RU2501207C1 - Способ получения растениеводческой продукции в культивационных сооружениях и метана с использованием биоэнергетического потенциала бесподстилочного навоза - Google Patents
Способ получения растениеводческой продукции в культивационных сооружениях и метана с использованием биоэнергетического потенциала бесподстилочного навоза Download PDFInfo
- Publication number
- RU2501207C1 RU2501207C1 RU2012112902/13A RU2012112902A RU2501207C1 RU 2501207 C1 RU2501207 C1 RU 2501207C1 RU 2012112902/13 A RU2012112902/13 A RU 2012112902/13A RU 2012112902 A RU2012112902 A RU 2012112902A RU 2501207 C1 RU2501207 C1 RU 2501207C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- subjected
- aerobic treatment
- carbon dioxide
- biogas
- solid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Согласно предложенному способу бесподстилочный навоз подвергают анаэробной переработке в метантенке с получением биошлама и биогаза. Биошлам разделяют на твердую и жидкую фракции, твердую фракцию подвергают термохимической переработке с получением зольного остатка и теплоносителя для обогрева культивационных сооружений и метантенка. Биогаз разделяют на диоксид углерода и метан, диоксид углерода используют для интенсификации процесса получения растениеводческой продукции. Бесподстилочный навоз подвергают предварительной аэробной обработке с распадом органического вещества не более 10-15%. Образовавшийся субстрат разделяют на твердую и жидкую фракции, анаэробной переработке подвергают жидкую фракцию субстрата, твердую фракцию субстрата подвергают дополнительной аэробной обработке с распадом органического вещества более 10-15%, после чего, по крайней мере частично, используют для приготовления почвогрунта. Образовавшийся при предварительной аэробной обработке кислород, содержащий газ, смешивают с воздухом, подаваемым на дополнительную аэробную обработку. Обогащенный диоксидом углерода газ со стадии дополнительной аэробной обработки смешивают с диоксидом углерода биогаза. При реализации способа обеспечивается полное использование биоэнергетического потенциала биошлама. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к выращиванию растениеводческой продукции в условиях защищенного грунта, преимущественно в теплицах, расположенных поблизости от животноводческих ферм - источников бесподстилочного навоза.
В более узком плане, предлагаемый способ ориентирован на реализацию в составе комплекса «теплица - животноводческая ферма» с использованием биоэнергетического потенциала бесподстилочного навоза, углекислого газа и других ресурсов, источником которых является животноводческая ферма.
Известны способы выращивания растениеводческой продукции в теплицах, совмещенных с биоэнергетическими объектами - метантенками, перерабатывающими отходы животноводства и растениеводства. При этом наиболее рациональным является подземное размещение метантенков; при этом часть энергии, подводимой к грунту теплицы в виде солнечной радиации и с теплоносителем, ассимилируется биомассой метантенка. Дополнительно устраняется опасность переохлаждения биомассы в случае экстремального похолодания.
В свою очередь биогаз, вырабатываемый в процессе анаэробной переработки отходов в метантенке, разделяется на метан, который может использоваться для обогрева теплицы путем прямого сжигания в теплогенераторах, и углекислый газ, используемый для интенсификации процесса фотосинтеза.
Биошлам (эффлюент) метантенка используется для приготовления почвогрунта, т.к. обладает значительным удобрительным потенциалом, не содержит семян сорных растений, возбудителей заболеваний растений, животных и человека, стабилен (Селиванов Н.П., Мелуа А.И. и др. «Энергоактивные здания», М.: Стройиздат, 1988, с.85,86; Васильев В.А., Филиппова Н.В. «Справочник по органическим удобрениям». М.: Росагропромиздат, 1988, с.103-105).
Основным недостатком аналогов является недостаточно полное использование биоэнергетического потенциала биошлама, так как на приготовление почвогрунта требуется лишь незначительная часть биошлама, и при отсутствии других крупных потребителей удобрений избыточный биошлам депонируется в накопителях, его биоэнергетический потенциал постепенно утрачивается, возникает вторичное загрязнение окружающей среды.
Другим существенным недостатком является потребность в значительном объеме общестроительных работ на сооружение метантенка.
