Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті Тақырыбы: Биогаз Орындаған: Тұрысбек А.Т
Тексерген: Заядан Б. К
Биогаз — мал, құс шаруашылығы, тұрмыстық қалдықтар, өсімдік қалдықтары, сарқынды сулар жəне т.б. қатты жəне сұйық қалдықтарынан алынған өте арзан экологиялық отын. Өзінің сипаттамалары бойынша биогаз табиғи газға жақын .
Ластанудан қоршаған ортаны қорғау үшін қойылған жоғарылатылған талаптар, барлық қалдықтарды қайта өңдеу құнының ұдайы артуы, биомассаны анаэробты қорытуға деген қызығушылықты оятты .Оның əлемдегі жалпы қоры 1,836 трлн т құрайды, бұл мұнайдың
640 млрд т баламалы. АҚШ, Ұлыбритания, Германия, Швейцария елдерінде биогазды қаланың қоқыс полигондарында, фермерлік шаруашылықтарда, сондай-ақ канализациялық-тазарту жүйелерінің
шөгінділерінен алады.
Мысалы, АҚШ-та (Калифорния штаты) кен өңдеуге арналған зауыт күнделікті 27,0 мың м3 биогаз береді, ол муниципалдық жылу электр станциясына келіп түседі. Биогаздың көп
мөлшері қалалық қоқыс полигондарындағы қондырғылардан алады.
Биогаз қондырғыларына қойылатын жалпы талаптар, метантенктегі анаэробты шарттар, температуралық режимді ұстау, қышқылды-сілтілік тепе-теңдік, қайта өңделетін қалдықтар сипаттамаларына қойылатын талаптар, биореактор жұмыс режимі, конструкциясына қойылатын талаптар, су жəне газ өткізбеушілік, метантенк конструкцияның тұрақтылығы, бақылау-өлшеу құралдары, биогазды жинақтау жүйесіне қойылатын талаптар келесі стандарттармен анықталды.
Р 52808–2007 МемСТ. Баламалы технологиялар. Биоқалдықтар энергетикасы. Терминдер мен анықтамалар, Р 53790–2010 МемСТ. Баламалы технологиялар. Биоқалдықтар энергетикасы. Биогаз қондырғысына қойылатын жалпы техникалық талаптар, 14920–79 МемСТ. Құрғақ газ. Құрамдас құрамын анықтау əдісі. Технологиялық регламент. Қатты тұрмыстық қалдықтар полигонынан биогазды алу. Ғылыми-техникалық ақпарат бөлімі AKH, Мəскеу 1990, 22387.2–97 МемСТ. Күкіртті сутегі жəне меркаптан күкіртін анықтау əдістері.
Биогазды алу жəне оны мембраналық тазартудың ұсынылған мембраналық аппараттар тиімді конструкциялары, технологиясы мен аппараттық-технологиялық шешімдері «Innovative technologyand energy» Ғылыми-өндірістік орталығы» ЖШС-де ендіруге қабылданды. Биогаз қондырғысы келесі тəртіппен жұмыс істейді
Қондырғы жұмысының технолологиялық сұлбасы
Ферменттеу ыдысында субстрат тиісті тұндыру уақытынан кейін құйылу құрылғысы арқылы массаны қосымша ашыту сыйымдылығы келіп түседі. Қосымша ашытуға арналған сыйымдылықтанмсубстраттың өзге де ыдыстардан төмен тұратын ферменттелетін масса қалдықтар қоймаларына келіп- түсуі үшін тиісті клапандарды ашу керек.
Субстрат ыдыстарға өздігінен құйылады, сорғымен айдау талап етілмейді. Сол принцип бойынша массаның қосымша ашытуға немесе материалдың қоймадан қабылдау ыдысына беру жұмыс істейді, ол жақтан массаны ферменттеу ыдысына сорғы көмегімен жүктеуге болады. Қойма ыдысының біреуі сүрлем массасынан бөлінетін сүрлем шырын қабылдау ыдысы ретінде пайдаланылады. Қойма ыдысының қабылдау ыдысымен байланысты болу арқасында энергетикалық əлеуетке ие, сүрлем шырынын аз мөлшерде массаның ашыту процесінде қолдануға болады. Сонымен қатар қабылдау ыдысынан материалды қосымша ашытуға арналған сыйымдылыққа жүктеуді іске асыруға болады.
Ферменттеу ыдысында массаны араластыру батырмалы миксер жəне қалақшалы араластырғыш көмегімен іске асырылады. Қосымша ашытуға арналған сыйымдылыққа азайтылған қуаты бар конструктивті түрде ұқсас қалақшалы араластырғыш, сондай-ақ ферменттеу ыдысында пайдаланылатын араластырғышқа ұқсас батырмалы араластырғыш орнатылатын болады. Өндірілген биогазды сақтау қос қабатты пленкалы жабын астында қосымша ашытуға арналған ыдыста жүзеге асырылады.
Қондырғыларда өндірілетін тазартылған газ бірдей құрамы бар метанға (CH4) ие. Ірі қара мал көң бөкпесінің жəне тауық саңғырығы қатты түйірлерінің үлкен үлесі бар субстратты қоспаларды пайдалануға байланысты 59 % деңгейінде CH4 құрамының орташа мəніне қолжеткізуге болады. Көмірқышқыл газының (СО2) үлесі əрқашанда CH4 үлесінен төмен.
Субстраттар қоспалары елеулі май жəне ақуыз бар мөлшерге ие емес, олар ыдырау кезінде құрамында CH4-тың жоғары мəндеріне əкелетін еді. Газ қоспаларынан CO2 жəне H2S талғамды бөліп алу үшін полимерлік-ассиметриялық мембраналарды пайдаланады.
Тазартудан кейін биогаз 98 % (көл.) CH4 құрайды. H2S концентрациясы (3)*10–4 % (3–5 млн-1) тең болады. Жылу өндіру қабілеті 36,0 МДж/м3-қа тең. суретте көрсетілгендей, тазартудың екі сатылы сұлбасы ұсынылды.
Биогаздың тазартудың екі сатылы сұлбасы
Бастапқы газ бойынша қондырғының өзін өтеу мерзімі 1,5 жылды құрайды.
Бастапқы ағынның қысымы 0,6 МПа;
Бастапқы биогаз бойынша жүктеме 360 м3/сағ.
Мембрананың қажетті беті 120 м2.
Қондырғының жұмыс істеу уақыты 8000 сағ/жыл.
Мембраналарды пайдалану мерзімі 3 жыл.
Энергия 55 кВт.
Метанды бөліп алу дəрежесі 98 % (көл.).
Газ тазартудың «жинақтаушы» жүйелеріне қарағанда (белсендірілген көмір, ион алмасу шайырлары т.б.), мембрана өзінің ішінде қоспаларды жинақтамайды, бұл олардың тазартылған газға түсу мүмкіндігін болдырмайды. Ұсталынатын бөлшектердің өлшемі мембрананың құрылымымен анықталады, яғни оның кеуектері өлшемімен.
Жабдықтарды тек тоқтамсыз жəне жарамды пайдалану жабдықтардың белгіленген қуатын толық
дерлік пайдалануға мүмкіндік береді. Сонымен қатар жалпы қуатты пайдаланудың жоғары үлесі бар жабдықтарды кейіннен қолдану үшін негіз ретінде, жобалық қуаттылығына сəйкес келетін биогаз қондырғысының өлшемдерін дұрыс таңдау болып табылады.