CC BY
14
УДК 504.062:330.15
Макишко Л.М., здобувач © Лъв\всъкий нацюналънийутеерситет ветеринарногмедицини та бютехнологт ¡мет С.З. Гжицъкого
ОДЕРЖАННЯ МШЕРАЛЬНОГО ДОБРИВА ПРИ ОЧИСТЦ1 БЮГАЗУ
Дослгджено, що при проходжент бюгазу через воду, вона насичуетъся цшними корисними елементами, теля чого п можна використовувати як добриво. При досягнент концентрацИ азоту 16,4-20,5% у вод1, через яку пропускаютъ бюгаз, воду в1дбираютъ у герметичт емност1 / застосовуютъ для тдживлення рослин. Доведено, що багаторазове пропускания газу через воду сприяе збыъшенню насичення пкорисними елементами.
Ключое1 слова: бюгаз, бюдобриво, метаногени, мтералъне азотне добриво.
Постановка проблеми. Значне забруднення зовшшнього середовища, яке продовжуеться з наростаючими темпами, веде до необхщносп створення нових технолог1й, як1 б зменшували цей вплив [12].
Одними з таких технологш е бюгазов1 установки, як1 можна вважати очисними спорудами в1дход1в с1льського господарства (гнш, гно!вка, ст1чн1 води), м'ясо - переробних п1дприемств, цукрових, спиртових, рибних завод1в, боень, тому що вс1 ц1 в1дходи активно переробляе анаеробна м1крофлора до нешк1дливих, легкозасвоюваних рослинами форм, а гази як1 при цьому утворюються, людина використовуе в сво!х ц1лях. Виробництво б1огазу дозволило запоб1гти викидам метану в атмосферу [9]. Метан впливае на парниковий ефект в 21 раз сильшше, н1ж С02 1 перебувае в атмосфер! 12 роюв [9]. Уловлювання метану кращий короткостроковий спос1б запоб1гання глобальному потепл1нню. Очищений б1огаз - бюметан е аналогом природного газу I мютить 90-95% метану.
Бюдобриво, яке вноситься у грунт, збагачене мкрофлорою у 10 раз1в бшьше, н1ж гн1й, поживн1 речовини знаходяться у легкодоступн1й для рослин форм1, що веде до зб1льшення врожайност1 на 30-40 % [7].
В нашому способ! ми пропонуемо воду, через яку проходить бюгаз, використовувати як добриво. Таким чином ми одержимо очищений водою бюгаз з бшьшим вмютом метану, еколопчно чисте бюдобриво I додатково мшеральне азотне добриво.
Метою наших дослщжень було створення такого способу очистки бюгазу при його виробництв1, який сприяв би зменшенню енерговитрат на очистку бюгазу, а також додатково забезпечував одержання м1нерального азотного добрива з води, яка е водяним запором в очисному пристро! .
© Науковий кер1вник - доктор бюлопчних наук, професор Малик О.Г. Макс1шко Л.М., 2012
110
Матер1али 1 методи дослщжень. У процеа роботи проводили х1м1чне дослщження вод, у яких визначали рН дослщжувано! води (1), вмют у нш гщрокарбонаив (2), карбонатов (3), вшьних карбонат1в (4), арководню (5), ам1аку I юшв амонш (6), фосфат1в (7) .
