Новости

     Раньше строили молочную ферму или комплекс нескольких ферм и рядом навозохранилище на несколько тысяч тонн из сборного железобетона или монолитные. Атмосферные осадки и грунтовые воды помогали животным за год - полтора заполнить хранилище. И вот уже вокруг фермы топкое болото, зловония разливаются по местности, попадают в овраги, речки. И вот уже и "гости" из природоохранных органов... Знакомая картина? Периодически хозяйства предпринимали героические усилия для очистки навозохранилищ и вывозки навозной жижи в поле. Но очень скоро все возвращалось в прежнее состояние...
      Известны варианты сбора навозной жижи в лагунах и затем внесения её в подпахотный слой поля специальными культиваторами с инжекторами под давлением. Навозную жижу подвозят к культиватору с инжекторами в огромном прицепе - ёмкости или перекачивают по пластиковым трубам на расстояние до 15 км. Запаха после выполнения такой операции практически нет, поэтому выполнять её вполне можно вблизи населенных пунктов. При этом нужно помнить, что навозная жижа полноценным удобрением для растений в первоначальном (сыром) виде быть не может. Она превращается в доступные растениям вещества через довольно длительное время (один - три года) в результате происходящих в ней микробиологических процессов. 
      Известны варианты обезвоживания навозной жижи (в ней 97...98% воды!), разделения ее на жидкую и твердую фракции с помощью специальных сепараторов. Эффективность транспортировки твердой фракции к месту внесения в почву многократно увеличивается, повышаются возможности сбережения окружающей среды. Однако, навозная жижа содержит семена сорных растений, которые не теряют всхожести ни при прохождении через желудочно-кишечный тракт животных, ни при прохождении через сепараторы. При применении таких удобрений, происходит засорение полей.
      Извесен также вариант утилизации, при котором из навозной жижи получают биогаз и органические удобрения. Биогаз может использоваться для получения тепловой или (и) электрической энергии. В ходе микробиологического процесса семена раститений, оказавшиеся в перерабабываемой массе, полностью теряют свою всхожесть. Такие удобрения не содержит патогенной микрофлоры, позволяет улучшить экологическую обстановку и, в конечном счете, здоровье населения. Оно обеспечивает получение экологически чистой сельскохозяйственной продукции высокого качества. Постоянное применение удобрения будет способствовать естественному восстановлению плодородия почв.
     До сих под, по большому счету, этот потенциал в России остается не в полной мере востребованным, так как у нас в стране отсутствует культура вторичного использования биологических отходов и нет достаточного опыта их использования в целях производства энергии и удобрений. Для справки. Переработка бесподстилочного навоза от 10 голов крупного рогатого скота позволяет получить в сутки около 20 м³  биогаза.

Рис.1. Один из возможных вариантов комплновки

 Рис.2. Технологическая схема: 1.Навозоприемник с насосным оборудованием 2.Биореактор 3.Биореактор (взависимости от технологии один или несколько) 4.Агрегатная 5.Энергетический центр 6.Резервуар гомогенизации 7.Резервуар гомогенизации 8.Хранилище удобрений

Рис 3. Метантенк 

Рис. 5. Дизель-генератор

      В биогазовой установке происходит переработка навоза и растительных остатков с получением горючего биогаза и высококачественно удобрения - биошлама. Биогаз - это горючая газовая смесь, состоящая на 50...70% из метана, которая образуется из органических субстанций в результате анаэробного и микробиологического процессов. В состав биогаза входят также 30...40% углекислого газа и небольшого количества сероводорода, аммиака, водорода и оксида углерода.
В связи с достаточно высоким содержанием энергии, биогаз можно использовать в качестве энергоносителя для производства электрической и тепловой энергии. Содержание энергии в биогазе напрямую зависит от содержания в нем метана. Из одного кубометра метана можно получить 9,94 киловатт-часов электроэнергии. Если предположить, что в биогазе содержится 60% метана, то из одного кубометра биогаза можно получить около шести киловатт-часов электроэнергии.
       Биологическое образование метана - это натуральный природный процесс, который протекает везде, где во влажной, без доступа кислорода, среде под действием матанообразующих бактерий разлагается органический материал. Например, в желудочно-кишечном тракте жвачных животных, в компостных ямах или на рисовых полях. Образование биогаза можно разделить на четыре фазы.

