tema de casa - perr

8/17/2019 Tema de Casa - PERR

1/19

Universitatea Tehnică ”Gh. Asachi” Ia iș

Facultatea de Inginerie Chimică i Protec ia Mediuluiș ț

Specialiarea! Managementul Mediului

Proiect " Produse i energie din resurse regenera#ileș

$ndrumători!

Con%. univ. dr. Irina &ol%

Asist. univ. dr. Cătălin 'ălan

Student!

&asilică Se#astian Ionuț Grupa! ()*+

Anul! I


2/19

Obținerea de biogaz din dejecții

animale

(*,+

2


3/19

Cuprins

Cap., Introducere .......................................................................................................................................-

Cap.( 'iogaul ...........................................................................................................................................

(., Scurt istoric...................................................................................................................................

(.( Principiile o#/inerii #iogaului prin %ermentare anaero#ă ...........................................................+

(.- Materia prima %olosita pentru o#tinerea #iogaului.....................................................................0

(. Factorii care in%luenteaa productia de #iogas.............................................................................1

Cap.-

-., Tipuri de %ermentatoare anaero#e...............................................................................................,,

-.( Schema si componentele unei instala/ii de #iogas......................................................................,(

-.- Schema %lu2ului tehnologic intr3o instalatie de #oga................................................................,-

-. Schema istalatiei de ioga de la %erma Iosia4 5radea..................................................................,

-.) Schema si componentele echipamentului de producere a #iogaului cu alimentarediscontinuă.................................................................................................................................................,

Concluii ...................................................................................................................................................,+

'i#liogra%ie ...............................................................................................................................................,0

3


4/19

Cap., Introducere

Pana nu de mult4 pro#lema energiei nu se punea cu dramatismul situatiei de acum.6impotriva4 e2ista ideea ca niciodata aceasta pro#lema nu va crea di%icultati4 caci se aveaimpresia ca e2ploatarea petrolului4 care se generaliae in mai toate activitatile umane4 acar#unilor4 a gaelor naturale4 va continua la in%init. A venit insa o vreme " anul ,10 " candoamenii de stiinta4 economistii si " in %ine " si politicienii4 au %acut un calcul amanuntit si aua7uns la concluia previi#ila ca reervele mondiale de petrol s3ar putea epuia in cateva deceniidaca se continua in aceleasi ritmuri de consum. &estea s3a raspandit %ulgerator si a starnit panica.In primul rand4 statele producatoare de petrol si3au redus cantitatile e2trase si au scumpit puternic preturile. Incepuse asa isa cria a petrolului " de %apt cria energiei. S3au incercatast%el4 propunerea de solutii printre care sursele regenera#ile de energie.

8nergiile regenera#ile sunt repreentate de!• 8nergia eoliana• 8nergia solara• 8nergia hidraulica a cursurilor de apa• 8nergia valurilor • 8nergia mareelor• 'iomasa

'iogaul %ace parte din ultima categorie de mai sus. 6in aceeasi categorie %ac parte! #iomasa lemnoasa4 resurile com#usti#ile din agricultura4 productiile agricole de su#stante dulci4amidonoase sau celuloice etc.

Una dintre principalele pro#leme de mediu ale societatii de astai este cresterea continuaa cantitatii de deseuri organice.

In multe tari4 managementul dura#il al deseurilor4 precum si prevenirea acumularii sireducerea cantitatii acestora au devenit prioritati politice ma7ore4 aceasta repreentand ocontri#utie importanta la e%orturile comune de reducere a poluarii4 a emisiilor de gae cu e%ect desera si diminuarii schim#arilor climatice la nivel glo#al.

Practicile din trecut ale evacuarii necontrolate a deseurilor nu mai sunt astai accepta#ile.Chiar si depoitarea pe plat%orme de gunoi sau incinerarea deseurilor organice nu repreinta cele

mai #une practici4 deoarece standardele de prote7are a mediului au devenit mult mai stricte in preent4 iar recuperarea energiei si reciclarea nutrientilor si a materiei organice4 au devenit unlucru necesar.

