Апр 17 2002

Анаэробные ферментаторы для решения энергетических и сельскохозяйственных задач в Одесской области

Опубликовано в 20:58 в категории Сбор и утилизация отходов

Анаэробные ферментаторы для решения энергетических и сельскохозяйственных задач в Одесской области

А.В. Королев1, А.Л. Фуксман2

1Одесский политехнический университет

2Одесская областная государственная администрация

=MsoNormal align=center style=\’text-align:center;line-height:17.5pt\’>

Недостаток энергии в Одесской области приводит её к зависимости от внешних факторов – природных, экономических и политических. Снижение сложившегося дефицита энергии возможно двумя путями – строительством мощной электростанции на завозном топливе, либо модернизацией действующих источников энергии и созданием разветвленной сети малых автономных источников энергии, питающихся за счет возобновляемых природных ресурсов.

Одним из таких источников энергии в Одесской области, может стать преобразование продуктов жизнедеятельности животноводческих ферм в биогаз и активный ил, представляющий ценное в биологическом отношении органическое удобрение с пониженной патогенностью. Биогаз и активный ил получают в результате анаэробного сбраживания (ферментации), при котором происходит разложение 1 кг органики в среднем на 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды и 0,3 кг неразложившегося остатка – активного ила (сухой вес). Выход ферментируемой органики (экскрементов сельскохозяйственных животных) в среднем на голову составляет: для свиней – 4,5 кг/сутки, для коров – 30кг/сутки. Для переработки органических отходов применяются анаэробные метантенки – генераторы биогаза.

В статье рассмотрены перспективы использования анаэробных ферментаторов на базе животноводческих ферм Одесской области.

Опыт использования метантенков в Китае, Индии, Румынии, говорит о локальности решаемой энергетической задачи – как правило, получаемый биогаз, расходуется непосредственно в районе производства [1]. Обычно это обогрев жилища фермера, мест содержания животных и технологический обогрев метантенков. Необходимо принимать во нима-

ние, что в наших климатических условиях самое уязвимое место метантенков – тепловой баланс. Зимой на обогрев термофильного метантенка уходит большая часть образуемого биогаза, если для таких установок не решена задача уменьшения потерь тепла.

Несмотря на небольшой выход биогаза, который никак не может решить энергетическую проблему в целом по стране, его использование – это, прежде всего, решение локальных проблем региона, где возможно за счет местных ресурсов обойти дорогостоящие транспортные проблемы по доставке топлива. Повышенное содержание в биогазе сероводорода и отсутствие эффективных и недорогих способов очистки биогаза от примесей, также позволяет рассматривать биогаз лишь как локальное топливо, эффективно используемое на месте его производства, без дорогостоящего "облагораживания" для последующей продажи.

Однако производство биогаза дает более существенные сопутствующие преимущества – малоэнергоемкая очистка стоков, снижение затрат на обеззараживание животноводческих отходов и получение из твердой фракции анаэробной ферментации высокоэффективных удобрений.

По своим свойствам эти удобрения приближаются к минеральному удобрению типа нитрофоска. При этом тонна сухого остатка по содержанию питательных веществ эквивалентна 3…4 тоннам нитрофоски. Экспериментально доказано, что органические удобрения, получаемые в результате анаэробной ферментации отходов, значительно лучше, чем полученные обычным методом компостирования [3]. Это обусловлено тем, что при ферментации аммиак выделяется из азотистых соединений и вместе с соединениями фосфора и калия, имеющимися в субстрате и образующимися в результате разложения, преобразует остаток в богатое питательными веществами органическое удобрение. Также вероятно, что во время процесса ферментации образуются небольшие количества активных веществ, где фосфор переходит в форму лучше усваиваемую растениями и благоприятно влияющими на их рост [2]. По некоторым экспериментальным данным внесение в почву органического остатка, получаемого при анаэробной ферментации, обеспечивает дополнительный рост урожайности 15 – 25 % на каждую тонну сухого органического остатка.