Известен способ, в котором указанные недостатки по крайней мере частично устранены (Абаев Г.Н., Андреева Р.А. и др. «Энергоэффективность комплексной переработки органосодержащих отходов». Химическая промышленность, 2010, №6).
Согласно способу-прототипу, бесподстилочный навоз подвергается анаэробной переработке в размещенном под теплицей метантенке, биогаз подвергается разделению на метан и углекислый газ, причем последний направляется в шатер теплицы для подкормки растений. Эффлюент метантенка (биошлам) подвергается разделению на твердую и жидкую фракции, причем твердая фракция подвергается термохимической переработке с получением обезвреженного компактного остатка-золы и газов, газы используют для нагревания теплоносителя, направляемого затем для обогрева метантенка и теплицы.
Основными недостатками прототипа являются значительные капитальные затраты из-за использования метантенка для переработки всего объема исходного субстрата; недостаточно глубокое использование потенциала исходных отходов, включая растительные остатки, отработанный почвогрунт для получения необходимых для нормального функционирования теплицы ресурсов - энергии, диоксида углерода, почвогрунта..
Задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков, и, как следствие, снижение удельных капитальных и эксплуатационных затрат.
В предлагаемом способе объем и издержки на обслуживание наиболее дорогостоящего сооружения - метантенка предлагается снизить за счет перевода анаэробного процесса в жидкофазный режим с проточной подачей исходного субстрата. С этой целью вводится стадия предварительного аэробного гидролиза исходных отходов с последующим разделением на фракции и переходом основной части биоразлагаемого органического вещества в жидкую фракцию. В данном технологическом решении используется метантенк горизонтального типа, который в наибольшей степени соответствует своему дополнительному назначению - служить несущей теплоаккумулирующей конструкцией по отношению теплице. Твердая фракция после дополнительной аэробной обработки используется для приготовления тепличного почвогрунта.
Диоксид углерода, выделяющийся на стадиях аэробной обработки, вместе с углекислотой биогаза полезно утилизируется в шатре теплицы.
Не утилизируемая в качестве почвогрунта часть твердой фракции подвергается термохимической газификации с получением генераторного газа. Дополнительно термохимической газификации подвергаются также использованный почвогрунт и растительные остатки из теплицы. Таким образом, дополнительно к метану вырабатывается еще один газообразный энергоноситель - генераторный газ, «энергетическими» составляющими которого в основном являются оксид углерода СО и водород. При теплотворной способности Q=3-12 МДж/м3 он может быть пригоден для использования в теплогенераторах - паровых и водогрейных котлах, совместной выработки электрической и тепловой энергии на мини-ТЭЦ (когенерации), синтеза моторного топлива и т.п.
Технический результат достигается тем, что бесподстилочный навоз подвергается анаэробной переработке в метантенке с получением биошлама и биогаза. Биошлам разделяют на твердую и жидкую фракции, твердую фракцию подвергают термохимической переработке с получением зольного остатка и теплоносителя для обогрева культивационных сооружений и метантенка. Биогаз разделяют на диоксид углерода и метан, диоксид углерода используется для интенсификации процесса получения растениеводческой продукции. Бесподстилочный навоз подвергают предварительной аэробной обработке с распадом органического вещества не более 10-15%. Образовавшийся субстрат разделяют на твердую и жидкую фракции, анаэробной переработке подвергают жидкую фракцию субстрата, твердую фракцию субстрата подвергают дополнительной аэробной обработке с распадом органического вещества более 10-15%, после чего по крайней мере частично используют для приготовления почвогрунта. Образовавшийся при предварительной аэробной обработке кислород содержащий газ смешивают с воздухом, подаваемым на дополнительную аэробную обработку. Обогащенный диоксидом углерода газ со стадии дополнительной аэробной обработки смешивают с диоксидом углерода биогаза. Использованный почвогрунт совместно с растительными отходами подвергают термохимической переработке.
Принципиальная технологическая схема способа получения растениеводческой продукции в культивационных сооружениях и метана с использованием биоэнергетического потенциала бесподстилочного навоза представлена на фигуре 1.