4


5/19

Cap.( 'iogaul 'iogaul este o sursă de energie neconven/ională care reultă 9n urma unui proces de

conversie naturală controlată a #iomasei. 'iomasa4 materia organică a de7ec/iilor animale :ide:eurilor vegetale este regenera#ilă :i inepuia#ilă. Masa reultată 9n urma %ermenta/ieianaero#e 9n preen/a #acteriilor metanogene constitue un 9ngră:ămint natural cu un grad scăutde poluare. $n preent metanul este sursă pentru producerea energiei termice :i se urmărestee2tinderea lui :i pentru o#/inerea de energie electrică.

'iogaul este un amestec de gae. Principalele gae care il compun sunt metanul sidio2idul de car#on4 am#ele in proportii varia#ile. In cantitati %oarte mici4 se gaseste si4 hidrogensul%urat4 aot4 o2id de car#on sau o2igen. &aloarea energetica a #iogaului este data de continutul

de metan al acestuia.Metodele conven/ionale de tratare a de7ec/iilor4 9n aer li#er4 eli#ereaă toate gaele

reultate direct 9n atmos%eră. $n schim#4 prin %ermentarea de7ec/iilor la metan ;Ceultatularderii metanului este C5( :i apă. Cum metanul are un e%ect de seră de (, de ori mai mare dec?tC5(4 acesta va %i reultatul net al reducerii e%ectului de seră pentru o instala/ie de #ioga.

2.1 Scurt istoric

Primele e2plica/ii :tiin/i%ice re%eritoare la gaele com#usti#ile apar spre s%?r:itulsecolului al @&II3lea4 perioadă 9n care se na:te chimia modernă :i una din ramurile ei4 chimia

gaelor. 6escoperirea legăturii cauale dintre preen/a resturilor vegetale 9nglo#ate 9n m?lulapelor stătătoare :i %ormarea de com#usti#il este atri#uită de diverse surse4 engleilor 'ole :iShirle 9n ,++1 :i italianului &olta 9n ,00+. &olta este cel care a e2tras pentru prima dată metanuldin gaele colectate din mla:tini. usia de Popov 9n ,B0- asupra nămolurilor de canal :i 9n Fran/a de cola#oratorii lui Pasteur ;>eiset 9n ,BB+4 6eherain 9n ,BB :i Schloessing 9n ,B1(=. $n ,BBB4 Gaon a constatat căresponsa#ile pentru producerea metanului din gunoiul de animale sunt microorganismele4

capa#ile să se devolte 9n condi/ii de anaero#ioă ;lipsă de o2igen molecular= pe medii #ogate 9ncar#on4 9ndeose#i celuloa.

Cercetări e%ectuate 9n prima 7umătate a secolului @@ ;'arer4 'usDell4


6/19

particularită/ile lor structurale4 #iochimice :i %iiologice. Aceste cercetări privindcomportamentul speci%ic #acteriilor metanogene :i mecanismele de #aă 9n %ormarea gaelor com#usti#ile4 %olosesc 9n preent la per%ec/ionarea #iotehnologiilor de o#/inere a acestora lascară industrială4 9n vederea cre:terii randamentelor :i a reducerii pre/ului de cost. Carecunoa:tere a rolului pe care3l au vie/uitoarele microscopice 9n %ormarea gaelor com#usti#ile prin %ermentarea anaero#ă a materiei organice 9n curs de descompunere4 s3a adoptat termenulgeneric de #ioga pentru desemnarea lor4 indi%erent de sursa din care provin.

$n >om?nia4 interesul pentru producerea #iogaului a urmat un curs ascendent 9n a doua 7umătate a secolului @@. $ncep?nd cu ,1)B la Centrul 82perimental de $ngră:ăminte 'acteriene;C.8.I.'.= de la 'ăneasa4 s3au ini/iat cercetări de la#orator pentru iolarea unor surse active de #acterii metanogene :i o#/inerea de gae com#usti#ile pe cale #iologică4 din di%erite su#straturiorganice ;de7ec/ii de animale :i gunoaie mena7ere=. 6in ,1+4 Tudor Ionescu a e%ectuat cercetări:i pentru producerea #iogaului din nămoluri organice4 prima lor materialiare %iind instala/ia pilot de valori%icare integrală a apelor uate de la a#atorul 'ucure:ti. Pro#lematica de cercetare :idevoltare tehnologică circumscrisă la producerea :i %olosirea #iogaului din de7ec/ii de animale49n special de taurine :i porcine4 s3a concentrat 9n c?teva direc/ii principale. Cercetările%undamentale s3au re%erit la apro%undarea micro#iologiei procesului de metaniare :i la selec/iade surse de #acterii metano%ore cu activitate ma2imă 9n vederea optimiării #ioconversieienergetice.

Su# aspect tehnologic4 cercetările au urmărit per%ec/ionarea tehnologiilor e2istente4 care%olosesc ca materie primă de7ec/iile evacuate hidraulic din comple2ele de cre:tere industrială aanimalelor sau de7ec/iile solide din sistemul de e2ploatare de tip gospodăresc. 5 altă direc/ie aconstat 9n ela#orarea de tehnologii pentru sistemele 9n care de7ec/iile sunt evacuate prin raclare4%ără consum de apă tehnologică.

$nceputul a %ost %ăcut la Sta/ia de epurare a apelor uate a municipiului Ia:i de la 6ancu4care a %ost 9nestrată cu o instala/ie de tip industrial pentru producerea #iogaului. Cu o produc/ieini/ială de (*** m- #ioga i4 sta/ia :i3a asigurat 9n general necesarul de energie tehnologică din produc/ia proprie de #ioga4 reali?nd ulterior :i cantită/i e2cedentare4 9n special 9n perioadelecalde.

6in păcate4 9ncep?nd cu ,11*4 9n unele cauri 9n mod total ne7usti%icat4 interesul pentru

producerea #iogaului prin reciclarea materiilor organice din ootehnie :i industria alimentară prin %ermentarea anaero#ică a scăut drastic4 9n condi/iile 9n care 9n ma7oritatea /ărilor acestinteres este de actualitate.

$n 8uropa4 liderul 9n domeniul #iocom#usti#ililor :i mai ales 9n domeniul #iogaului esteGermania. umărul sta/iilor producătoare de #ioga a crescut de la B)*4 9n ,1114 la -)**4 9n(**+4 iar cantitatea de energie electrică produsă a crescut4 9n aceea:i perioadă4 de la 1 la ,,**MH. Acest progres a %ost posi#il datorită cadrului legal construit de către statul german4 caresus/ine producerea de energie verde”.

6


7/19

2.2 Principiile obţinerii biogazului prin fermentare anaerobă

Fermentarea anaero#ă %olosită pentru producerea :i captarea #iogaului este un procesdiri7at de descompunere a materiei organice umede4 care se des%ă:oară 9n incinte 9nchise4 9ncondi/ii controlate de mediu4 9n a#sen/a o2igenului molecular :i a luminii. Prin %ermentareanaero#ă4 microorganismele descompun materia organică4 eli#er?nd o serie de meta#oli/i dintrecare metanul :i dio2idul de car#on.

>eac/ia sumară a procesului de %ormare a metanului este! C5( J


8/19

su#strat numai hidrogenul :i dio2idul de car#on. Faa de metanogeneă se 9ncheie prin o#/inerea #iogaului.

2. !ateria prima folosita pentru obtinerea biogazului

Materia prima tre#uie sa asigure mediul prielnic devoltarii si activitatiimicroorganismelor ce concura la digestia su#stratului si4 in %inal4 la producerea #iogaului.Acest mediu tre#uie sa satis%aca urmatoarele conditii!

