші қондырғылары қолдануға ұсынылды;
   
4. 
   Ауылшаруашылық өнімдерінен биогазды алу – бұл энергияны тиімді пайдаланудағы тағы бір тиімді жолдардың бірі.
   

Қолданылған әдебиеттер тізімі:

1. Биогаз: и греет, и варит. Журнал «Моделист - конструктор», 1987, №1, 10 -11бет;

2. Выбирая будущее. Новые методики экологического образования. Изд. ЭкоОбраз. Караганда, 2001ж, 15бет;

3. Тодорова Н. «Энергия ... из мусорной кучи?» Газета «Казахстанская правда» №192 от 16 августа 2001ж;

4. Тонкобаева Л. В этом доме – биогаз. Молодежно эколого – правовой журнал «Я и Земля», № 7(17), ноябрь, 2001ж, 4-5 бет;

5. Охотников Л. Светлана Баскакова – член НПО "Дикая природа",

Развитие новых технологии. Что такое биогаз? Журнал «Спектр развития» №3 2002ж, 21бет

5. 
   Интернеттегі сайт адрестері:
   

а/ ru.wikipedia.org/wiki/Биогаз

б/ zorgbiogas.ru/

в/ biogas-energy.ru/

г/www.2g.rus-business.com/biogas.ph

д/www.bioresurs.com.ua

жүктеу/скачать 210.38 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: