Утворення біогазу на сміттєзвалищах

На семінари демонструвалися проекти нових об'єктів відновлювальної енергетики, зокрема установок міні -- електростанцій, що працюють на біогазі, отримуваному на Луганському полігоні твердих побутових відходів , Київській і Запорізькій станціях аерації стічних вод, великій молочній фермі дніпропетровської корпорації «Агро -Союз». Учасники семінару мали нагоду ознайомитися із проектом використання біогазу, отримуваного на Одеському полігоні твердих побутових відходів, як палива для промислових котлів.

Усі представленні проекти визнано економічно вигідними . Створення системи збору й утилізації біогазу на Луганському полігоні твердих побутових відходів з двигуном і генератором компанії Jenbaher , що працюють на біогазі, буде коштувати 1.4 млн євро і зможе окупитися протягом чотирьох років за умови передачі електроенергії в мережу по існуючих тарифах. В Одесі використання біогазу з твердих побутових відходів як замінника природного газу дозволить повернути вкладені кошти набагато швидше , ніж у вишезгаданних проектах: при вартості 550 тис євро термін окупності проекту складає усього 2,5 роки.

У семінарі взяли участь міністр сільського і лісового господарства, екології і керування водними ресурсами Австрії,представники Австрійського енергетичного агентства і провідних європейських біоенергетичних копаний, а також представники Міністерства палива и енергетики України , Мінєкоресурсів, Мін АПК, Державного комітету України з енергозбереження, держкомітетів лісового і житлового-комунального господарства України. Крим того в рамках цього заходу активно працювали представники декількох десятків українських компаній , зацікавлених у реалізації біоенергетичних проектів.

При достатньо низьких тарифах на електроенергію на внутрішньому ринку України найбільш рентабельнішим є використання звалищного газу для потреб промислових підприємств, розташованих безпосередньо поблизу звалища. Суттєвою передумовою є вимога рівномірного споживання газу протягом року. Якщо немає можливості використати біогаз в промисловості, раціонально буде виробництво та постачання електроенергії в мережу. В цьому випадку можуть бути використані електростанції на базі двигунів внутрішнього згорання українського виробництва ДП «завод ім. Малишева», м. Харків потужністю 1-1.6МВт або АООТ « Первомайськдизельмаш» м. Первомайск потужністю 0.4-0.8 Мвт .

У таблиці 24 ([30]табл. 2 стор.16) наведено техніко-економічного обґрунтування проекту видобування та використання звалишного газу для

виробництва електроенергії на Луганському полігоні твердих побутових відходів, де міститься 1.6млн тон відходів. Розглянуто два варіанти устаткування для міні електростанцій потужністю 2 Мвт,що працює на звалищному газі :із двигунами українського виробництва ( ВАТ « Первомайскдизельпроммаш») та з двигунами американського виробництва (Catrrrpillar). У розрахунках використано такі параметри:

- термін експлуатації установки 20 років;

- обсяг полігону 2000000м3;

- собівартість електроенергії виробленої міні-електростанцією з вокористанням звалищного газу, становить 0,007долларів і 0,016 долларів за 1 кВт.год при використанні відповідно, двигунів українського і іноземного виробництва, що в обох випадках нижче за оптову вартість електроенергії в Україні -- 0,021 за 1кВт.год, за якою передбачається продаж енергії в мережу. Термін окупаємості проекту становить при цьому 2 та 4,6 роки відповідно.

Економічні розрахунки не враховують потенціальної можливості продажу викидів вуглекислого газу ,зменшені в внаслідок виконання проекту. Зважаючи на можливість продажу так званого гарячого повітря, економічний показник біоенергетичних проектів істотно покращаться. Наприклад, зниження емісії метану в атмосферу, досягнуте за рахунок реалізації описаного проекту з використання звалишного газу на Луганском полігоні твердих побутових відходів, становить на рік близько 70 тис т. еквіваленту вуглекислому газу та 350 тис т. еквіваленту вуглекислого газу за п'ять років (2008- 1212р.)наприклад у рамках програми Eru-PТ, яку фінансує Міністерство економки Нідерландів. Кількість знижених Со2 та інших парникових газів буде купуватися за ціною 4.5-9евро за 1т.за умови зниження парникових газів за період 2008-2012р становитиме 500 тис.т. еквіваленту вуглекислого газу. При продажу гарячого повітря по 9 EUR за 1т. можна одержати 3150тисяч євро, що в кілька разів вище за повні витрати на будівництво електростанції [11].

Таблиця 24.