Sa contina materie organica #iodegrada#ila Sa ai#a o umiditate ridicata4 peste 1* Sa ai#a o reactie neutra sau aproape neutra ;p< Q +.B 3 04-= Sa contina car#on si aot intr3o anumita proportie ;C Q ,) 3 ()= Sa nu contina su#stante inhi#itoare pentru microorganisme! unele metale grele4 detergenti4

anti#iotice4 concentratii mari de sul%ati4 %ormol4 dein%ectanti4 %enoli si poli%enoli etc.Pentru o#tinerea #iogaului se pot utilia materii prime organice de provenienta %oarte

di%erita! deseuri vegetale4 deseuri mena7ere4 %ecale umane4 de7ectii animaliere4 gunoiul de gra7d4ape reiduale din industria alimentara si din ootehnie4 etc.

Productia speci%ica4 medie4 de #ioga4 ce se poate o#tine din diverse materii prime4

raportata la su#stanta uscata a lor4 este cea din ta#elul urmator!Ta#elul ,.

8


9/19

In ta#elul de mai 7os sunt redate cantitatile de #ioga care se o#tin4 precum si cantitatilede energie electica si energie termica!

Ta#elul (.

Produs Volum( m3)

Masa

( )

Volum biogaz

( m3)

!nergie el"crica

(#$%)

!nergie "rmica

(#$%)&ejecie lic%ida bo'i

ne 5 27 54

&ejecie solida bo'ine

*3 * 8 36

&ejecie lic%ida suine

5*6 28 56

&ejecie solida suine *3 23*5 42 84*6&ejecie lic%ida +asa

ri 44*5 8 6

&ejecie solida +asa

ri

*3 2,*3 52 5

&ejecie solida o'ine *3 2* 38 76&ejecie solida cabal

ine *3 8*, 34 68

-iloz de +orumb *62

567*6 2 243

-iloz de ierburi *5 8, 6 32.an *35 37*8 248 4,6

/ri0oi *3 64 5 23Paie *4 2 2 4,

1oceni de +orumb *4 23*8 222 445ebuuri mere *3 2*6 4*6 ,*4

Melasa *3 68*4 23 246er 5*3 28 56

ebuuri 'egeale *4 4*5 26 521oji de rosii *4 2,*8 53*6 7

ebuuri de la easc *5 357 642*6 285Pasa cirice *3 36*8 65*8 3*7

,


10/19

2." Factorii care influenteaza productia de biogaz

Pe #aa e2perientei indelungate4 acumulate de catre cei care4 in decursul timpului4 aucercetat si urmarit producerea #iogaului4 urmatorii %actori sunt determinanti in productia de #ioga!

Materia prima Temperatura Presiunea Agitarea p


11/19

activitatea #acteriilor metanogene. In ast%el de situatii se constata ca productia de #ioga scade pana la disparitie si este nevoie de interventia operatorilor pentru a redresa situatia. Corectiaaciditatii e2cesive se %ace4 de o#icei4 cu lapte de var4 prin care p


12/19

-., Tipuri de %ermentatoare anaero#e

Cele trei tipuri de %ermentatoare anaero#e %olosite 9n producerea de #ioga din de7ec/ii deanimale au capacitatea de a capta metanul :i de a reduce numărul #acteriilor coli%orme %ecale49nsă di%eră 9n ceea ce prive:te costul4 climatul la care se preteaă :i concentra/ia de7ec/iilor care

se pot procesa.Naguna acoperită constă dintr3un #ain ;lagună= acoperit4 care capteaă gaul produs 9n

timpul descompunerii de7ec/iilor. Acest tip de %ermentator este cel mai pu/in costisitor :i se preteaă pentru de7ec/ii lichide ;su# - solide=. Naguna este acoperită cu o %olie din materialimpermea#il prinsă 9n mod etan: de marginile lagunei4 după o #ordură de #eton. 'iogaul seacumuleaă su# %olie4 de unde este preluat printr3o conductă. Cu toate că necesită investi/iireduse4 lagunele acoperite necesită volume mari de de7ec/ii4 climat cald :i one cu p?nă de apă%reatică la ad?ncimi mari.