Для дослщу було взято два види бюматер1ал1в (свинячий гнш I курячий послщ), як1 одночасно паралельно були закладеш у розроблену нами лабораторну бюгазову установку для бродшня (Патент Украши № 69130 вщ 25.04.2012). Бюгаз, який утворився внаслщок бродшня гною, в мезофшьному режим! при температур! 34°С проходив по вщвщнш труб1 в перший очисний пристрш (герметичний резервуар з перевареною водою), а бюгаз, який утворювався при бродшш курячого послщу, проходив у другий такий же резервуар з водою I там очищався з подальшим вщводом в накопичувальш емностг Для одержання ам1ачно! води потр1бно через контрольну переварену воду пропускати бюгаз стшьки раз1в, щоб концентраци амонш становила 2025% (з вмктом азоту 16,4-20,5 %), що вщповщае вимогам стандарту до ам1ачно! води. В цьому випадку очисний пристрш (герметичний резервуар з одшею I тою самою перевареною водою) використовували у кшькох циклах бродшня, що починались ¿з закладання св1жого гною. Домшки вуглекислого газу I Ырководню в ам1ачнш вод1 додатково видаляли осаджуванням, вапном або випаровували у вщкритш банщ (С02 випаровувався, а амонш залишався) до необхщного значения рН , яке постшно контролювали. При цьому потр1бно враховувати, що теля досягнення рН бшьше 7,5 амонш поступово починае переходити у леткий ам1ак, тому потр1бно не допускати надм1рне зростання лужностг Було здшснено пор1вняння х1м1чних показниюв проби переварено! води, через яку проходив бюгаз з курячого посл1ду (добриво № 1) ¿з аналопчними показниками води, через яку проходив бюгаз з свинячого гною (добриво № 2) протягом п яти д1б (табл. 2). При цьому, визначали швидккть випаровування С02 ¿з води через певш штервали часу I змшу рН води (графж 1). А також пор1внювалась проба води через яку пройшов бюгаз курячого послщу при тривалосп бродшня 10 д1б (добриво № 3) ¿з пробою води через яку пройшов бюгаз курячого послщу при тривалост1 бродшня 5 д1б (табл. 3). Контрольними були х1м1чш показники проби переварено! води (табл. 1).
Результата дослщжень. У таблиц! 2 наведено пор1вняння дослщно! проби води, через, яку пройшов бюгаз курячого послщу, ¿з дослщною пробою води, через яку пройшов бюгаз свинячого гною при тривалост1 бродшня 5 д1б. Дослщш проби води добу теля бродшня витримували при кшнатнш температур! герметично закритими. Пот1м були помщеш в холодильник на добу, теля чого проводили дослщження.
При пор1внянш двох вищезгаданих вид1в добрив водневий показник (рН) мшерального добрива, одержаного при очистщ бюгазу курячого послщу у вод1, е вищим, шж добрива, одержаного при очистщ бюгазу свинячого гною, на 0,36. Вшьно! вуглекислоти у добрив1, одержаному при проходженш бюгазу ¿з з курячого гною (мшеральне добриво № 1), менше у 1,5 раза (на 32,8 %), ар1вень
111
фосфата у два рази вищий пор1вняно з добривом, отриманим теля переробки свинячого гною. У мшеральному добрив1, одержаному при очистщ бюгазу свинячого гною, арководню бшьше у 2 рази. Фосфатов у добрив1 № 1 бшьше у 2,2 раза пор1вняно ¿з добривом № 2. Амонш у добрив1 № 1 бшьше у 52 рази. Азоту у добрив1, утвореному при проходженш бюгазу з курячого посл1ду через воду, бшьше у 52 рази. Фосфору у курячому бшьше у 2,2 рази.
Таблиця 1
\iivii4Hi показники переварено'1 води _
Методи Показники Вим1рюваш
вим1рювання величини
8 рН 7,24
2 Пдрокарбонати (НС032 ),мг/дм3 273,4
-«- мг С02 /дм3 (г1дрокарбонат1в) 197, 1
10 Карбонати (СО), мг/дм3 не виявлено
11 В1льна СОг, мг/дм3 13,0
13 С1рководень (Н28), мг/дм3 < 0,2
6 Ам1ак 1 юни амон1ю (КН4+) (сумарно) 0,53
МГ N /дм3 0,41
4 Фосфати (Р043"), мг/дмз 0,280
-«- МГ Р/ дм3 0,091
Таблиця 2
Х1м1чний склад рвдкого мшерального добрива, одержаного при очистщ бюгазу з курячого послвду (добриво № 1) 1 свинячого гною (добриво № 2) ¡з _п'ятндобовнм проходженням газу через воду, М ± т, (п = 3)_
№ Показники Добриво № 1 Добриво № 2
за/п
1 рН 5,69±0,03 5,33±0,01
2 Пдрокарбонати(НС032 ), мг/дм3 283,1±3,99*** 197,7±3,19
-«-мгС02 /дмз (пдрокарбонапв) 204,2±0,56*** 142,2±0,04
3 Карбонати (С032"), мг/дм3 не виявлено не виявлено
4 В1льна СОг, мг/дм3 532,4±1,64* 792,4±3,12
5 С1рководень (Н28), мг/дм3 2,0±0,1** 4,10±0,008
6 Ам1ак 11они амон1ю (NH4+) (сумарно) ; 2,59±0,006*** < 0,05±0,001
мг/дм3 2,01±0,08*** <0,039±0,01
МГ N /дм3
7 Фосфати (Р043"), мг/дмз 0,514±0,05* 0,236±0,02
-«- МГ Р/ дм3 0,167±0,01* 0,077±0,01
У таблиц! № 3 пор1внюеться мшеральне добриво № 3, яке утворилося при проходженш бюгазу курячого посл1ду через переварену воду протягом 10 дн1в (добриво № 3) ¿з добривом № 1, яке утворилося на при проходженш бюгазу через воду протягом 5 дшв (добриво № 1). У добрив1 № 3 мктиться у 8 раз1в бшьша к1льк1сть амон1ю пор1вняно з добривом № 1, тому що через воду пройшло бшьше бюгазу. Азоту у проб1 води, через яку проходив бюгаз протягом 10 дшв, у 8 раз1в бшьше. Вшьно! вуглекислоти у добрив1 № 3 у 2,3 рази бшьше, шж у добрив1 № 1. С1рководню у добрив1 № 3 б1льше у 1,6 раза.
