Реферат: Технологія метанового зброджування гнойової біомаси

--PAGE_BREAK--


Із структури посівних площ господарства бачимо, що найбільшу питому вагу в площі посівів займають зернові культури, яка складає 43,7%, кормові культури 41,48%. Із зернових культур найбільш вирощується озимих зернових, але їх площа за останні три роки не змінилася і становить 100% від 2004 року.

З кормових культур найбільше висівають кукурудзу на силос і зелений корм, що становить відповідно 17,2%.

Аналізуючи урожайність культур, необхідно відзначити, що в 2003 році знизилась урожайність всіх культур за винятком цукрового буряка. Особливо знизилася урожайність соняшнику та картоплі, яка у 2004 році складала за соняшником 20,38 ц/га, а у 2006 році 5,7 ц/га та за картоплею 41,6 ц/га і 10 ц/га відповідно. Площа ріллі збільшилася на 420 гаі складає 2140 га.

Наявність поголів’я тварин і виробництво продукції показано в таблиці 4.

Таблиця 4.

Наявність поголів’я тварин, продуктивність та виробництво продукції



Дані таблиці 2 свідчать про те, що в 2006 році поголів’я ВРХ збільшилось на 6,4 %, поголів’я корів збільшилось на 9,1%. Помітно підвищився надій на середньорічну корову і склав у 2006 році 5200 кгмолока, що на 50% більше ніж у 2004 році. Середньодобові прирости ВРХ в 2006 році склали 360 г., що є низьким показником і він на 11,3 % нижчий за показником 2004 року. Зріс вихід телят на 100 корів і становив у 2006 році 94,2 гол.

Аналізуючи галузь свинарства слід відмітити збільшення поголів’я на 15% за останні 3 роки, але знизився на 25,8% вихід поросят від однієї свтноматки.

Валове виробництво молока зросло на 37,4% за рахунок підвищення молочної продуктивності корів.

Динаміка собівартості і затрат праці на основні види продукції показана у таблиці 5.
Таблиця 5.

Динаміка собівартості і затрат праці на основні види продукції

Собівартість продукції знаходиться в прямій залежності від розмірів затрат праці і в оберненій залежності від урожайності сільськогосподарських культур і продуктивності праці.

Аналізуючи дані таблиці 3 можна зробити висновок, що затрати робочого часу на виробництво деяких видів продукції тваринництва з року в рік зменшується.

Спостерігається збільшення затрат праці на виробництво кукурудзи на силос та сіна багаторічних трав на 5% та 21,9 % відповідно.

Знизилася собівартість продукції тваринництва за рахунок зниження собівартості кормів, затрат праці і нормативної годівлі тварин.

Одним із шляхів підвищення ефективності сільськогосподарського виробництва є його концентрація і спеціалізація. Спеціалізація господарства визначається за структурою товарної продукції, що виробляється та реалізується господарством. За структурою товарної продукції можна визначити, яка галузь в господарстві займає провідне положення, що свідчить про напрямок виробництва.

Структура товарної продукції господарства наведена в таблиці 6.




Таблиця 6.

Структура товарної продукції
--PAGE_BREAK--


Згідно даних таблиці 4 спеціалізація в 2006р в порівнянні з попередніми роками змінилася. Реалізація продукції тваринництва у 2006р складає 47,2%, що на 14% менше у порівнянні з 2004р.

Виробництво товарної продукції рослинництва з 38, 8% у 2004р збільшилося до 52,8% у 2006р.

Отже з даної таблиці видно, що господарство має молочно-буряковий напрямок господарювання.

Результати виробничо-фінансової діяльності господарства показані в таблиці 7.


Таблиця 7.

Результати виробничо-фінансової діяльності господарства



3.2 Розрахунки параметрів біоконверсії гнойової біомаси в біогаз
Визначення кількості гнойової біомаси для одержання біогазу

Одним із важливих факторів, що впливають на об'єм біогазу, є вид біомаси, яка зброджується. Це пояснюється значними відмінностями в хімічному складі гнойової біомаси від різних видів сільськогосподарських тварин. Тому проектування об'єму метантенка (бродильної камери) БГУ починають із збору даних про вид тварин, поголів'я та об'єм гнойової біомаси, яка підлягає утилізації.

Розрахунок добового та річного виходу гнойової біомаси.

Вихід гнойової біомаси залежить від багатьох факторів; виду та віку тварин, типу годівлі, способу утримання, технології видалення та накопичення гнойової маси.

