CC BY
267
УДК 662.767.2:66.098.4:631.86
Р. Х. Гумерова, В. А. Черняховский ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Ключевые слова: биогазовая установка, метаногенез, биогаз, биоудобрение.
Выбран температурный режим сбраживания отходов деревообрабатывающего цеха с отходами столовой и навозом крупного рогатого скота. Рассчитана суточная доза загрузки метантенка, а также объемы ме-тантенка и газгольдера. Произведен тепловой расчет метантенка. Оценена экономическая эффективность проекта биогазовой установки с учетом реализации биоудобрения на рынок и экологическая польза проекта.
Keywords: biogas unit, methanogenesis, biogas, biofertilizer.
The temperature mode of recycling waste of woodworking shop with waste of dining room and dung through anaerobic digestion was chosen The resulting mass of substratum after mixing and volumes offermenter and gasholder were calculated. Heat calculations for fermenter were performed. Economic efficiency of biogas unit project taking into account delivery of the effluent on the market and environmental benefit of this project were calculated.
Введение
На сегодняшний день в сфере нетрадиционной и малой энергетики перспективным направлением является использование возобновляемых источников энергии. Промышленные предприятия зачастую имеют в своем распоряжении отходы производства, которые могут быть использованы в качестве возобновляемых вторичных энергетических ресурсов.
Концепция бережливого производства идет рука об руку с повышением экологической безопасности. Сведение отходов производства к минимуму путем их переработки повышает энергосберегающий потенциал производства с одной стороны, и показатель экологической безопасности с другой.
Целевая установка на повышение энерго- и ресурсосберегающих показателей производства приведена в Федеральном законе №261-ФЗ от 23.11.2009 г. [1]. Взаимоотношения природы и общества при осуществлении хозяйственного вида деятельности регулирует Федеральный закон №7-ФЗ от 10.01.2002 г. [2]. Вышеприведенная законодательная база иллюстрирует актуальность проблемы ресурсосбережения и охраны окружающей среды (особенно в 2017 г., объявленном годом экологии в РФ).
Объектом исследования является биогазовая установка (БГУ) для АО «Комбинат автомобильных фургонов» (далее АО «КАФ») г. Шумерли (Чувашская Республика). Предметы исследования: выбор температурного режима сбраживания биомассы, определение суточной дозы загрузки метантенка, расчет объемов метантенка и газгольдера, вычисление суточного объема выхода биогаза и биоудобрения (эффлюента), расчет сроков окупаемости проекта и экологической пользы от его реализации.
Несмотря на очевидную необходимость ввода в эксплуатацию «зеленых» технологий, большое значение в принятии решения имеет технико-экономическое обоснование проекта. Целью данной работы является обоснование целесообразности реализации проекта БГУ на основе данных о количестве отходов деревообрабатывающего цеха.
Теоретической основой для расчетов служили труды С.М. Наймана и Ю.А. Тунаковой [3-5], осве-
щающие возможности применения биогазовых технологий в Республике Татарстан, что актуально для Чувашской Республики, находящейся в той же климатической полосе. Для расчета объема метантенка и газгольдера была применена методика, предложенная П. Скляром, Ю. Мельником и В. Берзаном [6]. Выбор температурного режима сбраживания биомассы основан на данных исследований руководителя проекта «Альтернативная энергетика» Г.Б. Осадчего [7] и др.
На сегодняшний день ведущими странами в области применения биогазовых технологий являются Китай, Индия, Непал и Япония. В России биогазовые технологии внедряются значительно медленнее, из-за более холодного климата и больших энергетических затрат на поддержание необходимой температуры сбраживания субстрата.
Теоретическое обоснование проекта и методика расчета
Предпосылкой эксплуатации БГУ является возможность утилизации отходов деревообрабатывающего цеха, расположенного на территории АО «КАФ» и ближайших сельскохозяйственных предприятий и агрофирм для получения дешевой и экологически чистой энергии и биоудобрения.
А. да Роза [8] отмечает, что использование биомассы в качестве топлива не изменяет баланс диоксида углерода С02 в атмосфере по сравнению с энергетическим использованием ископаемого топлива. Данный факт объясняется тем, что при сжигании биомассы выделяется ровно такое же количество С02, которое было поглощено растениями и преобразовано в кислород и органические соединения. Анаэробное сбраживание - эффективный способ переработки биомассы, так как большая часть энергии сырья конвертируется в метан и лишь малая её часть поглощается микроорганизмами. Использование БГУ способно предотвратить выход метана в атмосферу. Метан, разлагаясь, способствует возникновению парникового эффекта в большей степени, чем углекислый газ.
