С помощью данной установки проведены экспериментальные исследования и проанализированы полученные результаты, подтверждающие возможность утилизации отходов переработки кожевенно-мехового сырья с получением биогаза и высококачественного удобрения.
ABSTRACT
The method of co-fermentation in the biogas plant studied the possibility of recycling processing leather and fur material. Collected biogas plant laboratory for experimental research. This setup experimental studies and analyzed the results, confirming the possibility of disposing of waste processing leather and fur raw materials to produce biogas and high quality fertilizer.
Ключевые слова: отходы, утилизация, анаэробное брожение, совместное сбраживание, биогаз.
Keywords: waste, utilization, anaerobic fermentation, co-digestion and biogas.
Введение
Биогаз образуется в результате разложения органического вещества микроорганизмами в условиях отсутствия кислорода, так называемый процесс анаэробного брожения. Именно этот естественный процесс используется в биогазовой установке, где органические материалы, такие как шламы от очистки сточных вод, навоз, зерновые и пищевые отходы помещают или закачивают в полностью герметические контейнеры или камеры брожения (реакторы). В дополнение к биогазу, образуется осадок богатый питательными веществами, который может быть использован в качестве удобрения [5]. Именно возможность переработки и утилизации опасных отходов, к которым относятся навоз и помет, с одновременным производством из них электрической и тепловой энергии явилась тем локомотивом, который первоначально «двинул» вперед распространение биогазовых установок в Европе. Благодаря государственной поддержке биогазовые установки стали средством получения дополнительной прибыли за счет выработки биогаза из любых ресурсов, содержащих органику и обеспечивающих больший выход биогаза [6]. Программа дотирования альтернативных источников энергии в Германии сейчас, по сути, из программы утилизации отходов превратилась в программу производства электроэнергии в коммерческих целях [4].
Проблема утилизации отходов переработки кожевенно-мехового сырья, объекта данного исследования, в последние годы становится особенно актуальной. Это обусловлено тем, что в процессе производства натуральных кож и пушно-меховых полуфабрикатов образуется значительное количество (30—50 % от массы сырья) отходов [1, 2]. Значительная часть органических отходов кожевенно-мехового производства, которые являются отходами животного происхождения, потенциально подлежащими биодеградации, еще не нашла применения и вывозится на свалки, что, помимо материальных потерь, ведет к загрязнению окружающей среды [3].
В настоящей работе изучена возможность утилизации вывозимых на свалку опасных отходов переработки кожевенно-мехового сырья в биогазовой установке с целью организации безотходного производства с одновременным получением дополнительного источника энергии — биогаза — и высококачественного органического удобрения.
Экспериментальная часть.
Использовали одноступенчатый реактор для полного микробиологического процесса, когда все стадии разложения происходят одновременно. Температура является важным фактором анаэробного брожения. Процессы производства биогаза как правило, работают при температуре: 37°С (мезофильные) или 55°С (термофильные). Мезофильные и термофильные микроорганизмы лучше всего растут при этих температурах. Тепло должно подаваться в процессе производства биогаза, так как, в отличие от аэробного компоста, здесь самонагревание не происходит [5]. Необходимость поддержания постоянной температуры, соответствующей режиму сбраживания, определила разработку и изготовление специального шкафа-термостата, обеспечивающего установку в нем реактора и поддержания заданной температуры в любой точке его объема с колебаниями +0,5°С, для этого в шкафу была установлена терморегулируемая лента с датчиком температуры. Лабораторный реактор представляет собой герметично закрытый сосуд емкостью 15 л., наполненный водой. Емкость имеет необходимые патрубки для загрузки и выгрузки субстрата и шлама, отвода и сбора газа, мешалку. Так как мировой опыт показывает, что совместное брожение различных материалов дает более высокий выход метана, то есть производится больше количества биогаза на единицу органического вещества в реакторе, чем при брожении каждого субстрата отдельно [5], поэтому в качестве субстратов взяли отходы переработки мехового сырья — камусов оленьих: обрезь, мездру, волос, опилки, шлам сточных вод в равных пропорциях. Некоторые субстраты должны быть предварительно обработаны для оптимального функционирования системы хранения, закачивания, помешивания / перемешивания и микробного разложения, а также для устранения загрязнений неорганическими материалами [5], в нашем случае обрезь и мездра были измельчены как можно мельче и обсыпаны навозным субстратом.
Загрузка вышеназванных субстратов осуществлялась одновременно. Установка работала в одном температурном режиме: мезофильном (37°С), период брожения 20 дней, в целом двухнедельной переработки при t 35 С достаточно, чтобы убить все патогенные энтеробактерии и энтеровирусы [1], разовая доза субстратов в пересчете на сухое вещество составила — 300 г. В результате проведенного эксперимента получили объем 0,03 м3 биогаза.
Результаты и их обсуждение
В г. Якутске на предприятиях переработки кожевенно-мехового сырья (ОАО ФАПК «Сахабулт», ФХП «Сардаана», АФ «Якутскобувьбыт») ежегодно образуется около 80 тонн твердых органических отходов, которые вывозятся на полигоны ТБО, а также большое количество сточных вод.
Наиболее полно, с точки зрения экологических требований к направлениям переработки органических отходов и мировых тенденций в энергетической и климатической политике, отвечает способ утилизации отходов переработки кожевенно-мехового сырья методом анаэробного сбраживания в биогазовых установках с получением биогаза и высококачественного органического удобрения, которые могут быть установлены непосредственно в производственных цехах в качестве очистных сооружений.
Вывод
Установлена возможность утилизации отходов переработки кожевенно-мехового сырья методом анаэробного сбраживания в биогазовых установках с получением биогаза и высококачественного органического удобрения.
Список литературы:
Балберова Н.А. Справочник кожевника (Отделка, контроль производства). М.: Легпромиздат, 1987. 254 с.
Карпухина Л.В., Пономарева А.В., Чайковский Р.И. Переработка отходов кожевенно-обувного производства. Справочник. — М.: Техника, 1983. 128 с.
Кочетков Б.С. Новое в переработке кожевенного производства // Кожевенно-обувная промышленность. — 1992. — № 4. — С. 86.
Мартин Орт. Германия — Мотор мировой экономики // «.de — magazine Deutschland». Берлин. — 2012. — № 4. — С. 30.
Ульф Нордберг. Приозводство биогаза в Германии и Скандинавских странах // Производство биогаза в Республике Беларусь и Швеции. Обмен опытом. CSD Uppsala — 2012. C. 9.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Харитонова Д. Альтернатива с душком // Агропрофи. — 2012. — № 38. — С. 37.
Albagnac G., Roustan J.L. Basic aspects of methane fermentation.// 8th ZnLBiotechnol.S ymp., Paris, 1988. Proc…Vol. 2 Paris, 1989. — с 1169—1185.