1. Гидролизная фаза. Во время протекания гидролизной фазы, в результате жизнедеятельности бактерий, устойчивые субстанции (протеины, жиры и углеводы) разлагаются на простые составляющие (аминокислоты, глюкоза и жировые кислоты).
2. Кислотообразующая фаза. Образованные во время гидролизной фазы простые составляющие разлагаются на органические кислоты (уксусная, пропионовая, масляная), спирт, альдегиды, водород, диоксид углерода, а также газы аммиак и сероводород. Этот процесс протекает до тех пор, пока развитие бактерий не замедляется под воздействием образованных кислот.
3. Ацетогенная фаза. Под воздействием ацетогенных бактерий из образованных во время кислотообразующей фазы кислот, вырабатывается уксусная кислота.
4. Метаногенез. Уксусная кислота разлагается на метан, углекислый газ и воду. Водород и углекислый газ преобразуются в метан и воду.

      Полученный биогаз можно использовать в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), приводящего в действие генераторы электрической энергии. или сжигать в печах для получения тепловой энергии. Сейчас проводятся работы по разработке газовых турбин, работающих на биогазе. с целью повышения КПД биогазовых установок.
Используемые для получения биогаза органические вещества (субстраты), в основном являются отходами различных отраслей народного хозяйства. Переработка жижи или специально подготовленной смеси навоза с сельскохозяйственными, агроиндустриальными, коммунальными или промышленными отходами называют коферментацией. Целью коферментации является снижение загрязнения окружающей среды и использование энергетического потенциала органических остатков.

   Производство биогаза. Выход биогаза из единицы объема субстрата зависит не только от перерабатываемого субстрата, но также от рабочих параметров установки (например, температуры в реакторе, времени брожения, нагрузки и т.д.) Это объясняет тот факт, что при использовании одинаковых субстратов возможна различная производительность установок.

     Получение тепловой энергии из биогаза. При сжигании 1 кубометра биогаза образуется порядка 5,0...7,5 кВтч (в зависимости от доли содержания метана) тепла. В среднем 6,0...6,5 кВтч/м куб или 21,6...23,4 МДж/м куб.

       Параметры теплоэлектростанций, работающих на биогазе.
В зависимости от доли содержания метана (50...75%) в биогазе и КПД ДВС и генераторов, из 1 кубометра биогаза можно получить 1,5...2,2 кВтч электроэнергии

     При КПД теплоэлектростанции (ТЭС) 85%, можно получить 35% электричества и 65% тепла.
1 голова КРС массой около 500 кг дает 400...500 кубометров биогаза в год или 0,15...0,20 кВт мощности тепловой электростанции.
1 т навозной жижи дает 25...35 кубометров биогаза, 2500 кубометров биогаза дают 1 кВт мощности ТЭС
1 кубометр биогаза дает 5...7 кВтч энергии или 1,5....2,2 кВтч электроэнергии

 При посещении зарубежных фермерских хозяйств мы видели животноводческие комплексы, утилизация навоза в которых замыкалась на биогазовую ТЭС. При этом ТЭС не только обеспечивает электроэнергией нужды самого животноводческого комплекса, но и поставляет излишки электрической энергии в национальную энергосистему на коммерческой основе.

      Возникает резонный вопрос, а почему бы нам не замыкать утилизацию навоза на вновь создаваемых животноводческих комплексах на биогазовые ТЭС? И вместо того, чтобы наносить урон природе, платить штрафы природоохранным органам, получать деньги от реализации излишков электрической энергии в национальную энергосистему? Что нам мешает это сделать? Наверное только существующие стереотипы и традиционная безалаберность - мол у нас всего много, не обедняем...

Автор: Власов С. Ю.