ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗА НА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ С ЦЕЛЬЮ ВЫРАБОТКИ ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

USE OF BIOGAS IN WASTEWATER TREATMENT PLANTS TO GENERATE HEAT AND ELECTRICITY

Sergei Vinogradov

undergraduate, Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

Boris Borisov

scientific advisor, associate professor at the Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

АННОТАЦИЯ

Производство биогаза на очистных сооружениях городов и последующее его использование в качестве топлива на установках, генерирующих тепловую и электрическую энергию, выгодное мероприятие, поскольку позволяет экономить электрическую и тепловую энергию от первичных источников. По своей сути, подобная схема получения и использования биогаза, является использованием вторичных энергоресурсов для производства энергии. А это значит, что мероприятие приведет к ресурсосбережению и повышению эффективности системы энергоснабжения очистных сооружений.

ABSTRACT

The production of biogas in urban wastewater treatment plants and its subsequent use as fuel in plants that generate thermal and electric energy is a profitable measure, since it allows you to save electrical and thermal energy from primary sources. At its core, such a scheme for obtaining and using biogas is the use of secondary energy resources for energy production. This means that the event will lead to resource conservation and increase the efficiency of the energy supply system of treatment facilities.

Ключевые слова: биогаз, электрическая энергия, когенерация, метантенк, сточные воды, очистные сооружения, вторичные энергоресурсы.

Keywords: biogas, electric energy, cogeneration, methane tank, waste water, sewage treatment plants, secondary energy resources.

На очистные сооружения городов стекаются сточные воды. они очищаются в различных аппаратах с использованием реагентов и применении разных технологических процессов. Очистку от органических примесей можно производить, параллельно получая достаточно ценное топливо – биогаз.

Получение биогаза [2, с. 23] из отходов органических веществ основано на способности выделять горючий газ при проведении процесса «метанового сбраживания», который осуществляется без доступа воздуха, то есть в анаэробных условиях.

Биогазовая установка представляет собой агрегат, работающий на разном по свойствам органическом сырье, назначением которой является получение биогаза. Сейчас используется примерно полсотни различных биогазовых технологий, некоторые методики еще в стадии разработки.

Главной ступенью любой биогазовой установки является биореактор, к которому предъявляются жесткие требования (корпус выполняется герметичным и прочным, стенки теплоизолируются, плюс они должны быть устойчивы к коррозионным разрушениям).

Качество биогаза, получаемого на очистных сооружениях [3, с. 24], определяется преимущественно содержанием метана, иногда критерием служит соотношение содержания горючего метана к концентрации углекислого газа, являющегося баластом для топлива.

Биогаз [4, с. 132], наравне с природным газом, считаются относится к чистым топливам. Биогаз является доступным топливом, получение его не очень сложно технически, сырье для его производства, как правило, является отходом и требует финансовых затрат на покупку. Биогазовые установки весьма доступны по стоимости, они могут быть размещены в непосредственной близости от использующих установок. то есть их лучше не отрывать от комплекса получение биогаза – его сжигание для производства теплоты и электроэнергии, чтобы не сооружать транспортной системы.

Биогаз прекрасно смешивается с воздухом [5, с. 329], что дает возможность качественного его сжигание с минимальными коэффициентами избытка.

Биогаз в качестве топлива можно использовать для котельных установок, генерирующих тепловую энергию, а также в комплексных агрегатах для получения электрической энергии, а также им можно заправлять автотранспорт, при условии его некоторой очистки [1, с. 141]. По большому счету, в любой установке, рассчитанной на использование природного газа, можно использовать биогаз.

Если на очистных сооружениях населенного пункта биологическая очистка воды производится в метантенках, то биогаз, выделяющийся в процессах брожения требуется утилизировать. Метантенк представляет собой герметично перекрытое емкостное сооружение, в котором 95% занимает иловое пространство, где в течении 21 суток происходят процессы брожения и разложения осадка, 5% - надиловое, в которое выделяется побочный продукт брожения – биогаз. Существуют следующие способы утилизации биогаза на очистных сооружениях: сжигание на свече, сжигание в котельной для получения тепловой энергии, сжигание в газовых двигателях для получения электрической энергии. Если теплоту уходящих газов за газовым двигателем утилизировать в теплообменнике, то можно дополнительно получить тепловую энергию.

Использование биогаза в качестве топлива для получения электрической и тепловой энергии весьма выгодно, можно, не тратя средств на покупку топлива, получать требуемые энергетические ресурсы, ведь сырье для получения биогаза является бесплатным и в любом случае требует переработки.

Список литературы:

1. Александров И. Ю., Друзьянова В. П., Савватеева И. А., Кокиева Г. Е. Электроэнергия из биогаза // Вестник АГАУ. 2020. №5 (187). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/elektroenergiya-iz-biogaza (дата обращения: 16.01.2021).
2. Вандышева М. С. Биогаз альтернативный источник энергии // Вестник НГИЭИ. 2014. №6 (37). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/biogaz-alternativnyy-istochnik-energii (дата обращения: 16.01.2021).
3. Давронов Ф. Ф., Хужжиев М. Я. Состав и качество биогаза // Вопросы науки и образования. 2018. №2 (14). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sostav-i-kachestvo-biogaza (дата обращения: 16.01.2021).
4. Ишков А.Г., Пыстина Н.Б., Акопова Г.А., Юлкин Г.М. Роль биогаза в современной энергетике // Территория Нефтегаз. 2014. №5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rol-biogaza-v-sovremennoy-energetike (дата обращения: 16.01.2021).
5. Петров Н. В. Применение биогаза в ДВС // Научные итоги года: достижения, проекты, гипотезы. 2011. №1-1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-biogaza-v-dvs (дата обращения: 16.01.2021).