Результати техніко-економічного обґрунтування міні-електростанцій, що працюють на біогазі і може бути встановлена на Луганському полігоні твердих побутових відходів.

Перша в Україні біогазові установка , побудована на свинофермі компанії «Агро-Овен» у селі Єлеківка, що в магдалинівськомі районі на Дніпропетровщині в рамках проекту технічної допомоги уряду Нідерландів, почала виробляти біогаз для виробництва теплової та електричної енергії.

В Україні не було жодної великої біогазової установки , яка б працювала. Експерименти, що проводилися у 80-х роках не були реалізовані в повному обсязі. Можна згадати біогазові установку «Кобос», яку встановили в селі Гребінки Київської області з 1980 по1982рр. Це була одна з перших спроб вести виробництво біогазу в сільскому господарстві на промисловій рівень. В установці було використано ряд інноваційних технічних і технологічних рішень. Однак пропрацювала вона недовго.

Велику біогазові установку побудовано на свинофермі компанії «Агро-Овен» у селі Єленівка Дніпропетровської області .

Устаткування для неї надала компанія BTG з Нідерландів , проекти роботи виконані в УкрНДІагропроєкт, шефмонтаж , налагодження и навчання виконувалися спільними зусиллями BTG і НТЦ «Біомаса» (Киев).Установка призначена для обробки 80т./добу гнойових стічних вод зі свиноферми з поголів'ям 15 тис. Свиней. Передбачуваний вихід біогазу складає 3300м3\ добу. Проект в Єленівці -- демонстративний. Перший гній був завантажений в метантенки в жовтні 2003 року. Процедура їх нагрівання зайняла близько двох місяців. Біогазові установки починають працювати повільно. Температуру не можна піднімати швидше, ніж на один градус за добу ,- в такому рази бактерії в метантенку встигають пристосуватися до умов , що змінюються. Тепло для нагрівання отримувалось з допомогою одного із двигунів ,котрий у процесі запуску використовував природний газ. У грудні 2003р. Обидва двигуни були переведені на біогаз.

До складу установки входять два метантенки(реактори) по 1000м3кожен , дві когенераційні установки на базі двигунів внутрішнього згоряння електричний і тепловою потужністю відповідно 80 і 160кВт кожна, система зневоднювання забродженого гною. Один метантенк займає 335м3 плошці( 18,3х 18.3) . Котловани, в яких розміщено реактори мають площу основи 177м2 (13,3*13,3м). Глибина реакторів нижче поверхні грунту-2.5м, загальна висота конструкції 3,6м.

Для підтримання мезофільного бактеріального процесу в реакторах підтримується температура 32-34гр.

Гнойові стічні воді подаються в метантенки через спільну змішувальну ємкість. Щоб установка працювала в оптимальному режимі ,вміст сухої речовини в стічних водах повинен складати 10-12% . Гній в метантенках переодічно переміщується -- це запобігає розподілу стічних вод на фракції. Середній час зброджування становить близько 25 днів.

Утворений біогаз збирається куполоподібним пластиковим газгольдером , розташованим над метантенком. Незначна кількість сірководню, наявність у біогазі , видаляється шляхом мікробіологічного аерофільного очищення. Під час транспортування до газового двигуна біогаз осушується з допомогою пристроїв вдавлювання конденсату.

Теплота отримана в наслідок охолодження двигуна, використовується для нагрівання метантанку (10%влітку і до 40%взимку) та обігріву ферми взимку. Заброджена маса розділяється на рідку і тверду фракції сепаратором. Рідку можна передавати трубопроводом на поля як добриво. Тверду фракцію, що також є висококласним добривом, можна транспортувати на значну відстань або продавати в інші господарства.

Використання біогазових установок -- фактор значного зниження викидів парникових газів в атмосферу . Ефект досягається за рахунок зниження викидів метана порівняно з традиційною технологією збереження свинячого гною у відкритих резервуарах - картах( 413т/рік метану або 6520/рік Со2 - еквівалента),а також за рахунок заміщення: викопних видів палива при використанні біогазу.

Для виробництва енергії (976 т/рік СО2-еквівалентна).

Результати техніко - економічного обґрунтування доцільності використання біогазової установки в селі Єленівка, виходячи з повної комплектації її голландським устаткуванням, наведено в таблиці 25 ([31] стор.5)

Таблиця 25

Результати техніко - економічного обґрунтування біогазової енергетичної установки:

Капітальні витрати включають в себе кошти на устаткування і будівництво інфраструктури. У розрахунок включено економічний ефект від виробництва електроенергії, теплоти і заміщення мінеральних добрив.

