CC BY
5UDC 636.087.26:631.22.018
KICHIK HAJMLI BIOGAZ QURILMASINING LOYIHA PARAMETRLARINI HISOBLASH VA FOYDALANISH ISTIQBOLLARI
Murodov Muzafar Khabibullaevich t.f.n dots.Nammangan muhandislik-qurilish institute e-mail: m [email protected]
Axmedov Avazbek Boxodir o'g'li Staj.o'qit. Nammangan muhandislik-qurilish institute e-mail: [email protected]
Rahmonov Imomidin Abdumalik o'g'li Talaba. Nammangan muhandislik-qurilish institute e-mail: [email protected]
Annotatsiya. Respublikamizda an'anaviy yoqilg'i turlarini iste'mol qilish va ulardan foydalanish darajasining oshishi natijasida atmosferaga chiqarilayotgan zararli gazlar ko'payishiga, shuningdek, hududlarda energiya tanqisligiga olib kelmoqda. Ushbu ilmiy ishda kam quvvatli avtonom energiya iste'molchilari uchun ko'chma biogaz qurilmasi loyihalashtirildi va ishlab chiqildi. Ushbu ishda asosiy xomashyo maishiy chiqindilardir.
Аннотация. В результате повышения уровня потребления и использования традиционных видов топлива в нашей республике приводит к увеличению выбросов вредных газов в атмосферу, а также к энергодефициту в регионах. В данной научной работе была спроектирована и разработана портативная биогазовая установка для маломощных автономных потребителей энергии. Основным сырьем в этой работе являются бытовые отходы.
Annotation. As a result of the increase in the level of consumption and use of traditional fuels in our republic, it leads to an increase in harmful gases released into the atmosphere, as well as energy shortages in the regions. In this scientific work, a portable biogas plant for low-power autonomous energy consumers was designed and developed. The main raw material in this work is household waste.
Kalit so'zlar. CO2; organik chiqindilar; substrat; biogaz; metanni yoqish.
Ключевые слова. СО2; органические отходы; субстрат; биогаз; метан воспламенение.
Keywords. CO2; organic waste; substrate; biogas; methane; ignition.
Kirish. Respublikamizda markazlashgan elektr tarmog'i mavjud bo'lishiga qaramasdan, qish faslida ayrim nosozliklarni vujudga kelishi tufayli qishloq hududlarigacha elektr energiya yetmaydigan holatlar kuzatilishi mumkin. O'zbekistonning 60%dan ko'proq aholisi qishloq hududida istiqomat qiladi, ulardan deyarli 30.5% qismi kam ta'minlangan. Energiyaning noto'g'ri ta'minlanishi mahalliy aholining daromad topish imkoniyatlariga salbiy ta'sir ko'rsatmoqda.O'zbekistonda sug'oriladigan qishloq xo'jalik maydonlarini asosan g'o'za, g'alla, kungaboqar va poliz ekinlari egallaydi. Hozirgi kungacha g'o'zaning poyasidan qisman spirt, qog'oz va bir qancha qurilish materiallarini ishlab chiqarishda xomashyo sifatida foydalanib kelinadi. Qolgan o'simliklarning poyalari tashlab yoki yoqib yuboriladi. Mana shu qishloq xo'jalik chiqindilaridan ham biomassa, ya'ni bioyoqilg'i sifatida foydalanish mumkin.Tarkibida metan gazga ega bo'lgan biogaz bakteriyalar tomanidan organik moddalarning parchalanosh natijasida yuzaga keladi.Turli xil bakteriyalar guruhlari organik substratlarni (asosan suv, oqsil,
yog' va uglevodlardan tashkil topgan ) va meniral moddalarni birlamchi asosiy tarkibiy qisimlarga bo'linadi bullar - karbonat angidrid, minarallar va suv tashkil qiladi.
