Автоматизация биогазовой установки на очистных сооружениях канализации. Диссертация 2023 г.

Содержание

Введение. 3

Глава 1. Литературный анализ оборудования и системы автоматизации биогазовой установки. 6

1.1      Общая характеристика технологии биогазовой энергетики. 6

системы автоматизации биогазовой установки. 9

1.2      Обзор существующих технологий. 10

1.3      Анализ работы современных биогазовых установок. 19

1.4. Анализ систем автоматизации биогазовой установки. 32

Глава 2. Автоматизация систем управления технологическими процессами анаэробного сбраживания осадков сточных вод в биогазовой установке. 38

2.1 Алгоритмы технологических процессов в биогазовой установке. 38

Рисунок 10 – Принципиальная схема биогазовой установки с размещением средств автоматизации. 39

2.2 Эффективность использования различных видов сырья для получения биогаза  43

2.3 Анализ систем управления автоматизированными установками для производства биогаза. 59

2.4. Эффективность использования систем управления автоматизации технологическими процессами в биогазовой установке для очистных сооружений канализации и предприятий АПК.. 66

Глава 3. Автоматизация процесса выработки биогаза и дальнейшего его применения в технической деятельности предприятия. 66

3.1 Постановка проблемы исследования. 66

3.2 Выбор технологического оборудования системы автоматизации в биогазовой установке. 70

3.3 Организационно-технические мероприятия по разработке системы автоматизации в биогазовой установке. 77

Расчет сметы материальных затрат на приобретение комплектующих и сметы расходов на организацию проекта возлагается на экономический отдел района. 83

Глава 4. Технико-экономический расчет оборудования системы автоматизации при применении в биогазовой установке. 84

4.1 Наименования и стоимость комплектующих системы автоматизации. 84

4.3 Анализ себестоимости проекта. 85

4.3 Анализ эффективности проекта автоматизации. 86

Заключение. 87

Список литературных источников. 91

Введение

В последние десятилетия запасы ископаемых видов топлива стремительно падают, при этом пропорционально росту промышленности ухудшается экологическая ситуация в мире. Этому свидетельствуют отчеты Intergov-ernmental Panel on Climate Change за 2021 год. Именно поэтому в настоящее время так актуален вопрос поиска и внедрения альтернативных источников энергии и повышения эффективности использования имеющихся технологий.

В соответствии со стратегией социально-экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года принятой распоряжением правительства РФ от 29 октября 2021 г. № 3052-р, внедрение биогазовых комплексов в целях утилизации органических отходов является одной из приоритетных задач для сельского хозяйства[25].

Проблемы энергетики, возникшие в настоящее время, могут быть решены с привлечением в энергоснабжение всех известных в технике источников топлива и энергии. Биомасса, объемы которой постоянно возобновляются, занимает существенное место.

До настоящего времени обработке осадка сточных вод на очистных сооружениях России традиционно уделялось меньше внимания, чем очистке воды. Во многом, это было возможно из-за наличия больших площадей, которые отчуждались для размещения иловых площадок, используемых как для обезвоживания, так и для накопления осадка и до поры позволявших откладывать решение проблемы.

Такому положению способствовала низкая надежность отечественного оборудования механического обезвоживания, производимого в 20-м веке).

С ростом городов и пригородов иловые площадки во многих местах превратились в санитарно-экологическую и градостроительную проблему. И уж тем более, исчезли возможности увеличения их площади. Это вновь потребовало создания сооружений механического обезвоживания осадка, теперь уже высоконадежных.

По мере отказа от иловых площадок усложняется размещение осадка, возникает необходимость вывозить его к специальным местам размещения, причем, все дальше и дальше. Весь этот процесс приводит к тому, что обработка и утилизация осадка, бывшие почти бесплатными, начинают стоить все дороже.

Наряду с вынужденными экономическими последствиями перехода на индустриальное обезвоживание существует важное технологическое последствие, далеко не всегда сразу очевидное. Общеизвестно, что сырые осадки сточных вод (осадок первичных отстойников и избыточный активный ил) являются нестабильными и быстрозагнивающими. Это приводит к появлению в местах их размещения весьма дурнопахнущих выбросов в атмосферу.

