Биогазовые установки России. Режимы и технологии БГУ презентация

Вопросы лекции
1. Конструкция ИБГУ-1
2. Режимы работы БГУ
3. 3 группы технологий БГУ
4. Характеристика биоудобрений

Индивидуальная биогазовая установка ИБГУ-1
Газгольдер
Биореактор
Метантенк-2.2 м3
Газгольдер - 3 м3
Лестница-эстакада
Ковш-тележка
Ручной подъемник
Бак хр.удобрений
Комплект ИБГУ транспортируется на КАМАЗе
Эксплуатация - в любых климатич.условиях
Стоимость комплекта - 5,5 тыс.$$ США

ИБГУ-1
1 – биореактор;
2 – диафрагма;
3– рукоятка диафрагмы;
4 - затвор;
5 – шлюз для выгрузки;
6 – тепловая рубашка;
7 – электрический ТЭН;
8 – герметичный затвор;
9 – загрузочный люк;
10 – газовый штуцер;
11 – гребёнки;
12 – вал;
13 – шнек.
10
9
11
2
5
13
12
4
8
7
6

Производители ИБГУ
АО «Стройтехника-Тульский завод»
Машзавод, г.Юрга, Кемеровской обл.
АО Агрофирмы «Искра»(Моск.обл.)
Жуковский мащзавод (Моск.обл.)-газогенер.,
АО «Агродизель», Москва
АО «Юргинский машзавод»
АО «Заволжский авторемонтный завод»
АО «ЭкоРос»
Московская обл., Тульская, Ярославская,
Ленинградская, Кемеровская, Нижегородская,
Алтайский край, Р.Чувашия, Казахстан.
65 ИБГУ работают в:

СХЕМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БГУ
1- сборник
подготовки
сырья
2-т/о для
подогрева
или охлажд.
3-метантенк
(биореактор)
4-
газгольдер
5- шлам
после
брожения
6- биогаз
к потребителю

Состав биогаза
Биогаз - смесь горючего газа метана:
(СН4) - 60-70%
и диоксида углерода (углекислый газ):
(СО2) - 30-40%.
В качестве примесей в биогазе содержатся:
сероводород - Н2S,
водород Н2, кислород О2, азот - N2
3%

Температурные режимы метаногенерации
Психрофильный 15-20 оС
Мезофильный 30-40 оС
Термофильный 52-56 оС
Смешанные температурные режимы (двухстадийная ферментация):
Сочетание двух режимов метаногенерации
(При этом - экономия энергии без изменения
скорости процесса)

Физико-химический механизм метангенерации
Первая стадия распада -кислотогенная-
(или водородная):
из углеродов, жиров и белков выделяются основные продукты распада - жирные кислоты и водород, углекислота, спирты, аминокислоты, аммиак, сероводород и др.
Органические кислоты доводят рН среды до 5-6 (кислая среда);
В этом процессе участвуют обычные сапрофитные (анаэробные) бактерии.
Сапрофиты -растения, грибы и бактерии, питающиеся
органическим веществом отмерших организмов

Вторая фаза брожения - метаногенная.
(или щелочная)
разрушаются выделившиеся в первой фазе кислоты, образуя МЕТАН, СО2 и небольшие количества водорода.
В брожении участвуют метановые бактерии.
Физико-химический механизм метангенерации (2)

Скорость сбраживания
Удержание субстрата при МФР 15-30 сут.
при ТФР 5-10 сут.
(Скорость сбраживания при ТФР
в 2-3 выше МФР)

Зависимость выхода биогаза
Выход биогаза и его состав зависят
от свойств сбраживаемого субстрата
Из 1 т отходов КРС до 30 м3
1 т отх.свиноводства 40 м3
1 т соломы 35 м3
1 т картофельной ботвы 60 м3
1 т травы 60 м3
1 т твердых бытовых отх. 20 м3

Недостатки
получения биогаза в БГУ
1.Требуется регулярная подача воды -серьезное
препятствие использования БГУ в засушливых районах;
2.Метан-газ без цвета и запаха -взрыво и пожароопасен:
При содержании в воздухе метана более 5 объемных %%-
концентрация считается взрывоопасной.
3.Высокие капитальные затраты
препятствие распространения использования БГУ
4.Анаэробную переработку продуктов жизнедеятель-
ности животных нельзя считать абсолютно безопасной с
точки зрения окружающей среды (патогенные бактерии могут
оставаться не переработанными в анаэробных условиях

Три группы
биогазовых технологий
1 - обработка «супержидких» отходов
влажность 98-99 %
2 - обработка жидких отходов при
влажности 85-96 %
3 - обработка твердофазных отходов
влажностью менее 85 %

Низкоконцентрированые отходы
Для обработки низкоконцентрированных отходов
с содержанием 0,5-1,5 % сухих веществ применяются
реакторы специальной конструкции:
- Анаэробный контактный реактор с отстойником;
- Реактор с неподвижным слоем ила;
- Анаэробный фильтр или фильтр Мак Карти
- Реактор с неподвижно закрепленной пленкой.