Muammoning o'rganilganlik darajasi. Biogaz qurulmasi reaktorida moddalarni aralashish jarayonida hosil bo'lgan mahsulot sifatidagi gazni biogaz dep ataladi. Yonuvchan metan gaz (CH4) biogazning asosiy energetik komponenti hisoblanadi va uning ulushi 5 % dan 85 % gacha (mavjud biogaz qurulmalarida substrat tarkibiga qarab o'rtacha 55 % - 75%) ko'padi.Parchalanishda bunday tabiiy jarayon faqat anaerob sharoitda, ya'ni bu muhitda kislarod bo'lmagan holda ko'padi. Ushbu parchalanish jarayoni chirish ham dep ataladi va bunday chirish ko'llarda, botqoqliklarda yana boshqalarda kuzatish mumkin. Bunday muhitlarda agarda kislarod mavjud ko'psa, organik moddalarni boshqa bakteriyalar parchalaydi. Bunday holda jarayoni kompostlash dep ataladi[1]. Energiya va yuqori samarali organik o'g'itlar olish uchun biomassa va biogaz texnologiyalaridan foydalanish respublika fermer va dehqon xo'jaliklari faoliyatining eng istiqbolli yo'nalishlaridan hisoblanadi. Uy-xo'jalik, oshxona chiqindilari va suyuq go'ngdan foydalanilganda suv va qattiq moddalar orasidagi nisbat 1:1 bo'lishi lozim. Umuman olganda qattiq moddaning konsentratsiyasi og'irlik bo'yicha 8-11% ni tashkil etishi kerak. Mamlakatimizda sug'oriladigan qishloq xo'jalik maydonlarini asosan g'o'za,g'alla, kungaboqar va poliz ekinlari egallaydi. Hozirgi kungacha g'o'zaning poyasidan qisman spirt, qog'oz va bir qancha qurilish materiallarini ishlab chiqarishda xomashyo sifatida foydalanib kelinadi. Qolgan o'simliklarning poyalari tashlab yoki yoqib yuboriladi. Mana shu qishloq xo'jalik chiqindilaridan ham biomassa, ya'ni bioyoqilg'i sifatida foydalanish mumkin.
Maqsad. Hammamizga ma'lumki, ko'pgina qishloq joylariga tabiiy gaz bilan ta'minlashning iloji yo'q. Buning oldini olish uchun ya'ni aholini tabiy gaz bilan ta'minlash uchun tabiiy usulda olinadigan texnologiyadan foydalanish lozim. Gaz bormagan gaz oborishning iloji bo'lmagan joylarda juda qo'l keladi. Har bir oila uchun bu texnologiya juda muhim hisoblanadi. Ya'ni oila buyujetiga ham qolaversa davlat buyujetiga ham katta yordam hisoblanadi. Atrof - muhitga zarar yetkazuvchi chiqindilarni bartaraf etib, ularni foydali maqsadlarda ishlatish mumkin. Qurilmaning yana bir ommalashgan turi - uzluksiz ishlaydigan reaktordir. Bunday qurilmada bioreaktorga har kuni ma'lum miqdorda chiqindi solib turiladi, shuncha miqdordagi achigan substrat maxsus idishga bo'shatiladi. Bioreaktordagi substrat miqdori doimiyligicha qoladi. Ko'pchilik kichik qurilmalarga bir kunlik xomashyo kuniga 1-2 marta solib turiladi. Uzluksiz rejimda ishlaydigan katta bioreaktor.1-rasm Metantankda biogaz hosil bo'lishiga ta'sir ko'rsatuvchi ko'plab omillar mavjud va ular o'rtasidagi bog'liqlik nihoyatda murakkab xususiyatga egadir. Metantankda olinadigan biogazning foydali miqdori bakteriya tomonidan hosil qilingan gaz hamda jarayon maromida kechishi uchun foydalaniladigan gaz miqdoridan farq qiladi. Hosil bo'ladigan biogaz miqdori muayyan darajada metantankka solinadigan xomashyo miqdori, tarkibidagi qattiq moddalar, ularning biologik parchalanishi, achitish uchun ishlatiladigan harorat, shuningdek, ingibatorlar mavjudligiga bog'liqdir. Jarayon maromida kechishi uchun zarur bo'lgan energiya esa metantankning harorati, dastlabki xomashyo va atrof-muhit haroratiga bog'liq. Bioreaktorning ustki darajasi, issiqlik izolyatsiyasi uchun foydalaniladigan issiqlikni almashtirib beruvchi qurilma samaradorligi, xomashyoni aralashtiradigan va yetkazib beradigan mexanizmning energiya iste'moli esa boshqa omillar sirasiga kiradi.
Asosiy qism: Ishlab chiqarilgan biogazning o'rtacha oylik miqdorini hisoblash uchun bir kilogram yangi go'ngdan kunlik biogaz hosilini aniqlash kerak.
Bir kunlik biogaz hosildorligi quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi [2]:
bu yerda GB - reaktorga yuklangan substrat massasi, kg/sutka; P - yuklangan 1 kg
3
substratdan hosil qilingan biogas miqdori, m /kg.
