Агрономия.ру - информационный портал о сельском хозяйстве в России, призванный приносить оперативную информацию о ситуации в сельскохозяйственном секторе экономики страны. Читайте все самые последние новости агрономии, сельского хозяйства и ландшафтного дизайна на нашем сайте.
Молочное животноводство: проблемы утилизации навоза можно решать
23.07.2007 г.
Россия обладает огромным потенциалом для использования нетрадиционных (альтернативных) источников энергии на основе использования биологических отходов
При создании животноводческих комплексов, несмотря на их высокую оснащенность средствами механизации и автоматизации, не решёнными остаются вопросы утилизации навоза. Раньше строили молочную ферму и рядом с ней навозохранилище на несколько тысяч тонн
Атмосферные осадки и грунтовые воды помогали животным заполнить гранилище. И вот уже вокруг фермы топкое болото, зловония разливаются по местности, попадают в овраги, речки... Знакомая картина? К ней нужно добавить тот факт, что периодически люди предпринимают героические усилия для очистки навозохранилища и вывозки навозной жижи в поле. Но очень скоро все возвращается в прежнее состояние... Известны варианты сбора навозной жижи в лагунах и затем внесения её в подпахотный слой поля специальными культиваторами с инжекторами под давлением. Навозную жижу подвозят к культиватору с инжекторами в огромной прицепе=ёмкости или перекачивают по пластиковым трубам. При этом нужно помнить, что навозная жижа полноценным удобрением для растений в первоначальном виде быть не может, она превращается в доступные растениям вещества через довольно длительное время в результате брожения и воздействия микробов. Известны варианты обезвоживания навозной жижи, разделения ее на жидкую и твердую фракции с помощью специальных сепараторов. При этом эффективность транспортировки твердой фракции к месту внесения в почву многократно увеличивается, повышаются возможности сбережения окружающей среды. Однако, навозная жижа содержит семена сорных растений, которые не теряют всхожести ни при прохождении через желудочно-кишечный тракт животных, ни при прохождении через сепараторы. При применении таких удобрений, происходит засорение полей. Извесен также вариант утилизации, при котором из навозной жижи получают газовую составляющую - биогаз и твердую - органические удобрения с семенами сорной растительности, полностью потерявшими всхожесть. До сих под, по большому счету, этот потенциал остается в полной мере невостребованным, так как у нас в стране отсутствует культура вторичного использования биологических отходов и нет достаточного опыта их использования в целях производства энергии. Одним из наиболее эффективных способов решения данной проблемы является использование биогазовых технологий, суть которых заключается в переработке биологических отходов в реакторе биогазовой установки без доступа воздуха. В биогазовой установкке происходит переработка навоза и растительных остатков с получением горючего биогаза и высококачественно удобрения - биошлама. Биогаз - это горючая газовая смесь, состоящая на 50...70% из метана, которая образуется из органических субстанций в результате анаэробного и микробиологического процессов. В состав биогаза входят также 30...40% углекислого газа и небольшого количества сероводорода, аммиака, водорода и оксида углерода. В связи с достаточно высоким содержанием энергии, биогаз можно использовать в качестве энергоносителя для производства электрической и тепловой энергии. Содержание энергии в биогазе напрямую зависит от содержания в нем метана. Из одного кубометра метана можно получить 9,94 киловатт-часов электроэнергии. Если предположить, что в биогазе содержится 60% метана, то из одного кубометра биогаза можно получить около шести киловатт-часов электроэнергии. Биологическое образование метана - это натуральный природный процесс, который протекает везде, где во влажной, без доступа кислорода, среде под действием матанообразующих бактерий разлагается органический материал. Например, в желудочно-кишечном тракте жвачных животных, в компостных ямах или на рисовых полях. Образование биогаза можно разделить на четыре фазы.
