Розрахунки параметрів біоконверсії гнойової біомаси в біогаз

Добова продуктивність реактора, або його пропускна здатність щодо вихідного гною.

Gдоб.=

де Gдоб- добова продуктивність щодо вихідного гною, т/добу; Qг річн.- річна кількість гнойової біомаси на фермі, т; t річн. - кількість діб у році (365); tз- тривалість випуску й обслуговування реактора, діб (у середньому 30 діб).

Gдоб.==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.=

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 м3 гною при певній оптимальній вологості (88-92%).

Qдоб.==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=

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==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 кг сухої речовини гнойової біомаси, внесеної в реактор біогазової установки, теоретично можна одержати в середньому 0,4-0,6 м3 біогазу. Враховуючи те, що лише 40-50% сухої речовини гною у процесі метано-генезу трансформується в біогаз, реальний вихід біогазу із 1 кг сухої 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=

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 роз чинності 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).

Цікаві статті з розділу

Оцінка міграції цезію і стронцію на радіоактивно забруднених агроландшафтах приватних господарств та присадибних ділянок південної частини Київської області
Актуальність теми. Масштаб Чорнобильської катастрофи, найтяжчої за всю історію людства техногенної катастрофи, добре відомий як вченим, так і політикам всього світу. В навколишнє середовище ...

Інтродуценти північноамериканської дендрофлори
Актуальність. Місто - це антропогенна екосистема, що являє собою концентроване розміщення промислових і побутових споруд, та населення, яке знаходиться на його території. На відміну від сіл ...

Екологічна криза сучасності
Стосунки біологічної системи і довкілля в процесі еволюції прагнуть оптимальності. Але вони не завжди є гармонійними. Зміни життєвоважливих для біологічної системи параметрів зовнішного сере ...