Айдос шаруашылығына таңдап алған биогаз қондырғысы туралы

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 64 бет
Таңдаулыға:

мазмұны
1. Айдос шаруа қожалығы туралы 1
1.1. Шаруашылықтың табиғаты және ауа райы жағдайы 3
1.2. Фермадан шығатын қи-садра, әр-түрлі қалдықтар және олардың физико-
механикалық және химиялық қасиеттері 4
2. Мал шаруашылығында сұйық қи-садра және жуынды суларды ауасыз анаэробты
метандық ашыту технологиясына шолу 8
2.1 Сұйық қи-садраны ашыту қондырғысының жұмыс істеу принципі 17
2.2. Сұйық қи-садраны ашытушы қондырғының конструкциясы 20
2.3. Биогаз алу процесін интенсификациялау жолдары 33
2.3 Сұйық қи-садраны өңдеу технологиясына әсер ететін негізгі факторлар
37
2.5. Толассыз толтыра салу және түсіру 51
3 Биогаз қондырғысының инженерлі-техникалық есептеулері 53
3.1. Метантенканы (биореактор) есептеу негіздері 53
3.2. Араластыру процессіндегі сұйық сорғыш пен 55
гидромониторлық саптаманы есептеу 55
4 Айдос шаруашылығына таңдап алған биогаз қондырғысы 58
4.1. Шағын биоэнергетикалық қондырғы 58
4.2 Биогаз қондырғысының сұйық қи-садраны өңдегендегі 61
экономикалық тиімділігі 61
Жалпы тұжырым 63
Қолданылған әдебиеттер 65

1. Айдос шаруа қожалығы туралы

Айдос шаруа қожылығы Құрманғалиевтер жанұясының ұйымдастыруымен
1998 жылы құрылған. Ол Алматы қаласынан 28км қашықтықта орналасқан. Қаламен
байланыс жол арқылы асфальтталған, электр және байланыс жүйелері бір
қалыпты жұмыс істейді.
Айдос шаруа қожалағының жер көлемі 370 гектар, оның 170га суармалы.
Шаруашылық алғаш ашылған жылдары 2 бас ірі қара және 14 қой болса, қазір
олар 180 бас ірі қараға және 210 бас қойға жетті. Шаруашылық өз күшімен 500
бас ірі қараға арналған сүт фермасын салды. Оның өндіріс-шаруашылық
бөлімдері 1,2га жерде орналасқан. Барлық объектілер бір-бірімен тізбекті
байланысты (1-сурет):

1-Сурет. Айдос сүт фермасының сүлбесі:

1,2- 100 бас сиыр тұратын коровник; 3-50 басқа арналған сауын сиырға
арналған блок; 4 - мал тұратын қора; 5 – бұзауларға арналған қора; 6 – қи-
садра сақтайтын алаң; 7 – жем-шөп сақтайтын орын.
Фермадағы барлық технологиялық процестер 3 оператордың күшімен
орындалады. Жем-шөп беру, суғару, қора тазалау және сиырды сау жұмыстары
дер кезінде орындалып, кейбіреулеріне механикаландыру және автоматтандыру
жүйелері енгізілуде.
Негізгі ауылшаруашылық көрсеткіштері кестеде берілген.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

1.1-кесте

Айдос шаруа қожалығының
негізгі көрсеткіштері

Көрсеткіштер

Саны

Барлық машино-тракторлар паркіндегі техникалар оның ішінде арнайы техникалар

14

К – 700
1

Дт – 75
2

МТЗ – 82
2

Комбайн Нива
4

Зил-130
2

Бензовоз Газ-52
1

Трактор Т-150
2

Барлық шаруашылық техникалар
43

Ірі қара мал
Қойлар
Құстар (тауық, үйрек)
180 бас
210 бас
120

1.1. Шаруашылықтың табиғаты және ауа райы жағдайы

Айдос шаруа қожалығы Алматы қаласынан 28км қашықтықта орналасқанмен оның
табиғаты және ауа-райының көп өзгешіліктері бар. Шаруашылықтың солтүстігіне
қарай ашық қыраттар далалы кеңістікке жалғасса, шығысы мен оңтүстігі 1 май
көліне тіреледі. Ауа-райы жоғары континентальды және құрғақ. Жаз айлары ыстық
болғанымен тау бөктеріне жиналған бұлт жаңбырынан салқын ауа соғып тұрады. Шілде
айында орта температура 23-25С жылы. Көктемгі суық сәуірдің 15-25 дейін барады,
ал күзгі суық қазан айының басынан басталып кетеді. 155-190 күн жылы болуы
мүмкін және қыңтар айының орта температурасы 9-13 суықтықта болады. Қардың
қалыңдығы 100 –250 мм болса, жылдық жауын-шашын 200-350мм құрайды.
Географиялық орналуы жағынан Айдос шаруашылығы өте ыңғайлы, Алматы қаласы
жақын орналасқан, егістіктерді суғару су көздері
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Үлкен Алматы каналы және кіші Алматы өзені арқылы жүргізіледі. Сондықтанда
Айдос шаруашылығында мал және егістік өнімдерін өсіруге үлкен жағдай жасалған.