1. Гидролизная фаза. Во время протекания гидролизной фазы, в результате жизнедеятельности бактерий, устойчивые субстанции (протеины, жиры и углеводы) разлагаются на простые составляющие (аминокислоты, глюкоза и жировые кислоты). 2. Кислотообразующая фаза. Образованные во время гидролизной фазы простые составляющие разлагаются на органические кислоты (уксусная, пропионовая, масляная), спирт, альдегиды, водород, диоксид углерода, а также газы аммиак и сероводород. Этот процесс протекает до тех пор, пока развитие бактерий не замедляется под воздействием образованных кислот. 3. Ацетогенная фаза. Под воздействием ацетогенных бактерий из образованных во время кислотообразующей фазы кислот, вырабатывается уксусная кислота. 4. Метаногенез. Уксусная кислота разлагается на метан, углекислый газ и воду. Водород и углекислый газ преобразуются в метан и воду.
Полученный биогаз можно использовать в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), приводящего в действие генераторы электрической энергии. или сжигать в печах для получения тепловой энергии. Сейчас проводятся работы по разработке газовых турбин, работающих на биогазе. с целью повышения КПД биогазовых установок. Используемые для получения биогаза органические вещества (субстраты), в основном являются отходами различных отраслей народного хозяйства.Переработка жижи или специально подготовленной смеси навоза с сельскохозяйственными, агроиндустриальными, коммунальными или промышленными отходами называют коферментацией. Целью коферментации является снижение загрязнения окружающей среды и использование энергетического потенциала органических остатков.
Производство биогаза. Выход биогаза из единицы объема субстрата зависит не только от перерабатываемого субстрата, но также от рабочих параметров установки (например, температуры в реакторе, времени брожения, нагрузки и т.д.) Это объясняет тот факт, что при использовании одинаковых субстратов возможна различная производительность установок.
Получение тепловой энергии из биогаза. При сжигании 1 кубометра биогаза образуется порядка 5,0...7,5 кВтч (в зависимости от доли содержания метана) тепла. В среднем 6,0...6,5 кВтч/м куб или 21,6...23,4 МДж/м куб.
Параметры теплоэлектростанций, работающих на биогазе. В зависимости от доли содержания метана (50...75%) в биогазе и КПД ДВС и генераторов, из 1 кубометра биогаза можно получить 1,5...2,2 кВтч электроэнергии
При КПД теплоэлектростанции (ТЭС) 85%, можно получить 35% электричества и 65% тепла. 1 голова КРС массой около 500 кг дает 400...500 кубометров биогаза в год или 0,15...0,20 кВт мощности тепловой электростанции. 1 т навозной жижи дает 25...35 кубометров биогаза, 2500 кубометров биогаза дают 1 кВт мощности ТЭС 1 кубометр биогаза дает 5...7 кВтч энергии или 1,5....2,2 кВтч электроэнергии
При посещении фермерских хозяйств в Германии, Дании (особенно в Дании), мы видели животноводческие комплексы, утилизация навоза в которых замыкалась на биогазовую ТЭС. При этом ТЭС не только обеспечивает электроэнергией нужды самого животноводческого комплекса, но и поставляет излишки электрической энергии в национальную энергосистему на коммерческой основе.
Возникает резонный вопрос, а почему бы нам не замыкать утилизацию навоза на вновь создаваемых животноводческих комплексах (в том числе в рамках национального приоритетного проекта "Развитие АПК") на биогазовые ТЭС? И вместо того, чтобы платить штрафы природоохранным органам, получать деньги от реализации излишков электрической энергии в энергосистему? Что нам мешает это сделать? Наверное только существующие стереотипы.
С более полной информацией о возможностях создания биогазовых ТЭС Вы можете познакомиться на сайте www.viktoriy.ru в разделе Библиотека, Животноводство
Если Вы хотите реализовать описанное у себя и Вам нужна наша помощь, Вы можете связаться с нами по электронной почте E-mail:
Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script
или по телефону.
Власов С. Ю, Макеев А.С. (8-916-363-97-06), Тараторкин В.М.(8-915-347-97-95)