Такие осадки относят к отходам 3-го класса опасности, что повышает плату за их размещение на полигонах в 2 раза по сравнению с отходами 4-го класса опасности. Кроме того, даже отходы 4-го класса в качестве рекультиванта принимаются на полигоны с ограничением, если ХПК и БПК вытяжки превышает 300 мг/л.

Таким         образом,    перед средними   и        крупными  очистными сооружениями, работающими с механическим обезвоживанием осадка, рано или поздно встанет задача     его стабилизации.

Цель исследования: разработать систему автоматизации биогазовой установки на очистных сооружениях канализации.

Объект исследования: процесс автоматизации биогазовой установки.

Предмет исследования: автоматизаци биогазовой установки на очистных сооружениях канализации.

Задачи исследования:

1. 1. Провести литературный анализ оборудования и системы автоматизации биогазовой установки.
2. Проанализировать системы автоматизации технологических процессов анаэробного сбраживания осадков сточных вод в биогазовой установке.
3. Разработать системы автоматизации технологических процессов выработки биогаза и рассмотреть возможность дальнейшего его применения в технической деятельности предприятия.
4. Произвести расчет экономической эффективности внедряемых мероприятий.

Научная новизна исследования определяется применением современных теоретических и практических решений по автоматизации производства биогаза на очистных сооружениях канализации.

Апробация результатов работы:

1. Ганеев А. Д. Использование биологической энергии / Ганеев А. Д., Максименко А. В., Мельчаков М. А. // Международная научно-практическая конференция: «Внедрение результатов инновационных разработок: проблемы и перспективы». – Волгоград: Omega Sience, 2022. – с. 41-43
2. Ганеев А. Д. Мини-ТЭЦ на биогазе/ Ганеев А. Д., Свалова М. В. // Международная научно-практическая конференция: «Междисциплинарность научных исследований как фактор инновационного развития». – Челябинск: Omega Sience, 2022. – с. 32-34
3. Ганеев А. Д. Исследование систем автоматизации в управлении процессами анаэробного сбраживания осадков сточных вод / Ганеев А. Д., Свалова М. В. // Международная научно-практическая конференция: «Инструменты и механизмы устойчивого инновационного развития». – Таганрог: Аэтерна, 2022. – с. 13-15.

Глава 1. Литературный анализ оборудования и системы автоматизации биогазовой установки

1.1   Общая характеристика технологии биогазовой энергетики

Биогазовые установки являются комплексным решением по получению энергии из процесса утилизации отходов пищевой промышленности, агропромышленного комплекса, а также производству тепловой энергии, электричества, и, как побочного продукта утилизации, различных удобрений.

Биогазом называется газ, состоящий примерно из 60% метана (СН4) и 40% углекислого газа. Он образуется в результате микробиологического синтеза органических веществ и получается на специально организованных установках (метантенки, сельскохозяйственные биогазовые установки), либо на полигонах, где процесс образования газа практически неуправляем. Метантенковые и сельскохозяйственные биогазовые установки не имеют принципиальных отличий, за исключением используемого субстрата.

В зависимости от источника получения биогаз подразделяется на три основных вида:

–         газ метантенков, получаемый на городских очистных канализационных сооружениях;

–         биогаз, получаемый в биогазовых установках при сбраживании отходов сельскохозяйственных производств;

–         газ свалок, получаемый на полигонах отходов, содержащих органические компоненты[14].

Состав и количество биогаза не являются постоянными и зависят от вида перерабатываемого субстрата и от технологии производства биогаза. Так, например, газ метантенков городских канализационных очистных сооружений характеризуется более стабильным составом.

Содержание основного горючего компонента – метана на разных очистных сооружениях изменяется от 60 до 65 % по объему. Более значительные колебания состава газа наблюдаются при переработке отходов сельскохозяйственного производства, при этом в газе присутствует некоторое довольно значительное количество сероводорода.

Рассмотрим, прежде всего, на основе передового зарубежного опыта, как на сегодняшний день выглядит современная технология сбраживания осадков, каковы ее преимущества и проблемы, конструктивное исполнение, место в процессах обработки осадка и роль в экономике очистных сооружений канализации[4].

Метантенки продолжают строиться в виде наземных реакторов-смесителей.