Добовий вихід безпідстилкового гною (у тоннах) визначається як сума екскрементів і кількості води, що надходить з усіх джерел у систему гноєвидалення; у випадку утримання тварин з використанням підстилки, враховується її кількість.

Добовий вихід безпідстилкового гною.

Визначається за формулою:
Qг=(МЕJ + ВJ)*<img border=«0» width=«37» height=«41» src=«ref-1_905945256-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1025">,
де: Qг — добовий вихід гною, т; МЕJ- добова маса екскрементів від однієї

голови, кг (табл. 8); ВJ- добова кількість води, яка потрапляє в систему

гноєвидалення, кг; nJ — поголів'я тварин чи птиці виробничої групи, що

одночасно утримується на фермі чикомплексі, гол.
Qг=(55+0,1)*<img border=«0» width=«37» height=«41» src=«ref-1_905945429-183.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">=33,06 т.



Добова кількість води (ВJ), яка потрапляє в систему гноєвидалення, озраховується за формулою:
ВJ = К*МЕJ,
де К — коефіцієнт (табл. 9).
ВJ=0,3*55=16,5 кг
1.2 Добовий вихід гнойової біомаси з використанням підстилки визначається за формулою:
Qг =(МЕJ + ВJ+ МпJ)*<img border=«0» width=«37» height=«41» src=«ref-1_905945256-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">,




Таблиця 9.

Добова кількість води, яка потрапляє в систему гноєвидалення.



де: Qг — добовий вихід гною, т; МЕJ — добова маса екскрементів під однієї голови, кг, ВJ — добова кількість води, яка потрапляє в систему гноєвидалення, кг; МпJ — добова кількість підстилки на 1 гол., кг (табл. 10).
Qг =(55+0,1+1,5)*<img border=«0» width=«37» height=«41» src=«ref-1_905945429-183.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">=33,96 т
Таблиця 10.

Норми витрат підстилкового матеріалу.



Річний вихід гнойової маси.
Qг річний =Qг доб.*t
де t- кількість діб у році (365).


Qг річний=33,06*365=12066,9 т
Річний та добовий вихід гною при стійлово-табірному утриманні.

При стійлово-табірному утриманні з використанням підстилки у приміщеннях (245 діб) і без підстилки в таборах (120 діб) річний та добовий вихід гнойової маси розраховується за формулою:
Qг річний= [(МЕJ + МпJ + ВJ)*( МЕJ+ ВJ)* tл]*<img border=«0» width=«37» height=«41» src=«ref-1_905945256-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">
деQг доб.=<img border=«0» width=«53» height=«41» src=«ref-1_905946141-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">
Qг річний =[(55+1,5+0,1)*245+(55+0,1)*120]*<img border=«0» width=«37» height=«41» src=«ref-1_905945429-183.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">=12287,4 т
де
Qг доб.=<img border=«0» width=«59» height=«41» src=«ref-1_905946520-226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">=33,66 т
де: t- обліковий час, діб (час утримання тварин у приміщенні – tп; у літніх таборах – tл; t-365 діб).

Річний та добовий вихід гною при стійлово-пасовищному утриманні.
Qг річний = [(МЕJ + МпJ + ВJ)* tп+( МЕJ+ ВJ)*0,3*tл]*<img border=«0» width=«37» height=«41» src=«ref-1_905945256-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">
де
Qг доб. =<img border=«0» width=«53» height=«41» src=«ref-1_905946141-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">


Qг річний =[(55+1,5+0,1)*245+(55+0,1)*0,3*120]*<img border=«0» width=«37» height=«41» src=«ref-1_905945429-183.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">=9510,36 т
де
Qг доб. =<img border=«0» width=«59» height=«41» src=«ref-1_905947298-226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">=26,06 т
Розрахунок впливу якісних параметрів гнойової біомаси на вихід біогазу

На вихід біогазу істотно впливає хімічний склад гнойової біомаси. У дослідах встановлена залежність між об'ємом одержаного біогазу і вмістом сухої речовини в біомасі. Для гною великої рогатої худоби ця залежність була прямою; для курячого посліду — оберненою, що пояснюється інгібуючою дією високих концентрацій аміаку па метануутворювальні мікроорганізми.

Оптимальними для вихідної гнойової біомаси є такі фізико-хімічні параметри: концентрація сухої речовини на рівні 8-12% (не більше 12%), вміст органічної речовини — не менше 80%, співвідношення С: Н 10-30: 1, рН 6,5-7,5.

