Технологія метанового зброджування гнойової біомаси (стр. 7 из 8)

Відносний вихід шламу:

М_ш.річн.=

=90 т

Добовий вихід шламу визначається за формулою:

М_ш.доб.=

=29,7 т

Вихід рідкої фракції

Рідка фракція містить у середньому: сухої речовини - 1,0-5,0; органічної речовини - 0,25-4,2; фосфору - 0,05-0,7; азоту - 0,31 1,14; рН рідкої фракції - 6,5-8,3.

Рідка фракція після анаеробної переробки гною відповідає вимогам, які пред'являються органами охорони природи до якості стічних вод.

Оскільки вона містить значну кількість поживних речовин, то може використовуватись як рідке органічне добриво, а також може бути субстратом для вирощування гідробіонтів (мікроводоростей) і частіше спіруліни (синє-зеленої водорості), яка в свою чергу, є цінною білковою і вітамінно-мікромінеральною кормовою добавкою до раціонів сільськогосподарських тварин, а також сировиною для фармацевтичної промисловості.

Річний вихід рідкої фракції визначається за формулою:

М_g.річн.=Q_г_річн.*

де М_g.річн. - річна маса рідкої фракції, т.

М_g.річн.=12066.9_*

=1086.02 т

Відносна кількість рідкої фракції:

М_g.річн.=

=13104906 %

Добовий вихід рідкої фракції визначається за формулою:

М_g.доб.=

=2.98 т

Визначення виходу товарного біогазу.

Товарний біогаз - це частка біогазу від загальної кількості біогазу, який отримують а процесі анаеробного бродіння, з якого можна одержати теплову або електроенергію, або замінити біогазом природні носії енергії (природний газ, нафту, дизпаливо, бензин тощо). Частина отриманого біогазу використовується для підігрівання біомаси, що зброджується.

Вихід товарного біогазу залежить від кількості біогазу, який використовується для підігрівання зброджувальної біомаси та витрат теплової енергії при анаеробному бродінні, які у свою чергу залежать від природно-кліматичних умов, розміщення господарства, режиму роботи, складу і конструкційних особливостей БГУ.

Визначення теплової енергії, необхідної для підігрівання біомаси.

_бгу=С_* Q_г_річн*

де:

_бгу- теплова енергія, необхідна для підігріву гною до температури бродіння, МДж; Q_г_річн- річна кількість гною, яка виходить з ферми, кг; - різниця температури зброджування і температури вихідного гною (t _{збр -}- t _гною), °С; С - питома теплоємність рідкого гною(4,19

_бгу=4,19_*12066,9_*20=1011206,2 МДж

t _збр залежить від режиму роботи БГУ, а t° вихідного гною складає у теплий період року (245 діб) в середньому +20°С; в холодний - +10°С (120 діб).

Цей показник визначається спочатку окремо для теплого і холодного періоду року за формулами:

_{бгу тепл.період}=С_*(Q_{г доб.*}245)_*

_{бгу тепл.період}=4,19_*(26,06_*245)_*20=535037,86 МДж

_{бгу хол.період}=С_*(Q_{г доб.*}120)_*

_{бгу хол.період}=4,19_*(26,06_*120)_*20=262059,36 МДж

_{бгу річн.}=

_{бгу тепл.період}+

_{бгу хол.період}

_{бгу річн.}=535037,86+262059,36=797097,22

Визначення кількості біогазу, необхідного для підігріву біомаси.

Q_бр=

де: Q_бр- кількість необхідного для підігріву біомаси біогазу, м³ ; g - чиста теплотворна здатність біогазу (g=22

Q_бр=

=45963,92 м³

Частка біогазу, необхідного для підігріву гною.

_н=

де: Q_бг - необхідна кількість біогазу для підігріву біомаси, м³; V_г.річн.- річний вихід біогазу, м³.

_н=

=0,068

Максимально-теоретичний коефіцієнт виходу товарного біогазу.

К_тб=1-

_н

де К_тб- коефіцієнт виходу товарного біогазу

К_тб=1-0,068=0,9

Визначення виходу товарного біогазу:

V_тг= V_{г.річн.*}К_тб

V_тг=675072,26_*0,9=607565,03

Визначення коефіцієнта ефективності БГУ

Коефіцієнт ефективності характеризує енергетичний і техніко-технологічний рівень БГУ.

К_еф.=

де Q_{бгу повн.}- повна теплова енергія, яка виробляється БГ'У, МДж; Визначається таким чином: V_{г. річн *} 22 МДж; Е_Бгу - теплова енергія, не обхід-

на для підігріву гною до температури бродіння, МДж.

К_еф.=

=2,49

Визначення рентабельності біогазового виробництва.

Ренгабельність біогазового виробництва визначається значною мірою конструктивними характеристиками БГУ, а також оптимізацією параметрів технологічного процесу з урахуванням конкретних природно-кліматичиих. і технолого-економічних передумов виробництва біогазу безпосередньо у господарстві (на фермі або тваринницькому підприємстві).

Рентабельність визначається за технологічними і економічними показниками.

До технологічних показників відносяться: V_г - обсяг газогенерації (річний та добовий) та вихід біогазу на 1 гол., 1 кг сухої та органічної речовини, 1 кг гнойової біомаси і 1 м³ корисної площі реактора.

V_{г доб/гол.}=

=0,6 м³

V_{г річн/гол}=

=2143,09 м³

V_{г доб/Ра.с.р..}=

=0,32 м³

V_{г річн/Ра.с.р.}=

=3,38 м³

V_{г доб/О.р..}=

=0,39 м³

V_{г річн/О р.}=

=4237,74 м³

V_{г доб/Р б.}=

=0,05 м³

V_{г річн/Р б.}=

=0,54 м³

V_{г доб/КПР.}=

=3,21 м³

V_{г річн/КПР.}=

=12478,23 м³

Економічна оцінка визначається можливістю одержати з біогазу певну кількість теплової та електроенергії і заміни біогазом природних носіїв енергії.

При проведенні розрахунків необхідно врахувати енергетичні еквіваленти біогазу:

- теплотворна здатність 1 м³ біогазу складає 20-22 МДж;

Т_зд=173,76_*20=3475,2 МДж

Т_зд=675072,26_*20=13501445 МДж

- енергетична цінність 1 м³ біогазу:

- 1 м³ біогазу дає можливість виробити 1,6 - 2,3 квт/год. електроенергії;

Е_доб=173,76_*1,6=278,016 квт/год.

Е_річн=675072,26_*1,6=1080115,6 квт/год.

- 1м³ біогазу еквівалентний енергії, яка міститься в:

0,65 м³ природного газу

Екв Е_доб=173,76_*0,65=112,9 м³

Екв Е_річн=675072,26_*0,65=438796,9 м³