טכנולוגיית ביוגז. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מתקני ביו-אנרגיה. טכנולוגיית ביוגז. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים

התסיסה, שהיא הבסיס לייצור ביו-גז, מביאה למוצרים סופיים: מתאן CH₄ (55 - 65%), פחמן דו חמצני CO₂ (30 - 35%), מימן H₂ (3 - 5%), בכמות קטנה של מימן גופרתי ואמוניה. בעיקרו של דבר, התסיסה משלבת שלושה תהליכים ביולוגיים: הידרוליזה, תסיסה חמוצה ומתאן.

תפוקת הביוגז מזבל קש היא כ-1 - 1,8 מ' ליום לראש בקר.

לביוגז יש ערך קלורי ממוצע של 20 - 23 MJm3.

יחד עם ביוגז, עיכול אנאירובי של פסולת בעלי חיים ועופות מייצר דשן ידידותי לסביבה בעל ערך, נטול מיקרופלורה פתוגנית, ביצי הלמינת, זרעי עשבים, ניטריטים וחנקות וריחות צואה ספציפיים.

הפוטנציאל להפקת ביוגז באמצעות פסולת בעלי חיים, גידול עופות ומפעלי עיבוד של המתחם האגרו-תעשייתי הוא גבוה מאוד.

הפקת ביוגז מפסולת עירונית מוצקה (MSW)

העלייה החדה בצריכה בעשורים האחרונים ברחבי העולם הביאה לעלייה משמעותית בייצור פסולת עירונית מוצקה (MSW). אחת השיטות העיקריות לסילוק MSW בכל רחבי העולם נותרה קבורה בסביבה הגיאולוגית הקרובה לפני השטח. בתנאים אלו, הפסולת עוברת פירוק ביוכימי אינטנסיבי, הגורם במיוחד לייצור גז הטמנה (LFG). פליטות SG הנכנסות לסביבה הטבעית יוצרות השפעות שליליות של הטבע המקומי והעולמי כאחד. מסיבה זו, במדינות מפותחות רבות בעולם, ננקטים צעדים מיוחדים למזעור פליטת SG. הדבר הוביל למעשה להופעתו של ענף עצמאי של התעשייה העולמית, הכולל הפקה וניצול של גז הטמנה.

השיטה העיקרית לפתרון בעיה זו היא הטכנולוגיה של מיצוי וניצול של SG. להפקת גז הטמנה במטמנות, נעשה שימוש בתרשים הסכמטי הבא: רשת של בארות ניקוז גז אנכיות מחוברות בקווי צינורות גז, שבהם יחידת המדחס יוצרת ואקום הדרוש להובלת SG למקום השימוש (איור. 5.2). מתקנים לאיסוף וסילוק מותקנים באתר שהוכן במיוחד מחוץ לגוף המזבלה.

מתקני ביו-אנרגיה. טכנולוגיית ביוגז
איור.5.2. דיאגרמת בלוקים של מפעל לייצור וניצול ביוגז

בארות אנכיות משמשות לייצור SG במטמנות MSW. בדרך כלל הם ממוקמים באופן שווה על השטח של גוף המזבלה עם צעד של 50 - 100 מ' בין בארות סמוכות. הקוטר שלהם נע בטווח של 200 - 600 מ"מ, והעומק נקבע על פי עובי גוף המזבלה ויכול להיות כמה עשרות מטרים. לקידוח בארות נעשה שימוש גם בציוד קידוח קונבנציונלי וגם בציוד מיוחד, המאפשרים לבנות בארות בקוטר גדול. יחד עם זאת, הבחירה בציוד זה או אחר נקבעת מסיבות כלכליות.

כל באר מנקזת גוש פסולת מוצק ספציפי, בתנאי בעל צורה של גליל. ניתן להבטיח את יציבות פעולת הבאר אם קצב הזרימה שלה אינו עולה על נפח ה-SG החדש שנוצר. הערכת תפוקת הגז של השכבות הקיימות של MSW מתבצעת במהלך מחקרים גיאוכימיים גז שדה ראשוניים.