За часткової комплектації зазначеної установки українським устаткуванням або спільному її українько- голландському виробництві: термін окупає мості можна зменшити вдвічі.

Комплекс « Агоро- Овен» працює з 1968 року. Раніше весь гній з комплексу викачувався і вивозився в резервуари так звані « чеки» або «карти». Рідка фракція закачаного гною випаровувалася під сонцем, а потім отримана суха фракція видалялася спецтехнікою і вивозилася на поля як органічне добриво для рослинництва.

Крім виробництва енергій та добрив, під час зародження відходів біогазові установки виконують роль очисних споруд що знижують хімічне і бактеріологічне забруднення ґрунту, води, повітря і переробляють органічні відходи в нейтральні мінелізовані продукти.

АГРОНОМІЧНИЙ, ЕНЕРГЕТИЧНИЙ, ЕКОНОМІЧНИЙ,ЕКОЛОГІЧНИЙ, СОЦІАЛЬНИЙ ЕФЕКТИ ПРИ ПЕРЕРОБЦІ БІОВІДХОДІВ І СМІТТЯ.

В Україні є великий потенціал великих відновлювальних енергоносіїв. Насамперед це стосується біомаси -- біогаз від утилізації місцевих і сільських відходів. Біогаз на станціях очищення стічних вод, біогаз з полігонів твердих побутових відходів.

Сільським населенням України на побутові потреби споживалося газу в грудні 1997р із [1] більше 6млрд.м3 на рік. Таку кількість може забезпечити анаеробна переробка лише відходів тваринництва. Забезпечення побутових потреб сільського населення газом власного виробництва - це найбільш реальий спосіб використання біогазу. В містах біогаз можна отримати переробляючи органічні відходи підприємств харчової промисловості,відході каналізаційних мереж, сміттєсховищ.

Використання органічних відходів є високоефективним альтернативним джерелом енергії.

Агрономічний ефект, отримання екологічних більш чистих органічних добрив, які здатні підвищити врожайність та сприяти вирощуванню екологічно чистих продуктів. Біошлам -- високоякісне добриво, сировина для виробництва біогумусу, субстрату для вирощування грибів. А при відповідних параметрах установки, і контролю над дотримуванням температурного режиму роботи установки - кормові добавки тваринам, яки необхідні для нормального розвитку тваринний білок( свіні, кури) і прикорм для риби в рибних господарств. Метаногенерація органічних відходів веде до повної мінералізації азоту, фосфору, калію, та інших микроєлементов , роблячи їх більш доступними для засвоєння рослинами і таким чином дозволяє отримувати з органічних відходів високоефективні ,екологічно чисті добрива, позбавлені патогенної мікрофлори , яєць гельмінтів,нітратів та нітритів з приглушеною здатністю насіння бур'янів до проростання. , На 1 га поля таких добрив вносять 1-5т замість 60-80т свіжого гною [1]. що дає можливість удобрити більшу площу, приводить до зменшення затрат на внесення їх в ґрунт , підвищує його родючість і дозволяє отримувати екологічно чисті продукти харчування.

При анаеробній переробці відходів фосфор і калій практично повністю зберігаються в отриманій масі. Витрати азоту, які при інших методах складають до 30% не перевищують 5%.

Такий спосіб переробки значно скорочує термін приготування органічних відходів до внесення їх в ґрунт. Якщо в ями перед внесенням в ґрунт вони відстоюються 0,5- 1,0 рік,то після анаеробної переробки їх можна вносити в ґрунт зразу ж , і вони дадуть позитивний ефект вже на першому році. Без використання міндобрив вони підвишують врожайність на 20-70%. Є ще напрямок використання біогазу -- утилізація вуглекислого газу, що міститься в ньому в кількості приблизно 34%. Видобування вуглекислого газу шляхом обмивки (на відмінки від метану , вуглекислий газ розчиняється в воді), можна подавати його в теплиці,де він служить « повітряним добривом», збільшуючі продуктивність рослин.

Енергетичний ефект. Отримання екологічно чистого високоякісного палива -- біогазу. Використовується для виробництва теплової та електричної енергії.

Економічний ефект. Складається з ефектів :від виробництва добрив Е1, від економії палива за рахунок вироблення біогазу Е2, відпопереджения забруднення біосфері Е3; від економії води за рахунок повторного її використання на технологічні потреби Е4; від інших ефектів Е5 виробництво вітаміну В12, покращення культури виробництва тощо. Дуже складно визначити всі складові ефекти, але визначити одну складову Еі наприклад від економії палива за рахунок і використавши результати експертних оцінок співвідношень Еі, тобто

Е1:Е2:Е3:Е4:Е5=a:b:c:d:e,

можна отримати величину еЕ.