Согласно схемы, исходный бесподстилочный навоз поступает в накопитель 1, затем подается в аэробный биореактор предварительной обработки 2, в котором при распаде до 10-12% органического вещества исходного навоза происходит нагрев массы до температуры 50-60°С. Благодаря деятельности аэробных бактерий - гидролитиков, значительная часть (до 74% в пределе) органического вещества переходит в растворенную форму, и далее в узле механического разделения 3 в жидкую фракцию. Твердая фракция направляется в аэробный биореактор дополнительной обработки 4, сюда же подводятся кислородсодержащие газы со стадии предварительной аэробной обработки. Обогащенный СО2 газ из аэробного биореактора дополнительной обработки 4 вместе с СО2 биогаза направляется в шатер теплицы 5. Жидкая фракция направляется в анаэробный биореактор (метантенк) 6. Основная часть твердой фракции направляется в аппарат термохимической переработки 7. Образовавшаяся зола направляется на депонирование, а генераторный газ - в теплообменник смешения 8 (скруббер) для очистки и охлаждения. Нагретые промывные воды направляются в теплообменник поверхностного типа 9, сюда же подается эффлюент из метантенка 6. Нагретый в теплообменнике 9 теплоноситель (вода) поступает в регистры метантенка 10 и теплицы. 11, соответственно. Нагрев воды производится последовательно низкопотенциальным агентом (эффлюент) и промывными водами. Охлажденный в регистрах теплоноситель подается в скруббер 8 для промывки генераторного газа.
Некоторая часть твердой фракции после дополнительной обработки в аэробном биореакторе 4 направляется в качестве субстрата для приготовления почвогрунта 12.
Биогаз из метантенка 6 поступает в узел разделения биогаза 13, из которого диоксид углерода направляется в шатер теплицы 5, а товарный метан - потребителям. В случае необходимости, метан и генераторный газ могут быть по крайней мере частично использоваться во внутреннем энергетическом цикле комплекса «теплица - животноводческая ферма». По окончании вегетационного цикла, отработанный почвогрунт 12 и растительные остатки направляются для обезвреживания и в качестве дополнительного источника энергии в аппарат термохимической переработки 7.
Наиболее приемлемым по геометрическим (параллелепипед) и технологическим (высокая концентрация взвешенных веществ на входе) ограничениям типом заглубленного метантенка 6 является так называемый «перегородочный» биореактор, несложный в изготовлении и надежно функционирующий в рассматриваемых условиях (Калюжный С.В. с соавт., «Анаэробная биологическая очистка сточных вод»,сер. «Биотехнология, т.29, М.: ВИНИТИ, 1991»).
Конструктивная схема метантенка данного типа представлена на фигуре 2. Жидкая фракция поступает через загрузочное устройство 14, эффлюент выгружается через разгрузочное устройство 15. В рабочем пространстве метантенка 6 по ходу субстрата размещены полупогружные перегородки 16, формирующие траекторию движения обрабатываемого потока. Обработка ведется посредством взвешенной или сфлокулированной микрофлоры, за исключением секций 17 и 18, в которых могут быть предусмотрены соответствующие носители биомассы.
Claims (2)
1. Способ получения растениеводческой продукции в культивационных сооружениях и метана с использованием биоэнергетического потенциала бесподстилочного навоза животноводческих ферм, согласно которому бесподстилочный навоз подвергается анаэробной переработке в метантенке с получением биошлама и биогаза, биошлам разделяют на твердую и жидкую фракции, твердую фракцию подвергают термохимической переработке с получением зольного остатка и теплоносителя для обогрева культивационных сооружений и метантенка, биогаз разделяют на диоксид углерода и метан, диоксид углерода используется для интенсификации процесса получения растениеводческой продукции, отличающийся тем, что бесподстилочный навоз подвергают предварительной аэробной обработке с распадом органического вещества не более 10-15%, образовавшийся субстрат разделяют на твердую и жидкую фракции, анаэробной переработке подвергают жидкую фракцию субстрата, твердую фракцию субстрата подвергают дополнительной аэробной обработке с распадом органического вещества более 10-15%, после чего по крайней мере частично используют для приготовления почвогрунта, образовавшийся при предварительной аэробной обработке кислород, содержащий газ, смешивают с воздухом, подаваемым на дополнительную аэробную обработку, обогащенный диоксидом углерода газ со стадии дополнительной аэробной обработки смешивают с диоксидом углерода биогаза.