Биогаз и биогазови инсталации. Биодизел.


Категория на документа: Екология


Концентрацията на водородни йони или рН показателя оказва влияние върху жизнената дейност на микроорганизмите. Най-добре протичат жизнените процеси при рН = 7.2 - 7.4. В началото на ферментацията образуващите бактерии са доминиращи и са с високо рН. След около 15 дни метаногенните бактерии се развиват и се получава бавно спадане на киселинността, защото киселините се превръщат в метан. Тогава рН на средата се намира между 7 и 8 (средно и леко алкална). Ако за средата рН е 9 то развитието на метаногенните бактерии се увеличава, но за сметка на това развитието на ацидогенните бактерии намалява. Поддържането на оптимално рН на средата се постига чрез строго спазване на технологичния процес. Ако рН падне под 6,2 средата ще има токсичен ефект върху бактериите.

Възможна е корекция, чрез внасяне на алкално действащи вещества по време на ферментационния процес, но не е желателно. Бактериалната храна има основни съставки органичен въглерод С (въглерод) и органичен азот N (Азот). Затова входящите суровини, торовата суспензия, например, следва да имат подходящо съотношение на азота, под формата на протеини и на въглерода, под формата главно на въглехидрати. Въглехидратите определят енергията, която получават бактериите, а на протеините се дължи растежът им. Съотношението на въглерода и азота в суспензията се смята за оптимално ако е C/N = 30. Най-доброто съотношение е 14÷19, което съответства на суспензия, съставена почти изцяло от животинска тор, съпътстващи отпадъци от животни и вода. При това отношение ферментаторите работят много стабилно. Тяхната работа се влошава в два случая: когато C/N < 10 и е когато C/N > 60.

Ако азотът е сравнително много (случай 1), то въглеродът бързо ще бъде изконсумиран, а азотът ще остане неоползотворен напълно, което води до отделяне на миризливи и негорими амонячни газове. Ако въглеродът е относително много, то азотът бързо ще бъде изконсумиран, а въглерода ще остане неоползотворен напълно, което ще доведе до забавянето на отделянето на метан.

Отношението C/N на торовата маса може да се увеличи чрез добавяне на въглеродосъдържаща биомаса, но при условие че то се запази по-малко или равно на 30. Ролята на добавките е не само за интензификация на газоотделянето, но и до пряко нарастване на енергийния добив, тъй като към потенциала на животинския тор се прибавя и потенциала на добавките4.

Присъствието на тежки метали, антибиотици, миещи препарати и други елементи, използвани в селското стопанство може да има забавящ ефект върху ферментационния процес. Този ефект настъпва при концентрации на мед Cu (10 - 250 mg/l); калции Ka (8000 mg/l); натрий Na (8000 mg/l); магнезий Mg (3000 mg/l); никел Ni (100-1000 mg/l); цинк Zn (350-100 mg/l) и други.

Процесът на получаване на биогаз е сложен многостепенен последователен разпад на различните биополимери в анаеробни условия (отсъствие на въздух). Бактериологичната среда на процеса все още не е достатъчно изучена, което затруднява в известна степен управлението на процеса. Особено важни са температурните условия. За благоприятна температура за протичане на процеса се смята температура между 35 и 70оС. Особено важна е херматичността за да не прониква въздух в активната зона.

Три основни групи проблеми възникват при производството на биогаза5:

- проблеми свързани със суровината и подготовката й за най-благоприятно протичане на биореакциите. Основните изисквания към суровината са наличието на достатъчни постоянни количества, ниска стойност (себестойност), бърза трансформация в метан. Не всички биопродукти могат да се използват директно, без предварителна подготовка. Съществуват две основни групи биомаса като суровина:

1. Биомаса, като непосредствен продукт на фотосинтезата - водорасли, треви и др. Много страни имат опит в производството на метан от водорасли. Има прогнози, че водораслите могат да станат един от основните източници на енергия в рамките на голямата енергетика.

