Розробка конструкції малооб’ємної біогазової установки

Abstract

В кваліфікаційній роботі на підставі проведеного аналізу стану існуючих методів утилізації та знезараження органічних відходів, технологічних схем існуючих біогазових установок та їх класифікацій, запропоновано уточнену класифікацію малооб'ємних біогазових установок з об'ємом реактора до 1 м3. Розроблено конструкційно-технологічну схему та виготовлено експериментальну малооб'ємну біогазову установку з нагрівачем та мішалкою, встановленою в реакторі. На основі інженерних розрахунків обґрунтовано основні конструктивно - технологічні параметри установки: висота реактора 4 м; діаметр реактора d = 0,3 м; мішалка рамного типу із частотою обертання 60 - 80 хв -1; нагрівальний елемент з підтримкою робочої температури 55°С, при цьому забезпечується рівномірний розподіл метаноутворюючих бактерій у всьому об'ємі реактора і передача тепла субстрату, а також найбільший вихід біогазу. Визначено енергетичну та економічну ефективність роботи малооб'ємної біогазової установки: кількість товарної електричної енергії 704 кВт∙год на рік; обсяг субстрату, що переробляється 1300 кг на рік; кількість одержуваних високоякісних органічних добрив 1222 кг на рік; річний економічний ефект 15356 грн.; термін окупності 4,5 років.

In the qualification work, based on the analysis of the state of the art of existing methods of utilisation and disinfection of organic waste, technological schemes of existing biogas plants and their classifications, a refined classification of small-scale biogas plants with a reactor volume of up to 1 m3 is proposed. A design and technological scheme has been developed and an experimental small-scale biogas plant with a heater and a stirrer installed in the reactor has been manufactured. On the basis of engineering calculations, the main structural and technological parameters of the plant are substantiated: reactor height 4 m; reactor diameter d = 0.3 m; frame-type stirrer with a rotation speed of 60-80 min-1; heating element with a working temperature of 55°C, which ensures uniform distribution of methane-forming bacteria throughout the reactor and heat transfer to the substrate, as well as the highest biogas yield. The energy and economic efficiency of the small-scale biogas plant was determined: the amount of marketable electricity is 704 kWh per year; the amount of substrate processed is 1300 kg per year; the amount of high-quality organic fertiliser produced is 1222 kg per year; the annual economic effect is 15356 UAH; the payback period is 4.5 years.