Beet pulp processing technology using bioenergetic machinery

В настоящее время утилизация органических отходов представляет собой экологическую проблему. Особенности технологии переработки свеклы предполагают масштабное образование вторичных сырьевых ресурсов и отходов [1].

На сегодняшний день совокупный выход жома слишком велик для того, чтобы его можно было полностью гранулировать и в дальнейшем использовать в качестве корма или кормовой добавки для сельскохозяйственных животных К тому же, гранулированный жом не пользуется повышенным спросом и не всегда выдерживает конкуренцию с фуражным зерном [2].

Весьма перспективным способом утилизации жома является его использование в качестве сырья для биогазовых установок, с целью получения биогаза и высококачественных удобрений.

Производство биогаза из органических отходов позволяет решать одновременно три задачи: энергетическую, агрохимическую и экологическую.

Производство биогаза сокращает выбросы метана в атмосферу, снижает применение химических удобрений, уменьшает нагрузку на грунтовые воды [3].

Целью данного исследования является анализ перспективности использования свекловичного жома в качестве субстрата для биоэнергетической установки предприятия, мощность которого составляет 4 тыс. тонн переработки свеклы в сутки. В связи с этим в задачи исследования входит оценка выбранного субстрата и расчет биоэнергетической установки.

Материал и методы . Исследуемое предприятие производит из свекольной массы сахарный песок и дрожжи. Источниками тепловой и электрической энергии на сахарном заводе является ТЭЦ с котлами на природном газе.

Ежедневно на предприятии образуется до 3320 тонн жома. После прессования получают 1112 тонн жома. Прессованный жом в количестве 132,8 тонн отправляется в грануляционный комплекс, остальная масса вывозится автомашинами в жомохранилища.

Результаты исследований . Для реализации проекта биоэнергетической установки на предприятии необходимо дополнить существующую структурную схему биоэнергетическим комплексом двухступенчатого брожения с общим объемом реакторов 30 м³, способным принять до 1112 тонн свекловичного жома в сутки.

Подобранная биогазовая установка состоит из двух параллельно работающих реакторов диаметром 26 м по 10 тыс. м3 Реактор процессов гидролиза и кислотообразования представляет собой закрытый, газонепроницаемый, полностью герметичный железобетонный резервуар с монолитным сводом. Конструкция теплоизолируется слоем утеплителя, рассчитанного под климатическую зону Перемешивание биомассы внутри реактора производится наклонными и погружными мешалками.

Технические характеристики биоэнергетического комплекса представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики биоэнергетического комплекса

Характеристики

Ед.измерения

Значение

Производительность по сырью	т/сутки	1112
Выход биогаза	м3/сутки	133440
Потребляемая электр .мощность	кВт	500
Потребляемая тепловая мощность При -15 При +15	кВТ	6500 2000
Количество и объем реакторов	шт*м3	3*10000
Обслуживающий персонал	человек/смен	1/3
Занимаемая площадь	га	5
Выход твердых биоудобрений(70% влажности	т/сутки	372
Выход жидких биоудобрений(99% влажности	т/сутки	775

Одним из важнейших факторов процесса сбраживания является поддержка оптимальной температуры. Для биогазовой установки, работающей на свекловичном жоме, оптимальным является мезофильный температурный режим в диапазоне 34 -37°С.

Подогрев реактора ведется теплоносителем. Система подогрева представляет собой сеть трубок, находящихся внутри стенки реактора, либо на ее внутренней поверхности. Подогрев теплоносителя ведется от котельной ТЭЦ. На подогрев реакторов расходуется не более 25% образующегося биогаза.

Влажность субстрата играет основополагающую роль при выборе способа его переработки в биогазовой установке. От содержания сухого вещества зависит количественный выход биогаза (табл.2).

Таблица 2 - Влажность жома при различных процессах. Содержание сухих веществ

Процесс	Влажность, %	Сухие вещества, %
1.Горизонтальная диффузия	92-94	5-6
2.Прессование	82-83	17-18
3.Гранулирование	65-75	25-32

Влажность биомассы для анаэробного сбраживания рекомендуют поддерживать на уровне 85% в зимнее время и 92% в летнее. По этому показателю свекловичный жом является одним из самых оптимальных субстратов.

