Обґрунтування способу перемішування субстрату для експериментальної біогазової установки

Abstract

UK: В статті обґрунтовано доцільність використання гідравлічного перемішування субстрату для модернізації і запровадження його в конструкції експериментальної біогазової установки. Перелічені недоліки при експлуатації біогазових установок з механічними та пневматичними перемішуючими пристроями. Доказано, що крім експлуатаційних переваг гідравлічне перемішування забезпечує більший вихід біогазу з великим вмістом метану. Проаналізовано природню та примусову циркуляцію органічного субстрату при гідравлічному перемішуванні. Остання може здійснюватися шляхом циркуляції рідини за допомогою відцентрового насоса, який відкачує рідину з однієї частини ємності або апарату і подає її під тиском у іншу частину. Рух органічного субстрату може здійснюватися по внутрішнім або зовнішнім циркуляційним трубам, або з допомогою ротаційних, радіальних і тангенціальних струменевих апаратів, які жорстко вмонтовані в стіни сховища. Аналіз показав, що суттєвою перевагою системи гідравлічного перемішування з зовнішніми циркуляційними трубами є економія електроенергії. Отримані результати показують, що перспективним заходом щодо підвищення енергетичної ефективності технології метанового бродіння є розробка модернізованого способу гідравлічного перемішування в метантенку. RU: В статье обоснована целесообразность использования гидравлического перемешивания субстрата для модернизации и применения его в конструкции экспериментальной биогазовой установки. Перечислены недостатки при эксплуатации биогазовых установок с механическими и пневматическими перемешивающими устройствами. Доказано, что кроме эксплуатационных преимуществ гидравлическое перемешивание обеспечивает больший выход биогаза с большим содержанием метана. Проанализированы естественная и принудительная циркуляции органического субстрата при гидравлическом перемешивании. Последняя может осуществляться путем циркуляции жидкости с помощью центробежного насоса, который откачивает жидкость из одной части емкости или аппарата и подает ее под давлением в другую часть. Движение органического субстрата может осуществляться по внутренним или внешним циркуляционным трубам, или с помощью ротационных, радиальных и тангенциальных струйных аппаратов, которые жестко встроены в стены хранилища. Анализ показал, что существенным преимуществом системы гидравлического перемешивания с внешними циркуляционными трубами является экономия электроэнергии. Полученные результаты показывают, что перспективным мероприятием по повышению энергетической эффективности технологии метанового брожения является разработка модернизированного способа гидравлического перемешивания в метантенке. EN: The article substantiates the feasibility of using hydraulic mixing of substrate for the modernization and introduction of it in the construction of pilot biogas plants. These shortcomings in the operation of biogas plants with mechanical or pneumatic mixing devices. Namely, the mechanical device operates periodically and with high turnover, which leads to the destruction of the integrity of the methanogenic population; the main problem of pneumatic systems is penetration of the raw materials in the gas system. The advantages of the hydraulic method of mixing: effective work in the presence of fibrous materials in an organic substrate; direct exposure to sediment and foam control; low energy consumption; easy maintenance. Also, in addition to these advantages this method of mixing provides a greater yield of biogas with a high content of methane. Analyzed natural and forced circulation of the organic substrate in the hydraulic mixing. The latter can be carried out by circulation of fluid through the centrifugal pump, which pumps the liquid from one side of the tank volume or of the apparatus and delivers it under pressure to another part. The movement of the organic substrate may be conducted by internal or external circulation pipes, or using the rotational, radial, and tangential jet devices which are rigidly mounted in the walls of the vault. The analysis showed that the hydraulic mixing with the external circulation pipe has the advantages: low energy consumption; possibility of changing the direction of movement of organic substrates; easy maintenance; the presence of a backup ventilation pipes and disadvantages - high capital costs. The disadvantages of hydraulic mixing, using jet devices include: nozzle clogging; the lack of backup tubes; the need for crushing of large inclusions; the high energy consumption. The results show that the promising measures to increase energy efficiency methane fermentation technology is the development of the modernized way hydraulic mixing in the digester.