Основными тенденциями исполнения являются:

• исключительно монолитное исполнение в железобетоне;
• постепенное увеличение доли сборных стальных метантенков с эмалированной поверхностью;
• использование яйцеобразной формы в монолитном исполнении (Рисунок 1), обеспечивающей хороший уклон в нижней части и сужение площадки вверху;
• увеличение на крупных объектах единичного объема метантенков до 10-15 тыс. м³;
• постоянное интенсивное перемешивание. Наиболее распространены мешалки с вертикальным валом с двумя рядами лопастей диаметром до 5-6 м (Рисунок 1);
• применение систем пеногашения в газовом объеме метантенков;
• высокая степень автоматизации сооружения (контроль уровня, давления, регулирование расхода, температуры и др.).

Рисунок 1 –  Метантенки яйцеобразной формы.

Двулопастная мешалка Scaba

Большая часть современных конструктивных решений (кроме исполнения метантенков) хорошо отработана в проектах реконструкции метантенков  Курьяновских и Люберецких очистных сооружений, которые в 21 веке вновь стали для России точкой возрождения и развития процесса сбраживания.

Большое время пребывания обуславливает необходимость надлежащего сгущения осадков перед сбраживанием до содержания СВ не менее 5%. Стандартным решением является механическое сгущение избыточного активного ила.

Важно также не допустить высокого содержания в осадке грубодисперсных примесей (отбросов) и песка. Если на стадии механической очистки это не достигнуто, могут быть применены специальные мелкопрозорные решетки для процеживания осадка и устройства для выделения из него песка.

Для эффективности процесса сбраживания и увеличения выхода биогаза важно увеличение доли первичного осадка за счет интенсификации первичного осветления и уменьшения прироста ила. При реализации на очистных сооружениях технологии биологического удаления азота и фосфора необходим баланс ее потребностей в углероде для денитрификации и дефосфотации с оптимальным соотношением осадков для сбраживания[8].

1.2   Обзор существующих технологий

 

Термические и термохимические методы обработки осадка, безусловно, выполняют, в том числе и функцию стабилизации (строго говоря, процесс термической сушки – лишь отчасти, с частично обратимым эффектом). Однако, стоимость сжигания и подобных методов очень высока. Химические методы стабилизации – скорее техническая экзотика. Поэтому наиболее доступным методом стабилизации является биологическая, в ее давно известных разновидностях:

• для жидких осадков – анаэробное метановое сбраживание и аэробная стабилизация;
• для механически обезвоженных осадков, а также осадков, подсушенных в естественных условиях – компостирование (к которому не относится смешение с торфом и песком, часто практикуемое под этим названием) и длительное выдерживание в естественных условиях на площадках стабилизации и обеззараживания (1–3 года в зависимости от климатических районов по СНиП).

Компостирование – эффективный процесс, однако, обладающий, особенно в условиях российского климата, следующими недостатками:

• может осуществляться практически не больше 7 месяцев в году,
• даже в средних масштабах требует применения специальной и весьма дорогостоящей техники для буртования, ворошения,
• нуждается в дополнительных массах структурированного органического вещества (отходов деревопереработки, сельского хозяйства, лесного хозяйства), прежде всего для обеспечения рыхлой консистенции смеси, обеспечивающий необходимый доступ кислорода. Во многих случаях снабжение необходимым количеством таких отходов может быть проблемой;
• требует немалых площадей с твердым покрытием, выдерживающим многократный проход техники при любой погоде[11].

Данные обстоятельства делают компостирование эффективным только при изготовлении из осадка полноценного удобрения или компонента почвогрунта. Использование компостирования для уменьшения объема осадка не только слишком дорого, но и неэффективно, т.к. к осадку добавляются другие отходы.

Процесс сопровождается, как известно, ухудшением водоотдающей способности осадка в период пика самоокисления ила и заканчивается существенным улучшением водоотдачи.

Для оценки процесса существенны следующие обстоятельства:

• альфа-фактор, влияющий на эффективность растворения кислорода, из-за высокой концентрации органических веществ, в том числе со свойствами ПАВ, весьма низок, что увеличивает энергозатраты;
• скорость процесса существенно зависит от температуры и в зимний период при температуре осадков 15-18 ^оС снижается в два раза по сравнению с летним периодом;
• СНиП не рекомендовали направлять на классическую аэробную стабилизацию хорошо уплотненный избыточный активный ил, а лишь уплотненный в течение не более 5 ч (ориентировочно, с содержанием сухого вещества (СВ) не выше 15 г/л). Это увеличивает объем обрабатываемого ила в 2 раза.

