I

Охлаждение молот, подогрев воды

Сушка траВьг

/ I \"

Сушка зерна 1

используемый газ ОЛм^/кг СОВ

Домашнее хозяйство

Л \Ш \ Ш \J \Ш \Ш \Ш \ Ш \1 \П {Ш Месяца/

Рис. 31. Модельное хозяйство I типа (см. табл. 35): в части диаграммы, соответствующей отоплению, верхняя линия относится к применению обычного газового котла, средняя (штриховая) — применеггию газокомпрессионного теплового насоса. СОВ — сухое органическое вещество.

биогаза, когда стоимость единицы такой энергии будет ниже или, по крайней мере, равна удельной стоимости традиционных видов энергии, а также в том случае, когда будет гарантировано непрерывное ее поступление. Для этой цели необходимо собрать еще значительное количество опытных данных. Для специализированных предприятий, например убойных пунктов для птицы, винокурен, этой проблемы не существует.

9.

Использование биошлама

Все эксплуатируемые в настоящее время биогазовые установки работают на жидком субстрате. Поэтому биошлам тоже жидкий и транспортируется, как и обычный жидкий навоз, насосами и автоцистернами. Как и жидкий навоз, шлам используют в качестве opi аьинеского удобрения на полях и пастбищах сельскохозяйственного предприятия или соседнего хозяйства. В некоторых случаях биошлам разделяют иа жидкую и твердую фазы и утилизируют их в отдельности (например, твердую часть, чтобы получить готовый для продажи продукт, гранулируют и сушат).

Биогазовый метод не следует рассматривать как решение проблемы отходов. Уменьшение массы исход-

150

1W 130 120 110 100 30

_используемый

■доОгОм^/сут ^^•^

Y Oftjf/нгШ

50 сут сушки под навесом

ШАОМДС ГВ

O.lM^KZ СОВ _---L. Л

\Е\Ш\Ш\1 \Ш.\Ш

Рис. 32. Модельное хозяйство II типа (см. табл. 35);

ГК—газовый котел; ТИ — тепловой насос с газокомпрессионным приводом; 113 — по.тучение горячей воды; ЦС—отопление доильных станков; 0;И — охлаждение молока; ЯЛ — промывочный автомат.

Сушка зерна

используемый

газ 0,Чм^/кг СОВ

L

I \Д \Ш\Ш\Т 17 \Ш

Месяцы

Рис. 33. Модельное хозяйство III типа (см. табл. 35).

ного субстрата столь незначительно, что им практически можно пренебречь. Во время процесса брожения разлагается в среднем около 30% органического вещества, что составляет всего 10 % от массы жидкого навоза. ТакНхМ образом, общая масса исходного субстрата уменьшается только на 3%.

С наступлением энергетического кризиса дорожают минеральные удобрения, производство которых чрезвычайно энергоемко. Это послужило причиной того, что получаемые в самом хозяйстве органические удобрения вновь обрели свою прежнюю ценность и усилилось стремление использовать их оптимальным способом. Б последнем случае речь идет прежде всего об исключении потерь питательных веществ и тенденции к увеличению складских емкостей, что позволило бы вносить удобрения в наиболее благоприятные календарные сроки. Это относится как к обычному жидкому навозу, так и в еще большей мере к биошламу.

Ценность шлама как удобрения зависит от его химического состава. Во время процесса брожения уменьшается только содержание углерода и, следовательно, соотношение C/N. Фосфор и калий, как и азот, полностью сохраняются в биошламе; в биогазе могут содержаться только их следы. Однако при последующем длительном хранении в открытых емкостях вновь возникают потери азота в виде аммиака. Часто утверждают, что биошлам обладает значительно лучшим удобрительным действием, чем обычный навоз. Точные и репрезентативные сравнительные исследования шлама с обычным жидким навозом или с жидким навозом, подвергнутым аэробной обработке из соображений охраны окружающей среды (только в таком случае можно с полным правом сравнивать биошлам с этим продуктом), которые могли бы подтвердить упомянутое выше мнение, пока не проведены. Сравнение с твердым навозо.м (высокие потери питательных веществ) неправомочно. Причиной лучшего удобрительного действия шлама может служить меньшая величина соотношения C/N и то, что в не.м сохраняется весь азот. Весьма возможно также, что во время процесса брожения фосфор переходит в форму, лучше усваиваемую растениями, и что образуются небольшие количества действующих веществ, которые благоприятно влияют на рост растений. Абеле [1] показал, что путем аэрации жидкого навоза, а также

добавлением бентонита и определенных компостообра-зующих препаратов использование азота навоза удается повысить на 10...25%. Исходя из этого, мол<но предположить, что удобряющее действие биошлама на 15% выше удобряющего действия необработанного жидкого навоза. Однако лишь точные исследования могут подтвердить эти выводы.