Окупаемость БГУ зависит от объемов продажи эффлюента на рынок. Поскольку эффлюент пользу-
ется спросом в теплое время года, имеет смысл эксплуатировать БГУ в сезонном режиме (с апреля по сентябрь). Суточная доза загрузки отходов деревообрабатывающего цеха рассчитана с учетом их круглогодичного накопления.
Опилки должны быть подготовлены перед сбраживанием. Наличие лигнина в древесных опилках снижает выход биогаза. Лигнин предлагается выделять вывариванием в водном или щелочном растворе основания. Для повышения рыхлости опилки следует термически обработать в автоклаве.
Геометрические размеры опилок влияют на объем выхода биогаза. Исследование М.Г. Курбановой показало, что максимальный выход биогаза наблюдался при оптимальном геометрическом размере частиц 30-35 мм. в режиме мезофильного сбраживания биомассы, и при размере частиц 20-25 мм. в режиме психрофильного сбраживания [9]. Геометрические размеры отходов деревообрабатывающего цеха не превышают 30 мм.
Так как отходы деревообрабатывающего цеха не содержат бактерий, необходимых для анаэробного сбраживания, рекомендовано смешивание опилок с навозом КРС, закупаемым на ближайших животноводческих фермах. Используя навоз, мы решаем задачу переработки органических отходов животноводческих ферм [10] и приобретаем потенциального покупателя эффлюента. Наиболее благоприятная для развития метаногенов влажность составляет от 85% до 92% [11, 12]. Предположим, что навоз КРС имеет влажность 85,5%, как в исследовании М.Г. Курбановой, что исключает затраты на дополнительное увлажнение. Несмотря на то, что при сбраживании биомассы с подстилочным навозом выход биогаза в среднем больше на 10,32%, рекомендован бесподстилочный навоз в целях экономии средств на его измельчение. Навоз рекомендуется смешивать с опилками в массовом соотношении 7:3.
В процессе анаэробного сбраживания большое значение имеет температура субстрата. Так, например, при температуре 5...15 оС микроорганизмы способны выжить, но не функционировать. Процесс брожения наблюдается при дальнейшем повышении температуры [13]. Репродуктивная способность микроорганизмов находится в прямой зависимости от температуры субстрата [14].
Качество эффлюента напрямую зависит от температурного режима сбраживания биомассы: термофильный режим обеспечивает полную нейтрализацию патогенных микроорганизмов и полную потерю всхожести семян сорных трав, тогда как мезо-фильный режим сбраживания биомассы не исключает наличие вышеприведенных нежелательных факторов. Вместе с тем, термофильный режим подходит в случае, если стоит задача переработать как можно больше отходов за минимальный срок.
В соответствии с пунктом 2.3 санитарных правил СП 1.2.1170-02 [15], навоз и куриный помет, используемые для обогащения почвы азотом и другими элементами питания должны соответствовать требованиям нормативных документов, быть обеззаражены, не содержать вредную микрофлору и жизнеспособные яйца гельминтов. При выборе тер-
мофильного режима сбраживания, предприятие расширяет рынок сбыта эффлюента, поставляя его не только для полевых условий, но и для домашнего цветоводства. Стоимость килограмма такого удобрения выше стоимости биоудобрения, полученного при мезофильном режиме, в 1,5 раза по данным Б.Г. Осадчего. Использование эффлюента, по данным компании Fluitech Systems, благоприятно сказывается на экологической обстановке, так как биоудобрение с успехом заменяет собой химические аналоги.
Для реализации биоудобрения на рынок, необходима разработка и реализация стандарта для АО «КАФ» на эффлюент и оформление разрешительных документов, в числе которых сертификат ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии РАСХН и Агрофизического научно-исследовательского ин-ститура РАСХН. В качестве разрешительных документов (заключений, рекомендаций) ряд организаций использует:
1) Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека;
2) Протоколы испытаний аккредитованных лабораторий и центров экспертизы;
3) Рекомендации и заключения ведущих научно-исследовательских организаций, в том числе Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А. Тимирязева;
4) Заключение экологического факультета Российского университета дружбы народов.