Типы БГУ
А) анаэробный контактный
с отстойником и
рециркуляцией биомассы
Использование:
Для стоков
сахарной
промышленности
1-я группа
технологий

Типы БГУ
б) анаэробный фильтр или
затопленный фильтр
Мак Карти
Для низкоконцентрированных
жидких стоков
1-я группа
технологий
низкоконцентрированные отходы -
с содержанием 0,5-1,5 % сухих веществ

Типы БГУ
в) реактор с неподвижным
слоем ила и поступлением
сырья снизу (реактор Леттинги)
Спонтанное получение бактериальных гранул,
образующих плотный слой на дне реактора
Сточные воды, содержащие хорошо растворимые орг.вещества, переходят через относительно плотную зону бактериальных гранул
1-я группа
технологий

Типы БГУ
в) реактор с псевдо-
ожиженным и
увеличенным
слоем ила
1-я группа
технологий
(Ил - твердые частицы;
поведение псевдоожиженного слоя - как жидкости)

Типы БГУ
д) реактор с
неподвижно закрепленной
падающей пленкой
Носителем для бактерий
является неподвижно
закрепленная плёнка.
Избыток бактерий
и твердых частиц
уносится потоком
жидкости.
1-я группа
технологий

Биогазовая установка БГУ-500
Для свинофермы 24000 голов
Объем -4 х 125 куб.м
Выход газа - 400 м3
Реактор с
неподвижно закрепленной
падающей пленкой

Типы БГУ
е) реактор непрерывного
действия для твердофазной
ферментации
1-я группа
технологий

Технология «анаэробных фильтров»
(влажность стоков более 97 %)
Иммобилизация
(фиксирование)
Газ
Возврат
в хозяйство
Самотек
Очистка
Водоём
Гранулы
1-я группа
технологий
Жидкие стоки
(гидрослив)

Технология
полного вытеснения субстрата («классическая»)
Разделение
Твердый
Жидкий
Доочистка (аэрация)
Жидкие удобрения
Газ
2-я группа технологий

Технология
полного вытеснения субстрата («классическая»)
Для субстратов влажностью 85-96 %
Ферментация при 15-55 С
Время - от 3 до 30 суток
Выход биогаза:
минимальн. 1м3/м3 реак-
тора в сутки
максимальн. 3-5 м3/м3
Объемы реакторов :
от 1 до 10 тыс. м3
Недостатки: образование «корки»;необходимость перемешивания;
большой расход энергии на поддержание температуры
2-я группа технологий
Разделение
Твердый
Жидкий
Жидкие
удобрения
Газ

Рециркуляционная технология (Т.Я.Андрюхина)
Обработка концентрированных
вязких орг.отходов, требующих
разведения (куриный помет)
Продолжение
2-я группа технологий
Газ
Жидкая
фаза
(рецир-
кулят)
Центрифуга
Твердая
фаза
Сушка
Хранение
Навоз 86%
влажности
Помет 75%
влажности
Вл.92-95%

Субстрат влажностью
75-80%, разбавляется
рециркулятом
(культуральной жидкостью)
до влажности 93-94 % и
после подогрева до температуры
ферментации подается в реактор.
Рециркуляционная технология (Т.Я.Андрюхина)
Время удерживания -
от 5 до 50 сут.
Выход биогаза 1м3/м3
реактора в сутки и более

Технология
многостадийной метангенерации
Навоз
влажность
90-94%
Бактериальный
гидролиз (1-я ст.)
Кислотогенный
процесс (2-я ст.)
Метан- (3)
генерация
Обычная технология
выход - 25 м3/т;
МС МГ-50-60 м3/т;
Твердая
фаза
Разделение
Доочистка
Газ
t=400C
t=450C
t=550C
2-я группа технологий

Технология
многостадийной метангенерации
Преимущества:
ускорение процесса;
снижение металлоемкости и
энергозатрат;
увеличение газоотдачи;
нет коркообразования

Технология
твердофазной метангенерации
Обезвреженные
осадки
коммунальных
стоков
влажность
менее 80%
Шнек
Влажность субстрата от 80 до 10 %
3-я группа технологий

Технология
твердофазной метангенерации
Исх.влажность 75 %
t.ферментации-55 С
Время удерж. 28 сут
Влажность бродя-
щего субстр. - 80%
3-я группа технологий
Твердая фаза
(вл.50%
Хранилище биоуд.
Гумусовые площадки
Потребитель
Жидкая фаза
Газ

Совместное сбраживание навоза, помета и жидких стоков с соломой
3-я группа технологий
Применение соломы увеличивает выход биогаза
позволяет прогнозировать соотношение азота и углерода,
особенно, при обработке куриного помета
Навоз,
помет
1
Твердая фаза (удобрение)
2
Жидкая
фаза
Газ
Зона активн
рециклир.
Иммоби-
лизация

Совместное сбраживание навоза,
помета и жидких стоков с соломой
3-я группа технологий
30 т помета (влажность 75 %)
смешивается с 15 т измельчен-
ной соломы. Смесь загружается
в биореактор для твердофазной(1)
метангенерации объемом 120 м3
20 т помета разводятся 51 т воды
(в дальнейшем-ЦЕНТРИФУГАТОМ)
до влажности 93 % и загружается в жидкофазный(2)биореактор
откуда сброженная масса (вл.96-97 %) поступает в реактор (1)
твердофазной метангенерации, увеличивая влажность суб-
страта до 80 % и обсеменяя субстрат активной анаэробной
микрофлорой.
Переработка 50 т куриного помета:

Технология с предварительным разделением фаз
Анаэробный
фильтр
Разделение
Жидкая ф.
Твердая ф.
Компостирование
«Оборотная
вода»
Система
доочистки
Газ
Навоз
вл.90-95%

Комплексное использование БГУ (удобрение, эл.энергия, экология)

Схема расположения с/х предприятия