Казань, Республика Татарстан, Россия
Чрезмерная эксплуатация органических ресурсов природы и увеличение загрязнения окружающей среды создали проблему поиска альтернативных технологий получения энергии, изобретения новых установок на основе высокоэффективных термодинамических циклов и использования новых видов горючего материала, то есть создание не загрязняющих экологию чистых энергетических систем, которые будут удовлетворять потребностям изготовителей и потребителей при минимизации расходов материальных ресурсов. В настоящее время хорошо известны минеральные ресурсы (уголь, нефть, природный газ и др.), которые используются повсеместно. Вместе с тем Россия имеет огромный потенциал для применения нетрадиционных (альтернативных) источников энергии на основе использования биологических отходов. К примеру, при постройке животноводческих ферм, несмотря на их высокую оснащенность средствами механизации и автоматизации, нерешёнными остаются вопросы утилизации навоза. При этом необходимо отметить, что образовалась колоссальная проблема утилизации и рационального применения жидких навозных масс. Выработка из сельскохозяйственных отходов дешевого топлива для обогрева помещений, производство электроэнергии и получение высококачественных органических удобрений – решение проблемы утилизации значительных масс жидкого навоза, обеспечивающее охрану природной среды от загрязнения отходами сельскохозяйственного производства. В данной статье рассматривается конструкция и расчет теплового баланса малогабаритной биогазовой установки. Также приведены результаты экспериментальных исследований малогабаритной биогазовой установки при мезофильном и термофильном режиме сбраживания.
Тепловой баланс, мезофильные режимы, термофильные режимы, биогаз, температура, выход газа.
В настоящее время уровень животноводства достиг такого значения, что дальнейшее увелечение выработки продукции вынуждает сельхозпроизводителя перейти от экстенсивного на интенсивный путь развития производства.Впрочем, при внедрении современных крупных производств в сельском хозяйстве также появились серьёзные проблемы удаления и переработки отходов, которые поступают из систем поения и мойки технологического оборудования. К тому же, из-за недостатков установок поения и несоблюдения правил эксплуатации поилок в навозные каналы поступает значительное количество воды. Во многих фермах и животноводческих комплексах и до сегодняшнего дня для очистки помещений применяется смыв с помощью воды [4]. Это приводит к увеличению жидкой фракции навозных масс. Жидкий навоз рассматривается сейчас как новый источник местного сырья, который должен быть использован в первую очередь для удовлетворения нужд самих животноводческих комплексов. Целью работы является анаэробная переработка органических отходов сельского хозяйства в биогаз с одновременным получением высококачественных органических удобрений. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:1) осуществить обзор систем получения реструктурированного навоза, биогаза и провести их анализ;2) рассмотреть существующие основы теории расчета биогазовых установок;3) разработать конструкцию биогазовой установки и провести необходимые исследования;4) провести статистическую обработку полученных результатов эксперимента.Научная и практическая новизна заключается в следующем:1) разработана новая конструкция малогабаритной биогазовой установки;2) определена дифференциация выхода биогаза при мезофильном и термофильном режимах работы биогазовой установки с использованием различных видов субстрата.В процессе выполнения работы применялись монографический, экспериментальный, сравнительный анализ и другие методы научных исследований.Расчет конструкции биогазовой установки. На основе анализа существующих конструкций индивидуальных биогазовых установок в Казанском государственном аграрном университете разработана новая конструкция малообъемной биогазовой установки (рисунок 1) [5], в которой можно использовать психофильные, мезофильные и термофильные режимы температуры [6, 10].
1. Блянкман Л.М., Анисимова Н.И. Ресурсо - и энергосберегающие технологии в АПК. - Минск: Ураджай, 1990. - С. 156.
2. Гайфуллин И.Х. Влияние температуры нагрева субстрата на видовой состав микрофлоры биогазовых установок // И.Х. Гайфуллин, Б.Г. Зиганшин, И.Р. Нафиков / Материалы VIII международной научно-практической конференции.- USA: Изд-во North Charieston, 2016. - С.82-86.
3. Гайфуллин И.Х., И.Р. Нафиков. Самодельный двигатель стирлинга// Сборник научных трудов по материалам Международной научной конференции. - Часть 3. - Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2015. - С. 36 -39.
4. Гайфуллин И.Х., Рудаков А.И., Курочкин П.С. Использование биогаза в когенерационных и тригенерационных процессах двигателя Стирлинга// Материалы 72-ой студенческой (региональной) научной конференции. - Том 1. - Казань: Изд-во Казанский ГАУ, 2014. - С.49-54.
5. Гайфуллин И.Х. Сравнительный анализ процессов ферментации органических субстратов// И.Х. Гайфуллин, А.И. Рудаков, П.С. Курочкин / Материалы 72-ой студенческой (региональной) научной конференции. Том 1. - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2014. - С.47-49.
6. Гайфуллин И.Х. Эффективность биогазовых технологий // И.Х. Гайфуллин, Б.Г. Зиганшин, И.Р. Нафиков / Материалы международной научно-практической конференции.- Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2016. - С.57-60.
7. Кашапов И.И., Зиганшин Б.Г. Обзор существующих технологий энергосбережения// V «Global Sciense and innovation».- Чикаго, 2015. - С. 348
8. Курбанова М.Г. Повышение износостойкости функциональных поверхностей рабочих органов механизмов измельчения и перемешивания биогазовой установки / М.Г. Курбанова, А.П. Черныш, О.В. Санкина, О.Н. Бузиян//Достижения науки и техники АПК. - 2013.-№5. - С. 79-80
9. Рудаков, А.И. Переносная малогабаритная биогазовая установка // Вестник Казанский ГАУ. - №4- Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2012 - С. 37 -40.
10. Свищев Г.А., Гуторова Н.В., Седляров О.И., Тихонова Н.С. Экологическая обстановка на кожевенно-меховых производствах и подходы к ее оценке // Кожа и мех в XXI веке: технология, качество, экология, образование: Материалы VIII международной научно-практической конференции - Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2012. - С. 213-221.
11. Федоров В.Е. Разработка интегральной системы оценки влияния кожевенных и меховых предприятий на окружающую среду// Автореферат дисс.к.т.н. М. 2012. - С. 7.
12. Ульф Нордберг. Производство биогаза в Германии и Скандинавских странах // Производство биогаза в Республике Беларусь и Швеции. Обмен опытом. CSD Uppsala, 2012. -С. 9.