Полученный биогаз нуждается в очистке от примесей. Содержащиеся в биогазе взвешенные частицы отлагаются в газопроводе и забивают арматуру. Для их фильтрации применяют тканиевые или стек-ловолоконные фильтры. Газ, охлаждаясь при прохождении через трубопровод, образует конденсат, замерзающий в холодный период года. Для осушки биогаза на газосборном пункте устанавливают вла-гоотделитель, из которого конденсат поступает в сливную емкость, а в нижних точках трубопровода располагают конденсатосборные устройства. Для осушки биогаза и отделения взвешенных частиц применяют барботаж - прохождение биогаза через слой охлажденной до 10 оС воды.
Биогаз содержит сероводород - токсичный компонент, обладающий неприятным запахом. Взаимодействие сероводорода с влагой и особенно с диоксидом углерода вызывает коррозию металлического оборудования. При сжигании сероводорода образуются оксид и диоксид серы, взаимодействие коих с парами воды приводит к образованию сернистых и серных кислот, также вызывающих коррозию металлических частей оборудования. Очистка биогаза от сероводорода осуществляется различными методами. В БГУ небольшой мощности (сотни м3/сут.) применяют адсорбционный («сухой») метод удаления H2S за счет образования сульфидов при взаимодействии с оксидом железа (ферроокисные фильтры).
Непрерывная десульфуризация осуществляется двухколонными установками с переменным режи-
мом работы колонн: одна колонна участвует в процессе поглощения сероводорода, другая - в процессе регенерации сорбента путем продувки воздухом.
Очистка биогаза от Н^ и С02 осуществима водными растворами некоторых химических соединений, например, моноэтаноламин, будучи слабым основанием, обратимо взаимодействует с Н^ и
со2.
Промывка биогаза водой в абсорбере под давлением порядка 0,1 МПа является простым и дешевым способом очистки от С02 с частичным удалением Н^. Затраты энергии на предварительное сжатие биогаза компенсируется высоким содержанием метана в очищенном газе. Водяная промывка используется на практике как вторая стадия очистки после десульфуризации.
Относительно новым методом очистки биогаза является мембранная технология. Суть её заключается в том, что разделение биогаза достигается под давлением порядка 10 и более атм. благодаря различной диффузионной скорости молекул разных газов через мембрану. Метан обладает малым размером молекулы относительно других составляющих биогаза и диффундирует быстрее, в результате чего его концентрация после мембраны возрастает. Затраты на обеспечение такой установки достигают 30% от выработанной энергии.
Мембранно-абсорбционный метод совмещает в себе достоинства двух вышеприведенных методов очистки биогаза. Углекислый газ, так же как и в классическом методе поглощается жидким абсорбентом. Различие в том, что жидкость и газ разделены мембраной, благодаря чему нет необходимости повышать давление биогаза для подачи на мембрану - газ идет самотоком под давлением немногим выше атмосферного. Главным достоинством данного метода являются малые энергозатраты (порядка 10% от выработанной энергии) в связи с отсутствием необходимости повышать давление биогаза при подаче на мембрану.
Очищать биогаз до качества природного имеет смысл при большом расходе топлива. Считается, что система очистки биогаза способна оправдать себя при производстве биогаза от 250 м3/час.
Структурная схема БГУ представлена на рисунке
1.
На рис. 1 цифрами обозначены: 1 - емкость приема биомассы; 2, 8 - мешалка-аэратор; 3, 10 - насос фекальный; 4 - система очистки биогаза; 5 - метан-тенк; 6 - теплообменник; 7 - манометр; 9 - газгольдер; 11 - газовый водонагревательный аппарат.
Приведем основные формулы, используемые в расчетах БГУ.
Среднесуточный объем опилок для смешивания с навозом с учетом их накопления в зимнее время года Vср.сут, м3, рассчитан по формуле:
Ч;р. сут- [Ч;р.мес+^ср. мес^6)/6]/30
Рис. 1 - Структурная схема БГУ
(1)
где Ч;р.мес - среднемесячный объем отходов деревообрабатывающего цеха, м3.