Для визначення вмісту сухої речовини в гнойовій біомасі необхідно мати дані щодо вологості гною, яка значною мірою залежить під способу утримання тварин та системою гноєвидалення.

Вологість гнойової біомаси, яка виходить з ферми.

Вологість безпідстилкового гною.
Wг=<img border=«0» width=«76» height=«41» src=«ref-1_905947524-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">
де: Wг — відносна пологість гною. %; WЕ — відносна вологість екскрементів, % Z -показник, який враховує кількість води, що потрапляє в систему гноєви-далення.
WГ=<img border=«0» width=«93» height=«44» src=«ref-1_905947783-303.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">=88 %
Вологість підстилкового гною визначається за формулою:
WГ= WЕ-0,01*РП*( WН-WП) + 0,01*РВ*(100-WВ)
де: Wг — відносна пологість гною, %; WЕ — вологість екскрементів, %; WП— вологість підстилки (соломи) – 19,6%; РП,РВ — процентне співвідношення в гнойовій масі підстилки і води, %.
WГ=86-0,01*13*(86-19,6)+0,01*49,37*(100-86)=70,46 %
Для визначення РП, РВ розраховуємо, скільки води за добу потрапило в систему гноевидалення за формулами:
ВJ=К* МЕJ
де: ВJ- добова кількість води, яка потрапляє в систему гноєвида- лення, кг; МЕJ- добова маса екскрементів від однієї голови, кг;

К- коефіцієнт (таблиця 9).
ВJ=0,1*55=55,1 кг

РВ=<img border=«0» width=«119» height=«69» src=«ref-1_905948086-374.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">

де МП — добова кількість підстилки, кг.

РВ=<img border=«0» width=«93» height=«69» src=«ref-1_905948460-319.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">=49,37 %

РП=<img border=«0» width=«119» height=«69» src=«ref-1_905948779-394.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">

РП=<img border=«0» width=«97» height=«69» src=«ref-1_905949173-305.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">=1,3 %
Вологість гною при стійлово-табірній та стійлово-пасовищній системі утримання.

При цій системі тварини можуть утримуватися 245 діб в приміщеннях з використанням підстилки і 120 діб — в таборах без використання підстилки.

Вологість гною у ньому випадку розраховується за формулою:
WГ=<img border=«0» width=«95» height=«41» src=«ref-1_905949478-393.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">
де: WГ — підносна пологість гною, який поступає з ферми, %; W1- відносна пологість гною при підстилковому утриманні, %; W2- відносна вологість гною при безпідстилковому утриманні. %.
WГ=<img border=«0» width=«104» height=«41» src=«ref-1_905949871-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">=76 %
Вміст сухої речовини в гнойовій біомасі.

Для забезпечення ретабельності біогазового виробництва вміст сухої речовини в гнойовій біомасі має становити 8-12%, а органічної речовини — 85%. Це, як правило, забезпечують скребкові (транспортерні) системи прибирання гною і, навпаки, не забезпечують системи гідрозмивання та гідро сплавлення.


Ра.с.р.=<img border=«0» width=«104» height=«41» src=«ref-1_905950268-419.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">
де: Ра.с.р. — вміст абсолютно сухої речовини в гнойовій біомасі; Qг — вихід гною зферми (добовий або річний), т; WГ — відносна вологість гною, який виходить з ферми, %.
Ра.с.р.=<img border=«0» width=«132» height=«41» src=«ref-1_905950687-461.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">=2896,06 т
Вміст органічної речовини в гнойовій біомасі.

Дослідженнями установлено, що в гної різних видів сільськогосподарських тварин міститься у середньому до 80% органічної речовини і біля 20% неорганічної.

Кількість органічної речовини в гнойовій біомасі, яку одержують від тварин за добу та за рік, визначається за формулою:
ОР=Ра.с.р.*0,8
де: ОР — добова або річна кількість органічної речовини в гної, т (кг); Ра.с.р. — добова або річна кількість абсолютно сухої речовини, т (кг).
ОР=2896,06*0,8=2316,8 т
Визначення основних параметрів системи анаеробного зброджування гнойової біомаси (метантенка) БГУ.

До найбільш значущих параметрів системи анаеробного зброджування гнойової біомаси належать: добова продуктивність реактора або його здатність пропускати кількість гною, який виходить зферми: добовий обсяг завантаження бродильної камери; об'єм реактора БГУ; добовий та річний вихід біогазу залежно від хімічного складу гнойової біомаси та ін.