Кроме того, следует учитывать, что аэробная стабилизация по СНиП весьма ограничена по глубине распада СВ (не более 50 % от распада при эффективном анаэробном         сбраживании)      и        не обеспечивает дегельминтизации и          надежного обеззараживания осадка. Объем аэробных стабилизаторов составляет от ¼ до ½ объема аэротенков (в зависимости от технологии биологической очистки)[13].

Потребность в воздухе для стабилизации при выполнении рекомендаций СНиП – не меньше, чем на очистку сточных вод (6-8 м³ из расчета на осадок, образовавшийся от 1 м³ сточных вод). Однако, на российских КОС редко, когда на аэробные стабилизаторы подавалось такое количество воздуха, максимум – половина. Это приводило к низким значениям распада, не превышавшим 20-25% по беззольному веществу. При существенном недостатке воздуха в сооружениях развивались гнилостные процессы.

Продемонстрированные затраты на объемы сооружений и затраты воздуха для эффективного проведения процесса позволяют сделать вывод, что классическая аэробная стабилизация в 21 веке вообще не должна рассматриваться для средних и крупных городских очистных сооружений  как метод обработки осадка.

Описанные недостатки обусловили развитие за рубежом практически неизвестного в России, кроме узких специалистов, процесса – автотермичного термофильного аэробного сбраживания (английская аббревиатура ATAD).

С биохимической точки зрения этот процесс близок к обычной аэробной стабилизации, однако, по условиям проведения, конструктивному оформлению и эффективности существенно от нее отличается. Сгущенная до 45-60 г.(СВ)/л смесь осадков обрабатывается в закрытых биореакторах, аналогичным используемым в биотехнологических производствах, аэрируемых, как правило, с помощью механических аэраторов, либо механических диспергаторов с подачей в них сжатого воздуха от воздуходувок[8].

В процессе окисления концентрированных осадков выделяющееся теплота нагревает теплоизолированный реактор до температур термофильного процесса – 55-60 ^оС (аналогично процессу компостирования обезвоженных осадков). Важной особенностью процесса является обильное пенообразование, причем пена занимает немалый дополнительный объем в биореакторах.

Такие условия позволяют не только в 2-3 раза ускорить проведение процесса по сравнению с обычной аэробной стабилизацией, но и до 1,5-1,8 раз повысить глубину распада органического вещества осадка, доводя ее до лучших показателей анаэробного сбраживания (50-60 % распада беззольного вещества).

Время пребывания составляет около 9 -15 суток, что, с учетом в 2 раза большего содержания СВ эквивалентно по объему 4,5-7,5 суткам для классической стабилизации по СНиП. Метод обеспечивает любую требуемую для почвенной утилизации (даже для удобрения зеленных культур) степень обеззараживания осадков. Также обеспечивается полная дегельминтизация.

Несмотря на более высокую удельную массопередачу механических аэраторов (диспергаторов) энергозатраты становятся еще выше, чем при классической стабилизации, за счет низкой растворимости кислорода при высокой температуре и более глубокого окисления. Таким образом, метод ATAD может быть экономически оправданным только при ориентации на полную почвенную утилизацию осадка как безопасного и высококачественного удобрения[9].

Распространенность процесса ATAD существенно меньшая, чем анаэробной обработки, но в США он применяется шире, чем в ЕС.

Рисунок 2 – Реакторы автотермичного термофильного аэробного сбраживания

Проведенный выше анализ подводит к выводу, что и в 21 веке анаэробное сбраживание не имеет сравнимых альтернатив для КОС, не ориентированных на полную почвенную утилизацию или сжигание осадка.

Анаэробное сбраживание, как известно – процесс микробиологического разложения органического вещества (ОВ) в отсутствии кислорода с выделением биогаза (смеси метана и углекислого газа). Процесс состоит из нескольких стадий, при сбраживании осадков самой медленной стадией является первая стадия гидролиза сложного органического вещества. Наиболее существенным преимуществом метода анаэробного сбраживания является то, что он не потребляет энергию, а выделяет ее в виде биогаза.

Справочная информация об образовании биогаза, полученного при сбраживании смеси первичного осадка и избыточного ила, и его составе приведена в таблице 1.