Исключительно важна анаэробная ферментация с точки зрения санитарии. Как известно, отходы сельскохозяйственного производства зачастую являются источником распространения различных эпидемий у животных. В первую очередь, это относится к отходам животноводства, свиноводства и птицеводства. Опыт использования метантенков показал, что наиболее эффективным методом для обеззараживания этих отходов является именно анаэробная ферментация, при которой в течении 7…12 дней уничтожаются яйца гельминтов, вредная микрофлора и семена сорняков. Особенно эффективное обеззараживание достигается при термофильном сбраживании, т.е. при температурах ферментации выше 50° С.

Еще одним интересным направлением развития индустрии анаэробного сбраживания является получение кормового витамина В12. Витамин В12 занимает особое место среди биологически активных веществ, применяемых в животноводстве, повышая на 10…15 % прирост животных, увеличивает яйценоскость кур, укрепляет физиологическое состояние молодняка. Ценность витамина обусловлена также тем, что в организме человека и животных этот витамин не синтезируется, хотя без него ни человек, ни животные развиваться не могут: витамин В12 участвует в образовании элементов крови. В результате ряда экспериментов, проведенных в Японии и США, была установлена возможность получения витамина В12 из активного ила полученного при анаэробном метановом сбраживании, а в Японии освоен промышленный процесс с массовым выходом витамина – 20мкг на 1г сухого ила [3].

Проведенные оценочные расчеты для фермы с численность в 30 голов крупного рогатого скота, позволили представить (рис. 1) укрупненные показатели доходов от комплексного использования отходов животноводства, а также потери от их прямого попадания в окружающую среду.

Рис. 1.Схема укрупненных показателей дохода от использования анаэробного ферментирования продуктов жизнедеятельности фермы на 30 голов крупного рогатого скота.

Для оценки потенциальных возможностей Одесской области в части анаэробной переработки продуктов жизнедеятельности предприятий животноводства, по данным Одесского Агропромсоюза (на 1993 г.) составлена таблица общего проектного поголовья крупного рогатого скота и свиней (табл.1).

Таблица 1.Проектная мощность хозяйств Одесской области и расчетный выход продуктов анаэробной ферментации

Районы

Проектная мощность

хозяйств,

Суточные

объемы навоза,

Расчетная мощность

Тепловая,

Удобрений,

голов

тонн

кВт

тонн

Ананьевский

14760

198

792

59,4

Арцизский

36200

315,9

1263,6

94,77

Балтский

10500

162

648

48,6

Березовский

25650

259,5

1038

77,85

Б-Днестровский

27530

315,2

1260,8

94,56

Беляевский

4500

64,8

259,2

19,44

Болградский

33600

151,2

604,8

45,36

В-Михайловский

4720

141,6

566,4

42,48

Ивановский

12000

54

216

16,2

Измаильский

30560

347,39

1389,56

104,217

Килийский

28670

291,48

1165,92

87,444

Кодымский

15500

223,24

892,96

66,972

Коминтерновский

3489

104,7

418,8

31,41

Котовский

26300

337,14

1348,56

101,142

Любашевский

28200

438

1752

131,4

Николаевский

14974

194

776

58,2

Овидиопольский

4900

147

588

44,1

Раздельнянский

24660

251,22

1004,88

75,366

Савранский

10500

111

444

33,3

Саратский

11620

136,7

546,8

41,01

Татарбунарский

29300

254,25

1017

76,275

Тарутинский

10150

100,5

402

30,15

Фрунзенский

18000

144,8

579,2

43,44

Ширяевский

3500

15,8

63,2

4,74

Червонознаменское

16720

501,6

2006,4

150,48

Итого

21044,08

1578,306

Укрупненные оценки показывают, что в целом по Одесской области, внедрение технологии анаэробной ферментации может дать следующие величины годовой прибыли, не считая решения санитарно-экологической задачи:

- прибыль от использования биогаза – 5 млн. 250 тыс. долл./год;

- прибыль от использования органических удобрений – 18 млн. 400 тыс. долл./год.

Освоение на Одесском витаминном заводе технологии получения технического витамина В12, может дать около 250 млн. долл./год чистой прибыли.

Литература

1. Берковский Б.М., Кузьминов В.А. Плантации горючего // Природа, 1984, №6.

2. Синяк Ю.В. Энергия из отходов // Природа, 1984, №5.

3. Никитин Г.А. Метановое брожение в биотехнологии. — Киев: Выща школа, 1990.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.