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что использованный почвогруит совместно с растительными отходами подвергают термохимической переработке.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012112902/13A RU2501207C1 (ru) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | Способ получения растениеводческой продукции в культивационных сооружениях и метана с использованием биоэнергетического потенциала бесподстилочного навоза |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012112902/13A RU2501207C1 (ru) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | Способ получения растениеводческой продукции в культивационных сооружениях и метана с использованием биоэнергетического потенциала бесподстилочного навоза |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012112902A RU2012112902A (ru) | 2013-10-10 |
RU2501207C1 true RU2501207C1 (ru) | 2013-12-20 |
Family
ID=49302671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012112902/13A RU2501207C1 (ru) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | Способ получения растениеводческой продукции в культивационных сооружениях и метана с использованием биоэнергетического потенциала бесподстилочного навоза |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2501207C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94004176A (ru) * | 1994-01-31 | 1995-08-27 | Р.Р. Камалиев | Зообиоагрокомплекс |
RU2101440C1 (ru) * | 1996-01-23 | 1998-01-10 | Владимир Николаевич Таланов | Сельскохозяйственный комплекс |
RU2423826C2 (ru) * | 2009-01-13 | 2011-07-20 | Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) | Комплекс безотходного птицеводства и свиноводства с собственным производством кормов и энергии |
-
2012
- 2012-04-04 RU RU2012112902/13A patent/RU2501207C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94004176A (ru) * | 1994-01-31 | 1995-08-27 | Р.Р. Камалиев | Зообиоагрокомплекс |
RU2101440C1 (ru) * | 1996-01-23 | 1998-01-10 | Владимир Николаевич Таланов | Сельскохозяйственный комплекс |
RU2423826C2 (ru) * | 2009-01-13 | 2011-07-20 | Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) | Комплекс безотходного птицеводства и свиноводства с собственным производством кормов и энергии |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012112902A (ru) | 2013-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8658414B2 (en) | Biomass processing | |
DK2155854T3 (en) | MILLING TANK FOR MAKING BIOGAS OF PUMPABLE ORGANIC MATERIAL | |
US20150027179A1 (en) | Syngas biomethanation process and anaerobic digestion system | |
CN102173507A (zh) | 一种规模化畜禽养殖场粪便污水和农田作物秸秆资源化综合利用方法 | |
CN107628736A (zh) | 一种畜禽养殖场一体化粪污处理方法 | |
CN101798953B (zh) | 中低温多能互补沼气发电*** | |
KR100592332B1 (ko) | 고효율 혐기 소화조 장치 | |
CN103451095A (zh) | 利用秸秆、粪便和餐厨垃圾制备沼气的方法 | |
KR101656005B1 (ko) | 바이오가스를 이용한 열병합 발전 시스템 | |
CN202465466U (zh) | 禽畜粪便沼气发电*** | |
CN211734134U (zh) | 一种畜禽粪污和生活垃圾综合处理*** | |
CN204803199U (zh) | 一种牛粪综合处理装置 | |
CN210560418U (zh) | 生物质综合利用互补装置 | |
RU2419594C1 (ru) | Способ переработки и утилизации отходов животноводческого комплекса | |
RU2501207C1 (ru) | Способ получения растениеводческой продукции в культивационных сооружениях и метана с использованием биоэнергетического потенциала бесподстилочного навоза | |
KR101181834B1 (ko) | 발전소 배가스의 폐열을 이용한 미세조류 전열처리와 고온 고효율 수소 및 메탄발효장치 | |
TW201335078A (zh) | 利用沼氣發電並養殖微藻以提煉生質柴油之方法與裝置 | |
RU2519853C2 (ru) | Способ утилизации отходов в комплексе безотходного птицеводства и животноводства с собственным производством кормов | |
Górecki et al. | Biomass energy potential: green energy for the university of Warmia and Mazury in Olsztyn | |
CN110950516A (zh) | 一种畜禽粪污和生活垃圾综合处理***及方法 | |
CN111096175A (zh) | 大棚种植生态方法 | |
CN101749106B (zh) | 一种可循环利用碳源的微生物发电方法 | |
RU2536449C1 (ru) | Биокомплекс | |
CN215057738U (zh) | 一种基于种养结合的热电肥气多联产低碳循环*** | |
US20240200017A1 (en) | Integrated process for the sustainable and autonomous co2-emission-free production of hydrogen and related system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140405 |