Таблица 1 – Состав  биогаза, полученного при сбраживании смеси первичного осадка и избыточного ила

Состав биогаза, % Метан, CH4 Углекислый газ, CO2 Азот, N2 Водород, Н2 Сероводород H2S, Силоксаны, (OSiH2)n	63 (53-70) 37 (30-47) 0,2 0-1 0,03-0,25 0,5-8*10-4
Средний удельный вес биогаза, кг/нм3	1,115
Низшая теплотворная способность (при 65% содержания СН4), ккал/м3 кВт ч/нм3	5500 6450
Выход биогаза, нм3/кг разложившегося БВ	0,9

 

История развития метода в России была весьма непростой. Вначале сбраживание развивалось в Германии от двухъярусных отстойников к отдельным сооружениям, как очень медленный процесс, часто – без подогрева, в том числе – в прямоугольных сооружениях, похожих на перекрытые аэротенки. Отечественные специалисты были первопроходцами высокоинтенсивного сбраживания в термофильном режиме (53 ^оС), опередив зарубежных коллег в этой области на десятилетия.

Промышленное использование сбраживания в СССР началось на московских очистных сооружениях в 1932-34 годах на Кожуховской станции аэрофильтрации. Термофильное сбраживание как метод обработки осадка в стране с непростым санитарно-эпидемиологическим состоянием изначально было ориентировано прежде всего на санитарную обработку осадка. Биогаз использовался только для поддержания процесса.

Обработанный осадок подсушивался на иловых площадках, откуда разбирался на удобрение. Остальные свойства и параметры сброженного осадка, кроме санитарно-гигиенических, после сбраживания и подсушки были несущественны.

За освоением метода в Москве последовало масштабное внедрение метантенков. Около ¾ из них были запроектированы на терм офильный режимом, дававшим огромную экономию по сравнению с европейской практикой – в 4-5 раз меньшие объемы сооружений (при очень малом проектном времени пребывания по СНиП – 5-6 суток). Однако, и такие, уменьшенные по объему или количеству, метантенки часто оказывались не под силу отечественным строителям – протечки в них так и не удавалось прекратить.

Другим слабым местом отечественных конструкций метантенков оказалось склонность к забиванию песком и коркой из-за недостаточно эффективных решеток и песколовок. Обе заложенные в проектах опции перемешивания (механические мешалки и насосы) оказались несостоятельными[23].

У мешалок быстро выходили из строя редукторы, а насос – дорогостоящее и малоэффективное средство для перемешивания таких объемов. В результате единственным средством для перемешивания содержимого оставалась инжекция острого пара для обогрева.

Второй уровень проблем отечественной технологии сбраживания, незаметный при работе с иловыми площадками, выявился при внедрении оборудования механического обезвоживания. В результате высокоинтенсивного и незавершенного процесса сбраживания водоотдающие свойства осадка существенно ухудшались.

Для решения этой проблемы еще в 60-х годах было разработано технологическое дополнение к термофильному сбраживанию в виде промывки (смешения с 2-3 объемами очищенной воды) с последующим уплотнением.

К сожалению, способность сброженного осадка к уплотнению была переоценена. Вначале СНиП предписывал 18 часов уплотнения смеси, потом – до 24 часов. На практике эта величина была не ниже 32 ч (до 48 ч). При больших нагрузках на уплотнители слишком много (до 30%) взвешенных веществ сброженного осадка выносилось обратно в «голову» сооружений, ухудшая работу первичных отстойников (инициировало газообразование в них, нарушало процесс осаждения взвеси), аэротенков (замещение части активного ила) и самих метантенков (увеличение количества сброженного осадка).

В результате ситуация еще более усугублялась нарушением оптимального соотношения сухого вещества избыточного активного ила и осадка первичных отстойников.

В настоящее время описанные негативные последствия преодолены за счет правильных режимов эксплуатации отстойников, использования методов предварительного отстаивания сливной воды с уплотнителей сброженного осадка, а также применения ленточных механических сгустителей на наименее уплотненном осадке.

Тем не менее, дополнительные 5 суток пребывания осадка (по неразбавленному промывной водой) в уплотнителях, а также узлы частичного сгущения осадка являются расплатой за экономию на такое сокращение времени обработки осадка в метантенках.

