Проект фермы крс на 400 голов с разработкой производственной линии уборки и утилизации навоза. Конструкторская часть: энергосберегающаятехнологияпереработкинавоза крс. Анаэробное сбраживание в биогазовых установках (бэу)

Рисунок 13. - Базовая схема биогазовых установок: 1 - гомогенизатор навоза; 2 - насос; 3 - метантенк; 4 - газгольдер; 5 - нагреватель; 6 - мешалка
Для базовых технологий обобщенная схема технологических процессов состоит из 5-ти основных этапов: подготовки сбраживаемого субстрата → загрузки субстрата в метантенк → создание анаэробных условий и процесс разложения субстрата, сопровождающийся подогревом и перемешиванием → производство биогаза → получение удобрения (рис. 14).

Рисунок 14. Этапы технологического процесса работы базовой БЭУ
Существующие в данное время зарубежные и российские технологии анаэробного сбраживания требуют обязательной адаптации для их рентабельного применения в Бурятии ввиду следующих существенных причин:
1. Они разработаны для продуцирования в относительно мягких климатических условиях, поэтому при реализации возникают серьезные проблемыиз-за значительной разниц между зимними и летними температурами окружающей среды в Бурятии: летом повышается до +35⁰С, а зимой опускается ниже 50⁰С.
2. Установки работают на мезофильном режиме, автоматизированы итребуют бесперебойной электрической поддержки. В сельских местностях Бурятии немало поселков, где электричество вырабатывается на дизельных двигателях, соответственно, киловатты дорогие. В поселках, подсоединенных к сетям, часто случаются перебои с подачей электричества.
3. В условиях вечной мерзлоты при строительстве объектов, особеннобольших площадей, требуется сооружение свайных фундаментов для исключения оттайки грунтов - достаточно затратное дорогостоящее мероприятие.
4. Подавляющее большинство установок имеют емкие метантенки и их эффективность достигается при переработке большого непрерывного потокаотходов – т.е. производных от крупных животноводческих предприятий. А этаотрасль в республике представлена в основном малыми крестьянскими хозяйствами. Ввиду огромных расстояний между населенными пунктами и отсутствия дорог, исключается возможность централизованного сооружения биога-зовой станции. Все это отягощается отсутствием механизации трудоемких процессов на фермах и низким уровнем квалификации фермеров - частников.
Многие исследователи указывают, что на эффективность работы биогазовой установки большое влияние оказывают размеры частиц исходного субстрата и степень однородности - чем меньше размеры частиц органических компонентов исходного сырья, тем больше их удельная поверхность и соответственно интенсивнее происходят процессы сбраживания. Следует отметить, что рассматриваемое исходное сырье по своему составу полностью 83 подпадает под вышеперечисленные характеристики: при содержании КРС производится бесподстилочный навоз; рацион животных весьма скудный и основным кормом является рассыпное сено. Поэтому на выходе получается полужидкий навоз с влажностью 85…87% равномерной консистенции. Отношение C:N в бесподстилочном навозе колеблется от 5:1 до 10:1 - в этом его специфическая особенность. В связи с этим бесподстилочный навоз используют как буферное вещество.
Температурный режим сбраживания тесно связан именно с продолжительностью удержания(τ)перерабатываемого отхода в метантенке.
В опытах с отходами животноводства установлено, что предельно возможный выход метана зависит от породы животных, выделяющих навоз, рациона их питания, срока и способа хранения навоза, количества инородных материалов и других факторов, определяющих химический состав навоза. Температура сбраживания на предельный выход метана не влияет.
Одним из основных факторов оптимального течения микробиологических процессов в метантенках является τ - время пребывания микроорганизмов в среде (время удерживания). Для эффективного разложения сложных органических веществ до СН₄ и СО₂ необходимо: иметь достаточное количество микроорганизмов в субстрате; обеспечить им требуемое время пребывания в среде для достижения метаболизма субстрата; исключить вымывание бактерий. Следовательно, эти факторы должны быть решающими при выборе режима работы БЭУ. Если время удержания субстрата в метантенке будет меньше, то эффективность ферментации снижается вследствие вымывания микробной популяции.
В последнее время в связи с возрастающим применением малых установок для получения биогаза в нашей стране и др. странах возник интерес к осуществлению этого процесса без нагревания в психрофильном режиме.Снижение скорости процесса брожения в психрофильном режиме компенсируется простотой конструкций установок и легкостью их эксплуатации.
Таким образом, при запуске биогазовой установки в психрофильном режиме необходимо как можно дольше содержать субстрат в метантенке, а значит, интерес представляет периодический режим сбраживания.
В периодическом режиме метантенк выполняет функции бродильной камеры и накапливает шлам до момента выгрузки. Поэтому метантенк никогда не опорожняется полностью, а остаток шлама служит «закваской» для новой свежей порции субстрата.