2. Биомаса, като отпадък от различни производства (хранителна, текстилна промишленост), селскостопанска и животновъдна дейност; органични отпадъци в отпадни и канализационни води.

- Проблеми свързани с трансформацията на биомасата в енергиен продукт и остатъчна маса.

- Рационално оползотворяване на биопродуктите.

3.Предимства на производството на биогаз

Основни предимства на преобразуването на биомасата в биогаз:

* Суровина за получаване на биогаз може да бъде биомаса с голяма влажност и разнообразие в компонентите (отпадъци от селскостопанска продукция-слама, трева, листа; отпадъци от животновъдни ферми; отпадъци от преработващата и хранително-вкусовата промишленост; от текстилната промишленост; отпадни и канализационни води съдържащи органични отпадъци и др.);

* Коефициентът на превръщане на органичната маса е много висок. Повече от 80% от органичните компоненти в биомасата се превръщат в гориво (биогаз);

* Полученият биогаз може да се използва като гориво не само за пещи и котли, но и като гориво за автомобилните двигатели. Октановото число на биогаза е много високо 110 - 115;

* При анаеробната ферментация се извършва минерализация на азота и фосфора и остатъчният продукт от ферментацията се явява отличен тор за подхранване на почвата. Качествата на получения след ферментация в биогазовите инсталации тор е с по-добри качества, защото се намаляват ароматните съединения, така че силно миришещите вещества са обработени и получения тор практически не мирише. Полученият след производство на биогаз тор има по-добри хранителни качества. Този тор може да се внася както предсеитбено, така също и по време на вегетация, защото не уврежда растенията;

* Производството на биогаз може да се извършва непосредствено при източника на биомаса;

* Производството на биогаз има изключително голям екологичен ефект. Енергията на биогазовите инсталации спада към възобновяемата (регенерираща) енергия. Биогазът може да се разглежда като продукт от трансформацията на слънчевата енергия. В резултат на ферментационните процеси преобразуваната и натрупана в растенията слънчева енергия се освобождава като нов вид енергоносител - биогаз. Много важно е, че процесът е практически неутрален по отношение на баланса на въглеродния двуокис в атмосферата. При изгарянето на изкопаемите горивни суровини (въглища, нефтопродукти, природен газ) се освобождава въглероден двуокис, който в този момент не е включен в природния кръговрат и липсата на ресурс за неговото преработване го оставя в свободно състояние в атмосферата. Освободеният след изгарянето на биогаза въглероден двуокис е в такова количество, че отговаря на ресурса на възобновяващата се биомаса и може да бъде включен непосредствено във фотосинтезата на растенията;

* Чрез въвеждане на биогазова технология се предотвратява увеличаването на количествата на метан в атмосферата, получаван така или иначе при неконтролируемите ферментационни процеси в отпадната биомаса. Трябва да се има предвид, че при еднаква концентрация в атмосферата метанът има 30 пъти по-голям парников ефект, отколкото въглеродният двуокис;

* Чрез производството на възобновяемия енергоносител биогаз биогазовите инсталации дават своя дял в опитите да се съхранят ограничените като количества изкопаеми енергоносители;

* Ферментационния процес редуцира броя на патогенните микроорганизми, а с това се намалява и възможността за разпространяване на болести в природата;

* Едно друго предимство е намаляване на разходите за минерални торове при торене на растенията, обусловено от комплексното действие на получения след ферментацията тор. Допълнителен ефект от това е опазването от замърсяване на питейната и на подпочвената вода;

* Вместо простото (на пръв поглед) отстраняване на органичните отпадъци се произвежда енергия и се оползотворяват хранителните вещества. При това биогазовата технология носи идеята за опазващ околната среда оборот на материята (преработка на отпадъците) и за децентрализираното реализиране на отпадъчните органични маси;

* Производството на биогаз има сериозно социално значение, защото чрез него селскостопанските райони придобиват значително по-различен вид и се повишава много тяхната икономическа значимост;



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Биогаз и биогазови инсталации. Биодизел. 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.