На рисунке 3 показано расположение метантенков и уплотнителей сброженного осадка на очистных сооружениях, уже по площади, занимемой этими сооружениями наглядно иллюстрирующее последствия неразумной интенсификации.

Также следует добавить, что большая открытая поверхность уплотнителей сброженного осадка делает их основным на очистных сооружениях источником выделения в воздух неприятных запахов.

 

Уплотнители сброженного осадка

Метантенки

Рисунок 3 –  Вид на узел обработки осадка Курьяновских очистных сооружений

Еще одним из важнейших недостатков отечественного опыта сбраживания было вынужденное игнорирование теплообменников для рекуперации тепла сброженного осадка. Отечественная промышленность не выпускала необходимых теплообменников «осадок-осадок», существенно отличающихся по конструкции и требуемому уровню исполнения от теплообменников «вода-осадок». В результате, при термофильном процессе каждая тысяча кубометров сброженного осадка уносит с собой энергию 3 тонн мазута.

Но, как было показано выше, сбраживание, тем не менее, является практически безальтернативным методом стабилизации осадков на крупных сооружениях, не ориентированных только на сжигание или почвенную утилизацию осадка. Одновременно с негативным отечественным опытом, состоятельность технологии была подтверждена на тысячах установках за рубежом, прежде всего – в таких странах, как Германия и Великобритания, где сбраживанию подвергается около 70% осадков.

Заключение

1. Биогазовые установки являются комплексным решением по получению энергии в процессе утилизации отходов пищевой промышленности, агропромышленного комплекса, а также производству тепловой энергии, электричества, и, как побочного продукта утилизации, различных удобрений.
2. Основой автоматизированного блока управления и контроля биогазовой установки является программируемый логический контроллер.

К аналоговым каналам ввода подключаются измерительные датчики, с помощью которых происходит получение информации о состоянии системы, а к дискретным каналам вывода подключаются исполнительные механизмы  – насосы, мешалки и отопительное оборудование.

После этого в ПЛК загружается написанное программное обеспечение (ПО), которое позволяет централизованно хранить и обрабатывать информацию, поступающую с датчиков, а также производить управление ИМ как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Основная задачами программ управления биогазовыми установками является выполнение операций в ПЛК по следующему циклу:

1) опрос входов контроллера;

2) выполнение основной программы с использованием значений с опрошенных входов;

3) запись выходов контроллера;

4) повторение 1-го пункта.

Приоритет аварийного алгоритма выше других, он исполняется в любом случае, приостанавливая любой процесс, кроме ручных и естественных процессов, которые присутствуют в симуляции (естественные потери тепла, откачка субстрата из камеры дображивания, наполнение резервуара для подготовки сырья и др).

Для контроля над температурой в камерах метантенка используются датчики температуры.

Данные поступают в контроллер от датчика в виде цифрового сигнала. Получив ответ от датчика, программное обеспечение микроконтроллера сверяет полученное значение с указанным в коде ПО и, если значение ниже необходимого, подает сигнал на затвор MOSFET- транзистора, который, открываясь, питает реле, управляющее в данном случае нагревательным элементом.

3. В рамках настоящего исследования проектной целью является внедрение автоматизированной биогазовой системы на очистных сооружениях канализации. Реализация настоящего проекта предполагается на базе Муниципального унитарное предприятие Жилищно-коммунальное хозяйство «Сюмсинское».

Автоматизация технологических процессов анаэробного сбраживания осадков сточных вод предлагается за счет внедрения в практику утилизации стоков, ЖБО административных зданий, расположенных на территории с. Сюмси УР, путем строительства станции по переработке ЖБ.

После проведенного анализа рынка компонентов систем автоматики для создания биогазовой установки были выбраны средства автоматизации фирмы ОВЕН. Основу блока управления составляют контроллеры ОВЕН ТРМ210 и ПР114. Данные контроллеры оснащены всем необходимым для автоматизированного управления лабораторной установкой, а также что не мало важно обладают привлекательной ценой.

Наличие дисплея, интегрированного в корпус данных контроллеров, позволит осуществлять контроль параметров непосредственно на нижнем уровне автоматизации.

На основе поступившего сигнала, ТРМ210 формирует управляющие сигнал на исполнительный механизм (ТЭН). Температура измеряется с помощью термопары ТСМ 100. С помощью ТЭНа осуществляется нагрев загруженного субстрата до требуемой температуры (40-42 ⁰С).