1.2. Фермадан шығатын қи-садра, әр-түрлі қалдықтар және олардың
физико-механикалық және химиялық қасиеттері
Айдос шаруашылығындағы ең шешміні таппаған, экологиялық қиындық туғызатын
фермадан шыққан қи-садраны өңдеу және пайдалану технологиясы болып табылады.
Есептеулерге қарағанда тәулік бойынша фермадан, 180 бас ірі қарадан 10 тоннаға
жуық қи-садра шығады екен:
Q = NK + q = 180 x 50 + 130 = 9130 кгкуб, (1)
мұндағы N – фермадағы ірі қара саны;
K – тәулік бойынша бір сиырдан шығатын боқ (қи), кг;
q – тағы да басқа қалдықтар, кг;
Жалпы Айдос фермасынан жыл сайын 30 мың тоннадан аса қи-садра және басқа
қалдықтар жиналады екен. Сонымен бірге олардың бірден егіс даласына шығаруға
болмайды, 2-3 жыл ферма жанында сақтап, құрамындағы әр түрлі жарамсыз
элементтерді, арам шөп дәндерін жою керек. Бұл ферма жанындағы экологиялық
тепе-теңсіздікті және әр-түрлі жұқпалы аурулардың тарауына, шығуына әкеліп
соғады.
Осыған байланысты Айдос шаруа-қожалығы шағын биогаз қондырғысын салып
қолдануға үлкен жұмыс жасауда. Бұл сұйық қи-садраны арнайы қондырғыға
анаэробты, ауасыз кеңістікте өңдеген кезде энергетикалық, агрохимиялық және
экологиялық жағдайды жақсартуға болады.
Сұйық қи-садраны арнайы қондырғыға анаэробты, ауасыз кеңістікте ашытқанда биогаз
бөлінеді, ол тегін энергия көзі. Өңдеуден шыққан қиларды жоғары сапалы
органикалық тыңайтқыш ретінде бірден егіс даласында пайдалануға болады. Ондағы
органикалық элементтер сақталады да, арам шөп дәндерді өңдеу көзінде түгел
өледі. Мал қораларынан шыққан қи-садраны құбырларп арқылы биогаз қондырғысына
жеткізіп, өңделген соң егіс даласына бірден шығарады. Бұрынғыдай олар 1-2 жыл
фермалардың қи сақтау орныдарында жинақталмайды. Сондықтан қоршаған орта
былғанбайды, қидың жарамсыз иісінен, бактериялардың мал және адамдар түрлі
ауруға шалдықпайды. Фермалардың экологиялық жағдайы жақсарып, жұмысшылардың
социалды тұрмысы
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

өзгереді. Соңғы кездегі мал қиының қоршаған ортаға әсеріне салық салуын
ескерсек, биогаз қондырғысының қажеттілігі өте зор.
Міне, осыған байланысты ең алдымен қи-садраның физикалық, механикалық және
химиялық қасиеттерін білуіміз қажет.
Қи-садраның физика-механикалық және химиялық (ФМХ) қасиеттері көп нәрсеге
байланысты: ауылшаруашылық малдардың, жануарларды, құстардың түріне, санына,
жем-шөбінің сапасына, қора тазалау технологиясына және басқа да жағдайларды
ескеру керек.
Ең негізгісі қорадан шыққан қи-садраның ылғалдығы (влажность), тығыздығы,
фракциялық құрамы аққыштығы, жұғуы болып табылады.
Ылғалдығы W құрамындағы құрғақ заттардың көрсеткіші қи-садраның басқа да ФМХ
көрсеткіштеріне әсерін тигізеді.
Егер ылғалдылығы W = 86...91% болса жартылай сұйық қи;
W = 91...98% сұйық қи-садра, ал 98% жоғары болса садра жуынды су деп атауға
болады.
Ылғалдылықты анықтау үшін термотаразыны құрғату тәсілімен кептіру шкафы
көмегімен жүргізеді. Жаңа бөлінген сиыр жапасында (қиынды) 87 96% ылғал болады,
оған жуынды сулар, сідік қосылған соң оның ылғалдылығы өседі.
Сонда:
W = (100V + Wэкс) (V+1), (2)
мұндағы V – қосылған су көлемі, 1м³ жуынды судағы;
Wэкс – бөлінген жапаның ылғалдылығы, %.
Фракциялық құрамы қи-садраны өңдеу кезінде білу өте қажет. Мұнда қатты
бөлшектер, сулар және газдар бар. Қатты заттардың құрамына органикалық және
минералды қоспалар, жем-шөпа қалдықтары, топырақ және т.б. болады.
1.2. Кесте
Қидың құрамындағы қатты
бөлшектер өлшемі
Мал түрі
Бөлшектер өлшемі, мм

1-ге дейін
1...3
2...3
3...5
5...7
7...10
10-нан жоғары

Ірі қара
29
30,1
26,2
7,6
3
2,1
2

Шошқа
32,5
37,5
12,5
8
5
3
1,5

05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Тығыздығын И.И Лукьяненков формуласымен есептеуге болады:
Pc = 1000 + 2.4 C, (3)
мұндағы С – құрғақ заттар құрамы, %.
Ізденістерге қарағанда қидың ылғалдылығы W ≤ 9.2 % болса, онда оның тығыздығын
1080 кгм. Негізінен таза қидың тығыздығы 800 ... 1500 кгм.
Реологиялық (аққыштығы) көрсеткіштері динамикалық жұмсақтығы жұққыштығымен,
қозғалуға кететін күшпен анықталады.
Мысалыға ылғалдылығы 92% болғанда оның динамикалық жұмсақтығы малдардың түріне,
жем-шөптің рационына және қи-садраны сақтау уақытысына байланысты болады. 20 оС
температурада қидың динамикалық жұмсақтығын мына формуламен анықтауға болады:
η = η в , (4)
мұндағы η в – судың жұмсақтығы , Па с;
мал-жануарлардың түрлеріне байланысты алынатын коэффициент (ірі қара малдары
үшін)
β- мал-жануарлардың түрлеріне байланысты алынатын коэффициент (ірі қара малдары
үшін)
β = 0,70...0,75, ал шошқалар үшін β = 0,6 ... 7). Егер ылғалдылық W ≥ 98% болса
ηc = ηв (1+2,5C), (5)
Қозғалуға кететін керкеу қидың құрамына байланысты болады, ол каналдарды
гидравликалық есептеулерде және құрларды жобалау кезінде қабылданады. Қиды
қозғалуға (жылжытуға) кететін кернеуді ылғалдылық W ≤ 91% болғанда кестеден
көруге болады.
1.3. – кесте
Қиды жылжытуға кететін кернеудің
ылғалдылықпен байланысы

Ылғалдылық
%
Жылжытуға кететін кернеу, Па

Ірі қара садрасы
Шошқа садрасы

88
89
90
91
92
93
94
95
50
40
37
14
5
2,5
1,0
-
20
15
9
5
1,8
1,6
0,9
-

05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

1.5-кесте
Қи-садра құрамындағы өсімдіктерге
қажетті негізгі органикалық элементтер

Жануарлар
Азот (%)
Фосфор (%)
Калий (%)

Ірі қара
Бұзаулар
Шошқалар
0,43
0,77
0,72
0,28
0,44
0,47
0,50
0,76
0,21

1.6-кесте
Қи-садра құрамындағы микроэлементтер

Жануарлар
B
Mn
Mo
CH
ZH

Ірі қара
Шошқа
3.6
3.65
31.4
27
0.17
0.18
3.7
6.9
19.2
36.8

Қи-садраны 35 тәулік бойында сақтаған жағдайда оның құрамындағы азот 11% тен 30%
жоғалып кетеді.
Физико-механикалық және химиялық ізденістер қи садрадан биогаз және органикалық
тыңайтқыш алу үшін негіз болып табылады.

2. Мал шаруашылығында сұйық қи-садра және жуынды суларды ауасыз анаэробты
метандық ашыту технологиясына шолу

Соңғы кезде кәдімгі энергия қоррларын пайдалану жолдары өте қиындап кетті,
сондықтан арзан, дәстүрсіз, энергия көздерін тауып, терең мазмұнды түрде зерттеу
және пайдалану жолдары қарастырылуда. Күнделікті қолданатын энергиядан басқа
дәстүрсіз энергия көздерін күн сәулесі мен жел энергиясы және елді мекендерден,
мал қоралардан шығатын органикалық қалдықтарды өңдеу арқылы энергия алу болып
табылады. Ескере кететін бір жағдай ауыл шаруашылығындағы фермалар мен мал
шаруашылықтарынан шығатын сұйық қи-садраны дер кезінде өңдейтін кезде
энергетикалық, агрохимиялық, экологиялық және социалды жағдайларды жақсартуға
болады.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Біріншіден – сұйық қи-садраны арнайы қондырғыға анаэробты, ауасыз кеңістікте
ашытқанда биогаз бөлінеді, ол тегін энергия көзі.
Екіншіден – өңдеуден шыққан қиларды жоғары сапалы органикалық тыңайтқыш ретінде
бірден егіс даласында пайдалануға болады. Ондағы органикалық элементтер
сақталады да, арам шөп дәндері өңдеу көзінде түгел өледі.
Үшіншіден – мал қораларынан шыққан қи-садраны құбырлар арқылы биогаз
қондырғысына жеткізіп, өңделген соң егіс даласына бірден шығарады. Бұрынғыдай
олар 1-2 жыл фермалардың қи сақтау орындарында жинақталмайды. Сондықтан қоршаған
орта былғанбайды, қидың жарамсыз иісінен, бактериялардың мал және адамдар түрлі
ауруға шалдықпайды. Фермалардың экологиялық жағдай жақсарып, жұмысшылардың
социалды тұрмысы өзгереді.
Метандық ашыту биогаз алу 1976 жылдан бері белгілі. Ол биологиялық заттардың
энергияға және құтты оргнаникалық тыңайтқыштарға айналу процессі. Бұны ең
бірінші Вольт ашып, батпақты жерден метаны алынған және оны биогаз деп атаған.
Биогаздың құрамына 61-75% метан, 23-38% көмірқышқыл газы және 1...2% басқа
газдар бар азот, сутегі, оттегі т.б.
Жуынды суларды ауасыз метандық ашыту 1930-жылдары Басвелл және Маккарти 1964ж
еңбектері, ал ауылшаруашылығында Баадердің 1978ж, Ковалевтің Н.Г. 1990ж
ғылыми жұмыстары биогаз алу процесінің теориялық және практикалық ғылыми негізін
қалады.
Ферри мен Вольф бақылауларына қарағанда бұл процестерде бірнеше микробтар
қатысады және олар өз ара байланысты төрт сатыдан өтеді:
Бензоат: 4С6Н5СООН+24Н2О → 12СН3СООН+4НСООН+8Н2
Ацетат: 1 2СН3СООН → 12СН4+12СО2
Формиат: 4НСООН → 4СО2+4Н; 3СО2+12Н2 → 3Н4+6Н2О
Метанның бөлінуі: 4С6Н5СООН+18Н2О → 15СН4+13СО2
Міне, сонымен, жоғарыдай биохимиялық процесстен бөлінген биогаз иіссіз көгілдір
түсті. Оны жану жылу 18-24 Джм³ тең. Мысалыға көлемі 28 м³ ыдыстағы биогаздың
жану энергиясы 16,8 м³ табиғи газдың, 20,8л мұнайлы немесе 18,4 дизельдегі жанар
майдың энергиясына тең. Кейбір ғалымдар биометаногенез процесін үш сатыға
бөлген: гидролиз, қышқылдардың және метанның бөлінуі. Кейінгі кезде ғалымдар
мұны төрт сатыға бөліп жүр, бірінші процесстің өзін екгіе бөліп қараған.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Онда қиын органикалық заттардың еруіне бор саты дей және гидролизді екінші саты
деген. Сонымен анаэробты ашыту кезінде бірнеше сатыда жоғары молекулалы
қосындылар еріп, бөлшектенеді. Екінші сатыда қышқыл бөлетін бактериялардың
қатысуымен органикалық заттар қышқылдары тұздарға, спиртке, сутегіне,
көмірқышқыл газына айналады. Сонан соң үшінші сатыда метанның бөлінуі басталады.
Бұрынғы Кеңес Одағында бұл проблемамен ғылыми-зерттеу және тәжірибе
конструкциялық мекемелер, оның ішінде биогаз қондырғысын жасаумен айналысатын
ауыл шаруашылығын электрлендіруден Бүкіл одақтың ғылыми-зерттеу институты
ВИЭСХ, мал шаруашылығы және мал азығын өндіруге арналған комплексті машина
жасау проблемасының бұрынғы Бүкіл Одақтың ғылыми-зерттеу институты ВНИИКОМЖ,
Запорождың конструкторлы – технологиялық ауыл шаруашылығына машина жасау
институты КТПСМ Латвия мемлекетінің Ғылым Академиясының Микробиологиялық
институты және т.б.
Запорож филиалының тәжірибе жасау шаруашылығына ВИЭСХ өндірістік-биологиялық
гумусты – газды қондырғыны пайдаланады. Оны 1000 сиырдан шыққан сұйық қи-садраны
өңдеу арқылы 3175 тонн. сұйық тыңайтқыш және 81 760 м³ биогазды жылына алады,
ол дегеніміз жылына 80 тонна шартты отын. Украин мемлекетінің жағдайында мал
фермасындағы 200 бас ірі-қарадан алынатын биогаз қондырғысының бағасы 40 мың сом
құрды не бір бас мал үшін 200 сом. Қаржыны өтеу мерзімі екі жыл.
Сумск ққаласының М.В. Фрунзе атындағы ірілендірілген ғылыми-өндірістік машина
жасау заводында 1984 жылы Биогаз-301Сң қондырғысын жасап, оны бірлестіктің
көмекші шаруашылығын енгізілген. Ол 3000 бас шошқа фермасының қи-садрасын
төсенішсіз түріндегісін, механикалық жинауды сумен араластыра жүргізіп өңдеуге
арналған қондырғы. Бұл қондырғыны сондай-ақ ірі-қара комплексінде және құс
фермасының қи-садраларын өңдеуге пайдалануға болады. Қондырғы ферманың бөлінбес
бір бөлігі және ол технологиялық құрал-жабдықтар комплексінен тұрады да,
бастапқы өңделмеген қилар дайындау операцияларымен, ашыту және ашыған массадан
биогаз және сұйық және қатты органикалық тыңайтқыштар процессін алуды жүргізеді.
Ашыту кезінде бастапқы қи-садралар үш құраушыға бөлінеді; газ түріндегі фазаның
биогазы, сұйық фаза – сұйық түрі, қатты фракция – сусыз шлам. Алынған жанатын
биогазды шошқа фермасының энергетикалық қажетін өтеуге және қондырғының өз
қажетін жұмсайды. Қондырғының өнімділігі құрал-жабдықтарының бағасы 130 мың сом
1984жылғы.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Бірлестіктің көмекші шаруашылығының фермасына енгізілгеннен кейінгі жылдық
экономикалық тиімділігі - 92 мың сом. 1986-87 жылдары Биогаз-301 СҢ қондырғы
түрінің тәжірибе жасау партиясын қарастырып отыр.
ВИЭСХ ұсынған тәжірибелі биоэнергетикалық қондырғы Москва облысының
Инстринский совхозында жұмыс істейді. Резервуардағы термиялық метантенканың
сиымдылығы – 20м³. Резервуардағы қи-садра 7-20 тәулік ішінде ашиды, биогаздың
максималды шығуы 16,2 – 20,3 м³ тәулігіне.
Ашыған қи-садраны жүгері егілген жерге енгізілгенде, сол учаскіде жүгері өнімі
17,5% арттытқи-садраны өңдемей берген жер учаскесіне қарағанда ВНИИКОМЖ мен
Запорождың КТИМС дәл осындай қи-садраны өңдеуші биогазды қондырғыны 400 бас
ірі-қара фермасына арнап жасаған. Қондырғы рекакторының жұмысшы көлемі 125 м³,
одан 500 м³ тәулігіне биогазды алады. Ұрал-жабдықтарының көтерме бағасы – 162
820 сом. Өндіріске өндіргеннен кейінгі экономикалық тиімділігі 867,3 мың сом
жылына.
Латвия мемлекеттік ғылым академиясының микробиология институты 1981 жылдан
бастап сұйық қи-садраны өңдеудің анаэробты процессін зерттеуде. Қазіргі кезде
16 лабораториялық биореакторлар жұмыс істейді. Латвия мемлекетінің Огре
совхозының шошқа комплексіндегі төлдейтін фермасында жүргізілген ғылыми-зерттеу
жұмыстарының нәтижесіне сүйене отырып, жобалап эксперименталды биоэнергиялық
қондырғыны жасаған. Қондырғы екі реактордан тұрады, әрқайсысының сиымдылығы
75м³. Тәулігіне биогаздың орташа бөлініп шығуы 1м³ реактордың жұмысшы көлеміне,
2,55м³ құрады. Қондырғының бірінші жылы жұмыс істеуіне қарағанда термофильді
режимде пайдалану мүмкіндігін дәлелдеді. Оттегін ХПК орташа химиялық пайдалану
шамамен 70-80% құрады, сол кезеңдегі орташа құрғақ органикалық заттардың
бөлінуі – 33,4. Жүргізілген тәжірибеге қарағанда ашытылған субстрактордың
тыңайтқыш, және метанды ашу процессінде биогенді заттар сақталады, гельминттер
мен патогенді микроорганизмдердің тұқымы өледі де, арам-шөптердің тұқымын
өсірмейтіндігі дәлелденіп отыр.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Биогазды алу проблемасының тәсілдері аз емес. Ал негізгі проблема биогазды алу
процессі әлі күнге дейін басқарылмай келеді. Сонымен қатар метанның ашу процессі
өте көп уақыт алады 7-20 тәулік. Ал бұл деген ментантенк өте үлкен көлемде болуы
тиіс. Мысалы, 20 мың м³ биогазды алу үшін реактордың көлемі 20 мың м³ болуы
керек. Егер 1м³ темір бетонда реактордың құны 300 сом болса, онда оның көлемін
көбейтсек өте көп қаржы керек болар еді. Реактордың жасалу материалына
байланысты құны да артады. Металдан жасалған метантенк 10 есе темір бетоннан
арзан. Егер өтетін процесс тиімді болу үшін, биомассаға алдын ала жүргізілетін
дайындық жасау аса қажет.
Институтта бұрыннан қолданып жүрген, шикізатты көлденең беру тәсілінің орнына,
тік беру тәсілімен алмастырып берілген. Оны былай жүргізеді: ағынды сұйық
қи-садраны реактордың төменгі конусына құяды, ал дайын болған өнімді затты
жоғарғы патрубка арқылы алады. Осыған байланысты шикі заттар біртіндеп
реактордың сиымды ыдысының басынан төмен қарай тік түседі де, органикалық
заттардан газдың бөлініп шығу процессі кезінде ең максималды түрінде жүріп, 1
тонна құрғақ органикалық заттан 250-600 м³ газ алуға болады.
Қаржы шығынын максималды кеміту жолы, ол – рециркуляция: ашыған сұйық
қи-садраның бөлігін жаңа сұйық қи-садрамен қосып араластырып реакторға құяды,
яғни алдын ала ашыту схемасына қосу.
Бастапқы шикі зат көзінің биохимиялық қасиетімен кейінгі сұйық заттармен
араластырады да, процесс тез жүреді. Оны 5 есе тездетіп және қажетті
метантенканың көлемін біраз азайтады.
Қазіргі кезде, барлық дүние жүзінде ауыл шаруашылық өндірісінің қалдықтарының
метанды ашыған заттарына ғылыми практида көңіл аударуда; оның ішінде қи-садраға
және одан энергия көзінің бірі биогаз бен соңғы ашыған өнімі органикалық
тыңайтқы алу.
Ашыған метанға қи-садра, көң-тезек, салом, картошканың, қызылшаның, сабақты
жапырақтары және басқа да органикалық қалдықтар сассаның ашуы тиімді процессте
жүруі үшін қолайлы ылғалдылығы 89-95% шамасында болуы тиіс.
Ғылыми зерттеулер мен әдебиеттерге қарағанда, бір тонна құрғақ заттан анаэробты
процесстегі өңдеу арқылы алуға болады; шошқаның қи-садрасынан 500м³ биогазды
немесе
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

360кг шартты отын түрінде; ірі-қараның қи-садра, нәтижесінен – 450м³ биогаз
немесе 321кг шартты отын түрінде Ш.О.Т. , құс саңғырығынан – 650м³ биогаз
немесе 428кг ш.о.т.
Бұрынғы Кеңес Одағын құрған уақытша ғылыми техникалық комиссияның, 1982 жылғы 16
мартта ГНКТ СССР-дың І81 қаулысында Одақта биоконверсиялық отыннан өте үлкен
потенциалды мүмкіндігі бар ауыл шаруашылық малдарының қи-садра,
көң-тезектерінен, өсімдік қалдықтарынан саломдар, картоп, қылша жапырақтары
және басқалар. Барлық жыл ішіндегі қи-садра, көң тезек пен өсімдік
қалдықтарының құрғақ заттар көлемі 2000 жылы 390 млн. тонна, одан толық
биоконверсиямен өңдегенде 70 млрд.м³ метан алуға болады. Бұл дегеніміз 117 млн.
тонна шартты отынға баламалы шамада құны бірдей болады және сонымен қатар 100
есептегендегі құнарлы заттар сақталады да 17 млн. тонна минералды тыңайтқыш
алынады.
Шикі заттардың анаэробты ашу кезінде зат шығады – биогаз және органикалық
тыңайтқыш және оларды әртүрлі мақсатқа пайдаланады. Биогазды отын ретінде
тікелей пештерге жағуға пайдаланады. Биогазды көмір қышқыл газы өте көбірек
болғандықтан жанарғының газ плитасының жанар майы арнаулы конструкциясын жасауды
қажет етеді.
Биогазды пайдалану арқылы электро энергиясын алуға болады, ол үшін газды
қозғалтқышта газды жағып генератордан электр тогын алады. Жылу энергиясының
механикалық энергияға айналу коэффициенті 38%, механикалық энергияның электр
энергиясына айналуы 94%, ал жалпы коэффициенті 33%. Газды өңдеудің жалпы
коэффициенті қосымша жылудың пайда болу есебінен жоғары болады да 80% құрайды.
1000м³ метанды немесе 1400м³ биогазды жағу арқылы 2000 квтсағат электр
энергиясын алуға болады. Қосымша жылу энергиясы мен пайдаланылған жылу 112,5 кг
мазұтқа сәйкес келеді.
Биогазды матор майы ретінде де пайдаланады: калориясы 6000 ккалм³ октанды саны
110, тұтану температурасы 645° С. Ашылған метан құрамында аммоний тұзы, фосфор
тотығы, калий тотығы және өсімдікке қажетті микроэлементтерді қазірдің өзінде
ауыл шаруашылық өндірісінде өте жоғары тиімді тыңайтқыш ретінде пайдаланады.
Өте көптеген зерттеулердің нәтижесінде іс-әрекеттік тәжірибеге қарағанда биогаз
өндіруші қондырғының жұмысындағы қи-садраның анаэробты ашылу оның
дезодациялануын, өсіп шығатын арам шөптердің тұқымын құрту қабілеттілігі,
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

тыңайтқыштық өсімдіктің минералды формада тез сіңіруі.
Сонымен қоректі зат өсімдік үшін азот, фосфор және калий негізінде жоғалмайды.
Органикалық қалдықтарды өңдеп жасау әдістері үш проблеманы шешудің белгілі
үлесін қосады: экологиялық қоршаған ортаны қорғау; азық-түлік, өте жоғарғы
органикалық тыңайтқышты; энергетикалық – арзан отын алу.
Америка ғалымдары бұл проблемаларды кеңінен зерттеу және конструктивті жұмыстың
қи-садрадан биогаз алуын іске асыруда. Бұл мемлекеттегі ауыл шаруашылығындағы
жыл сайынғы шығатын қи-садра шамамен 2 млрд. тонна немесе 185 млн.тонна құрғақ
затпен есептегенде.
Американдық мамандардың болжауы бойынша сұйық қи-садраның энергетикалық
потенциалы жылумен жағылуы 51 млн.тонна бензинге тең.
Қазіргі кездегі Американың конструктивті зерттеулердегі ортақтандырылған
биогазды заводтарда жасауға бағытталған. Заводтарды жақын жерлерге орналасқан
мал шаруашылық фермаларының сұйық қи-садралармен қамтамасыздандырылады немесе
арнаулы цехтар арқылы өте үлкен мал фермалар мен комплекстердің тазалаушы
құрылыстары мен жалғанған. Анаэробты реакторда сұйық қи-садрадан биогаз өңделіп
жасалынады, оның өлшемдері мен өңдеу көлемін қуатын жұмыстың температуралық
режимі анықтайды. Артықшылығын термофильді тәсілге береді Т = 43 – 52°С, онда
қи-садраның фермантациясы тезірек жүреді және реактордың көлемі кішірек болады.
Мысалы, Американың компаниясы биогаз заводының жобасын жасаған, ол 110 мың бас
ірі-қараны семіртуші комплексін қамтамасыздандырады, онда күніне 5000 тонна
қи-садрадан 43,2 мың м³ тазартылған метан, сонымен қатар протеинді азық
қоспасы мен органикалық азот құрамды қорда тыңайтқыш.
Америка Құрама Штатының Оңтүстік Каралина штатында 10 бас мал мен 1,2 млн мекиен
тауықтарға арнап тазалаушы құрылыспен биогаз алу заводын жасаған. Барлық жылына
50 мың тонна сұйық қи-садраны анаэробты қондырғымен өңдейді, оның өнімділігі 11
мың м³ тәулігіне метан шығарады.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Барлық алынған биогаз қондырғының технологиялық қажетіне пайдаланады, ал сонымен
қатар сыртқы пайдалауына жаратылады. АҚШ өнеркәсібі мен фермаларына
калориферлер мен қазанның биогазды жандырғысымен, биогазды жылу генераторларын,
биогазды брудердел және тағы басқа құрал-жабдықтар.
Соңғы кезде ФРГ-да, Скандинавия мен Нидерланды мемлекеттерінде мал фермаларының
саны артуда және биологиялық газ өндіруші қондырғысымен жабдықталған.
Нидерландияда 1982 жылы 500 астам биологиялық газды өндіруші қондырғылар
жасалған, ал ФРГ мен Швецияда биогазды қондырғыны сериялап шығара бастады.
Бірақта осы өндірістен шығарылған қондырғылардың барлығы да фермадағы ал мал
басына арнап жасалған.
Финнің А.В.Энбом акционерлік қоғамдық кәсіпорны қи-садраны өңдеу арқылы биогаз
бен өте жоғары сапалы тыңайтқышты өндіретін қондырғының жаңа түрін меңгерді.
Қондырғының көлемі 65; 120; 170м ³ шығарады. Бір тонна сұйық қи-садраны өңдеу
процессі кезінде циклдың ұзақтығы шамамен 20 тәуліктей, ағынды сұйықтың
былғаныштығы 90%-ке дейін кеміді.
1984 жылы А.В.Энбом акционерлік қоғамы 4 биогады қондырғыны басқару
аппаратурасымен және жинақталынған құрал-жабдығымен қоса жасады.
Венгерия республикасында бірінші өнеркәсіпті қондырғымен биогазды өндіріп
шығаруды Гедоллдағы ауыл шаруашылық университетінің мамандары жете зерттеп, 1983
жылы Демседе құрылысын жасап бітірген, оның жұмыс істеу өнімділігі 1млн.м³
биогазды жылына шығарады. Демседе алынған тәжірибеге байланысты биогаз
қондырғысының бірнеше сериясының кіші және орташа өнеркәсіптің байлаудағы 2
ден 12 мың бас ірі қараның қи-садрасын өңдейтін кәсіпорны.
1985 жылдан бастап ауыл шаруашылық кәсіпорнының Еленица кооперативінде биогазды
қондырғы жұмыс істейді. Қондырғы бірінші кезеңдегі жұмыс істеуде тәулігіне 20м³
шошқаның сұйық қи-садрасынан алды.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Осы биогаздың нәтижесінде кооператив тәулігіне шамамен 100 кг тас көмірді
үнемдейді. Нормалы пайдалану кезінде және 350 шошқаның қи-садрасын қондырғымен
өңдеу кезінде тәулігіне 50-60 м³ биогазды өңдеп шығарады.
Сонымен қазіргі кезде сұйық қи-садрадан биогаз алудың технологиялық өңдеуіне өте
көп көңіл аударуда, оның себебі экономикалық себеппен түсіндіріледі, оның
факторлары қоршаған ортаны қорғауға байланысты, сондықтан өте жоғарғы сапалы
энергияны жасаушы азотты жоғалтады да, қолайсыз иісті шығаратын затты
жоғалтады.
2.1 Сұйық қи-садраны ашыту қондырғысының жұмыс істеу принципі

Сұйық қи-садра, көң қалдықтар ашытуға арналған құралды метантенка деп атайды.
Онда ашып-газ шыға бастауына тездету үшін жасанды түрде жылыту процессін
жүргізгенде газ толық шығады да құрылыс көлемі едәуір кемиді.
Метантенктің жасалу формасын ауа кірмейтін жабылған цилиндрлі резервуарлы
құрылғы қалпағымен газ жинауға арналған, одан газды редуктордың көмегімен алып
кетіліп тазалап жинаушы құрылғыға жеткізіледі.
Метантенкада метанды бөліп алу үшін, сұйық қи-садраларды араластырып, ашып газды
шығару процессін тездету үшін сұйық массаны жылытады.
Ашу процессінің температураға байланысты жүруіне қарай екі түрлі процессін
ажыратады – мезофильді ашыту, ол кездегі болатын температура 30-35° және
термофильді ысыту 50-55°С температурада өтеді.
Соңғы кезде кеңінен таралған процесстің бірі – мезофильді процесс, сонымен қатар
термофильді процессті кейде пайдаланады.
Термофильді ашу процессінің ерекшелігі – ол кезде органикалық заттардың бөліну
өте жоғарғы интенсивті түрде өтеп және 2 еседей жылдам бөлініп шығады, осының
есебінен қажетті құрылыс көлемі де қысқарады. Термофильді ашыту процессінде
қалдықтарда толық гельметиттердің көзі жойылады дегельметизация, ал
мезофильді температура жағдайында гельметиттердің тұқымы 50-80% құрайды.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Мезофильді ашыту процессінің артықшылығы метантенкадағы ашу кезінде алынатын
газды жағу есебінен жылыту және барлық термофильді температурадағы процесс,
әсіресе төменгі температурада өтуі қосымша энергия шығыны артады.
Бұрыннан қабылданған өңдеу схемасына байланысты метантенкадағы сұйық
қи-садраның ашу режимін таңдап алады.
Метантенканың жұмыс істеу тиімділігін күлсіз заттың ыдырау шамасымен бағалайды,
оны есептеу Рr газдың шығу мөлшерімен немесе күлсіз заттың азаюымен Рк.з.
есептейді. Бірінші жағдайында толтыра салынған күлсіз заттардың массасына
процентпен газ массасы есептелінеді.
Газбен ыдырау мынаны көрсетеді: күлсіз заттың қанша бөлігі ашу процессі кезінде,
газға айналады. Рк.з. мәнін толтыра салынған және түсірілген қи-садраның
ылғалдылығы мен күлділігінің шамаларын талдау мәліметтері бойынша есептейді.
Күлсіз заттардың кемуін, толтыра салынған күлсіз заттар массасына процентпен
есептелінеді.
Рr және Рк.з. мәндері бірдей болуы мүмкін немесе бір-біріне едәуір
айырмашылығы болуы мүмкін.
Метантенканы аз жүктемелеп ұзақ ашытса, кері байланысына тән онда ыдыраудан
шыққан заттың едәуір бөлігі газды бөліп алғаннан кейінгі қалдықты тастайды.
Метантенкадағы ашу кезіндегі газдан шыққан заттан ыдырып тек қана май, белоктар
және көмірқышқыл қалдықтың күлсіз заттың негізін құрады.
Родигердің әдебиеттеріндебасылып шыққан осы туралы проблемаларды талдап
қортуына және жүргізген зерттеу тәжірибе-эксперименттердің тұжырымына
қарағанда, ашу облысы көмірқышқылдың, майлардың, белоктардың сұйық қи-садраға
жатуын, канализациялық қалдықтардың құрамы мен газдың меншікті шығымы , олардың
әрбір компоненттегі ыдырауы әртүрлі.
Газ массасының ең көп пайда болып шығуы майдың ыдырауын өтеді ал белоктың
ыдырауында газ ең аз шығады.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Метантенкада құралатын газ негізінен метаннан 0-75% және көмір қышқылынан
23-38%, сутегінің құрамы 1-2% артпайды, азот 0,5% шамасында құралады.
2.2. Кесте
Май, көмірқышқыл мен белоктардан анаэробты
ашу кезіндегі газдың массасы мен құрамы

Қалдық компоненттері
Газдың меншікті шығу млг
Газдың құрамы
Нормативті жағдайдағы газдың тығыздығы, гм
1 грамм ыдыраған заттардың алынатын газдың массасы, г