Добова продуктивність реактора, або його пропускна здатність щодо вихідного гною.
Gдоб.=<img border=«0» width=«72» height=«44» src=«ref-1_905951148-277.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">
де Gдоб- добова продуктивність щодо вихідного гною, т/добу; Qг річн. — річна кількість гнойової біомаси на фермі, т; tрічн. — кількість діб у році (365); tз — тривалість випуску й обслуговування реактора, діб (у середньому 30 діб).
 Gдоб.=<img border=«0» width=«61» height=«41» src=«ref-1_905951425-258.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">=36,02 т/добу
Добовий обсяг завантаження метантенки, м3.

Добовий обсяг завантаження метантенка (Q доб., м3) дорівнює добовому виходу з ферми гною вологістю 88—92%.
Qдоб.=<img border=«0» width=«84» height=«44» src=«ref-1_905951683-323.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">
де Qдоб. — добовий обсяг завантаження метантенка, м3; WГ1— відносна вологість гною,який виходить з ферми, %; WГ2 — відносна оптимальна вологість гною (88-92%); Qдоб.- добовий вихід гною на фермі, т; gг — питома вага 1 м3гною при певній оптимальній вологості (88-92%).
Qдоб.=<img border=«0» width=«71» height=«41» src=«ref-1_905952006-273.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">=0,44 м3



Місткість (об'єм) бродильної камери (метантенка) БГУ.

Рентабельність біогазового виробництва значною мірою залежить від об'єму бродильної камери. При її проектуванні перш за все враховується кількість гнойової біомаси, яка підлягає утилізації, та режим роботи БГУ.
VK=<img border=«0» width=«81» height=«44» src=«ref-1_905952279-286.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">
де: VK — місткість бродильної камери, м3; Qдоб. — добовий обсяг завантаження метантенка, м3; р — добова доза завантаження, % (для мезофільного процесу — 7%, для термофільного процесу — 15%); g — коефіцієнт заповнення камери (у межах 0,8-0,95).
VK=<img border=«0» width=«71» height=«44» src=«ref-1_905952565-269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">=7,86 м3
Об'єм газогенерації, м3 (добовий вихід біогазу).

Максимальний вихід біогазу на стадії найбільш інтенсивного мета-ногенезу залежить від хімічного складу біомаси, який визначається видом тварин і відповідно раціоном, який вони одержують.

Із 1 кгсухої речовини гнойової біомаси, внесеної в реактор біогазової установки, теоретично можна одержати в середньому 0,4-0,6 м3біогазу. Враховуючи те, що лише 40-50% сухої речовини гною у процесі метано-генезу трансформується в біогаз, реальний вихід біогазу із 1 кгсухої речовини гною великої рогатої худоби становить у середньому 0,2-0,5 м3, а з еквівалентної маси свинячого гною — 0,3-0,7 м3(реактор працює на ме-зофільному режимі). Із біомаси курячого посліду біогазу виходить більше, ніж із гною великої рогатої худоби або свиней (таблиця 11).

При ферментації екскрементів від однієї тварини можна отримати біогазу в середньому за добу: великої рогатої худоби (жива маса 500-600 кг) 1,5 м3, свині (жива маса 80-100 кг) 0,2 м3, курки або кроля -0,015 м3.

Крім кількості сухої речовини, суттєвим параметром, який впливає на вихід біогазу, є вміст та склад органічної речовини, особливо кількість жирів, білків, вуглеводів.
Таблиця 11.

Вихід біогазу (метану) при анаеробному зародженні сільськогосподарських відходів.



Вуглеводи, як правило, знаходяться у формі поліцукрів і тому вимагають більш тривалої ферментації. Помітно знижується утворення біогазу в присутності лігніну, тому що він в процесі метанового бродіння практично не розкладається.

Співвідношення кількості біогазу, який може бути виділений із органічної речовини гнойової біомаси дійних корів (Д), відгодівельних бичків (Б), свиней (С) і курей (К) в процесі метанового бродіння при мезофільній температурі орієнтовно може бути таким: Д: Б: С: К = 5:7:8:10.

