Производство биогаза из отходов животноводства и птицеводства

Переработка отходов
животноводства с
получением удобрений
и биогаза
Заведующий лабораторией
Биоэнергетических установок, к.т.н.
Ковалев Д.А.
Технологическая схема
производства биогаза
5
1
3
4
6
2
7
8
1- животноводческое помещение; 2- навозоприёмник; 3насос;4- метантенк; 5- газгольдер; 6- теплообменник;
7- котел;8- навозохранилище.
Физические свойства биогаза
Показатель
Компоненты
СН4 СО2
Н2
Н2S
Смесь 60%
СН4
+ 40% СО2
Объемная доля, %
55-70
27-44
1
3
100
Объемная теплота
сгорания ,МДж/м3
35,8
-
10,8
22,8
21,5
Температура,0С:
воспламенения
критическая
650-750
-82,5
31,0
585
-
100
650-750
-2,5
Плотность:
нормальная, г/л
критическая, г/л
0,72
102
1,98
408
0,09
31
1,54
349
1,20
320
Свойства анаэробно
обработанного навоза
• - в сброженном навозе практически полностью сохраняются
азот, фосфор и калий. При этом значительная часть (10-15%)
азота переходит в аммонийную форму, которая быстро
усваивается растениями;
• - улучшение соотношения углерода к азоту С/N за счет
конверсии части углерода в биогаз до требуемого уровня;
• - полная потеря всхожести семян сорных трав за период
обработки более 5 суток;
• - практически полное обеззараживание навоза при
термофильном режиме сбраживания;
• - в сброженном навозе полностью уничтожаются гельминты;
• - уменьшился порог запаха фенольных соединений,
находящихся в навозе, в среднем на 95%;
Условия эффективного протекания процесса
анаэробного сбраживания навоза
• постоянство температурного режима
• равномерный прогрев субстрата по всему
•
•
объему реактора – эффективный теплообмен
доступность субстрата для микроорганизмов
и своевременное выведение продуктов их
жизнедеятельности – эффективный
массообмен
Постоянство рН
Оптимальные условия процесса
метаногенеза
Показатели, мг/л
Оптимальные
значения
Предельные
значения
рН
6,8-7,4
6,4-7,8
Содержание летучих кислот (по СН3СООН)
50-500
2000
Общая щелочность (по СаСО3)
1500-5000
1000-3000
Состав производимого газа:
65-70% метана, 30-35% двуокиси
углерода и среды других газов
Соли
NH4(по N)
Na
K
Ca
3000
3500-5500
2500-4500
2500-4500
Температура, 0С
33-37
Производство метана:
0,3-0,4 м3/кг
вещества
сухого
органического
Объем биогаза, выделяющегося
при анаэробной обработке 1
тонны сухого органического
вещества различных видов
органических отходов
Навоз КРС
300 м3
Навоз свиней
500 м3
Помет птиц
600 м3
Недостатки традиционных систем
анаэробной обработки навоза
• значительный объем реактора, вследствие
•
•
•
•
чего необходимо проведение большого объема
НИР и ОКР, а также значительных затрат на
изготовление и монтаж оборудования.
длительный период запуска, связанный с
необходимостью накопления требуемого
количества биомассы.
высокая чувствительность системы к внешним
воздействиям, поскольку обработка
происходит в одном объеме.
низкая производительность, связанная с
неэффективным тепло и массообменном.
низкая ремонтопригодность, т.е. при ремонте
требуется остановка всей системы.
Комплект оборудования
биологической обработки стоков
(КОБОС)
Производительность – 10 т в сутки
Объем реакторов – 125 куб. м.
Режим обработки – термофильный
Перемешивание - механическое
Выход биогаза – 200 куб. м. в сутки
5
6
7
8
9
11
10
биогаз
4
2
3
1
Твердая фракция
на
компостирование
12
биогаз на
тепловые
нужды фермы
и метантенков
Рис. 2. Технологическая схема биогазового комплекса БГУ МТ-6
1- навозоприемник; 2- центрифуга; 3- промежуточная емкость; 4- трубопровод подачи навоза;
5,6,7,8,9,10- модули биогазового комплекса; 11- хранилище сброженного навоза; 12- газгольдер.