Также, для равномерного нагрева субстрата и поддержания температуры в реакторе спроектирована система перемешивания субстрата с помощью мешалки так и при помощи циркуляции газа вырабатываемого в реакторе, работа циркуляционного насоса и двигателем мешалки управляет программируемое реле ПР114.

4. Работа над реализацией автоматизации биогазовой установки будет проводиться в три этапа: проектные работы, монтаж систем автоматизации установки, пробная эксплуатация установки. Общая продолжительность проекта: 8 месяцев.

Затраты на оборудование и комплектующие составляют 443000 руб..

Общая численность вовлеченных в проект рабочих и специалистов составляет 25 человек.

Стоимость затрат на оборудование для автоматизации и пусконаладочные работы составляет 5927 тыс. руб..

Поскольку в настоящей работе проводится анализ внедрения биогазовой установки для нужд муниципальных предприятий, расчет эффективности с позиций рентабельности и окупаемости проектов проводить нецелесообразно ввиду отсутствия положительного денежного потока.

В ходе исследования мы пришли к выводу, что совокупная рыночная стоимость произведенного годового объема газа составит 87600 м³ в год, что составит 560640 руб. в денежном выражении.

Таким образом, мы можем говорить, что разработанный нами проект эффективен.

 

Список литературных источников

 