Добовий вихід біогазу розраховується за формулами з врахуванням вмісту в гнойовій біомасі сухої (ф. 19) або органічної (ф.20) речовин:
VГ=<img border=«0» width=«76» height=«41» src=«ref-1_905952834-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">
де: VГ — добовий або річний вихід біогазу, м; Ра.с.р. — добова або річна кількість сухої речовини, т (кг); Z — стан розкладання органічної речовини, % (30); К — коефіцієнт розчинності біогазу (1,1-1,5); v — питома вага біогазу (при вмісті за об'ємом: метану 65 % та діоксиду вуглецю 35 % -дорівнює 0,00117 т/м3 або 1,17 кг/м3).
VГ=<img border=«0» width=«121» height=«44» src=«ref-1_905953123-407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">    продолжение
--PAGE_BREAK--=675072,26 м3

VГ=Ра.с.р*К*р
де: VГ — добовий або річний вихід біогазу, м; Ра.с.р. — добова або річна кількість сухої речовини, кг; р — вихід біогазу з 1 кгорганічної речовини: гній врх — 0,2-0,5 м3;

гній свиней — 0,3-0,6 м3;

послід курей — 0,5-0,7 м3;

К — коефіцієнт зброджування органічної речовини (0,3).
VГ=2896,06*0,3*0,2=173,76 м3
Визначення виходу залишкової продукції.

Після зброджування гнойової біомаси і одержання біогазу залишається тверда фракція гною (шлам) і надосадова рідина (рідка фракція). Кількість твердої і рідкої фракції залежить як від вологості гною, який завантажується, так і вологості фракцій, які одержуємо (твердої і рідкої).

В середньому з 1 кгорганічної речовини, біологічно розкладеної на 70 %, можна одержати 0,5 кгбіогазу, 0,2 кгводи і 0,3 кгнерозщепленого залишку шламу.

Поділ біомаси після зброджування в реакторі на тверду і рідку фракції можна проводити з допомогою сепаратора (центрифуги) або віброгрохота.

Вихід твердої фракції (шламу).

Тверда фракція гною містить значну кількість поживних речовин і може використовуватись як цінне знешкоджене органічне добриво або кормові добавки.

Анаеробна ферментація гнойової біомаси супроводжується зменшенням у шламі майже на 50 % сухої органічної речовини порівняно з вихідним гноєм за рахунок включення 10—15 % вуглецю субстрату у мікробіальну масу, а також у такі компоненти біогазу, як метан і діоксид вуглецю.

Склад шламу залежить від хімічного складу вихідної сировини, а також параметрів процесу біометаногенезу.

При зброджуванні гною в ньому зберігаються необхідні для рослин біогенні елементи (N, Р, К) і поживні речовини знаходяться в більш доступній формі, що забезпечує підвищену біологічну активність шламу як органічного добрива. Крім того, шлам містить значну кількість білків і вітаміну В12, за рахунок чого його можна використовувати як білково-вітамінну кормову добавку.

Річний вихід твердої фракції визначається за формулою:
Мш.річн.=Qг річн.*<img border=«0» width=«68» height=«44» src=«ref-1_905953530-290.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">
де: Мшрічн. — річна маса шламу, т; Qг річн -річний вихід гною, т; Wg — вологість рідкої фракції, % (98-99); WГ — вологість гною, що завантажується, % (88-92); WШ — вологість шламу, % (87).
Мш.річн.=12066,9*<img border=«0» width=«53» height=«41» src=«ref-1_905953820-225.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">=10860,21 т
Відносний вихід шламу:
Мш.річн.=<img border=«0» width=«104» height=«44» src=«ref-1_905954045-361.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">

Мш.річн.=<img border=«0» width=«100» height=«44» src=«ref-1_905954406-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">=90 т


Добовий вихід шламу визначається за формулою:
Мш.доб.=<img border=«0» width=«69» height=«41» src=«ref-1_905954744-249.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">

Мш.доб.=<img border=«0» width=«64» height=«41» src=«ref-1_905954993-242.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">=29,7 т
Вихід рідкої фракції

Рідка фракція містить у середньому: сухої речовини — 1,0-5,0; органічної речовини — 0,25-4,2; фосфору — 0,05-0,7; азоту — 0,31 1,14; рН рідкої фракції — 6,5-8,3.

Рідка фракція після анаеробної переробки гною відповідає вимогам, які пред'являються органами охорони природи до якості стічних вод.

Оскільки вона містить значну кількість поживних речовин, то може використовуватись як рідке органічне добриво, а також може бути субстратом для вирощування гідробіонтів (мікроводоростей) і частіше спіруліни (синє-зеленої водорості), яка в свою чергу, є цінною білковою і вітамінно-мікромінеральною кормовою добавкою до раціонів сільськогосподарських тварин, а також сировиною для фармацевтичної промисловості.

