bbk 000000

УДК 628.32

Рожков А. Н., Кривощекова Н. А.

Опыт использования биогаза для получения электроэнергии (на примере Индии)

Аннотация

Рассказывается об опыте использования биогаза для производства электроэнергии на примере очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод и получения органических удобрений из отходов животноводческих комплексов Индии.

Ключевые слова:

сточные воды , осадок , анаэробное сбраживание , метантенки , десульфуризация , газгольдер , газовая электростанция

Скачать статью в журнальной верстке PDF

С ростом промышленного и сельскохозяйственного производства в Индии количество сточных вод и образующегося осадка постоянно увеличивается. Ежегодно в Индии сбрасывается около 6 млрд. м³ сточных вод и образуется 42 млн. т осадков. На очистных сооружениях часть осадков подвергается анаэробному сбраживанию в метантенках с выделением биогаза, содержащего метан и двуокись углерода. Выброс биогаза создает парниковый эффект, представляющий угрозу окружающей среде.

В то же время биогаз следует рассматривать в качестве возобновляемого источника энергии, использование которого существенно снижает расход природных энергетических ресурсов. Это актуально для всего мира, и в первую очередь для стран с недостатком таких ресурсов. В Индии количество выделяемого биогаза на очистных сооружениях соответствует 2500 МВт энергии. Следует отметить, что контроль за выбросами биогаза и получение электроэнергии из отходов сточных вод должны осуществляться в соответствии с резолюцией, принятой на международной конференции по охране окружающей среды в Рио-де-Жанейро в июне 1992 г.

В целях защиты окружающей среды и получения электроэнергии из биогаза Министерством новых и возобновляемых источников энергии Индии (MNRE) была разработана программа «Развитие и внедрение процессов метаногенеза». Программа частично была профинансирована организациями UNDP (программа ООН) и GEF (Глобальный экологический фонд). В рамках программы предусматривалась разработка 16 проектов по использованию процессов метаногенеза для получения электроэнергии, в том числе на очистных сооружениях хозяйственно-бытовых сточных вод и из отходов животноводческих комплексов.

Один из таких проектов был осуществлен в г. Хайбовал, где для выработки электроэнергии и получения органических удобрений используется навоз крупного рогатого скота. Следует отметить, что Индия занимает первое место в мире по поголовью крупного рогатого скота. Проектом предусматривается утилизация 235 т/сут навоза, при этом выделяется 9116 м³/сут биогаза, вырабатывается 19 600 кВт/сут электроэнергии, производится 40 т органических удобрений. Предприятие эффективно эксплуатируется с 2004 г.

На очистных сооружениях навоз выгружается в приемный резервуар-усреднитель (рис. 1), где масса перемешивается мешалками, обеспечивая ее однородность. Далее насосами фирмы Grundfos навоз перекачивается в метантенки, где анаэробное сбраживание осуществляется по технологии BIMA (Австрия).

Получение биогаза производится при принудительном перемешивании без механически подвижных устройств. Процесс сбраживания проходит в течение 27 суток. Метантенк оборудован блоком десульфуризации для уменьшения концентрации сероводорода (H₂S) в биогазе, которая должна быть менее 500 г/м³. Биогаз содержит 55–65% метана и 30–40% двуокиси углерода. Для сбора газа вместо традиционного газгольдера, который подвержен коррозии, используется газгольдер сухого типа, представляющий собой мешок из полиэстера. Мешок размещается в бетонной башне, расположенной рядом с метантенком (рис. 2). Размеры башни-газгольдера: диаметр 6 м, высота ≈ 10 м, объем мешка ≈ 100–150 м³. Из газгольдера биогаз поступает на газовую электростанцию. Выработанная электроэнергия передается в городскую электросеть.

Сброженный осадок из метантенков направляется в уплотнитель и далее на винтовые прессы для обезвоживания. Сушка осадка осуществляется на площадках (рис. 3). Обработанный осадок используется в качестве удобрения.

Отделенная иловая вода из уплотнителя и фильтрат с прессов характеризуются значительными концентрациями загрязнений. Поэтому для их очистки предусматриваются сооружения, включающие первичный и вторичный отстойники, а также аэротенк с механической аэрацией. Часть очищенной сточной воды рециркулируется в усреднитель.

Другой проект программы был осуществлен на городских очистных сооружениях хозяйственно-бытовых сточных вод г. Лудхиана, где сбор биогаза производится на двухъярусных отстойниках. Для улавливания газа свободную поверхность отстойников перекрывают пластмассовыми плитами с отверстиями, соединенными с газопроводом (рис. 4). Собранный биогаз проходит газоочистку (рис. 5) и направляется на электростанцию для выработки электроэнергии.

Выводы

Опыт использования биогаза для выработки электроэнергии в Индии показал, что внедрение новых технологий приведет к существенному снижению эмиссии парниковых газов и расхода природных энергетических ресурсов. В результате ратификации Киотского протокола Россия взяла на себя обязательство ограничить выброс в атмосферу парниковых газов (метана и двуокиси углерода). В связи с этим необходимо развивать направление утилизации биогаза, в том числе для выработки электроэнергии. При этом, как показывает опыт Индии, к финансированию проектов можно привлекать не только отечественные, но и международные экологические фонды и организации.