Интенсивная анаэробная технология по производству органических удобрений для лекарственного растениеводства и биогаза

Введение .....................................................................................................................................5
1. Выбор направления исследований интенсификации процесса переработки органических отходов ………………………………………………………………………..6
1.1 Обоснование направления исследований……………………………………………….6
1.2 Методы исследования интенсификации процесса переработки органических отходов с производством удобрений и биогаза……………………………………………………….7
1.2.1. Расчет технологических параметров процесса интенсификации переработки органических отходов в метантенке……………………………………………………………7
2. Теоретические исследования процесса образования органических удобрений и биогаза в метантенке с биофильтром…………………………………………………………………….7
2.1. Материалы и методы исследования………………………………………………………7
2.2. Результаты исследований и их обсуждение………………………………………………9
Выводы………………………………………………………………………………………….11
3. Разработка экспериментального образца экспериментального образца биоэнергетической установки БЭУ-С (система)…………………………………………………………………..12
3.2. Инженерно-технические решения для разработки и создания
биоэнергетической установки типа БЭУ-С (система)………………………………………12
3.2.1. Результаты разработки и предложения………………………………………………16
Выводы………………………………………………………………………………………….18
4.Разработка программы и методики испытаний экспериментального образца…………20
5. Методические рекомендации переработки органических отходов животноводства в биоэнергетической установке БЭУ-С……………………………………………………….21
Заключение ..................................................................................................................................22
Библиографический список ......................................................................................................23

Весь текст будет доступен после покупки

Известно, что отходы животноводческих предприятий, расположенных на территории Байкальского региона, представляют собой сырьевую базу для получения высококачественных органических удобрений для растениеводства, в том числе и для лекарственного. При выращивании лекарственных растений органические удобрения (навоз и компосты) рекомендуется вносить под вспашку в паровое поле. Поэтому, при данной технологии в интенсивном режиме уничтожаются семена сорных растений, болезнетворные микроорганизмы, содержащихся в органических отходах животноводства, т.е. в более короткие сроки и, кроме этого, будем иметь энергетический продукт в виде биогаза с наименьшими затратами не принося экологического вреда окружающей природной среде.
Одним из решений интенсификации процесса переработки органических отходов животноводства направлена в применении биоэнергетических технологий путем разработки и создания накопителей (биофильтров) активной биомассы (энергообразующие микроорганизмы) в камере сбраживания метантенка. При существующих технологиях концентрация активной биомассы выносится из метантенка с выгруженным переработанным сырьем. Поэтому, при изучении кинетики микробиологических процессов образования биогаза основное внимание уделяют на теоретические исследования переработки органической биомассы, которая зависит от эффективности применения биофильтра в метантенке. Отсюда следует, что несмотря на многолетние исследования и практическое применение анаэробного сбраживания органических отходов животноводства, пока не получено общепризнанное математическое описание образования биогаза в метантенке с биофильтром, которое позволило бы применить при научно-исследовательских работах. В связи с этим, основная сущность наших теоретических исследований заключается в разработке математической модели процесса образования биогаза в метантенке с биофильтром, который характеризует интенсивность переработки органических отходов.

Цель работы - разработка и создание интенсивной технологии получения органических удобрений с наименьшими затратами и сокращением сроков.
Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие задачи:
- определение теоретических предпосылок процесса переработки органического сырья в биоэнергетической установке с биофильтром;
- разработка и создание полупроизводственной биоэнергетической установки типа БЭУ-С (система) объемом метантенка 0,2 м3 для получения органического удобрения и биогаза;
- разработка и создание биофильтра (накопителя метанообразующих микроорганизмов) для интенсификации процесса переработки органических отходов животноводства;
- определение технико-экономической эффективности производства органических удобрений и биогаза с применением биоэнергетической технологии

Весь текст будет доступен после покупки

I. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ
1.1 Обоснование направления исследований
Анаэробная технология предназначена для интенсивной переработки органических отходов животноводства. Интенсификация технологического процесса переработки навозных отходов основана на том, что в метантенке установлен биофильтр (АБ), который является основным конструктивным элементом биоэнергетической (БЭУ) установки. Применение данной технологии дает возможность снизить энергозатраты, уменьшить габариты оборудования за счет увеличения скорости метаногенеза, обеспечить более полную минерализацию исходного субстрата, благодаря высокой удельной поверхности контакта сформировавшейся биопленки в биофильтре с перерабатываемым сырьем.
Обзор литературных и патентных публикаций по техническому уровню тенденции развития биоэнергетической технологии, резуль-таты исследований НИР по определению энергетическогои сыръевого потенциала Сибири послужили обоснованием для разработки и изготовления экспериментального образцабиоэнергетической установки типа БЭУ-С (система).