בניית מערכת ניקוז גז יכולה להתבצע הן על כל שטח מטמנת הפסולת המוצקה לאחר סיום פעולתה, והן על חלקים בודדים של המזבלה בהתאם לרצף הטעינתם. יחד עם זאת יש לקחת בחשבון שגופי הטמנה בעובי של 10 מ' לפחות מתאימים להפקת SG. כמו כן, רצוי שהשטח של מטמנת הפסולת המוצקה, בו מתוכננת בניית מערכת איסוף SG, תוחזר, כלומר יכוסה בשכבת אדמה של לפחות 30 - 40 ס"מ.

בממוצע, ייצור הגז מסתיים בגוף המזבלה בתוך 10 - 50 שנים, בעוד שתפוקת הגז הספציפית היא 120 - 200 מ"ק. מ' לטון MSW. שונות משמעותית בתפוקת הגז ובמהירות התהליך נקבעת על פי התנאים הסביבתיים השוררים בגוף מטמנה מסוים. בין הפרמטרים השולטים בהמרה ביולוגית הם לחות, טמפרטורה, pH, הרכב של שברים אורגניים.

הפקת ביוגז מפסולת שפכים (WWW)

במשך יותר מ-20 שנה, מדינות מערב אירופה מעורבות באופן פעיל בפתרון המעשי של בעיית סילוק הפסולת ממפעלי טיהור שפכים.

אחת הטכנולוגיות הנפוצות לניצול של WWS היא השימוש בהן בחקלאות כדשנים. חלקה בסכום הכולל של WWS נע בין 10% ביוון ל-58% בצרפת, בממוצע של 36,5%. למרות הפופולריות של סוג זה של פינוי פסולת, הוא מאבד את כוחו, שכן החקלאים חוששים מהצטברות של חומרים מזיקים בשדות. נכון להיום, במספר מדינות השימוש בפסולת בחקלאות אסור, למשל, בהולנד מאז 1995.

שריפת טיפול בשפכים נמצאת במקום השלישי במונחי פינוי פסולת (10,8%). בהתאם לתחזית בעתיד, חלקה יגדל ל-40%, למרות העלות הגבוהה יחסית של שיטה זו. שריפת בוצה בדודים תפתור את הבעיה הסביבתית הכרוכה באחסנה, תשיג אנרגיה נוספת במהלך שריפתה, וכתוצאה מכך תפחית את הצורך במשאבי דלק ואנרגיה והשקעות. רצוי להשתמש בפסולת חצי נוזלית להפקת אנרגיה בתחנות כוח תרמיות כתוסף לדלקים מאובנים, כמו פחם.

ישנן שתי טכנולוגיות מערביות נפוצות ביותר לשריפת טיפול בשפכים:

בעירה נפרדת (בעירה במיטה נוזלית נוזלית (FLB) ותנורים רב-שלביים);
שריפה משותפת (במפעלי CHP קיימים או במפעלי מלט ואספלט).

בין השיטות של בעירה נפרדת, השימוש בטכנולוגיית שכבת נוזלים הוא פופולרי; תנורים עם LCS מופעלים בצורה המוצלחת ביותר. טכנולוגיות כאלה מאפשרות להבטיח בעירה יציבה של דלקים בעלי תכולה גבוהה של רכיבים מינרליים, כמו גם להפחית את תכולת תחמוצות הגופרית בגזי הפליטה על ידי קשירתם עם אבן גיר או מתכות אדמה אלקליות הכלולות באפר הדלק במהלך הבעירה.

היבטים סביבתיים של השימוש בטיפול בשפכים

השוואה בין ההרכבים הכימיים של WWS, פחמים שחורים וחום שנשרפים ב-CHPP מראה שההרכבים היסודיים של WWS ופחם חום שונים באופן לא משמעותי. WWS (6,2% לחות) מכיל פחות פחמן ב-24,5% מפחם קשה (12% לחות) ו-5% פחות מפחם חום (39% לחות). שיעור הגופרית עולה על משקלו הסגולי בפחם ב-0,2% בלבד בהשוואה לפחם וב-0,4% בהשוואה לחום. תכולת החנקן ב-WWS דומה לזו של פחם קשה וגבוהה ב-2% מזו של פחם חום. השוואה לפי חומר יבש מראה שתכולת הפחמן ב-WWS היא כמעט 30% פחות, גופרית וחנקן - כמעט ואינה משתנה.

