Економія води в технологічних процесах біогазової установки

Abstract

Мета статті розробити рекомендації щодо підвищення енергоефективності і зменшення техногенного навантаження біогазової установки на навколишнє середовище. Питання економії свіжої води та очищення забрудненої внаслідок технологічних процесів та побуту є актуальними протягом останніх десятиріч. Для покращення екологічного стану повітря, ґрунтових вод і зменшення забруднення навколишнього середовища за кордоном активно розробляються і впроваджуються прогресивні технології, як для стічних вод, так і для полігонів твердих побутових відходів. Хоча в Україні працює більше 5000 очисних споруд, майже всі вони працюють за застарілими технологічними схемами без застосуванням сучасних технологій, таких як анаеробне перероблення з отриманням біогазу. Із збільшенням уваги до раціонального споживання свіжої води, як наслідок знижується її споживання, стічні води переробних та очисних підприємств стають більш концентрованими за умов зменшення їхньої загальної кількості. Для підприємств очищення стічних вод представляє серйозну проблему. Усе частіше перед підприємствами постають проблеми пошуку ефективних, надійних в експлуатації, гарантуючих стабільну і високу якість системи очищення стічних вод. Систему очищення характеризує ряд критеріїв: економічних, екологічних, енергетичних та соціальних. Економія свіжої води є проблемою, яка частково впливає на всі вищеописані критерії якості. У процесі дослідження висунута гіпотеза щодо використання рідкої фази, що утворилась після сепарації відпрацьованого біореакторі субстрату для підготовки свіжого субстрату для подачі в біореа-ктор. Проаналізована біогазова технологія з розділенням відпрацьованого субстрату на тверду і рідку фази. Запропоновано і досліджено метод часткового заміщення води рідкою фазою в процесі приготування субстрату. Сформульовані спрощені рівняння матеріального балансу: формування свіжого субстрату з використання гною і води, розділення відпрацьованого субстрату на тверду та рідку фази, формування свіжого субстрату з використанням гною, води та рідкої фази. Гіпотеза піддана аналізу з позицій можливості її застосування для створення сучасних біогазових технологій. Для цього використана доступна інформація щодо факторів, що впливають на процес метанового зброджування. На підставі проведених досліджень запропоновано метод економії води в технологічних процесах біогазової установки. Отримані результати спрямовані на підвищення енергоефективності і зниження техногенного навантаження біогазової установки на навколишнє середовище.

The objective of this article is to develop recommendations to improve energy efficiency and reduce technogenic environmental load of a biogas plant. The issue of saving fresh water and purification of water polluted due to manufacturing processes and everyday life have been relevant throughout the last decades. To improve the environmental condition of air, groundwater and to reduce environmental pollution, advanced technologies both for waste water and solid waste landfills are actively developed and implemented abroad. Although there are more than 5000 treatment facilities in Ukraine, almost all of them operate using obsolete technological schemes without the use of modern technologies such as anaerobic digestion with biogas production. With the increased attention to rational consumption of fresh water, its consumption is consequently reduced, waste water processing and treatment plants become more concentrated through the reduction of their total volume. Wastewater treatment is a serious problem for enterprises. Enterprises increasingly face the problem of finding effective, operationally reliable wastewater treatment system ensuring consistent high quality. Treatment systems are characterized by a number of criteria: economic, environmental, energy and social. Fresh water saving is a problem that partly affects of all of the above quality criteria. During the study, a hypothesis is developed regarding the use of the liquid phase formed after separation of the spent substrate in the bioreactor for preparation of a fresh substrate to be supplied to the bioreactor Biogas technology with the separation of the spent substrate into a solid phase and a liquid phase is ana-lyzed. Method of partial water substitution with the liquid phase in the process of preparation of the substrate is proposed and investigated. Simplified equations of material balance are formulated: formation of the fresh substrate with the use of manure and water, separation of the spent substrate into the solid phase and liquid phase, formation of the fresh substrate with the use of manure, water and liquid phase. The hypothesis was analyzed from the standpoint of its applicability to the creation of the modern biogas technologies. For this purpose, we used available information on the factors affecting the process of methane fermentation. Based on the conducted research, a method of water saving in technological processes of biogas plants is suggested. The results are aimed at improving energy efficiency and reduction of the environmental burden of a biogas plant.