Екологічний ефект. Знешкодження негативного впливу на оточуюче середовище органічних відходів при їх розкладенні під час зберігання та використання. А також:

- зменшення викидів в атмосферу метану;

- зменшення кількості спалюємого вугілля, дров чи палива для виробітки електроенергії, і як внаслідок зменшення парникового газу і шкідливих продуктів горіння;

- зменшення викидів в навколишнє середовище забруднених вод ;

- очищення стічних вод від органічних речовин і мікроорганізмів;

- зменшення необхідності в хімічних добривах;

- на огороді на полі стає менше бур'янів;

- поліпшується епідеміологічна обстановка із-за загибелі мікроорганізмів і зменшення місць розмноження комах.

Соціальний ефект. Покращення умов праці та побутка жителів сільскої місцевості.

ВИСНОВКИ

Одним із можливих способів одержання з біомаси тваринного і рослинного походження є її анаеробне зброджування в біогазових енергетичних установках. Крім виробництва енергії та добрив, під час зародження відходів такі установки виконують роль очисних споруд, що знижують Химчине і бактеріальне забруднення ґрунту, води, повітря, і переробляють органічні відходи в нейтральні органічні продукти.

Вільне поширення звалищного газу в довкіллі викликає низку негативних явищ як локально, так і глобального масштабів. Накопичення цього газу може створювати вибух та пожежно небезпечні умови у будівлях і спорудах, що містяться поблизу зони захоронення твердих побутових відходів. Накопичення звалищного газу в замкненому просторі небезпечне й з токсилогічної точки зору. Зареєстровано досить багато випадків отруєння при технічному обслуговуванні заглиблених інженерних комунікацій. Звалищний газ також згубно впливає на рослинний шар. Причиною припинення рослинного покрову, що регулярно спостерігається навколо звалищ, є накопичення біогазу в пористому шарі ґрунту. Саме це й викликає асфіксію (задихання) кореневої системи. Вільне поширення звалищного газу приводить також до забруднення атмосфери прилеглих територій токсичними та неприємними на запах сполуками.

Перелік негативних явищ, спричинених звалишним газом , свідчить про необхідність боротьби з його емісією в атмосферу. У більшості розвинутих країн діють спеціальні закони, яки зобов'язують власників полігонів запобігати стихійному поширенню звалищного газу. Основний метод, яким можна це здійснити -- збирання та утилізація звалищьного газу.

Найперспективнішими для використання в Україні у найближчому майбутньому вважають такі технології:

- біогазові установки для ферм великої рогатої худоби, свиноферм, птахофабрик і підприємств харчової промисловості;

- установки для видобутку і використання біогазу з великих полігонів твердих побутових відходів і станцій очищення комунальних стоків(мини електростанції потужністю 0,5-5Мвт) ;

Для прискорення розвитку і використання технологій отримання енергії з біомаси в Україні потрібно:

1. Вважати, що біоенергетика є одним із найбільш пріоритетних для України напрямків розвитку відновлюваних джерел енергії.

2. Створити в найближчий час в Україні механізм, що дозволяв би брати участь українським організаціям в проектах спільного здійснення в відповідності з кіотським протоколом з метою залучення за рахунок цього додаткового фінансування закордонних джерел для впроваджування проектів енергетичного використання біомаси.

3. Реалізацію біоенергетичних проектів різними способами, наприклад,через технологічний парк,Інститут технічної теплофіказики , як одну із форм стимулювати розвитку цієї галузі, а також через інші установи і організації, в тому числі органи місцевій і регіональної влади, які будуть активно працювати над реалізацією поставлених цілей по біоенергетиці.

4. Розробити й прийняти в Україні пакет законів і підзаконних актів по біоенергетиці з метою стимулювання підтримки й розвитку біоенергетичних технологій.

5. Розширити фінансування науково-дослідних демонстраційних проектів в галузі біоенергетики по Міністерства освіти і науки. Призидіума НАН України;Дерискомітета по енергозбереженню, Міністерства палива і енергетики , Міністерства аграрної політики,забезпечити пріоритети фінансування розробки головних демонстраційних образів біоенергетичного обладнання

6. Підвищення свідомості та по інформованості громадськості й політичних діячів щодо можливостей відновлюваної енергетики .

7. Субсидування розробки й випровадження технологій отримання енергії з біомаси замість викопних джерел енергії.