ההרכב הכימי והמאפיינים של אפר WWS מאפשרים להשתמש בו כחומר כביש בנייה (קוטר חלקיקים של יותר מ-1 מ"מ), וכן כתוסף למלט או על מזבלות כחומר מילוי.

אפשרויות אפשריות לסילוק פסולת

קיימות שש אפשרויות חלופיות לסילוק בוצת שפכים, המבוססות הן על טכנולוגיות חדשות לא מסורתיות שפותחו על בסיס ניסיון רוסי או אירופאי וללא שימוש מעשי, והן על טכנולוגיות "סוהר" שהושלמו:

שריפה בכבשן ציקלון המבוסס על תנורי ייבוש תוף של מתקני טיפול (טכנולוגיה רוסית - "Techenergokhimprom", ברדסק);
שריפה בתנור ציקלון המבוסס על דודי תוף של מתקני טיפול (טכנולוגיה רוסית - "Sibtekhenergo", נובוסיבירסק ו"Biyskenergomash", ברנאול);
בעירה נפרדת בסוג חדש של תנור רב-שלבי (טכנולוגיה מערבית - "NESA", בלגיה);
בעירה נפרדת בסוג חדש של תנור מיטה נוזלית (טכנולוגיה מערבית - "Segher" בלגיה);
בעירה נפרדת בתנור ציקלון חדש (טכנולוגיה מערבית - חברות "Steinmuller", גרמניה);
שריפה משותפת במפעל CHP קיים.

השגת ביוגז מפסולת חוות עופות וחוות בעלי חיים

משאבי ביומסה מתחדשים ממקורות שונים נצברים מדי שנה בכמויות גדולות או בשימוש לא יעיל.

שימוש יעיל בביומסה אפשרי עם הכנסת טכנולוגיות וציוד מתאימות לייצור דלק בצורה של שבבי עץ, לבניות, גז ודלקים נוזליים.

חומרי הניסוי המצטברים של הסקירה מדברים בעד השימוש הרחב בביומסה:

ביומסה מדורגת במקום הרביעי בעולם מבין סוגי הדלק השונים;
ביומסה מהווה 14% ממשאבי הדלק והאנרגיה העיקריים, ובמדינות מתפתחות - עד 35%;
ביומסה ידידותית יותר לסביבה כאשר משתמשים בה כדלק - פחות פליטות של תרכובות גופרית ורמות CO₂ באווירה;
תקופת ההחזר של תחנות כוח הפועלות על ביומסה אינה עולה על 2 - 4 שנים.

עם זאת, מתנהלת כיום כמה עבודות מחקר על בעירה ישירה של ביומסה ועיכול האנאירובי שלה.

הפקת ביוגז מיוערות ופסולת חקלאית

כדי למקסם את השימוש בפסולת ייעור וחקלאית במשק האנרגיה, פותח תהליך פירוק המורכב מחימום מהיר ללא גישה חמצן (אוויר) לטמפרטורות שבהן קצב השחרור של המוצרים הנדרשים הוא מקסימלי. הוא נועד לפתור בעיות אנרגיה וסביבתיות.

הפרמטרים של תהליך הפירוליזה המהירה, ההרכב וכמות המוצרים המשוחררים מפורטים מראש עבור כל סוג של חומר גלם. המתקן מפותח עבור כל סוג של חומר גלם. טמפרטורות העיבוד המקסימליות נקבעות לפי טמפרטורת הקיום של החומר בשלב המעובה.

חימום מהיר של החומר מספק: איבוד אנרגיה מינימלי לסביבה; המהירות המרבית של התהליך הכימי עם שחרור המוצרים לשלב הגז; ריכוז מקסימלי של לחות והשימוש בה. קצב החימום של החומר חייב לעלות על קצב התהליכים הפיזיקוכימיים המתרחשים במסה המעובדת. התשואה של דלק נוזלי היא 70% מהמסה האורגנית של חומר הגלם. לדוגמה, ניתן להשיג 1 ליטר דלק נוזלי מ-700 טון נסורת.