Річний вихід рідкої фракції визначається за формулою:
Мg.річн.=Qг річн.*<img border=«0» width=«68» height=«44» src=«ref-1_905955235-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">
де Мg.річн.— річна маса рідкої фракції, т.
Мg.річн.=12066.9*<img border=«0» width=«53» height=«41» src=«ref-1_905955520-225.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">=1086.02 т
Відносна кількість рідкої фракції:

Мg.річн.=<img border=«0» width=«162» height=«49» src=«ref-1_905955745-590.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">

Мg.річн.=<img border=«0» width=«92» height=«44» src=«ref-1_905956335-321.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">=13104906 %
Добовий вихід рідкої фракції визначається за формулою:
Мg.доб.=<img border=«0» width=«67» height=«41» src=«ref-1_905956656-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">

Мg.доб.=<img border=«0» width=«57» height=«41» src=«ref-1_905956901-224.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">=2.98 т
Визначення виходу товарного біогазу.

Товарний біогаз — це частка біогазу від загальної кількості біогазу, який отримують а процесі анаеробного бродіння, з якого можна одержати теплову або електроенергію, або замінити біогазом природні носії енергії (природний газ, нафту, дизпаливо, бензин тощо). Частина отриманого біогазу використовується для підігрівання біомаси, що зброджується.

Вихід товарного біогазу залежить від кількості біогазу, який використовується для підігрівання зброджувальної біомаси та витрат теплової енергії при анаеробному бродінні, які у свою чергу залежать від природно-кліматичних умов, розміщення господарства, режиму роботи, складу і конструкційних особливостей БГУ.

Визначення теплової енергії, необхідної для підігрівання біомаси.
<img border=«0» width=«15» height=«18» src=«ref-1_905957125-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">бгу=С*Qг річн*<img border=«0» width=«20» height=«28» src=«ref-1_905957218-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">
де:<img border=«0» width=«15» height=«18» src=«ref-1_905957125-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">бгу— теплова енергія, необхідна для підігріву гною до температури бродіння, МДж; Qг річн — річна кількість гною, яка виходить з ферми, кг; <img border=«0» width=«20» height=«28» src=«ref-1_905957218-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">  — різниця температури зброджування і температури вихідного гною (t збр — — t гною), °С; С — питома теплоємність рідкого гною(4,19<img border=«0» width=«68» height=«44» src=«ref-1_905957733-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">).
<img border=«0» width=«15» height=«18» src=«ref-1_905957125-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">бгу=4,19*12066,9*20=1011206,2 МДж
t збрзалежить від режиму роботи БГУ, а t°вихідного гною складає у теплий період року (245 діб) в середньому +20°С; в холодний — +10°С (120 діб).

Цей показник визначається спочатку окремо для теплого і холодного періоду року за формулами:
<img border=«0» width=«15» height=«18» src=«ref-1_905957125-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">бгу тепл.період=С*(Qг доб.*245)*<img border=«0» width=«20» height=«28» src=«ref-1_905957218-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">

<img border=«0» width=«15» height=«18» src=«ref-1_905957125-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">бгу тепл.період=4,19*(26,06*245)*20=535037,86 МДж

<img border=«0» width=«15» height=«18» src=«ref-1_905957125-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">бгу хол.період=С*(Qг доб.*120)*<img border=«0» width=«20» height=«28» src=«ref-1_905957218-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">

<img border=«0» width=«15» height=«18» src=«ref-1_905957125-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">бгу хол.період=4,19*(26,06*120)*20=262059,36 МДж

<img border=«0» width=«15» height=«18» src=«ref-1_905957125-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">бгу річн.= <img border=«0» width=«15» height=«18» src=«ref-1_905957125-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">бгу тепл.період+<img border=«0» width=«15» height=«18» src=«ref-1_905957125-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">бгу хол.період

<img border=«0» width=«15» height=«18» src=«ref-1_905957125-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">бгу річн.=535037,86+262059,36=797097,22
Визначення кількості біогазу, необхідного для підігріву біомаси.
Qбр=<img border=«0» width=«39» height=«44» src=«ref-1_905959251-179.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">
де: Qбр — кількість необхідного для підігріву біомаси біогазу, м3; g — чиста теплотворназдатність біогазу (g=22<img border=«0» width=«47» height=«41» src=«ref-1_905959430-207.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">).
<img border=«0» width=«12» height=«23» src=«ref-1_905959637-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">Qбр=<img border=«0» width=«73» height=«41» src=«ref-1_905959710-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">=45963,92 м3




