Биогазовые установки России. Режимы и технологии БГУ

1. Режимы и технологии БГУ

Биогазовые установки России
Режимы и
технологии БГУ

2. Вопросы лекции

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

3.

Индивидуальная биогазовая
установка ИБГУ-1
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

4. ИБГУ-1

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

5. 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»
65 ИБГУ работают в:
Московская обл., Тульская, Ярославская,
Ленинградская, Кемеровская, Нижегородская,
Алтайский край, Р.Чувашия, Казахстан.

6. СХЕМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БГУ

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

7. 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%

8. Температурные режимы метаногенерации

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

9. 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

10. Физико-химический механизм метангенерации (2)

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

11. Скорость сбраживания

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

12. 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

13. 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 жизнедеятельности животных нельзя считать абсолютно безопасной с
точки зрения окружающей среды (патогенные бактерии могут
оставаться не переработанными в анаэробных условиях

14. Три группы биогазовых технологий

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

15. Низкоконцентрированые отходы

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

16. Типы БГУ

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

17. Типы БГУ

1-я группа
технологий
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

18. Типы БГУ

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

19. Типы БГУ

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

20. Типы БГУ

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

21.

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

22. Типы БГУ

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

23. Технология «анаэробных фильтров» (влажность стоков более 97 %)

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

24. Технология полного вытеснения субстрата («классическая»)

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 реактора в сутки
максимальн. 3-5 м3/м3
Объемы реакторов :
от 1 до 10 тыс. м3
Газ
Разделение
Твердый
Жидкий
Жидкие
удобрения
Недостатки: образование «корки»;необходимость перемешивания;
большой расход энергии на поддержание температуры

25. Технология полного вытеснения субстрата («классическая»)

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

26. Рециркуляционная технология (Т.Я.Андрюхина)

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

27. Рециркуляционная технология (Т.Я.Андрюхина)

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

28. Технология многостадийной метангенерации

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

29. Технология многостадийной метангенерации

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

30. Технология твердофазной метангенерации

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

31. Технология твердофазной метангенерации

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

32. Совместное сбраживание навоза, помета и жидких стоков с соломой

3-я группа технологий
Совместное сбраживание навоза,
помета и жидких стоков с соломой
Переработка 50 т куриного помета:
2
Навоз,
30 т помета (влажность 75 %)
Иммобипомет
лизация
смешивается с 15 т измельченной соломы. Смесь загружается
в биореактор для твердофазной(1)
Твердая фаза (удобрение)
3
метангенерации объемом 120 м
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 субстрата до 80 % и обсеменяя субстрат активной анаэробной
микрофлорой.
Жидкая
фаза

33. Совместное сбраживание навоза, помета и жидких стоков с соломой

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

34. Технология с предварительным разделением фаз

35.

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

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

37.

Схема расположения с/х
предприятия

38. Схема расположения с/х предприятия

39.

40.

41.

Характеристика
биоудобрений
БИОУД-1
Продукт бактериальной термофильной (52-55 оС)
метангенерации органических отходов КРС
Содержит АЗОТ, ФОСФОР, КАЛИЙ, МАКРО- и
БИОУД-1 МИКРОЭЛЕМЕНТЫ, в растворимом виде в соотношениях, необходимых для растения
Не содержит ПАТОГЕННОЙ ФЛОРЫ, ЯИЦ
БИОУД-1
ГЕЛЬМИНТОВ, СЕМЯН СОРНЯКОВ, НИТРАТОВ, НИТРИТОВ, ФЕКАЛЬНЫХ ЗАПАХОВ
БИОУД-1
Применяется круглогодично в разбавленном виде путем поверхностного полива почвы или опрыскивания листовой поверхности растения.