Объем метантенка Vм, м3, рассчитывается по формуле:
Vм=100•М/(p•g) (2)
где М - суточное поступление биомассы в приемную емкость, кг; р - объемная плотность навоза, кг/ м3, по данным фирмы «Иж Агромаш», р=600...1250 кг/ м3. Примем р-700 кг/ м3; д - суточная доза загрузки матентенка, % (д=4,5% для мезофильного режима сбраживания, д=9% - для термофильного).
Объем газгольдера для малогабаритных установок следует выбирать на 20...40% больше объема метантенка, поскольку отбор газа осуществляется периодически. Для средних и больших БГУ, где отбор газа осуществляется непрерывно, объем газгольдера VI-, м3, рассчитывают по формуле:
Vг=VБГсут•W24 (3)
где VБГсут - суточный выход биогаза, м3; - время накопления биогаза, ч/сут.
Суточный выход биогаза рассчитан по формуле: VБГсут=M•q (4)
где q - удельный выход биогаза из 1 тонны сбраживаемой биомассы, м3/т (для навоза КРС q=15.25 м3/т).
При расчете теплопотерь метантенка были использованы формулы, предложенные С.И. Исламо-вой [16].
Общее количество подведенной к метантенку тепловой энергии IQ, МДж/сут, рассчитывается по формуле:
£Ф=ФнаГР+ФМЕХ+ФГАЗ+ФВЭР+^ФПОТ (5) где QНАГР - количество теплоты, требуемое для нагрева загружаемой массы отходов до температуры брожения, МДж/сут; QМЕХ - затраты энергии на механическое перемешивание, МДж/сут; QГАЗ - количество тепловой энергии, отведенной с биогазом, МДж/сут; QВЭР - количество тепловой энергии, отведенной с эффлюентом, МДж/сут; ГФгют - тепловые потери метантенка, МДж/сут.
Количество теплоты для нагрева загружаемой биомассы до температуры брожения вычислили по формуле:
ФНАГР = М^СРМ^ПР^ЗАГР) (6)
где Срм - средняя удельная теплоемкость массы отходов, кДж/(кг?С). Срм=4,1 кДж/(кг С) согласно [16]; - температура процесса брожения, °С; tЗАГР -температура загружаемой биомассы, С, принимается равной среднемесячной температуре окружающего воздуха (примем tЗАГР-20 °С для сезона работы БГУ).
Затраты энергии на механическое перемешивание рассчитаны по формуле:
QMEx=qHOPM^Mrz (7)
где qH0PM - удельная нагрузка на мешалку, qHOPM=50 Втч/ м3 согласно [16]; VMT - объем ме-тантенка, м3; z - продолжительность работы мешалки, z=8 ч/сут.
Количество тепловой энергии, отводимое с биогазом, рассчитывается по формуле:
QrA3=mrA3 4CprA3^T+XH20^hSTEAM) (8) где тГАЗ - масса биогаза, рассчитываемая из соотношения тгАЗ=РгАЗ^БГсут, кг, где Ргаз - плотность биогаза, рГАЗ=1,2 кг/ м3 (справочное значение); СрГАЗ - удельная теплоемкость биогаза, кДж/(кгК); Т - температура биогаза, К; ХН2О - доля испарения, ХН2О=0,03988 [16]; hSTEAM - энтальпия испарения воды, при Т=35°С ХН2О=2421 кДж/кг, а при . Т=55°С Хн20=2777 кДж/кг.
Количество тепловой энергии, отведенной с эф-флюентом рассчитывается по формуле:
Qвэp= тэф-ДТ-Срн2о (9)
где тЭФ - массаэффлюента, кг/сут; ЛТ - разница между температурой внутри метантенка и температурой окружающей среды, К; СрН2О - удельная теплоемкость воды, кДж/(кгК).
Тепловые потери метантенка рассчитываются по формуле:
■£Qпoт=Qпoт.ст+Qпoт.пoл+Qпoт.к (10) где Qn0T.CT - потери тепла через стенки, МДж/сут; Qto-глоп - потери тепла через пол, МДж/сут; QПОТ. К - потери тепла через купол, МДж/сут.
Потери в общем случае [17] рассчитывают по формуле:
Qпoт=K•S•(tпp-tcp) (11)
где k - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м3/К); S -площадь поверхности теплоотдачи, м2; tnP - температура процесса брожения, оС; tCP - среднемесячная
О/-*
температура воздуха, С.
