Спецможливості
Техніка та обладнання

Одержання біогазу з відходів спиртових заводів

05.06.2008
120
Одержання біогазу з відходів спиртових заводів фото, ілюстрація
Одержання біогазу з відходів спиртових заводів

Спиртова промисловість України —одна з лідируючих галузей за утворенням відходів і стічних вод. В Україні є понад 80 спиртозаводів, на яких протягом року утворюється близько 4 млн м3 мелясної та 3,6–3,8 млн м3 зернової барди, а також близько 8 млн м3 слабозабруднених стічних вод, ХCК яких становить 1100–1500 мг/дм3. Ці стічні води не можуть без очищення скидатися у водойми. Мелясна барда на більшості заводів не утилізується і без очищення разом зі стічними водами скидається у відстійники, де загниває, забруднюючи грунтові води і повітря.
Водночас слід зазначити, що на спиртових заводах найбільш сприятливі умови для організації виробництва біогазу: наявні сировина (відходи) з температурою 40–50°С, а також вторинні джерела тепла (конденсати, лютерна вода тощо). Усе це дає змогу організувати виробництво біогазу без витрат одержуваного біоенергетичного палива на підігрів середовища у метантенках.
Наш інститут має певний досвід метанового зброджування відходів спиртових заводів, оскільки ще у 1970 р. на Андрушівському спиртозаводі за нашої участі було введено в експлуатацію цех з виробництва кормового вітаміну В12, продуцентами якого є метаноутворюючі бактерії. Цех пропрацював понад 20 років (до 1991 р.), протягом року виробляючи 250–300 кг вітаміну В12 (у перерахунку на хімічно чисту речовину) і, заодно, біогаз, спалювання якого в топках котлів заощаджувало близько 13–15% палива, що його споживав комбінат у цілому.
Як засвідчили наші подальші дослідження, відходи спиртових заводів є добрим живильним середовищем для метаноутворюючих бактерій. У відходах містяться практично всі компоненти вихідної сировини, окрім цукру.
Амінокислоти, органічні кислоти, фарбувальні речовини, гліцерин, мікро- та макроелементи обумовлюють високі санітарно-хімічні показники барди. Величина ХСК стічних вод, залежно від схеми переробки сировини, досягає 50–90 тис. мг/дм3.
Вихід біогазу при зброджуванні 1 м3 цих відходів становить 28–30 м3. На одному спиртозаводі середньої потужності можна одержати за добу 24 тис. м3 газу, а за рік — близько 6 млн м3. Спалювання біогазу в котельні заводу дасть змогу заощаджувати близько 4800 т умовного палива на рік. Тобто економія теплової енергії при виробництві етанолу може досягати 40%.
Стримуючим фактором в організації біогазової технології є висока вартість типових метантенків, виготовлених з монолітного залізобетону. Так, збудовані у 1970 р. на Андрушівському заводі метантенки, місткістю 4000 м3 кожний, коштували $140 тис.
Особливістю метанового бродіння є те, що приблизно 95% біорозкладних органічних речовин трансформуються у біогаз, і лише 4–5% витрачаються на енергетичні і конструктивні потреби бактерій. Тому приріст біомаси порівняно невеликий, що спричинює велику тривалість метанового зброджування відходів. Фактичний час перебування стоків спиртових заводів у класичних контактних метантенках, які працюють у режимі очищення, становить 10–17 діб. Скорочення часу перебування стічних вод у метантенках досягається за рахунок підвищення концентрації біомаси, що здійснюється шляхом її виділення і повернення у метантенк, або іммобілізації її на спеціальних нерухомих носіях, або використання біореакторів з гранульованою біомасою. Проведені нами дослідження показали, що для стічних вод спиртозаводів найбільш прийнятними є біореактори з гранульованою біомасою анаеробних мікроорганізмів.
У верхній частині пропонованого нами біореактора (див. схему) змонтовано пристрій, який запобігає виносу біомаси з очищеними стічними водами і сприяє грануляції біомаси. Це так званий сепаратор біомаси і біогазу. Завдяки йому в біореакторі досягається велика концентрація біомаси (до 60 г/дм3), що дає змогу скоротити тривалість метанового бродіння до 2 діб. Навантаження за ХСК в цьому типі біореактора досягало 17–20 кг/м3 обсягу біореактора на добу, тоді як в контрольному (контактному метантенку) —не більше 2,5–4 кг/м3. У зв’язку з цим загальний об’єм анаеробних біореакторів може бути зменшений у 3–4 рази порівняно з контактним метантенком.
Для організації виробництва біогазу на спиртовому заводі середньої потужності найбільш доцільно установити чотири біореактори по 600 м3. Затрати на їх установку окупляться приблизно протягом 1 року за рахунок економії палива.
Метанове бродіння можна розглядати як першу сходинку біологічного очищення концентрованих промислових стічних вод, оскільки забрудненість їх за ХСК знижується на 75–80%. Істотно знижуються й інші показники.
Для дальшого доочищення застосовують аеробний спосіб. З цією метою використовують біотенки, що працюють з іммобілізацією мікроорганізмів на нерухомому носії. Цей волокнистий носій має велику питому поверхню для іммобілізації (1 кг носія — 8–10 тис. м2 площі), високу адгезійну здатність, завдяки чому на ньому закріплюється значна кількість біомаси, що сприяє інтенсифікації очищення. Крім того, носій є біологічно інертним, тобто практично не розкладається мікроорганізмами і може працювати без заміни багато років.
Поєднання анаеробного і аеробного методів дає змогу очищувати стічні води до показників, які дадуть змогу скидати їх у водойми. Таким чином вирішуються одночасно кілька проблем: енергетична, екологічна й утилізації відходів.
М. Кошель, Ю. Каранов, В. Руда,
Н. Чабан, О. Заварзіна,
Б. Добриловський,

УкрНДІспиртбіопрод

Інтерв'ю
Максим Мартинюк  Держгеокадастр
За посадою Максимові Мартинюку належить опікуватися усіма землями держави. Тому перше запитання до голови Держгеокадастру цілком зрозуміле...  
Літо - традиційний час представницьких аграрних зібрань на базі Корпорації "Агро-Союз". VII міжнародна конференція "Самовідновлювальне ефективне землеробство на основі системного підходу" зібрала

1
0