1.2 Методы исследования интенсификации процесса переработки органических отходов с производством удобрений и бигаза
При исследовании биоэнергетической технологии применены метод теоретических и экспериментальных исследований, экспериментально-статистический метод в сочетании с теоретическим, методпассивного эксперимента с элементами активного.
Методы исследования интенсивной биоэнергетической технологии предполагают:
- обоснование технологических параметров процесса интенсификации переработки органических отходов;
- определение энергетической характеристики биоэнергетической установки;
1.2.1. Расчет технологических параметров процесса интенсификации переработки органических отходов в метантенке
Для этого необходимо определить: периодичность и суточную дозу загрузки метантенка; суточный выход и скорость газообразования с сбраживаемого сырья; содержание метана в биогазе; степень разложения органического вещества, содержащихся в перерабатываемом сырье.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ И БИОГАЗА В МЕТАНТЕНКЕ С БИОФИЛЬТРОМ
2.1. Материалы и методы исследования
Методика теоретического исследования образования удобрений и биогаза в метантенке и его энергетической характеристики нами была направлена в построении математической модели процесса накопления метанообразующих микроорганизмов в биологическихфильтрах, где основойпослужила кинетическая модель Конто, которая применяется к более широкому классу органических отходов. Она описывает интенсивность образования биогаза (VC, м3/м3сут) в зависимости от технологических параметров процесса анаэробной переработки отходовв метантенке [4,]:
(1)
где Vб(м3/кг)– максимальное образование биогаза из органического сырья заданного состава; ?ц (сут) – время переработки; S(кг/м3) – исходная концентрация органического вещества в навозе; ? (кг/м3 сут)– максимальная скорость роста микроорганизмов в заданном процессе переработки; kS – кинетический параметр (константа полунасыщения).
В метантенке, с накопленной активной биомассой на рабочих поверхностях биофильтра, интенсивность образования биогаза Vcф(м3/м3сут) суммируется из двух составляющих: Vc(м3/м3сут) – интенсивность газообразования в традиционной биогазовой установке и ?V (м3/м3сут) – изменение интенсивности газообразования в метантенке с биофильтром и в результате получено следующее выражение [7, 8, 9]:

Весь текст будет доступен после покупки

1. Бадмаев Ю.Ц. Эффективная переработка органических стоков в Байкальском регионе с применением анаэробного биофильтра [Текст] // Вестник Крас. ГАУ. - 2009. Вып. 7(34).- С. 172-174.
2. Бадмаев Ю.Ц. Интенсивная технология анаэробной переработки органических стоков в Байкальском регионе // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии имени В.Р.Филиппова.- 2009. - № 3(16). С.157-160.
3. Бадмаев Ю.Ц., Сергеев Ю.А. Технологии переработки навоза и навозных стоков и методы их совершенствования // Сб. научн. трудов ВСГУТУ, Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2017. - № 13.С.27-30.
4.Друзьянова В.П. Динамическая и математическая модели процесса анаэробного сбраживания навоза крупного рогатого скота // Вестник Бур. ГСХА №3(40): г.Улан-Удэ, июль-сентябрь 2015- С.32-35.
5. Аппарат для анаэробного сбраживания органических отходов животноводства, пищевой промышленности и городских стоков» [Текст]: пат.1599319 на изобретение, Рос. Федерация: МПК 6С02F 3/28/,заявл. 20.01.1988; опубл. 10.09.1990. Бюл. № 15. – 5 с.: ил.
6. Бадмаев Ю.Ц., Шагдыров И.Б., Кушнарев С.Н. Система анаэробного «бактериального фильтра» при сбраживании органических стоков животноводства // Материалы международной науч.-практ. конференции, посвященной 85-летию БГСХА и 55-летию инженерного факультета 1-5 июня 2016г. - Улан-Удэ: Изд-во БГСХА, 2016. – С. 9-14.
7. Бадмаев Ю.Ц. Динамическая модель интенсификации процесса переработки навозных стоков в метантенке с анаэробным биофильтром[Текст] // Вестник Восточно-Сибирского государственного университета технологии и управления.- 2017.-№ 3(66).С. 55-62.

Весь текст будет доступен после покупки