Коэффициент теплоотдачи из формулы (11) рассчитывается по формуле:
К=[1/((1/а-|)+.Г(0/Л)+(1/а2) (12)
где 1/а-| - термическое сопротивление теплоотдачи от субстрата к внутренней поверхности стенки ме-тантенка, мК/Вт; 1/а2 - термическое сопротивление теплоотдачи от внутренней поверхности стенки ме-тантенка к окружающей среде, м К/Вт; б - толщина стенки метантенка, м; Л - коэффициент теплопроводности стенки метантенка, Вт/(м К); Х(б/Л) -суммарное термическое сопротивление теплопроводности материала стенок метантенка бСТ/ЛСТ и теплоизоляции бИЗ/ЛИЗ, (м2К)/Вт. В случае многослойной теплоизоляции, в расчетах учитывается каждый слой.
Теплотворную способность биогаза после очистки следует рассчитывать по формуле:
QБГ=n•q•Vcн4 (13)
где п - тепловой КПД водонагревательного аппарата, % (примем п=100%); q - удельная теплота сгорания метана, МДж/ м3, q =39,8 МДж/м3; VCH4 -объем метана в биогазе до очистки, %.
Для экономического расчета проекта БГУ используем упрощенную методику, предложенную
М.П. Беловым [18]. Срок окупаемости проекта РВ, лет, рассчитывается по формуле:
РВ=1ок/В (14)
где 1ок - окупаемые инвестиции, руб.; В - чистая годовая прибыль, руб./год.
Для расчета чистой годовой прибыли используем формулу:
B=W-C (15)
где W - годовая прибыль, руб./год; С - сумма ежегодных затрат, руб./год.
Доля метана в биогазе, полученном путем сбраживания биомассы с навозом КРС, по данным С.М. Наймана [3], достигает 60.65%. Используя БГУ, мы предотвратим выход в атмосферу метана за сезон в объеме:
^н4=0,65^БГсут-183 (16)
Технико-экономическое обоснование внедрения БГУ
Согласно данным за первое полугодие 2016 г., среднемесячный объем отходов составляет Vср.мес=110,3 м3. Согласно формуле (1), среднесуточный объем опилок для смешивания с навозом с учетом зимнего накопления составит Vср.сут=7,35 м3. Насыпная плотность опилок по данным компаний FinBio и РУП «Белтэи» составляет роп=250...350 кг/м3. Примем роп=300 кг/м3. Предположим, что на стадии предпод-готовки опилки потеряли 10% от своего первоначального объема, в результате объем опилок для смешивания с навозом равен Vоп=6,61 м3. В итоге, среднесуточная масса опилок для смешивания с навозом составляет топ= Vоп•pоп=1983 кг/сут.
Дальнейшее исследование вариантов реализации БГУ основывается на сравнении двух режимов сбраживания: мезофильного и термофильного. От психрофильного режима решено было отказаться в связи с длительным периодом сбраживания биомассы (30-40 суток), низким объемом газовыделения относительно мезофильного режима и плохим качеством эффлюента.
Согласно вышеприведенной рекомендуемой пропорции, масса навоза для смеси с опилками составит тн=4627 кг/сут. Результирующая масса субстрата после смешивания М=топ+тн=6610 кг/сут.
Для сравнения предложены 2 проекта БГУ ООО «Гринтек» (г. Москва, Нижний Новгород) с объемами метантенков 200 и 100 м3 для мезофильного и термофильного режимов соответственно.
Опишем геометрические параметры метантен-ков. Для мезофильного режима: высота h=4 м., радиус основания г=4 м., площадь днища и купола Sкp=50,24 м2, площадь стенки ScТ= 100,48 м2 Для термофильного режима: высота h=3,53 м., радиус основания г=3 м., площадь днища и купола SкР=28,26 м2, площадь стенки SСТ=66,5 м2.
Значения термических сопротивлений из формулы (12) примем 1/а1=1/а2=0,05 мК/Вт.
Термическая изоляция метантенков качественно одинакова по видам материалов, их толщине б, м, и коэффициентам теплоотдачи Л, Вт/(мК).
