Задача 1.

Розрахувати продуктивність біогазової установки, якщо відомо:

• наявність тварин в господарстві, п;

• тривалість бродіння, τ, діб;

• температура ферментації, tºC.

Розв’язання.

1. Кількість екскрементів за добу, В_ек (кг/доб.)

В_ек = п₁ · в₁+ п₂ · в₂+ п₃ · в₃ (1)

де · в₁, в₂, в₃ – вихід екскрементів за добу, кг (додаток Б)

п₁, п₂, п₃·- відповідна кількість тварин.

2. Можлива кількість біогазу, V_б (м3/добу):

, V_б = В_ек ·а · υ · К, (2)

де а – кількість органічної маси з 1 кг екскрементів (0,0363 – 0,04 кг);

υ – питома величина виходу біогазу з органічної маси (додаток В).

К – коефіцієнт бродіння (0,3 – 0,4).

Задача 2.

Розрахувати потужність біогазогенератора при утилізації гною від корів, якщо відомо:

• кількість корів, п;

• тривалість бродіння, τ, (діб);

• температура ферментації, t_ф(ºC).

Розвязання

1. Загальна маса сухого матеріалу, т₃ (кг/добу):

т₃ = п · т₀ , (1)

де т₀ - надходження сухого бродильного матеріалу від однієї корови, кг/добу (т₀ = 2 кг/добу).

2. кількість газу, яка утворюється за добу, V_δ (м³/доб):

V_δ = υ · т₃, (2)

υ – вихід біогазу від бродильного матеріалу, м^з/добу (V_δ =0,24 м³/доб).

3. Теплова потужність біогазогенераторної установки, N (Вт):

(3)

де η – ККД пальника η = 0,92.

= калорійність біогазу, Дж/м³.

= 28·10⁶ Дж/м³ = 56·10³ Дж/кг.

К – частка метану в біогазі, К = 0,78.

Задача 3.

Визначити розміри метантека для анаеробного процесу перероблення екскрементів В_ек, якщо відомо:

• надходження екскрементів, В_ек (кг/добу);

• тривалість ферментації, τ_δр (діб).

Розвязання:

1. Кількість сухого матеріалу (органічної речовини), що надходить для бродіння, т₀ (кг/добу):

(1)

де К – коефіцієнт бродіння, К=04.

2. Об’єм рідкої маси екскрементів, що надходять в метантек, V_р (м³/добу):

(2)

де ρ – густина рідкої маси екскрементів, що надходять в установку, кг/м³. ρ =50 кг/м³.

3. Об’єм генератора, V_м (м³)

(3)

4. Площа метантека, F (м²):

(4)

5. Діаметр циліндричної конструкції метантека Д (м):

(5)

6. Висота установки, h (м:)

(6)

Задача 4.

Визначити продуктивність біогазової установки по переробці гною ВРХ, якщо відомо:

• об’єм установки, V (м³);

• температура ферментації, t_ф(ºC).

• тривалість повного обміну біомаси, τ_δр (діб).

Розв’язання.

1. Продуктивність біогазової установки, V_δ (м³/доб):

(1)

де - граничний вихід метану СН₄ м³/добу з 1 м³:

- для гною ВРХ 0,2 ±0,05;

- для свинячого гною 0,5 ±0,05.

- концентрація ОР на виході, = 210 м³/кг;

τ – час повного обміну рідини в реакторі, год (10 діб)

К – кінематичний коефіцієнт:

- для гною ВРХ К=0,8 +0,001е^0,063;

- для свинячого гною К=0,5 +0,0043е^0,0913;

- максимальна швидкість росту мікроорганізмів (доба ^-1), яка залежить від температури

бродіння;

α – ацетат: α = 80 – 120 якщо прийняти α = 100, то К=0,8 +0,001е⁶;

2. Температура бродіння, визначена за шкалою Кельвіна, ºК:

(2)

3. Швидкість росту мікроорганізмів ω_мах (доба ^-1),

(3)