Секция 1: Экологическая и техногенная безопасность 92 14

Секция 1: Экологическая и техногенная безопасность
14. Протопопова, Е.Н. Санитарно - гигиеническая роль зеленых насаждений г.Красноярска / Е.Н.
Протопопова // Средообразующая роль лесных экосистем Сибири. ИЛиД СО АН СССР. -1982. –
С.76-86.
15. ОДМ 218.011-98. Отраслевая дорожная методика «Автомобильные дороги общего пользования.
Методические рекомендации по озеленению автомобильных дорог. – М., 1998. – 44 с.
16. Якубов, Х.Г. Экологический мониторинг зеленых насаждений Москвы. / Х.Г. Якубов – М : ООО
«Стагирит-Н», 2005. – 264 с.
ПЕРЕРАБОТКА ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ В ГАЗООБРАЗНОЕ ТОПЛИВО
И.В. Козлова, студентка IV курса
Научный руководитель: Ушаков Андрей Геннадьевич к.т.н., доцент
Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, г.Кемерово
650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28, тел. 8-950-598-6714
E-mail: irina15151@mail.ru
В наступивший век высоких темпов всех видов материального производства проблема охраны
природы приобрела на нашей планете исключительное значение. Ее решение стало для России одной
из важнейших государственных задач. Вносимые человеком изменения в природу приобрели настолько крупные масштабы, что превратились в серьезную угрозу нарушения существующего в природе относительного равновесия.
Органические отходы многих производств и сельского хозяйства (стоки ферм, фекальные
массы) обычно попадают в реки, загрязняя источники водоснабжения. При разложении этих отходов
образуются вредные вещества, влияющие отрицательно на здоровье человека и состояние окружающей природной среды; поэтому утилизация отходов – одна из кардинальных проблем экологии [1].
При этом, такого рода отходы являются перспективным сырьем для термохимической переработки. Применение метода газификации позволит получить генераторный газ, калорийность которого будет достаточна для автономного снабжения предприятий, при наличии достаточного количества
органических отходов.
Однако, кроме применения термического метода переработки отходов, существует и метод
анаэробного сбраживания органической биомассы. Это решение позволяет получать биогаз с 60-80
% об. СН4 в зависимости от вида сырья. После сбраживания остается до 80-90 % об. органической
биомассы, которую нами предложено подвергать газификации. Подобная комплексная переработка
органических отходов позволит полностью перевести органическую биомассу в газообразное топливо и решить ряд важнейших экологических проблем.
Таким образом, цель проекта – получение альтернативной энергии путем переработки органических веществ в газообразное топливо, включающее стадии получения биогаза и термохимической переработки сброженного остатка. Для достижения данной цели, были поставлены следующие задачи:
 изучить физико-химические свойства биогаза;
 выбрать способ интенсификации процесса анаэробной переработки;
 разработать лабораторную установку газификации.
Экспериментальная часть:
Исходя из поставленных задач, объектом исследования явились отходы промышленного животноводства и птицеводства.
Экспериментальные исследования состояли из 5 этапов:
1. Анаэробное сбраживание исходного сырья.
2. Термическая обработка сброженного остатка.
3. Газификация термообработанного сброженного остатка.
4. Анализ полученных газов
5. Подбор параметров процесса газификации для получения генераторного газа с необходимыми характеристиками.
Схема лабораторной установки газификации сброженного остатка представлена на рис. 1.
92
Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов
«Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения»
1
2
3
Рис. 1. Схема лабораторной установки по получению газообразного топлива
из органических отходов: 1 – метантенк; 2 – сушильный шка печь; 3 – реактор-газификатор.
Разработанная конструкция реактора-газификатора червячного типа имеет несколько температурных зон. Ее можно смонтировать на уже работающих биогазовый установках для решения проблемы утилизации и использования больших количеств сброженного остатка.
При анаэробном сбраживании органических веществ установлено, что концентрация метана в
биогазе может достигать 85-90 % об. в зависимости от условий сбраживания.
Экспериментальным путем установили, что биогаз содержит:

50-87 % CH4;