Теплоизоляция стенок метантенков состоит из слоев: жженый кирпич б=0,25 м. и Л=0,77 Вт/(мК); штукатурка б=0,02 м. и Л=0,84 Вт/(мК); стекловата
б=0,1 м. и Л=0,047 Вт/(мК); жесть б=0,003 м. и Л=113 Вт/(мК).
В качестве теплоизоляционного материала пола метантенков предусмотрен бетон б=0,3 м. и Л=1,28 Вт/(мК).
Телоизоляция купола метантенков состоит из следующих слоев: железо б=0,005 м. и Л=1,28 Вт/(мК); стекловата б=0,1 м. и Л=0,048 Вт/(мК); жесть б=0,003 м. и Л=113 Вт/(мК).
Технические данные проектов БГУ для мезо-фильного и термофильного режимов получены с
Таблица 1 - Технические данные проектов БГУ
помощью формул (2), (4-9) и (11) и приведены в таблице 1.
Согласно формуле (13), теоретически, сжигание биогаза будет приносить энергию в объеме QБГ=4275 МДж/сут., что покрывает количество тепловой энергии, потребное для обогрева БГУ мезо-фильного и термофильного режимов и дает возможность поставлять излишки тепла для собственных нужд АО «КАФ».
Показатель, ед. изм. Мезофильный режим Термофильный режим
Объем метантенка Vм, м3 209,8 104,9
Объем газгольдера VI-, м3 272,7 136,4
Суточный выход биогаза VБ-сут, м3/сут. 165,25 165,25
Количество теплоты для нагрева биомассы до температуры брожения QНA-Р, МДж/сут. 0,407 0,949
Затраты энергии на механическое перемешивание QмЕХ, МДж/сут. 288 144
Количество тепловой энергии, отводимое с биогазом Q-AЗ, МДж/сут. 0,265 0,285
Количество тепловой энергии, отводимое с эффлюентом QВЭР, МДж/сут. 0,42 0,97
Потери тепла через стенку QПОТ.cТ, МДж/сут. 50,55 78,06
Потери тепла через пол QПОТ.ПОл, МДж/сут. 155,9 204,6
Потери тепла через купол QПОТ.К, МДж/сут. 29,3 38,4
Общее количество подведенной к метантенку тепловой энергии МДж/сут. 524,84 467,26
С учетом покрытия тепловых потерь, остается 3750 МДж/сут. Тепловой энергии при мезофильном режиме и 3808 МДж/сут. при термофильном. С учетом удельной теплоты сгорания метана, ожидаемая экономия природного газа составит 94,22 м3/сут. при мезофильном и 95,67 м3/сут. при термофильном режимах.
Текущие капитальные затраты составляют обычно не более 4% в год от стоимости проекта БГУ. Затраты на электроэнергию обычно не превышают 1% от стоимости проекта в год.
Покупка 12 м3 навоза у ближайших агрофирм обойдется предприятию приблизительно в 8000 руб. Согласно принятой ранее плотности навоза, стоимость 1 кг. составляет 0,95 руб/кг. Согласно приведенной выше потребной массе навоза в сутки, за
Таблица 2 - Экономические данные проектов БГУ
рабочий сезон БГУ (183 суток) потребуется 846741 кг., что составляет 804404 руб./сезон.
Заработная плата рабочим составляет 500000 руб/сезон, при условии, что персонал БГУ состоит из 3 человек.
Ориентировочно, цена на эффлюент, мезофиль-ного режима составит 4500 руб./т, а цена на эффлюент термофильного режима - 6000 руб./т.
В.Я. Шафоростов отмечает, что из 1 т. биомассы можно получить 0,8-0,9 т. обеззараженных удобрений. Ежедневный выход эффлюента составит тЭФ СУТ=0,85 М=5618,5 кг/сут.
Используя формулы (14, 15), приведем экономические показатели проектов БГУ в табл. 2.
Показатель, ед. изм. Мезофильный режим Термофильный режим
Окупаемые инвестиции 1ок, руб. 10480000 7500000
Текущие капитальные затраты, руб./год 419200 300000
Затраты на электроэнергию, руб./год 52400 37500
Покупка навоза, руб./год 804404 804404
Заработная плата рабочим, руб./год 500000 500000
Сумма ежегодных затрат С, руб./год 1776004 1679404
Экономия природного газа, руб./год 95867 97343
Реализация эффлюента на рынок, руб./год 4626835 6169113
Годовая прибыль W, руб./год 4722702 6266456
Чистая годовая прибыль В, руб./год 2946698 4587052
Срок окупаемости проекта РВ, лет 3,55 1,63
Согласно формуле (16), реализация проекта БГУ (как мезофильного, так и термофильного режимов сбраживания) предотвратит выделение метана в атмосферу в объеме 19656 м3/год.
