Биогазды биотехнологиялық жолмен алу. Метан газын алу технологиясы, метан түзуші микроорганизмдер және негізгі қондырғыларға байланысты мәлімет жинақтау

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Студент: Әбілова Дана БТ17-18топ

Бизнес-жоба

Тақырыбы: Биогазды биотехнологиялық жолмен алу. Метан газын алу технологиясы, метан түзуші микроорганизмдер және негізгі қондырғыларға байланысты мәлімет жинақтау.

Қазіргі кезде ауыл аймақтары газбен қамтамасыз етілсе де, көбінесе әкелінетін пропан-бутан (баллондардағы) газ. Ауыл аймақтарында пайда болған тапшылықты биогаз көмегімен азайтуға болады.

Жұмыстың міндеті: Ауылшаруашылық өнімдерінен биогаз алу процесстерін зерттеу.

Бизнес-жоба жұмысының кезеңдері:

Тақырыпқа байланысты кіріспе енгізу;

Ауылшаруашылық қалдық өнімдерді биогаз өндіру үшін пайдалану;

Биогаздан алу үшін метан бөлетін бактерияларды қолдану;

Берілген жұмыс бойынша нәтиже және қорытынды шығару;

Биогазды алу үшін қолданылатын қондырғылар;

Жұмыстың міндеті: Ауылшаруашылық өнімдерінен биогаз алу процесстерін зерттеу.

Биогаз - көмірқышқыл газы мен метан қоспасынан тұратын органикалық қалдықтарды (биомассалар) ашыту арқылы алынған өнім. Биогаз - газдар қоспасы.

Оның негізгі компоненттері: метан (СН ₄ ) - 55 - 70%, көмірқышқыл газы (СО ₂ ) - 28 - 43%, сонымен қатар өте аз мөлшерде басқа газдар, мысалы күкірттісутек (Н ₂ S) .

Биогазды өндірудің қазіргі технологиясы бойынша бактерияның үш түрін қолданады:

- гидролизды бактериялар;

- қышқыл түзуші бактериялар;

- метан түзуші бактериялар.

Қолданылып отырған технология және шикізаттың түріне байланысты 1 тонна қалдықтан 350 м³ газ бөлінеді. Мысалы, бір тонна ірі қара мал қиынан 70 м³ дейін биогаз, әр түрлі өсімдік қалдықтарынан 400 м³ биогаз, майдан 1400 м³ дейін метан алуға болады -бұл ерекше «биогазды рекорд» болып табылады.

био рееа.jpg

Биогаздың Қазақстанда және басқа да елдердегі өндірісі

Қазақстанда биогаз қондырғылары бойынша жоба жүзеге асырылуда. Бұл республикадағы алғашқы жоба. Солтүстік Қазақстан облысында «Жасыл экономика» аясында биогаз қондырғысының құрылысы жүргізілуде, деп хабарлайды Петропавл kz, РЕХ-Қазақстан МА тілшісі. Бұл жобаны жүзеге асыру жеке инвестициялар арқылы жүзеге асырылады. Инвестиция көлемі шамамен 1 миллиард теңгені құрайды. Зауытта құрылыс жұмыстары қызу жүріп жатыр. Мұнда күн сайын 20 адам жұмыс істейді. Қазіргі уақытта шикі материалдар қызған кезде биогаз пайда болатын арнайы резервуарлар орнатылуда. Компания өкілі ретінде алынған электр қуатын сату мәселесі пысықталған.

Биогаз Европа мен Америкада. Бүгінгі күнде Европада анаэробты шіру қондырғылардың - 44%, Солтүстік Америкада - 14%. ЕО елдерінде жұмыс істейтін биогазды қондырғыларын бірнеше топқа бөлуге болады. Олардың ішінен ең негізгі үшеуі: агротамақтық топ (67, 5%), тамақтық емес өндіріс тобы (15%) және өндірістік емес топ (9, 6%) .