Fermentatoarele cu agitare convertesc materia organică la #ioga4 9ntr3un reervor 9ncălitdeasupra sau su# nivelul solului. $n acest reervor se %ace o agitare mecanică sau prin #ar#otare;recirculare= de ga4 pentru a men/ine solidele 9n suspensie. Ast%el de %ermentatoare costă mai

mult :i sunt mai scump de 9ntre/inut. Se preteaă pentru volume mari de de7ec/ii :i cu con/inut 9nsolide 9ntre - :i ,*. Fermentatorul poate %i o structură cilindrică de o/el sau din #eton turnat.Men/inerea unei temperaturi optime 9n %ermentator poate reduce timpul de reten/ie a de7ec/iilor lamai pu/in de (* de ile.

Fermentatoarele cu deplasare ;cu curgere de tip piston4 sau plug3%loD= se preteaă pentrude7ec/iile rumegă3toarelor care con/in 9ntre ,, :i ,- solide. 5 instala/ie tipică plug3%loD includeun sistem de colectare a de7ec/iilor4 un #ain pentru omogeniare :i %ermentatorul ca atare. $n #ainul de omogeniare se a7usteaă propor/ia de solide 9n de7ec/ii4 prin adaos de apă.Fermentatorul este un #ain rectangular4 lung4 de o#icei su# nivelul solului4 acoperit ermetic cuun material impermea#il. Materialul pompat 9n %ermentator 9mpinge materialul e2istent sprecapătul opus ;curgere tip piston=. Pe măsură ce solidele din de7ec/ii sunt descompuse4 %ormeaă

un material v?scos4 limit?nd separarea solidelor 9n reervor :i constituind pistonul” care9mpinge lichidul. Timpul mediu de reten/ie a de7ec/iilor 9n %ermentator este de (*"-* ile. Unast%el de model de %ermentator necesită un minim de lucrări de 9ntre/inere. Căldura dega7ată demotorul3generator care trans%ormă gaul 9n electricitate poate %i %olosită pentru a 9ncăli%ermentatorul. $n interiorul acestuia4 un sistem de conducte permite circularea apei calde pentru amen/ine temperatura 9ntre ()"*RC4 temperatura optimă pentru #acteriile metanogene.

2


13/19

.2 Schema si componentele unei instalaţii de biogaz

5 instala/ie de #ioga este %ormata4 in general4 din urmatoarele componente!• un digestor ;sau reervor de%ermenta/ie 3 %ermentattor=

• un reervor de ga4 separat sau incorporat primului• un sistem de incarcare cu material #io%ermenta#il• pria de ga pentru evacuarea #iogaului com#usti#il o#tinut pri #io%ermantare• un reervor pentru evacuarea namolului epuiat• un sistem de agitatare a #omasei de %ermentare• un sistem de reglare a admisiei de aer ;anaero#ioa=• gura de viitare pentru introducerea culturii #acteriene si a su#stantelor necesare reglarii p


14/19

Fig. , Schema unui generator de #ioga

4


15/19

. Schema f lu#ului tehnologic intr$o instalat ie de bogaz

5


16/19

." Schema instalatiei de biogas de la ferma %osia & 'radea

. Schema si componentele echipamentului de producere a biogazului

cu alimentare discontinuă.

In anul ,1B) in comuna Plenita4 7ud. 6ol7 s3a realiat un echipament de producere a #iogaului cu alimentare discontinua

Componenta principală a echipamentului tehnologic de o#/inere a #iogaului o constituie%ermentatorul ;generatorul= de %ormă cilindrică4 din #eton armat4 cu alimentare discontinuă.Parametrii tehnologici pprincipali sunt! capacitatea geometrică a generatorului de )40* m -4volumul unei :ar7e de 9ncărcare a de:eurilor de 4)* m-4 produc/ia ilnică de #ioga de -40) m-.