1. Распоряжение Правительства РФ от 29.10.2021 N 3052-р «Об утверждении стратегии социально-экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года». – Доступ из справочно правовой системы Консультант Плюс.
2. Ахмедов, Р. Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии : учебник / Р. Б. Ахмедов. – Москва : Знание, 1988 – 46 с.
3. Баадер, В. Биогаз: теория и практика : учебник/ В. Баадер, Е. Доне; пер. с нем. и предисловие М. И. Серебряного. – Москва : Колос, 1982 – 148 с.,ил.
4. Баадер, В. Биогаз: теория и практика [Текст] / В. Баадер, Е. Доне, М. Бренндерфе. Перевод с нем. и предисловие М.И. Серебряного. М.: Колос, 1982. – 148 с.
5. Баширoв Р.Ф. Разрабoтка и oптимизация прoцеccа пирoлиза углевoдoрoднoгo cырья на oтрабoтаннoм цеoлитcoдержащем катализатoре: автoреф. диc. канд. техн. наук. / Р.Ф. Баширoв – УФА, 2012, 24 c.
6. Веденев А.Г. Биогазовые технологии в Кыргызской Республике : учебник / А.Г.Веденев, Т. А. Веденева. – Бишкек: Типография «Евро», 2006 – 90 с.
7. Веденев, А. Г. Руководство по биогазовым технологиям : учебник / А. Г. Веденев, Т. А. Веденева. – Бишкек : ДЭМИ, 2011 – 84 с. Караева, Ю.В. Обзор биогазовых технологий и методов интенсификации процессов анаэробного сбраживания / Ю.В. Караева, И.А. Трахунова // Труды Академэнерго. – 2010 – №3. – С.109-127.
8. Волеваха, Н. М. Нетрадиционные источники энергии : учебник / Н, М. Волеваха, В. А. Волеваха. – Москва : МЭИ, 1983 – 289с.
9. Вохмин, В.С. Разработка энергосберегающей электротехнологии сбраживания навоза с использованием индукционного нагрева: автореф. дисс. …канд. тех. наук: 05.20.02 / Вохмин Вячеслав Сергеевич. – Ижевск, 2011. – 20 с.
10. ГОСТ Р 53790-2010 Нетрадиционные технологии. Энергетикабиоотходов. Общие технические требования к биогазовым установкам. – Введ.01.01.2011. – Москва : Стандартинформ, 2011 – 15 с.
11. Гриднев, П.И. Эмиссия парниковых газов и аммиака из навоза в процессе уборки и подготовки его к использованию [Текст] / П.И. Гриднев, Т.Т. Гриднева // Journal of VNIIMZH. – 2017. – №1(25). – С. 25-33.
12. Гусева Т.В., Бегак М.В., Молчанова Я.П. Углеродный след коммунальных очистных сооружений: оценка, сокращение, сертификация. Техническое регулирование. 2012, №9-10
13. Гюнтер Л.И. Метантенки : учебник / Л.И. Гюнтер, Л.Л. Гольдфарб. – М: Стройиздат, 1991 – 128 с.
14. Данилович Д.А. Переработка раздела «Очистные сооружения» при актуализации СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения». Сборник научных трудов «Проекты развития инфраструктуры города», выпуск 11, 2011.
15. Данилович Д.А. Переработка раздела «Очистные сооружения» при актуализации СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения». Сборник научных трудов «Проекты развития инфраструктуры города», выпуск 11, 2011.
16. Евтеев, В. К. Возможность перемешивания субстрата потоком газа в анаэробных установках / В. К. Евтеев, Ф. А. Васильев // Вестник ИрГСХА. – 2010. – № 38. – С. 58-65.
17. Иванов O. Б. Совершенствование работы шламонакопителей на Курьяновской и Люберецкой очистных сооружениях г. Москва. Конференция IWA по управлению осадком «Устойчивое обращение с осадком: современное состояние, проблемы и перспективы». 29-31 мая 2006 г., Москва.
18. Ильин, С. Н. Ресурсосберегающая технология переработки свиного навоза с получением биогаза : дис. … канд. техн. наук : 05.20.01 / Ильин Сергей Николаевич. – Иркутск, 2005 – 171 с.
19. Ковалев А.А. Повышение энергетической эффективности биогазовых установок: дис. … канд. тех. наук: 05.20.01 / Ковалев Андрей Александрович. М., 2014. – 120 с.
20. Комина, Г. П. Получение и использование биогаза в решении задач энергосбережения и экологической безопасности: учеб.пособие / Г. П. Комина, А. В. Сауц; СПбГАСУ. – СПб.,2017. – 95 с.
21. Костромин, Д.В. Анаэробная переработка органических отходов животноводства в биореакторе с барботажным перемешиванием: автореф. дисс. …канд. тех. наук: 05.20.01 / Костромин Денис Владимирович. – Йошкар-Ола, 2010. – 17 с.
22. Костромин, Д.В. Анаэробная переработка органических отходов животноводства в биореакторе с барботажным перемешиванием: автореф. дисс. …канд. тех. наук: 05.20.01 / Костромин Денис Владимирович. – Йошкар-Ола, 2010. – 17 с.
23. Леонтьев В.А., Андреев К.В. Повышение энергоэффективности работы очистных сооружений путем строительства биогазовой когенерационной станции. – Материалы Всероссийской (национальной) научно-технической конференции – Пенза, 2019. – 551 с.
24. Лизунов, Н. Ю. Теплопотери и тепловая изоляция метантенка мобильного биогазового комплекса в климатических условиях Казахстана / Н. Ю. Лизунов // Вестн. ПГУПС. – 2014 – № 4 – С. 31 – 34
25. Получение биогаза из навоза [Электронный ресурс]– Режим доступа : http://www.ess-ltd.ru
26. Скорб, И. И. Анализ физико-механических свойств жидкого навоза / И. И. Скорб // Передовые технологии и техническое обеспечение сельскохозяйственного производства : материалы Междунар. науч.-практ.конф., Минск, 30 – 31 марта 2017 г. – Минск : БГАТУ, 2017 – С. 205 – 207
27. Способ анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов и метантенк для его осуществления / Т. Я. Андрюхин; заявитель Андрюхин Т.Я. – № 92009236/13; заявл. 01.12.1992 ; опубл. 27.02.1998, Бюл. №13. – 2с. 23
28. Токмолдаев А.Б. Обоснование технологической схемы и параметров установки для переработки и обеззараживания навоза в условиях малых сельхозформирований : дис… канд. тех. наук : 05.20.01/78Токмолдаев Андрей Борисович. – Алматы, 2009 – 116 с.
29. Трахунова, И. А. Повышение эффективности анаэробной переработки органических отходов в метантенке с гидравлическим перемешиванием на основе численного эксперимента : дис. … канд. техн. наук : 05.20.01 / Трахунова Ирина Александровна. – Казань, 2014 – 115 с.
30. Чубайс А.Б., Зубакин В.А., Копылов А.Е. Развитие возобновляемой энергетики в России: технологии и экономика – М.: Издательская группа Точка, 2020. – 464 с.
31. Шульц Х. Б. Биогазовые установки : практическое пособие / Х.Б Шульц. – ZorgBiogas. – 268с.