1-rasm. Biogaz olishda foydalaniladigan biorektorlar
Talab qilinadigan bioreaktorning hajmi yig'iladigan xom-ashyo (honadonlardan chiqadigan mashiyi chiqindi va idishlarni yuvilganda qoladigan yog'lama suv) ning kunlik miqdoriga bog'liq va u quyidagicha aniqlanadi:
= (2) <i>pn-i
bu yerda Vi=V1 - reaktorning hajmi dagi), m3; Vi=V2 - reaktorning hajmi (na dagi), m3; <p -reaktorning to'ldirish koeffisiyenti, ^=0,8.. .0,9; p - substrat zichligi, kg/m3; nt=n2 kunlar soni, nt= 6... 14.
Yuqoridagilarga asoslanib, reaktorning hajmini aniqlash uchun quyidagi formulani hosil qilish mumkin:
agar (ïij = n2) o'tkazilgan eksperimentlar ma'lumotlariga foydalangan holda substratning fermentatsiya davrini aniqlaydigan bo'lsak, n2=12.. .24, u holda reaktorning hajmi:
Gazgolderning kerakli hajmini quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi:
Vc=VBK (5)
bu yerda VB - sutkalik hosil bo'lgan biogaz miqdori, m3; K - gazgolder hajmidagi zahira koeffisiyenti.
Zahira koeffisiyenti biogazni iste'mol qilish va ishlab chiqarish grafigiga muvofiq aniqlanadi. Mayishiy chiqindini suyultirish yaroqsiz oqava suvlar yordamida amalga oshirilishi iqtisodiy foyda beradi. Ayniqsa, uni suyultirish va yetarli darajada namlikka ega bo'lgan substratni hosil qilishda toza suvdan foydalanmay uni tejash imkoniyati ushbu metodikaning muhimlik darajasini yanada oshiradi. Shuningdek, honadonlarda suyuq chiqindilarni va boshqa
oqava suvlarni vaqtincha saqlash uchun omborlarini qurish katta kapital qo'yilmalarni asossiz ravishda sarflashni talab etadi. Buni esa har doim ham imkoniyati mavjud emas. Biogaz qurilmasi uchun bunday suyuq organik chiqindilarda suv, ozuqa qoldiqlari boshqa mexanik qo'shimchalardan iboratdir. Yoki shunchaki oqava suvlar ham shu toifaga kiradi. Honadonlarda yoki kompleksida bir sutkada olinadigan mayishiy chiqindini miqdori quyidagi formula bo'yicha aniqlanishi mumkin.
bu yerda, mgi - bir inson uchun honadonda tayorlanadigan oziq ovqatdan ajralib chiqadigan sutkalik maishiy chiqindi, kg; m.,, - bir inson uchun honadonda ishlatiladigan idishlarni yuvishda ishlatiladigan sutkalik suv miqdori, kg; mmi - qo'shimch aralashadigan sutkalik mexanik aralashmalar soni, kg; nt - bitta honadondagi insonlar soni, m - ishlab chiqarish guruhlari soni.
Bir yil davomida maishiy chiqindi chiqishi quyidagicha aniqlanadi:
bu yerda D - maishiy chiqindi yig'iladigan kunlar soni.
Mayishi chiqindining namligi Wi ni quyidagi ifoda yordamida topamiz:
bu yerda Wy - yangi maishiy chiqindining namligi.
Mayishi chiqindilardagi quruq moddalar miqdori quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi:
Gigroskopik namlik miqdori esa quyidagi formula bilan aniqlanadi:
bu yerda A - bo'sh byuksning massasi, g; B - byuksning substrat bilan birgalikdagi massasi, g; C - pechda quritilganidan keyingi byuks bilan substratning massasi, g.
Biorekatorlarda organik xomashyoning biologik parchalanishi quyidagi uch xil harorat rejimi va muddatda amalga oshirilishi mumkin:
1. 30-40 va undan ko'p kun mobaynida 5-250 S haroratda psixrofil rejim;
2. 12-20 kun mobaynida 25-370S haroratda mezofil rejim;
3. 5-12 kun mobaynida 49-60°S haroratda termofil rejim.
Psixrofil rejimda biomassaning achishi juda sekin ro'y beradi. Qariyb ikki oyda, demak gaz hosil bo'lishi kam va olinadigan o'g'it sifati ham juda past bo'ladi.Ko'pgina qishloq biogaz qurilmalari mezofil harorat rejimida ishlaydi. Termofil harorat rejimi asosan yirik biogaz qurilmalarida xomashyoni markazlashtirilgan holda qayta ishlash uchun qo'llaniladi.