Данияда 1999 жылдың Қазан айына дейін 1984-1998 жылдары арасында салынған 20 орталандандырылған биогазды қоңдырғы жұмыс істеген. Орталандандырылған биогазды қондырғылардың (заводтардың) негізгі концепциясы, ол бірнеше жақын жатқан ауыл аймақтардан шикізатты жеткізу. Ал көктемде шіріген өнімді сол ауыл аймақтарына жер тыңайтқыш ретінде жеткізіледі. Орталандандырылған биогазды қоңдырғыларынан басқа Дания үкіметі 1994 жылдан бастап көлемі 150-200 м ³ , аз көлемді фермерлік қондырғыларын салу концепциясын қолдауда. 1997 жылы Данияда 20 аз көлемді фермерлік қондырғы, жылу- және электрэнергиясын шығарып, жұмыс істеді.

Германияда 400-ге жуық метантенк көлемі 600-800 м ³ аз көлемді фермерлік қондырғы жұмыс істеуде. 1995 жылдан 1998 жылға дейін 8 орталандан-дырылған биогазды қоңдырғы салынды. 1998 ж. басында метантенктер көлемінің қосындысы 190 мың м ³ құрады.

Австрияда 1997 ж. дейін 46 аз көлемді фермерлік қондырғылар жұмыс істеді. 1997 ж. тағы 10 фермерлік және 5 үлкен қоңдырғы ашылды.

2000 ж. Калифорнияда энергетикалық тапшылық болған себебтен, жергілікті ауылшаруалары электрэнергияны қыйдан жасай бастады. Ең алғаш рет электрэнергияны қыйдан алу 25 жыл бұрын пайда болды, бірақ тиімділігі төмен болғандықтан аса таралмады. Соңғы жылдары Сан-Луи Обиспо (Калифорния) қаласындағы университетінің зерттеушілер тобы сол мәселені дамытты.

Биогаз өндірісіне әсер ететін факторлар

Әрбір шаруа қожалығында жыл ағымында айтарлықтай көлемде қи және өсімдік пәлектері, әртүрлі қалдықтар жиналады. Ол қалдықтар шіріген соң, әдетте органикалық тыңайтқыш ретінде қолданылады. Бірақ ферментация кезінде қаншама биогаз бен жылу мөлшері бөлінетінін біле бермейді. Ал бұл бөлінген энергия ауыл тұрғындарына жақсы көмегін тигізеді.

Биогаз - газдар қоспасы. Оның негізгі компоненттері: метан (СН ₄ ) - 55 - 70%, көмірқышқыл газы (СО ₂ ) - 28 - 43%, сонымен қатар өте аз мөлшерде басқа газдар, мысалы күкірттісутек (Н ₂ S) .

Орташа 1 кг 70%- ке дейін биологиялық ыдырайтын органикалық зат 0, 18 кг метан, 0, 32 кг көмірқышқыл газын, 0, 2 кг су және 0, 3 кг ыдырамайтын қалдық өндіреді.

Метан органикалық зааттардың анаэробты ыдырауының нәтижесінде пайда болады. Ашу үрдісіне әсер ететін факторлар:

Температура
Орта ылғалдылығы
рН ортасы
C : N : P қатынасы
Шикізаттың беткі бөлшектерінің ауданы
Субстратты беру жиілілігі
Орталандыру қосындылары

Метан бактериялары 0-70ºС аралығында өмір сүруге ыңғайлы. Егер температура жоғарыласа олар өледі, 90 ⁰ С да өлмейтін кейбір штаммдары бар. Минусты температура болған жағдайда олардың қырылуы байқалмайды, бірақ тіршілік әрекетін тоқтатады. Әдебиеттерде бактериялардың өмір сүру температурасын 3-4ºС белгілейді. /3/

Анаэробты жағдайда органикалық заттар бірнеше шіру этаптарынан өтеді: ацетатқа дейін, С0 ₂ және Н ₂ . Метаболизмнің бұл өнімдері метантүзуші бактериялармен қолданылады. /1-кесте/

Морфологиясы бойынша бұл бактериялар:

таяқшатәрізділер(Methanobacterium)
кокка тәрізділер(Methanococcus)
сарцина тәрізділер(Methanosarcina)
спирилла тәрізділер(Methanospirillum)

Сонымен қатар, оған айтарлықтай дәрежеде қоршаған орта да әсер етеді. Бөлінетін газдың айтарлықтай көлемі температураға байланысты: жылу көп болса, органикалық шикізат ферментациясының дәрежесі және жылдамдығы жоғары болады. Нақ осы себепті алғаш биогаз алу қондырғылары жылы климатты елдерде пайда бастады. Жылу оқшаулағыштарды, сонымен қатар кейде ысытылған суды қолдану, қыс кезінде температурасы 20ºС - ге дейін төмендейтін аудандарда биогаз генераторларының құрылысын меңгеруге мүмкіндік береді.

Шикізатқа келесі талаптар қойылады: бактериялардың дамуына қолайлы орта болуы қажет, биологиялық ыдырайтын органикалық заттар және құрамында (90 - 94%) көп мөлшерде су болуы керек. Орта бейтарап және бактерия әрекетіне әсерін тигізетін заттарсыз болуы тиіс: мысалы, сабын, ұнтақ, антибиотиктер.

Биогаз алу үшін өсімдік және шаруашылық қалдықтарын, қи, ағын суларды т. б. қолдануға болады. Ферментация үрдісі кезінде резервуардағы сұйықтық үш фракцияға бөлінеді. Жоғары бөлігі - үлкен бөлшектерден құралған, біраз уақыттан кейін қатайып биогаздың бөлінуіне кедергі жасайды. Ферментатордың орталық бөлігіне сұйықтық жиналады, ал лас тәрізді фракция төменгі бөлігіне тұнбаға түседі.

Бактериялар орталық зонада аса белсенді, сондықтан резервуар құрамын әлсін - әлсін тәулігіне 1 рет, алты ретке дейін араластырып отыру қажет. Араластыру механикалық құрылымдар және гидравликалық құралдар (насостың әсерімен), пневматикалық жүйе (биогаздың рецеркулциясы) немесе әртүрлі өзін - өзі араластыру әдістерінің көмегі арқылы жүргізіледі.

Биогазды алу үшін қолданылатын қондырғылар

Ферментатор іші 2 рет пісірілген қаңылтырлы темір: пісірудің бірі - электрлік, екіншісі - газдық салынған диаметрі 4- м-дей және тереңдігі 2 м (көлемі 25м ² ) ойықта жатады. Ал тат баспау мақсатында ішкі бөлігі смоламен жабылған. Ферментатордың үстіңгі қабатында бетоннан жасалған тереңдігі шамамен 1 м- дей болатын су қақпағының қызметін атқаратын дөңгелек жырық; осы сумен толтырылған жырада резервуарды жабатын қоңыраудың тік бөлігі сырғиды. Қоңыраудың биіктігі шамамен 2, 5 м - екі миллиметрлік құрыштан жасалған. Осы қоңыраудың жоғары бөлігінде аталып отырған газ жиналады.

Бұл жобаның авторы басқа құрылғылармен салыстырғанда ферментатордың ішінде орналасқан және үш шаруашылыққа таратылған үш жерасты тармағы бар түтікшелі құрылымдардың көмегімен газды жинаудың түрін таңдады. Бұдан басқа жырадағы су қақпағының суы ағынды, себебі ол қыс уақытында мұдың қатуынан қорғайды.

Ферментатор үстіне сиырдың зәрі (соды қосылмаған) құйылған шамамен 12м ³ жаңа түскен қи бөлігіне батырылады. Генератор толғаннан кейін 7 күннен соң жұмыс істей бастайды.