При оценке эффективности использования субстрата в качестве сырья для биоэнергетической установки, следует учитывать, что только из органической части сухой массы может быть получен биогаз. Поэтому содержание органической сухой массы в соотношении с общей массой является основным критерием для выбора субстрата. Соотношение влажности и сухого вещества в прессованном свекловичном жоме оптимально для проведения процесса анаэробного сбраживания.

Ниже дается описание биотехнологии, рекомендуемый для типового сахарного завода производственной мощностью переработки

4000 тонн свеклы в сутки. Прессованный жом в количестве 132,8 тонн транспортируется в жомогрануляционный комплекс, а 1112 тонн транспортируется в приемный резервуар биогазовой станции, где доводится до температуры 370С оптимальной для мезофильного сбраживания. Полученная масса насосами перекачивается в блок реактора , где постепенно происходит многоступенчатое анаэробное разложение органических веществ, входящих в состав жомоводяной массы. В результате анаэробного разложения выделяются биогаз и биологические удобрения. Полученный газ очищается от серы и прочих примесей путем подачи воздуха в верхнюю часть реактора, а органический остаток разделяется в сепараторе и накапливается в сифоне для удобрений. Очищенный биогаз попадает в газгольдер - купол реактора, являющийся резервуаром для его хранения и накопления, после чего сушится, компрессируется и отправляется в котельную установку ТЭЦ, оснащенную вертикально- водотрубными котлами типа ДКВР, паропроизводительностью 10 тонн/час.

Расчеты показывают, что при запуске описанной биогазовой установки возможно производство биогаза в объеме 133440 м3 в сутки с содержанием метана 55-60%, что эквивалентно 320256 кВт*ч выработки электроэнергии в сутки, а также получение твердых биоудобрений в размере 372 тонн в сутки и жидких биоудобрений в размере 775 тонн в сутки при расчете выработки 120 м3 биогаза с 1 тонны свекловичного жома и получения 2,4 КВт*ч из 1 м3 биогаза. Для

ЛИТЕРАТУРА: 1. Белостоцкий, Л.Г материальных ресурсов сахарной промышленности / Л.Г. Белостоцкий, В.А. Лагода, А.А. Савун. – М., 1988. 2. Баадер, В. Биогаз: Теория и практика / В. Баадер, Е. Доне. – М., Колос 2002. 3. Волиханова Г. Культура клеток и биотехнология растений / Волиханова Г., Рахимбаев И. - Алма-Ата, 1989. 4. Зайнашева, З.Р. Использование альтернативных источников энергии в целях снижения энергопотребления предприятий сахарной промышленности / Зайнашева З.Р.: Материалы IХ Международной научно-практической конференции «Тинчуринские чтения». -Казань, 2014.

оптимальной производительности (20т/час) необходимо сжигать дополнительно природный газ. Добавление 9% (по отношению к объему сжигаемого биогаза) природного газа позволит получить недостающую мощность в количестве 3,1 МВт.

Заключение. Использование процессов анаэробной ферментации органических отходов сахарной промышленности в специально сконструированных биогазовых установках позволит решить экологические и экономические проблемы, связанные с утилизацией этих отходов, а также снизить энергопотребление.

Образование и пути использования вторичных

ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Дыганова Р.Я., Зайнашева З.Р Резюме

Авторами проведено исследование одного из крупнейших предприятий сахарной промышленности республики Татарстан, мощность переработки которого составляет 4 тыс. тонн свеклы в сутки. Предложено дополнить существующую технологическую схему биоэнергетической установкой. Проведены расчеты, доказывающие, что внедрение предлагаемой биотехнологии позволит получить ценные продукты и решить задачи комплексного использования сырья.

BEET PULP PROCESSING TECHNOLOGY USING BIOENERGETIC MACHINERY

Dyganova R.Y., Zaynasheva Z.R.