13-50 % CO2
 примеси H2S и прочих кислых газов.
Калорийность биогаза – варьруется в широких пределах в зависимости от услови получения и
может достигать 6000 ккал (25000 МДж)/м3.
Также установлено, что из 1 кг сухого вещества возможно получение от 300 до 500 литров
биогаза, кроме этого установили, что физические свойства биогаза позволяют судить о возможностях
его практического использования и необходимых для этого приемах. Теплота сгорания определяется
в основном содержанием СН4, поскольку незначительные количества Н2 и H2S на этот показатель
практически не влияют. Соответственно температура воспламенения и предел воспламеняемости
тоже зависят от содержания СН4.
Помимо данных лабораторных исследований, экспериментальным путем было установлено,
что самым подходящим методом интенсификации процесса сбраживания является перемешивание,
который позволяет свести к минимуму температурную неоднородность и отводить ингибирующие
продукты жизнедеятельности бактерий в биореакторе. Так как скорость движения субстрата в биореакторе в результате спонтанного выделения биогаза не превышает 0,3 мм/с, следовательно, вынужденное
движение сбраживаемой среды можно считать несущественным. Теплота в сбраживаемом субстрате в
основном распространяется теплопроводностью. В результате преобладания данного способа распространения теплоты над остальными в сбраживаемом субстрате возникает температурная неоднородность, которая может достигать до 10 °С. Основное изменение температуры, вблизи поверхности теплоносителя до температуры ядра биореактора происходит в пределах теплового пограничного слоя,
который формируется на границе двух сред: теплоносителя и биомассы. И чем меньше имеет значение
коэффициент теплоотдачи,тем выше температурная неоднородность в биореакторе [2].
Основной способ для понижения термического сопротивления субстрата, является перемешивание, которое предполагает принудительно приводить жидкую среду в движение. В результате нагретые порции сбраживаемого субстрата отводятся от поверхности нагрева, а новые объемы подвергаются нагреванию [3].
93
Секция 1: Экологическая и техногенная безопасность
Эффективность работы перемешивающих устройств определяется скоростью установления
термодинамического равновесия и качеством равномерного распределения градиента температуры
по всему объему биореактора.
Также теплоотдача зависит от скорости движения субстрата – скорость подъема биогазовых пузырьков от физико-механических свойств сбраживаемого субстрата: вязкости, плотности, теплоемкости,
теплопроводности, а так же от отношения вязкостей среды на поверхности теплоотдачи и в центре биореактора, что учитывает влияние направления теплового потока на коэффициент теплоотдачи [4].
Результаты и обсуждения:
К несомненным плюсам биотоплива полученного средством переработки отходов с помощью
энергоэффективной биогазовой линии это его доступность, особенно для сельских жителей, которые
могут организовать замкнутый цикл производства на хозяйстве. Газификация сброженного остатка
позволяет полностью перевести органические вещества в газообразную фазу путем термодеструкции
и получить газообразное топливо.
Биогаз не является легковоспламеняемым или взрывоопасным. Также было выявлено, что
процесс перемешивания при анаэробной переработке позволяет снизить ингибирующее действие
летучих органических кислот, что в дальнейшем окажет положительное влияние на выход генераторного газа после газификации остатка.
Литература:
1. Нуркеев С.С., Нуркеев А.С., Джамалова Г.А., Кораблев В.В. [и др.] Использование биореакторов
для моделирования процессов разложения свалочных масс и определения эмиссий загрязняющих
веществ на полигонах твердых коммунальных отходов // Тр. Междунар. науч.-практ. конф. «Архитектура и строительство в новом тысячилетии». г. Алматы, 7-8 ноября, 2008 г. Алматы: КазНТУ, 2009, С. 471-474.
2. Панцхава, Е.С. Техническая биоэнергетика // Новое в жизни, науке, технике. Сер. Техника. М.:
Знание, 1990, №12. 64 с.
3. Муромцев, Г.С. Сельскохозяйственная биотехнология: Состояние, перспективы развития. – Международный сельскохозяйственный журнал, 1986. №3.-С. 56-61.
4. Анаэробная биологическая обработка сточных вод/ Тезисы докладов участников республиканской научно-технической конференции 15-17 ноября 1988г. / Кишинев, 1988г.
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
С.В. Литовкин, ассистент, кафедры БЖДЭ и ФВ
Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского
Томского политехнического университета
652055, Кемеровская обл., г. Юрга, ул. Ленинградская, 26
E-mail: protoniy@yandex.ru
Порядка 400 лет назад человечество начинает изучать и исследовать электрические явления. С
учетом сегодняшних знаний все кажется очень просто и лежащим на поверхности, но тогда каждое
явление было открытием, каждый полученный эффект требовал огромного усилия. Отрасль росла и
развивалась, появлялись новые изобретения. Требовалось создание новых материалов, новых устройств. Вообщем сейчас человечество имеет технологии генерации энергии. Важно помнить об одной важной детали – побочный продукт этих технологий – отходы. Вообще если рассуждать глобально, то любая деятельность человека связана с образование отходов.
На сегодняшний день существуют следующие способы производства электрической энергии:
- Химические источники тока;
- Солнечные батареи;
- Электрические генераторы;
- Радиоизотопные источники энергии.
В промышленности наибольшее распространение получили электрические генераторы. Хотя и
солнечные батареи на фоне увеличения цены на энергоносители, а так же удешевления технологии
производства солнечных источников энергии, становятся востребованными.
Химические источники используются на автономных устройствах, таких как сотовые телефоны, ноутбуки. В настоящее время стали популярны и актуальны гибридные и электромобили, в которых химический источник тока является важным элементом.
94