Частка біогазу, необхідного для підігріву гною.
<img border=«0» width=«13» height=«21» src=«ref-1_905959956-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">н=<img border=«0» width=«59» height=«44» src=«ref-1_905960129-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">
де: Qбг — необхідна кількість біогазу для підігріву біомаси, м3; Vг.річн. — річний вихід біогазу, м3.
<img border=«0» width=«13» height=«21» src=«ref-1_905959956-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">н=<img border=«0» width=«76» height=«44» src=«ref-1_905960548-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">=0,068
Максимально-теоретичний коефіцієнт виходу товарного біогазу.
Ктб=1-<img border=«0» width=«13» height=«21» src=«ref-1_905959956-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">н



де Ктб — коефіцієнт виходу товарного біогазу
Ктб=1-0,068=0,9
Визначення виходу товарного біогазу:
Vтг= Vг.річн.*Ктб

Vтг=675072,26*0,9=607565,03
Визначення коефіцієнта ефективності БГУ

Коефіцієнт ефективності характеризує енергетичний і техніко-технологічний рівень БГУ.
Кеф.=<img border=«0» width=«124» height=«44» src=«ref-1_905961031-389.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">

де Qбгу повн. — повна теплова енергія, яка виробляється БГ'У, МДж; Визначається таким чином: Vг. річн * 22 МДж; ЕБгу — теплова енергія, не обхід-

на для підігріву гною до температури бродіння, МДж.
Кеф.=<img border=«0» width=«157» height=«44» src=«ref-1_905961420-469.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">=2,49
Визначення рентабельності біогазового виробництва.

Ренгабельність біогазового виробництва визначається значною мірою конструктивними характеристиками БГУ, а також оптимізацією параметрів технологічного процесу з урахуванням конкретних природно-кліматичиих. і технолого-економічних передумов виробництва біогазу безпосередньо у господарстві (на фермі або тваринницькому підприємстві).

Рентабельність визначається за технологічними і економічними показниками.

До технологічних показників відносяться: Vг — обсяг газогенерації (річний та добовий) та вихід біогазу на 1 гол., 1 кгсухої та органічної речовини, 1 кггнойової біомаси і 1 м3корисної площі реактора.
Vг доб/гол.=<img border=«0» width=«49» height=«41» src=«ref-1_905961889-205.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">=0,6 м3

Vг річн/гол=<img border=«0» width=«76» height=«41» src=«ref-1_905962094-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">=2143,09 м3

Vг доб/Ра.с.р..=<img border=«0» width=«49» height=«41» src=«ref-1_905962349-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">=0,32 м3

 Vг річн/Ра.с.р.=<img border=«0» width=«76» height=«41» src=«ref-1_905962555-286.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">=3,38 м3

 Vг доб/О.р..=<img border=«0» width=«49» height=«41» src=«ref-1_905962841-212.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">=0,39 м3

 Vг річн/О р.=<img border=«0» width=«76» height=«44» src=«ref-1_905963053-295.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">=4237,74 м3

 Vг доб/Р б.=<img border=«0» width=«49» height=«41» src=«ref-1_905963348-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">=0,05 м3

 Vг річн/Р б.=<img border=«0» width=«76» height=«41» src=«ref-1_905963565-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101">=0,54 м3

 Vг доб/КПР.=<img border=«0» width=«49» height=«44» src=«ref-1_905963859-212.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">=3,21 м3

 Vг річн/КПР.=<img border=«0» width=«76» height=«44» src=«ref-1_905964071-263.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">=12478,23 м3



Економічна оцінка визначається можливістю одержати з біогазу певну кількість теплової та електроенергії і заміни біогазом природних носіїв енергії.

При проведенні розрахунків необхідно врахувати енергетичні еквіваленти біогазу:

— теплотворна здатність 1 м3біогазу складає 20-22 МДж;
Тзд=173,76*20=3475,2МДж

Тзд=675072,26*20=13501445 МДж
— енергетична цінність 1 м3біогазу:

— 1 м3біогазу дає можливість виробити 1,6 — 2,3 квт/год. електроенергії;
Едоб=173,76*1,6=278,016квт/год.