Мұндай құрылысты тағы бір құрылым бар (1) . Оның ферментаторы, квадратты көлденең кесімінің өлшемі 2х2 және 2, 5 м тереңдіктегі ойықта орналасқан. Ойық қалыңдығы 10-12 см темір бетонды плитамен қапталып, цементпен сыланған және тығыздалуы үшін смоламен жабылған. Су қақпағы жырығының тереңдігі шамамен 50 см бетоннан жасалған, қоңырау қаңылтырлы темірден пісірілген және бетонды резервуарда орналасқан төрт «құлақта» төрт тік сызықты бағытта еркін сырғи алады. Қоңырау биіктігі шамамен 3 м, оның 0, 5 м-і ойыққа батырылған.

Ферментаторға бірінші толтыруда 8м ³ көлемінде сиырдың жаңа түскен қиы, ал үстінен 400 л сиыр зәрі құйылған. 7-8 күннен кейін құрылым толығымен иелерді газбен қамтамасыз еткен.

Дәл осындай конструкцияны аралас қиды (сиырдың, қойдың және шошқаның) қабылдауға есептелген 6 м ³ биогаз генгераторлары да кездеседі. Үш камфорлы газды плитаның қалыпты жұмыс істеуіне осыда жеткілікті болды.

Тағы бір қызықты конструкциясы бар құрылым кездеседі: ферментатордың қасында Т тәрізді шланг көмегімен қосылған, өзара қосылған үш үлкен тракторлық камералар бар (2 сурет) .

Түнгі мезгілде биогаз қолданылмайды және қоңыраудың астына жиналған кезде қауіп туады, себебі соңғысы артық қысымның әсерінен төңкерілуі мүмкін. Резиналық резервуар қосымша ыдыс қызметін атқарады. Екі оттықтың жұмысы үшін 2х2х1, 5 өлшемді ферментатор әбден жеткілікті, ал құрылымның пайдалы көлемін 1м ³ -ге дейін арттырған кезде үй - жайды жылытуға жеткілікті биогаз мөлшерін алуға болады. Бұл құрылым түрінің ерекшелігі - үрленген қайық дайындау үшін қолданылатын диаметрі 138 см және биіктігі 150 см рәзеңкеден жасалған қоңырау құрылысы. Ферментатор диаметрі 140х300 см, көлемі 4, 7 м ³ металл резервуардан тұрады. Қоңырау ферментатордағы қиға 30 см- ден кем емес тереңдікке ауаға биогаздың шығуын гидравликалық жапқышты қамтамасыз ету үшін орналастырылады. Ісінген резервуардың жоғары жағында түтікпен қосылған кран орналасқан; осы түтік арқылы газ үш камфорлы газ плитасына және суды жылытатын колонкаға келіп түседі. Ферментатордың оңтайлы жұмыс жағдайын тудыру үшін қи ыстық сумен араластырылады. Ең жақсы нәтижені құрылғы шикізат 90% ылғалдылықта және 30-35º С температурада болған кезде көрсетті.

Ферментаторды жылыту үшін жылыжай әсері де тиімді қолданылады. Ыдыс үстіне полиэтилен пленкамен жабылған металл каркасы құрылады: қолайсыз ауа - райы жағдайында ол жылуды сақтайды және шикізаттың ыдырау үрдісін айқын жылдамдатуға жағдай жасайды.

Румынияда биогаз генераторлары мемлекеттік немесе коопреативтік шаруашылықтарда қолданылады. Міне, солардың бірі. Каркасы полиэтилен пленкасымен жабылған сиымдылығы 200 м ³ екі ферментатордан тұрады (сурет 3) .

Қыста қи ыстық сумен жылытылады. Құрылғының газ өнімділігі күніне 300-480 м ³ құрайды. Жергілікті агроөнеркәсіптік кешеннің барлық қажеттілігін қамтамасыз ету үшін осындай мөлшері әбден жеткілікті.

Биогаз кондырғыларыныц өндірістік және кішігірім түрлері бар. Өндірістік кондырғылар механизацияланған, жылумен қамтамасыз етілген, гомогенизацияланған, автоматтандырылған. Өндірістік кондырғылардың кең тараған түріне метантенктегі анаэробты ашу жатады. Биогазды қондырғылар әртүрлі ауылшаруашылык өндірістері немесе өндіріс қалдықтарын пайдалану негізінде кұрастырылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.