По Хойеру [42], стоимость необработанного жидкого навоза в предположении, что гарантируется его 30%-ное использование растением, составляет:

—навоз крупного рогатого скота — 7,20 марки ФРГ за 1 м^;

—навоз свиней — 8,55;

—куриный помет — 16,80 марки ФРГ за 1 м^. Увеличение удобряющего действия на 15% повышает

стоимость навоза соответственно на 1,08; 1,28 и 2,52 марки ФРГ за 1 м^.

Интенсивность запаха зависит от степени сбраживания, а последняя, в свою очередь, связана с размерами реактора и стоимостью установки. Объективного критерия возможного ослабления интенсивности запаха до сих пор не существует, его еще нужно разработать. Лишь субъективно указывается на существенное ослабление запахов при биогазовом методе по сравнению с запахом необработанного жидкого навоза, поэтому биогазовый метод при высокой степени разложения исходного субстрата может быть признан с точки зрения охраны окружающей среды равноценным различным аэробным способам обработки. Степень обеззараживания биошлама зависит от выбранного варианта биогазового метода и срока последующего хранения шлама. Надежного обеззараживания не гарантирует ни один из вариантов анаэробного сбраживания.

Еще не ясно, какова кормовая ценность обнаруженного в био.массе шлама белка нли с каким эффектом можно использовать биошлам как питательную среду для выращивания водорослей, дрожжей и грибов.

10. Экономичность сельских биогазовых установок

Экономичность биогазовой установки следует оценивать с разных позиций в зависимости от того, какая основная цель преследуется при ее эксплуатации. И наоборот, техническое оснащение установки должно соответство-

вать целевому направлению ее использования, причем от последнего фактора будут зависеть и соответствующие расходы.

Можно назвать три основные цели применения биогазовых установок.

1.Производство биогаза в качестве источника энергии. Биошлам в этом процессе играет роль побочного продукта.

2.Получение высокоэффективного «биоудобрения» и сохранение содержащихся в отходах сельс}<охозяйст-веиного производства питательных веществ. Биогаз рассматривается как побочный продукт.

3.Решение задачи охраны окружающей среды, т. е. уменьшение или предотвращение загрязнения окружающей среды отбросными продуктами сельскохозяйственного производства.

На практике в той или иной мере учитываются все эти аспекты. При подсчете же экономичности необходимо принимать во внимание все три аспекта, равно как и вопрос о том, дает ли сооружение установки основание для получения в какой-либо форме государственной субсидии на строительство, например в качестве поощрения за применение новейших технических достижений или за экономию энергии, в частности за экономию первичных энергоносителей (котельного топлива и электричества). Расходы на техническое оснащение установки при осуществлении варианта 2 могут быть, по-видимому, меньше, а для варианта 3 больше, чем для варианта 1.

Ход расчета сам по себе ясен. Проблема состоит лишь в том, чтобы определить реальные характеристики будущей установки, в особенности следующие: -— срок службы;

—ремонтные издержки;

—расходы на техническое обслуживание;

—собственные потребности в энергии;

—трудоемкость эксплуатации и соответствующие расходы на оплату труда;

—оценка аспекта охраны окрул^ающей среды;

—возможная экономия минеральных удобрений;

—реальный выход утилизируемого газа, т. е. в какой мере оправдает ожидания применение, например устройств для подогрева, перемешивания массы и теплоизоляция реактора.

112

/7 /77

1000 2000 3000 ШО 5000 Стоимость установки, марки ФРГ на! у сл. гол.

Рос. 34. Цена биогаза в зависимости от первоначальных вложений в установку и удельного выхода полезно используемого газа (п) или удельного выхода общего количества газа (т).

Ниже сделана попытка определить цену биогаза для варианта первоначальных вложений 1 000...5 ООО марок ФРГ на 1 усл. гол. продуцентов навоза (ПН) —только в этих пределах колебаний стоимости целесообразно эксплуатировать биогаэовую установку — и вы.кода полезно используемого биогаза 0,2...0,6 м^ на 1 кг сухого органического вещества с учетом требований охраны окружающей среды и использования шлама в качестве удобрения (рис. 34). Из данных этого графика и рисунка 24 можно сделать обратный расчет, какова должна быть в том или ином конкретном случае максимальная стоимость установки, чтобы ее эксплуатация была еще рентабельной. При пересчете на 1 усл. гол. продуцентов навоза (или продуцентов биогаза) нивелируются все различия между удельным выходом газа для разных видов навоза (см. табл. 7).

Формула для расчета цены биогаза:

K-(U+D+Z) G =-^-, ИЛИ

G = -

N

8 Заказ 8706

ИЗ