Ерічн=675072,26*1,6=1080115,6квт/год.
— 1м3 біогазу еквівалентний енергії, яка міститься в:

0,65 м3природного газу
Екв Едоб=173,76*0,65=112,9 м3

Екв Ерічн=675072,26*0,65=438796,9 м3
0,7 лнафти




Екв Едоб=173,76*0,7=121,6 л

Екв Ерічн=675072,26*0,7=472550,6 л
0,65 лдизпального
Екв Едоб=173,76*0,65=112,9 л

Екв Ерічн=675072,26*0,65=438796,9 л
0,64 лбензину
Екв Едоб= 173,76*0,64=111,2 л

Екв Ерічн=675072,26*0,64=432046,2 л
0,6 лкеросину
Екв Едоб= 173,76*0,6=104,3 л

Екв Ерічн=675072,26*0,6=405043,3 л
3,5 кгдров
Екв Едоб= 173,76*3,5=608,2 кг

Екв Ерічн=675072,26*3,5=2362752,9 кг
1,5 кгкам'яного вугілля
Екв Едоб= 173,76*1,5=260,6 кг

Екв Ерічн=675072,26*1,5=1012608,3 кг
Найбільш рентабельним є виробництво із біогазу електроенергії (загальний ККД з урахуванням тепла, яке утворюється при виробництві електроенергії, досягає 80-85%, а безпосередньо в електроенергію перетворюється 33% хімічної енергії біометану).




4. ОХОРОНА ПРАЦІ
Заходи щодо забеспечення безпеки при одержанні і використанні біогазу.

При експлуатації обладнання для отримання біогазу і його використання необхідно враховувати вибухонебезпечність метану. Небезпека вибуху виникає при змішуванні метану з повітрям у співвідношенні від 5 до 15% за об'ємом. У зв'язку з цим на установці для отримання метану і в оточувальній її зоні необхідно суворо дотримуватись заходів безпеки, необхідних для попередження пожежі і вибуху.

Перелік заходів безпеки включає:

1.Ємності для газу необхідно розміщувати на достатній відстані від житлових будинків, складів і громадських доріг. Мінімально допустимі такі відстані: від будинків з м'якою покрівлею — 10 м; від будинків з твердою покрівлею- 5 м.

2.Забороняється паління і розпалювання вогню поблизу газових резервуарів (в радіусі 10 м). Встановлюються спеціальні таблички з відповідними надписами.

3.Регулярно перевіряють рівень води в резервуарі газгольдера дзвіноподібного типу і рухливість самого ковпака. Зимою необхідно попереджувати утворення крижаної кірки. Ремонт резервуарів і трубопроводів повинні проводити тільки спеціалісти (організація виготовлювач обладнання), що особливо важливо для усіх робіт, які виконуються з відкритим полум'ям і зварюванням на газгольдері і трубопроводах.

4 Попередження виходу метану і змішування його з повітрям в обмеженому просторі включає в себе забезпеченість герметичності газопровідних ліній і вентиляцію редукційних клапанів з відводом повітря назовні,

5.Видалення повітря із газопровідних ліній шляхом пропускання по них газу до його використання.

6.Установка вогнегасників на газопровідних лініях, які проходять поблизу газоспалювальних установок.

7.Забезпечення відповідних вентиляцій в зоні газопровідних ліній.

8.Обладнання вентиляційного отвору під стелею приміщення для виходу назовні газу, щільність якого менша щільності повітря.

9.Укладання газопровідних ліній з позитивним або зворотним нахилом, з обладнанням на нижньому кінці лінії водовідокремлювача (біогаз містить водяну пару).

10. Захист газопровідних ліній і особливо водовідокремлювачів і вогнегасників від замерзання, оскільки це може перервати подачу газу, пошкодити газопровідну лінію і привести до значного збільшення тиску в метантенку або газгольдері, розрахованому на низький тиск.

11.Видалення всіх потенційних джерел іскроутворення із зони БГУ і газопровідних ліній.

12.Установка вогнегасника у місці збереження газу,

13.Резервуари для зберігання газу, що призначаються для зарядки балонів, повинні бути розраховані натиск 170 кг/см2 [8,13].

На основі проведеного аналізу можна зробити висновок, що стан охорони праці в умовахСТОВ „Пологівське” є задовільним.




ВИСНОВКИ
Найбільш ефективним і перспективним біологічним методом утилізації відходів тваринництва є метод метанового зброджування. Метанове зброджування — це складний анаеробний процес (без доступу повітря), який відбувається внаслідок життєдіяльності мікроорганізмів і супроводиться рядом біохімічних реакцій.

Отже запропонований метод утилізації гною на господарстві СТОВ „Пологівське” дають змогу вирішити цілий ряд не тільки економічних проблем, а й екологічних та санітарно-епідеміологічних проблем, що виникають в наслідок накопичення великої кількості відходів тваринництва.    продолжение
--PAGE_BREAK--