Yuqorida keltirilgan formullardan foydalangan folda adqiqot ishinining dastlabki bosqichida qayta yuklanadigan, umumiy sig'imi 200 litr bo'lgan biogaz qurilmasi tayyorlandi. Qurilma asosan mahalliy xomashyolardan tayyorlandi (2- rasm).
Bioreaktorda substratni aralashtirib turish zaruriyati quyidagilar bilan bog'liq [4]:
• yangi substratni achigan biomassaga qo'shish;
• bioreaktorning butun hajmi bo'yicha bir xil issiqlik yetkazib berish;
• substrat sirtida qatqaloq va tubida cho'kindilar hosil bo'lishligini oldini olish;
• subsrat ichidagi biogazni chiqarib yuborish
2-rasm. Tayyorlangan portativ biogaz qurilmasi. Biogaz texnologiyasidan foydalanilgan qurulmadan ajralib chiqan biogazning kimyoviy tarkibi 1-jadvalda keltirilgan.
1-jadval
B iogazning kimyoviy tarkibi
Modda nomi Kimyoviy formula Tarkibidagi moddalar, %
Metan SN4 40-75
Karbonat angidrid (is gazi) SO2 25-55
Suv bug'i H2O 0-10
Azot N2 <5
Kislorod O2 <2
Vodorod H2 <1
Vodorod sulfid H2S <1
Ammiak NH3 <1
Yuqoridagi sharoitlardan ko'rinib turibdiki, jarayon asosan mezofil rejimda amalga oshirildi. Olingan qiymatlar, raqamlar va natijalar ilmiy hisob-kitoblar asosida qayd etilib, qurilmaning ish jarayoni modeli hamda biogaz ishlab chiqarish jarayoniga oid qonuniyatlar o'rganilmoqda, tajribalar davom etmoqda. Hayvon axlatlaridan va oqova suvlaridan oqilona foydalanishni yo'llaridan biri ularni anaerob sharoitda bijg'itishdir. Bu jarayonda axlatni zararsizlantirilib, bir vaqtni o'zida uni eng muhim organik o'g'itlik sifatini saqlab qolgan holda, undan biogaz olish mumkin. U 1776 yilda Volta tomonidan ochilgan bo'lib, dastlab u botqoqlardagi gazda metan borligini aniqlagan. Mana shu jarayonda hosil bo'ladigan biogaz 65% metan, 30% karbonat angidrid, 1% oltingugurt kislotasi (H2S) va unchalik ko'p bo'lmagan miqdorda azot, kislorod, vodorod va uglerod ikki oksidi saqlaydi.
Botqoq gazi, ba'zida klar-gaz ham deb yuritiladi, ko'k- havo rang berib alangalanadi, hid chiqarmaydi.Uni tutun chiqarmasdan alangalanishi insonlarga o'tin, xayvonlar tezaklari va boshqa yoqilg'ilarga nisbatan kamroq tashvish tug'diradi [3].
Xulosa. Ushbu ilmiy tadqiqot mahsuloti amaliyotga tadbiq etilsa, mamlakatning energetika sohasida iqtisodiy yo'nalishlarni yaxshilashga, sohadagi o'ta yuklanishni
kamaytirishga, aholining energetik ehtiyojlarini qisman qondirishga xizmat qiladi. Yani an'anaviy yoqilg'i manbalari - elektr energiyasi, tabiiy gaz, ko'mir, o'tin kabilarning sarfini kamaytiradi va bu asosan past bosimli biogaz yoqilg'isini yoqish orqali amalga oshiriladi. Yuqoridagi an'anaviy energiya manbalarini muqobil manbalar bilan almashtirilishi natijasida qurilmani seriyali ishlab chiqarish hamda uning realizatsiyasi ayni vaqtda global isishga sabab bo'layotgan uglerodli birikmalarning atmosferaga chiqarilishini ham oldini olishga xizmat qiladi.
ADABIYOTLAR
1.Biogaz texnologiyalari va qurilmalari. O'quv qo'llanma. Namangan - 2022. M.X.Murodov
2. Разработка конструкции и обоснование параметров малообъемной биогазовой установки. Диссертация кандидата наук. Казань - 2021. Г. И. ХАМЗОВИЧ
3.Барбара Эдер, Хайнц Шульц. Биогазовые установки. Практическое пособие. Издано в 1996 г. Перевод с немецкого вылпонен компанией Zorg Biogas в 2011 г. Под научной редакцией И. А. Реддих. http://www.zorg-biogas.com
4. http://www.biomassa.ru, «Топливо из биомассы»;