112
Таблиця 3
Х1м1чний склад рвдкого мшерального добрива одержаного при очистщ бшгазу з курячого послвду ¡з пя'тидобовим проходженням газу через воду (добриво № 1) 1 мшерального добрива одержаного при очистщ бшгазу з курячого послвду ¡з десятндобовим проходженням газу через воду
(добриво № 3), М ± т, (п = 3)
№ Показники Добриво № 1 Добриво № 3
за/п
1 рН 5,69±0,71 5,65±0,2
2 Г1дрокарбонати (НС032 ), мг/дмз 283,1±6,81* 239,2±4,12
-«- мг С02 / дмз (пдрокарбонапв) 204,2± 0,56*** 172,5± 0,56
3 Карбонати (С032"), мг/дм не виявлено не виявлено
4 В1льна С02, мг/дмз 532,4±23,49** 1200±10
5 С1рководень, мг/дмз 2,0±0,02** 3,12±0,08
6 Ам1ак 1 йони амон1ю (КИ4+) (сумарно) ; мг/дмз 2,59±0,23** 20,8±0,54
-«- МГ N / дмз 2,01±0,13* 16,22±2,01
У випадку кислих грунтов для нейтрал1зацп1х кислотност1 потр1бне добриво з бшьшою лужною реакщею. Для цього до попередньо! ам1ачно! води, насинено! додатково С02 1 Н28 додавали гашене вапно Са(ОН)2 для одержання вапняно-ам1ачного добрива (зв'язаш вапном вуглекислота I Ырководень осщали на дно).
Для визначення кшькост1 вапна - Са(ОН)2, необх1дного для нейтрал1заци 1200 мг/дм 3 вшьного вуглекислого газу I 239,2 мг/дм3 г1дрокарбонату НСОз-, а також арководню И28 у досл1дн1й проб1 води (табл.4) проводили розрахунки :
Хг 1,2 г
1). Са(ОН)2+ С02 = СаСОз | + Н20
74 44
Хг = 74*1,2 г/44 = 2,01 ;
Хг 239,2*10"3г
2). 2Са(ОН)2 + 2НС032= 2СаС03 + 3 Н20
2*74 2*61
Хг = 2*74*3,2*10"3/ 2*61 = 2, 79 г ;
Хг 3,12*10"3
3). Са (ОН)2 + Н28 = Са8 + 2 И20
74 34
Хг = 74*3,12*10"з/34 = 0,067 ;
В результат! потр1бно внести 4,867 г вапна на 1 л води (8 дшв курячий послщ). 3 метою недопущения надм1рно! лужност1 вносимо до води половину розраховано! дози. При цьому утвориться ам1ачна вода з незначною кшькктю дом1шок. Поверхневий шар води можна зливати, в1докремивши в1д осаду.
113
1з рисунку 1 бачимо, що теля витримування добрива № 1 вщкритим при юмнатнш температур! через кожну годину зменшуеться р1вень С02, внаслщок випаровування I при цьому рН розчину збшьшуеться в лужну сторону.
Звщси зрозумшим е також можливкть регулювати рН добрива. Шсля досягнення необхщного рН добрива його герметизуемо I збер1гаемо на холодг В таких умовах випаровування С02 припиниться I рН залишиться сталим.