8chipamentul tehnologic ;%ig.-= este alcătuit din!;a= %ermentatorul sau generatorul pentru %ermentarea de:eurilor vegetale :i a de7ec/iilor de

animale4 cu umplere discontinuă4 aproape complet 9ngropat 9n păm?nt4 de %ormă cilindrică;#= clopotul sau capacul din ta#lă de - mm se realieaă pentru colectarea #iogaului4 el

av?nd un volum de cel pu/in )* . Capacul se introduce cu gura 9n 7os 9n spa/iu dintre cei doi pere/i unde s3a pus apa4 care %ormeaă garnitura lichidă ce nu permite trecerea gaului 9natmos%eră

;c= conducta aeriană din P&C cu un diametru de cm4 se monteaă pe capaculgeneratorului pentru transportul #iogaului spre locul de ardere.

;d= %iltru3decantor pentru colectarea picăturilor de apă;e= ro#inet pentru 9nchiderea :i deschiderea gaului.

6


17/19

Concluii

Prognoeleoamenilor de :tiin/ă4

dar mai cu seamă acelor din lumeaa%acerilor privindresursele energetice%osile sunt cum nuse poate maisum#re. Acestea par a %i pe cale de a seepuia 9ntr3un timprelativ scurt4 ceea ceva a%ecta crunt 9nsă:ivia/a pe păm?nt.Milioanele4 poatemiliardele demotoare cu ardereinternă4 centraleletermice4 industria

producătoare deat?tea #unuri de larg

consum etc. ar putea9nceta să mai%unc/ionee. Iată4 pescurt4 scenariul unui

posi#il deastrumondial. Unscenariu ce o#ligălumea să cautesolu/ii pentrusupravie/uire. Ceamai la 9ndem?nă "

#iomasa. Adicăresursele vegetale4dar nu numaiacestea4 din care4

prin tehnologiispeci%ice4 se pot o#/ine #iocom#usti#il4 #ioga :i mai departe4 energie electrică :i

7


18/19

termică. Un su#iect tratat cu mare responsa#ilitate de importante personalită/i dinlumea :tiin/i%ică :i din domeniul producerii utila7elor :i echipamentelor speci%iceacestor activită/i.

Utiliarea de #iometan 9n transporturi 7oacă un rol special! 9n preent4sectorul transporturilor se #aeaă 9n mare măsură pe com#usti#ili de transport pe

#aă de car#on. Utiliarea de com#usti#ili non3car#on ;hidrogen4 energie

electrică=4 7oacă doar un rol minor 9n sistemul actual al transporturilor. $ntruc?t #iometanul este4 de asemenea un com#usti#il pe #aă de car#on4 aceasta ar puteacontri#ui 9n mod semni%icativ la viitorul amestec energetic 9n sectorultransporturilor. Acest lucru este important4 deoarece alternativele la com#usti#iliide transport pe #aă de car#on sunt %oarte limitate. Ast%el4 e%icien/a energeticăgenerală mai mică a motoarelor cu com#ustie ale vehiculelor4 ar putea %i acceptată.

'i#liogra%ie

,. Irina &ol%4 8lemente de 'iotehnologie si #ioremediere4 8ditura PIM4 Iasi4 (**0

(. SC Trinergi Grup Srl4 Studiu de ca! Instalatie de productie #ioga4 Ialomita4 (*,(

-. Support de curs " Producerea si utiliarea #iogaului pentru o#tinerea de energie4 (**+

4 Vinil M * iogazul* !diura /e%nic* ucurei ,8,

5 http!DDD.#iogaul.in%o

8

http://www.biogazul.info/http://www.biogazul.info/


19/19

6 http!#ioga3luethe.De#log.ro

,
http://biogaz-luethe.weblog.ro/http://biogaz-luethe.weblog.ro/

tema de casa - perr

Documents