Циркуляция биогаза
5
6
1
Горячая
вода
3
Навоз с
фермы
7
Электроэнергия
2
4
Сброженный
навоз
Принципиальная схема биогазовой установки блочно-модульного типа
1 – реактор-модуль; 2 – газгольдер; 3 – устройство загрузки;
4 – хранилище сброженного навоза; 5– компрессор биогаза;
6 – мембранная разделительная установка; 7 – когенерационная установка
Достоинства блочно-модульного принципа
построения биогазовых установок
• Изготовление таких реакторов может быть налажено на
многих машиностроительных заводах без проведения
дополнительных НИР и ОКР, в виду того, что их геометрия
совпадает со стандартным емкостным оборудованием. Это
также обеспечивает удобство их транспортировки и
относительную простоту монтажа в хозяйственных условиях.
• Система из нескольких реакторов – модулей обладает
значительной устойчивостью к внешним воздействиям и
высокой ремонтопригодностью, поскольку при аварии или
ремонте одного реактора остальные продолжают нормально
функционировать.
• Система позволяет осуществлять быстрый и плавный запуск
реакторов и вывод всей установки на заданную
производительность, т.к. обработанный навоз в первом
реакторе является инокулянтом для запуска других реакторов
– модулей.
Биогазовая установка БГУ МТ 1
Производительность –
6,5 тонн в сутки
Объем реактора – 67 м3
Режим обработки –
термофильный
Способ перемешивания
– гидравлический
Выход биогаза – 100 м3
в сутки
Годовой объем работ –
2372 тонн в год
Технические характеристики
биогазовых установок
разработанных ГНУ ВИЭСХ
Количество и
объем
реакторов, м3
Вид
перерабатываемого
сырья
Производительно
сть по исходному
навозу или
помету, т/сутки
Общий
выход
биогаза,
м3/сутки
БГУ-2,0
1х2,0
Навоз КРС
0,1
1,5
БГУ-25
1х25
Навоз свиней, КРС,
помет птиц
1,5
20
БГУ-50
1х50
Навоз свиней и КРС,
помет птиц
3,0
40
БГУ-150
2х150
Навоз КРС и помет
птиц
25
300
БГУ-500
БГУ1000
4х125, 1х500
2х500
Навоз КРС, свиней,
помет птиц
40
80
400
900
Тип
установк
и
Д.А. Ковалев
тел./факс. 171-13-72; 170-51-01; e-mail:kovalev_da80@mail.ru
Лабораторная биогазовая
установка БГУ 0,25Л
для обучения специалистов (ЮКГУ г. Чимкент, Орловский ГАУ)
Экспериментальная биогазовая
установка БГУ -2У
демонстрационная зона ВИЭ г. Волгоград
Метантенки БГУ 500 (Крым)
Производительность – 25 т в сутки
Объем реакторов – 4 х 125 куб. м.
Режим обработки – термофильный (нагрев
от солнечного коллектора)
Выход биогаза – 700 куб. м. в сутки
Перемешивание – гидравлическое
Мы предлагаем
• Разработать техническую документацию
на любой тип биогазовой установки для
ферм КРС, ПТФ и СТФ
• Научно-техническое сопровождение
изготовления, монтажа и ввода в
эксплуатацию биогазовой установки
• Обучение обслуживающего персонала
Тел./факс (499)171-13-72, e-mail: kovalev_da80@mail.ru
Адрес: 109456, Москва, 1-й Вешняковский пр. д. 2.
Сельскохозяйственные
КОРМА
ОТХОДЫ
предприятия
ЭНЕРГИЯ
БИОГАЗ
ПОЛЕ
УДОБРЕНИЯ
БГУ
НАВОЗОХРАНИЛИЩЕ
Спасибо за внимание!
Д.А. Ковалев
тел./факс. 171-13-72; 170-51-01; e-mail:kovalev_da80@mail.ru