При этом следует сделать выбор в пользу термофильного режима сбраживания. Данный проект обладает меньшим размером окупаемых инвестиций, требует метантенк и газгольдер вдвое меньших объемов. Кроме того, данный проект требует меньших объемов ежегодных затрат, приносит большую прибыль в результате продажи более качественного биоудобрения и окупит себя в 2,15 раза быстрее, чем проект БГУ мезофильного режима.
Литература
1. Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» // "Собрание законодательства РФ", 30.11.2009, N 48, ст. 5711.
2. Федеральный закон от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ (ред. от 03.07.2016) «Об охране окружающей среды» // "Собрание законодательства РФ", 2002, N 2, ст. 133.
3. С.М. Найман, М.О. Найман, Ю.А. Тунакова, Вестник Казанского технологического университета, 16, 14, 154-157 (2013).
4. С.М. Найман, Ю.А. Тунакова, М.О. Найман, Вестник Казанского технологического университета, 16, 15, 157-162 (2013).
5. С.М. Найман, Ю.А. Тунакова, Вестник Казанского технологического университета, 16, 17, 191-197 (2013).
6. П. Скляр, Ю. Мельник, В. Берзан, X Международная научно-техническая конференция «Программа модернизации инженерно-технологического обслуживания АПК
как основа промышленной и образовательной политики» (Москва, Россия, Ноябрь 20-21 2014). Москва, 2014. 70-74.
7. Г.Б. Осадчий. Биогазовые установки. Повышение производительности и эффективности. Сайт «Портал-энерго» эффективное энергосбережение 19.06.2014. -http://portal-energo.ru/articles/details/id/798.
8. A. V. da Rosa, Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы. Долгопрудный, Москва, 2010, С. 521.
9. М.Г. Курбанова, ВестникКрасГАУ, 5, 173-178 (2015).
10. В.С. Вохмин, А.С. Линкевич, В.В. Касаткин, Н.Ю. Литвинюк, Научный журнал КубГАУ, 73, 9 (2011).
11. В. Дубровский, Метановое сбраживание сельскохозяйственных отходов. Зинатие, Рига, 1988. 204 с.
12. А.З. Миндубаев, Д.Е. Белостоцкий, С.Т. Минзанова и др., Ученые записки КГУ. Сер. Естественные науки, 152, 178-191 (2010).
13. В. Баадер, Е. Доне, М. Бренндерфер, Биогаз: теория и практика. Колос, Москва, 1982, С. 148.
14. В.В. Аксенов, А.И. Репин, Ползуновский вестник, 2, 1, 76-80 (2011).
15. СП 1.2.1170-02, Гигиена, токсикология, санитария. Гигиенические требования к безопасности агрохимика-тов, Минздрав России, Москва, 2003.
16. С.И. Исламова, XIX Всероссийская научно-техническая конференция «Энергетика: эффективность, надежность, безопасность» (Казань, Россия, Декабрь 4-6 2013). Казань, 2013. 707-710.
17. К.С. Зарыкбаева, О.А. Степанова, М.В. Ермоленко, А.Д. Золотов. Молодой ученый, 6, 65, 161-164 (2014).
18. М.П. Белов, О.И. Зементов, А.Е. Козярук и др., Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. Издательский центр «Академия», Москва, 2006, С. 79.
© Р. Х. Гумерова - канд. физ.-мат. наук, доц. каф. электрооборудования КНИТУ им. А.Н. Туполева-КАИ; [email protected]; В. А. Черняховский - маг. каф. электрооборудования КНИТУ им. А.Н. Туполева-КАИ, [email protected].
© R. Kh. Gumerova - Candidate of Physical and Mathematical Sciences, associate professor of Electrical Equipment Department of Kazan National Research Technical University named A.N. Tupolev, [email protected]; V. A. Chernyakhovskiy - student in the master's programme in Electrical Equipment Department of Kazan National Research Technical University named A.N. Tupolev, [email protected].