רכיבים אנאורגניים ומוצרים של שינוי כימי (שאריות דמוי פחם) נשארים בשלב המוצק. כמות השיירים דמויי הפחמן נקבעת על פי תכולת הליגנין והיא תמיד נמוכה מכמות השיירים המתקבלת משיטות עיבוד אחרות.

כדי להשיג את המרכיב העיקרי של דלק נוזלי, שלב הגז מעובה (מוצרים במשקל מולקולרי נמוך הנוצרים בתהליך אינם מתעבים). ניתן לשלוח את שלב הגז, לאחר עיבוי או בלעדיו, ישירות לשריפה. חום הבעירה (ערך קלורי) של המרכיב העיקרי של הדלק גדול בדרך כלל מהערך הקלורי של דלק יבש מסוג זה. אז הערך הקלורי של עץ הוא 4500 קק"ל / ק"ג, וחום הבעירה של דלק נוזלי הוא 5500 קק"ל / ק"ג. דלק נוזלי יכול לשמש כדלק מנוע במנועי בעירה פנימית.

המתקן מופעל על ידי חשמל או על ידי שריפת מוצרים מעובדים או חומרי גלם.

יתרונות התהליך: מהירות גבוהה, דרגת המרה גבוהה של מוצרים מעובדים; ממדים קטנים של היחידה הראשית של ההתקנה; צריכת אנרגיה נמוכה ליחידת מוצרים מעובדים; עלות נמוכה של אנרגיה המתקבלת מתוצרי התגובה.

עלות ההתקנה עם קיבולת של 2 טון של חומרי גלם מעובדים ליום היא 2,5 מיליון רובל. בעיבוד נסורת מ-2 טון מתקבלים 1,4 טון דלק נוזלי. התפוקה השנתית היא 500 טון של דלק נוזלי, במחיר של 0,1 דולר לליטר, המחזור השנתי הוא 50 אלף דולר. תקופת ההחזר היא 3 שנים.

מחבר: Magomedov A.M.

ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

ממיר ריגול 16.12.2012

מפעילת הטלקום האמריקאית Verizon הגישה בקשת פטנט המתארת ממיר הצופה בצופה תוך כדי צפייה בתוכניות. המערכת החכמה מנתחת את פעולות הצופה, מזהה אותן ובהתבסס על הנתונים המתקבלים מספקת פרסום מתאים.

בקשת הפטנט כונתה "שיטות ומערכות להצגת פרסום הקשור לפעולות חיצוניות של משתמשים". כדי לזהות את ה"פעולות החיצוניות" הללו נעשה שימוש בסט שלם של מודולים, הוא כולל "חיישן עומק, חיישן הדמיה, חיישן שמע וחיישן תרמי". זה מספיק כדי לקבוע את הפעילויות הבאות: "אכילה, התעמלות, צחוק, קריאה, שינה, דיבור, שירה, זמזום, ניקוי ונגינה בכלי נגינה".

כל זה אולי נראה קצת לא אתי ומזעזע, אבל במציאות אין יותר סיבות לדאגה מהרגיל. ראשית, כבר כיום חברות גדולות רבות אוספות מידע מגוון על משתמשים, על ההתמכרויות שלהם והאתרים שהם מבקרים, בפרט, פייסבוק וגוגל עושות זאת על מנת להעביר פרסומות לקהל היעד הישיר. ושנית, מערכות מסוג זה דורשות לרוב אישור מהמשתמש שאינו מתנגד לאיסוף מידע זה.

עוד חדשות מעניינות:

▪ לכל אחד יש את המציאות שלו

▪ מלכודת בשביל האור

▪ תחנת עבודה ניידת Tornado F7 Server Edition

▪ רובוט בתוך תל נמלים

▪ טרנזיסטור 200V DirectFET ראשון מ-IR

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר הגנה על ציוד חשמלי. בחירת מאמרים

▪ מאמר מאת רוברט לואיס סטיבנסון. פרשיות מפורסמות

▪ אילו מלחמות ניהלו יוון ופרס ביניהן? תשובה מפורטת

▪ מאמר מאת אנדרה-מארי אמפר. ביוגרפיה של מדען

▪ כתבה סימולטור צלפים המבוסס על מצביע לייזר. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר כובע הקסם והמטבע הנעלם. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר