Впровадження біогазових установок у сільському господарстві України

Певний досвід розробки біогазових установок в Україні мають підприємства УкрНДІагропроект, “Стелком”, “Альтек” та інші, є в них і відповідна проектно-технічна документація. Проте, на жаль, з різних причин (переважно фінансових) широкого впровадження ці установки не мали. Великих біогазових установок, що їх використовували б комерційно, наразі в Україні не існує.

Велика біогазова установка будується нині на свинофермі компанії “Агро-Овен” у селі Оленівка Магдалинівського району Дніпропетровської області в рамках проекту технічної допомоги уряду Королівства Нідерландів. Запуск установки заплановано на жовтень 2001 року. Обладнання поставляє компанія BTG, Нідерланди; проектні роботи виконує УкрНДІагропроект; шефмонтаж, наладку й навчання — BTG, НТЦ “Біомаса” та УкрНДІагропроект. Установка призначена для переробки 80 т/добу гнойових стоків зі свиноферми з 15-тисячним поголів’ям. Вміст сухої речовини в стоках становить 11,6%. Установка складається з двох метантенків, двох когенераційних установок (по 80 кВт електричних та 160 кВт теплових кожна) та системи зневоднення збродженого гною. Загальний об’єм реактора (анаеробного метантенку) становить близько 1200 м3, 1000 м3 з яких займатиме гній і близько 200 м3 — біогаз. Площа основи котлованів, у яких розміщуються реактори, становить 177 м2 (13,3x13,3 м); глибина реактора — 2,5 м; повна висота конструкції — 3,6 м.
У реакторах підтримуватиметься температура близько 35°C, що є оптимальною для мезофільного бактеріального процесу. Гній надходитиме у метантенки зі свиноферми крізь змішувальну ємкість. Зброджений гній виходитиме з реактора до сепаратора. Для запобігання поділові гною в метантенку на фракції його періодично перемішуватимуть за допомогою мішалки.
Газові бульбашки, що виходитимуть з гнойової суспензії на поверхню зброджуваного гною, збиратимуться “наметом”-газгольдером із гнучкої пластикової плівки, спорудженим над поверхнею метантенка як одне ціле з останнім. Газгольдер матиме два шари плівки: зовнішній, здатний витримувати механічні навантаження, і внутрішній, стійкий до дії біогазу. У простір між шарами плівки вентилятор накачуватиме повітря; невеликий надлишковий тиск (10—15 мілібар), що створюватиметься на додачу до захисного механічного ефекту, запобігатиме деформації купола метантенка від снігу, вітру та інших впливів. Готовий біогаз очищуватиметься від сірководню системою десульфації фірми Ecogas, що грунтується на аеробному принципі очищення.
Біогаз транспортуватиметься трубопроводом від реактора до газового двигуна, при цьому проходитиме систему видалення водяного конденсату з боку метантенка і з боку когенераційної установки. Газовий двигун з електрогенератором вироблятиме з біогазу електроенергію, а вихлопні гази проходитимуть крізь теплообмінник і нагріватимуть воду циркуляційного контуру. Газовий двигун з електрогенератором матиме встановлену потужність 80 кВт (електричних). Приймаючи, що протягом року агрегат працюватиме близько 8000 годин з навантаженням 85%, одержуємо, що він зможе виробити електроенергії 544 МВт/год. Вироблене двигуном тепло буде використовуватися насамперед для нагрівання метантенка (близько 50%). Надлишок тепла може бути використаний для обігрівання ферми, теплиці, для гарячого водопостачання тощо.
Щоб дальше використання збродженого гною було зручнішим, на фермі передбачено застосування установки зневоднення. Вона поділятиме зброджену масу на рідку й тверду фракції. При цьому рідка фракція може перекачуватися трубопроводами на поля як рідкі добрива.
v v v
Беручи до уваги потенціал гною, придатного для анаеробного зброджування, та світовий досвід, було здійснено оцінку кількості біогазових установок, що їх можна спорудити в Україні.
Пропонована концепція передбачає спорудження в Україні насамперед великих біогазових установок (з об’ємом метантенка від 800 м3). Такі установки можуть бути побудовані на фермах ВРХ з поголів’ям від 600 голів, на свинофермах з поголів’ям від 6000 голів, на птахофабриках з поголів’ям від 200 тис. голів. Для одержання доброї рентабельності вміст сухої речовини у гнойових стоках має становити понад 8—10%, склад органіки в сухій речовині — 85%. Це, як правило, забезпечують скребкові системи прибирання гною, і, навпаки, — не забезпечують системи гідрозмивання та гідросплавлення.
На великих біогазових установках можна мати достатню рентабельність, організувати механізацію та автоматизацію процесу, досягти цілорічного споживання біогазу в когенераційній установці, застосувати систему зневоднення. Спорудження 2865 установок із середнім об’ємом метантенка 1000 м3 дасть змогу замінити у сільських районах близько 1 млн т умовного палива та створити незалежні джерела електро- і теплопостачання, джерела високоякісних органічних добрив, а також внести значний вклад у поліпшення екологічної обстановки в Україні.
Крім сільськогосподарських підприємств, значний потенціал впровадження біогазових установок мають підприємства харчової промисловості (цукрові, спиртові, молочні заводи, пивоварні тощо), а також станції обробки каналізаційних стічних вод. Проте головний ефект, якого можна тут досягти, — природоохоронний.

Г. Гелетуха, канд. техн. наук,
С. Кобзарь, канд. техн. наук,
Інститут технічної теплофізики НАН України, НТЦ “Біомаса”