Рис. 1. Залежшсть змши рН рщкого мшерального добрива в лужну сторону вщ швидкосл випаровування вуглекислого газу
М1ж часовою динамжою змш показниюв рН та концентрацп С02 у рщкому добрив1 юнуе ткний корелятивний зв'язок (г - 0,74 - 0,98).
Висновки
1. Дослщжено, що при проходженш бюгазу через воду, вона насичуеться цшними корисними елементами, теля чого И можна використовувати як добриво.
2. Доведено, що багаторазове пропускания газу через воду сприяе насиченню И корисними елементами.
3. Для утворення ам1ачно! води швидший ефект буде досягнуто коли, через воду пропускати бюгаз, що утворився внаслщок бродшня курячого послщу, оскшьки вш мштить бшьше амонш у 52 рази пор1вняно ¿з свинячим гноем.
4. Пропонуемо два способи регулювання рН рщкого мшерального добрива, одержаного при очистщ бюгазу водою, в б1к збшьшення:
1. шляхом розгерметизаци добрива ¿з випаровуванням С02 ;
2. завдяки додаванню вапна.
Л1тература
1. Боглаенко Д.В., Адамчук Б.1., Шапорев В.П. Бюмаса як альтернативне джерело енерги // Тези доповщей 1-го Всеукрашського з'1зду еколопв: м1жнар. наук.-техн. конф., 4 -7 жовтня 2006 р. - Вшниця. 2006. - С.215.
2. ГОСТ 23268.3-78. Води мшеральт питт л1кувальш, л1кувально-столов1 I природт столовг Методи визначення гщрокарбонат-ютв (титрометричний метод). Введ. 01.09.1978. - М.: Вид-во стандарт, 1978. - 15 с.
3. ГОСТ 4192-82. Вода питна. Методи визначення мшеральних азотовмктимихречовин . Введ. 25.01.1982. - М.: Вид-во стандарт1в, 1982. - 2 с.
114
4. ГОСТ 18309-72. Вода питна. Метод визначення вмкту пол1фосфат1в. Введ. 28.12.1972. - М.: Вид-во стандарт, 1972. - 1 с.
5. Господаренко Г. Удобрюемо сонечко // Агроб1знес сьогодш. - 2012. -
№ 7.
6. Городнш Н.Г.,Петренко М.И., Яворський А.Г. Кормовиробництво з основами землеробства. - 2-ге видання, перероб. I доп. - К.: Вища школа, 1983. - 328 с.
7. Горбик. В. Переходимо на бюдобриво // Д1м, сад, город. - 2011 р. - № 4. (кв1тень)
8. ДСТУ 4077-2011. Яюсть води. Визначення рН.
9. Кузнецова Анна. Чи прибуткове виробництво 6iora3y ? // Агроб1знес сьогодш. - 2012. - № 8.
10. Строганов Н.С., Бушова Н.С. Практичний поЫбник по гщрох1мп. -Вид-во Московського ушверситету. 1980. - С. 74. (метод визначення карбонат1в).
11. Строганов Н.С., Бушова Н.С. Практичний поЫбник по гщрох1ми. - М.: вид-во Московського ушверситету, 1980. - С.69-72. (метод визначення вшьно! вуглекислоти).
12. Ткаченко С.П., Ларюшк1н С.П., Степанов Д.В. Бюконверая орган1чних в1дход1в АПК та еколопчно збалансован1 технолог!! // Еколог1чний в!сник. -№ 5-6, 2002. - С.6 -7.
13. Шицкова А. П. Методи досл1дження якост1 води водойм. - М.: Медицина. - 1990. - 114 с. (метод визначення арководню).
Summary Maksishko L.M.
Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after
S.Z.Gzhytskyj
AN ESTIMATION OF PROCESS OF RECEIPT OF PLOUGHED-MINERAL FERTILIZER IS AT CLEANING OF BIOGAZ.
Investigational, that at passing of biogas through water it is saturated valuable useful elements, whereupon it can be considered a fertilizer At mixing of this fertilizer with the dung of chickens, pus of animals which appeared by fermentation get a complex organically-mineral fertilizer due to combination of positive sides both. Than more times to skip gas through water, the more so it is saturated useful elements.
Key words: biogas, biotfertilizer, anaerobic microorganisms.
Рецензент - д.с.-г.н., професор, чл.-кор. НААНУ Кирил1в Я.1.
115