Көмірқышқыл
790
50
50
1,25 х 10³
0,985

Майлар
1250
68
32
1,05 х 10¯³
1,31

Белоктар
704
71
29
1,01 х 10³
0,71

Газдағы метанның құруының жоғарғы болуы май мен белоктың ыдырауына байланысты.
Углеводтардың газды беруі кезінде, оның құрамында көмір қышқылы өте көп болады.
Ғалымдардың дәлелдеуі бойынша, ашыған күлсіз заттар қалдығы және оның әрбір
компоненттерінің жағдайға байланыссыз түрде метантенкада алынуы мүмкін емес.
Олардың барлығының өзіндік ашу шегі болып, оның химиялық құрамына байланысты.
Шет мемлекеттердің әдебиеттерінде метантенкадағы ашытылу процессін кәдімгі
мономолекулярлы реакция түрінде сипатталады. Біздің ғалымдардың ұсынысына бұл
процессті математикалық сипаттап бейнелеуде тік сызықтығы мен метантенкаға салу
дозасынан күлсіз заттардың адырау дәрежесі дәрежелік байланыста болады. Басқа
көрсеткіштердің әсерін ылғалдығы, температурасы, қалдық құрамы теңдеуге
эксперимент түрінде табылған коэффициенттерді енгізу арқылы есепке алады.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

2.3. Кесте
Коэффициенті мағынасының ылғалдығы мен ашу
температурасына байланыстығы

Ашытылу температурасы
Толтыра салу кезіндегі алғалдығы

93
94
95
96
97

33

53
1,05

0,455
0,89

0,385
0,72

0,31
0,56

0,34
0,4

0,17

2.4. Кесте
Биореакторды толтыру дозасы

Ашу режимі температурасы
Тұнба қалдықты толтыра салу кезіндегі ылғалдығы

93
94
95
96
97

37

53
7

14
8

16
9

18
10

20
11

22

А.А. Карпинский мен Панфилов атындағы АКХ байланыстығы қи-садраны толтыра салу
дозасы белгілі зерттеу интервалында шындыққа жанасады және ол кең диапазонда
өзгеріп өрістеуі мүмкін емес. Процесске әсерін тигізетін барлық параметрлерін
қамтитын және процесспен кинетикалық байланыстығын көрсететін мәндерін анықтау
қажет.

2.2. Сұйық қи-садраны ашытушы қондырғының конструкциясы
Метантенканы жобалаған кезде ауа кірмейтіндей жабылатын резервуар түрінде
жасалып, ол жылжымалы және қозғалмайтын жабынмен жабылған. Метантенканың
жылжымалы жабынмен жабулы, оның қопарылысқа қауіпсіздігінде, қи-садраны салу
және төгуде реттеуге мүмкіндігі бар. Бірақта оның пайдалануы шектелген, себебі
оның үлкен ашық бетіндегі қимылдағы масса оның бетінде қабықшалардың пайда
болуына қолайлы жағдай туғызады, сонымен қатар ауаның төменгі температурасында
жылжымалы жабындының қозғалуы мұздақтануына байланысты қиындайды.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Қазіргі кезде метантенканың ең көп тараған түрі қимылсыз жабынды.
Метантенканың мойнына газды жинау үшін газды қалпақ орнатады.
Отандық есептеу тәжірибесіне қарағанда, метантенканың биіктігінің диаметріне
қатынас 1:1 немесе 1,0: 0,8, шекарасында болуы тиіс.
Газды және жылу өткізбес бетонды жабындыны төрт-бес қабат перхлорвинилды
массадан жасайды.
Тұнба қалдықтарын метантенкаға беру режимінің ең ұтымды пайдалану тікелей беру
схемасына, бұл схемада тұнба қалдықтарын салу және тоқтаусыз жүргізіледі.
Мұндай режимін метантенкада қолайлы температура жағдайын туғызады, себебі,
көптеп келген суық тұнба қалдықтарының ашығын массасын салқындануын болдырмай
және тәулік ішінде бірқалыпты газдың шығуын қамтамасыздандырады.
Метантенканың жоғарғы зонасы мен дозалаушы құрылғы арқылы сұйық тұнба
қалдықтарын береді де табанындағы конусты бөлігімен түсіріледі. Салынатын және
түсірілетін құбырлардың бір-бірінен максималды қашықтықта болуынан түсірілетін
массамен ашымаған тұнба қалдықты өткізбейді.
Метантенканы жобалаған кезде оның технологиялық есептеулерін жүргізу қажет және
газды отын ретінде жаққан кездегі алынатын жылу балансын анықтау керек және
метантенкадағы мен станцияның басқа қажетіне жұмсалғандағы жылудың жоғалуының
орнын толтыру. Метантенкадағы жылу мына шығындарға ұшырайды.
салынатын сұйық қи-садраны тікелей есепті температураға жеткізуге қажетті жылу;
метантенканың қақпағы мен табаны және қабырғасы арқылы келетін жылудың
жоғалуының орнын толтыру;
газбен бірге келетін жылу шығынының орнын толтыру;
Сұйық қи-садра массасын бірқалыпты жылытуын қамтамасыздандыру
үшін және жаңа келіп түскен оның порциясын ашыған бөлігімен араластыру үшін,
жасанды араластырушы циркуляциялы сұйық сорғышты пайдаланады, ол гидроэлекторлы
сұйық сорғыш немесе процеллерді араластырушы.
Сұйық қи-садра тұнба қалдығын тәулігіне 2-5 сағаттай араластыру орынды.
Электр энергиясының шығынын кеміту тұнба қалдығын гидроэлеватордың көмегімен
араластырады. Гидроэлеватор пайдалану негізінде өте тиімді және сенімді. Бірақ
мұндай қондырғының пайдалы әсер коэффициенті ПӘК өте төмен, сондықтан оларды
онша үлкен емес метантенканың сыйымдылығы 1700м³ дейіндегісіне қолданады.
05-01-18.06-02- РПЗ Лист

иЛис№ докум. Подп. дат
зт а
м
м

Сұйық қи-садраны қосымша араластыруды инженер арқылы қамтамасыздандырады,
салынатын сұйық тұнба қалдықты жоғарыдан төменге қарай қозғалтады, және газ
түйішіктерінің бөлініп шығу есебінен ағын ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.