Розвиток біоенергетичних технологій зменшить залежність України від імпортованих енергоносіїв, підвищить її енергетичну безпеку за рахунок організації енергопостачання на базі місцевих відновлюваних ресурсів, створить значну кількість робочих місць, стане значним внеском у поліпшення екологічної ситуації, дасть імпульс розвитку машинобудуванню.

ЛІТЕРАТУРА

Можливості біогазових технологій переробки органічних відходів//Ринок інсталяцій. 1997р. №2 с.24-25.

Матвієв Ю. Світова енергетика, актуальний статичний огляд//Зелена енергетика. 2003р. №3 с.4-6

Вах Е, Мікелевич Д. Відновлювані джерела енергії в енергетичній політиці європейських країн. //Ринок інсталяцій. 2000р. №6 с.7-9.

Кабат М. Собанські Р. Відновлювальні джерела енергії в енергетичному господарстві сільських районів.//Ринок інсталяцій. 2000р. №6 с.12-17.

Коробка Б.П., Жовмір М.М. Енергетика України на базі альтернативних і відновлювальних джерел енергії.//Ринок інсталяцій. 2001р. №3 с.7-9.

Желєзна Т., Гелетуха Г. Біоенергетика в Україні.//Зелена енергетика. 2004р. №(16) с.11-13.

Кальмикова Ю., Герман А. Жирков В. Біогаз. Www.ekomuzeum/

Єнергосбережение, учебное пособие часть 4 єнергетические источники. Rus Биоенергия. Spare.net.ru/

Биоэнергетика. Форум компании «Энеско».info@enesco.ru

Масленников А. Вторичное сырье, энергетическое использование отходов. Recyclers.ru

Гелетуха Г. Копейкін К. Біогаз зі звалища перспективи використання в Україні. // Зелена енергетика. 2002р. №5 с.13-16.

Шурчков А.В. Забарний Г.М. Маслюкова З.В. Щербина О.М. Енергетичний потенціал біомаси в Україні. // Ринок інсталяцій. 2001р. №10 с.28-29.

Шурчков А.В. Забарний Г.М. Маслюкова З.В. Щербина О.М. Енергетичний потенціал біомаси в Україні. // Ринок інсталяцій. 2001р. №11 с.32-33.

Что мы получаем со свинофермы? Www.Recyclers.ru

Мусор тоже газ. Среда обитания. Www.eco-pravda.km/sreda/pg14m3.htm

Маслич Б.В. Маслич В.К. Біогаз. Енергія майбутнього. Сучасний стан досліджень. //Ринок інсталяцій. 2001р. №2 с.34.

Маслич Б.В. Маслич В.К. Біогаз. Енергія майбутнього. Сучасний стан досліджень. //Ринок інсталяцій. 2001р. №3 с.37-38.

Маслич Б.В. Маслич В.К. Біогаз. Енергія майбутнього. Сучасний стан досліджень. //Ринок інсталяцій. 2001р. №4 с.45-46.

Ксьонжек А. Мозовецькі Г. Утворення біогазу на сміттезвалищах.//Ринок інсталяцій. 2001р. №7 с.32-33.

Маслич Б.В. Маслич В.К. Біогаз. Енергія майбутнього. Сучасний стан досліджень. //Ринок інсталяцій. 2001р. №5 с.32-33.

Маслич Б.В. Маслич В.К. Біогаз. Енергія майбутнього. Сучасний стан досліджень. //Ринок інсталяцій. 2001р. №6 с.30-31.

Маслич Б.В. Маслич В.К. Біогаз. Енергія майбутнього. Сучасний стан досліджень. //Ринок інсталяцій. 2000р. №6 с.21.

Моделист конструктор 1987 №1

Щербина О. Щербина М. Відимий і невідомий.//Ринок інсталяцій. 1999р. №9 с.24.

Козацький Г.В. Использование отходов сельскохозяйственого производства. Форум компании «Энеско».info@enesco.ru

Биогаз. Www.coneneration.ru

Виробництво газу на станціях очищеня стічних вод. //Ринок інсталяцій. 2000р. №11 с.34-35.

Матвеев Ю. Біогаз на полігонах твердих побутових відходів.//Зелена енергетика. 2004р. №4 с.17-19.

Інвестеційні проекти для української енергетики.//Зелена енергетика. 2003р. №3 с.21.

Вольчік І. Потапов А. Гелетуха Г. Електроенергетика України повинна позеленіти.//Зелена енергетика. 2003р. №3 с.16-18.

Размещено на Allbest.ru