32. Будова та принцип роботи малих гес

Принцип роботи заснований на гідроелектростанцій перетворення потенційної енергії падаючої води в кінетичну енергію обертання турбіни, пов'язаної з генератором, який перетворює кінетичну енергію в електричну. Перші гідроелектростанції ставилися до проточного типу, при якому вода річки не подпруживалась, а просто пропускалася через турбіну. Для них потрібен великий перепад рівнів річки, наприклад як на Ніагарському водоспаді, де і була побудована перша гідроелектростанція такого типу. На сучасних гідроелектростанцій зводяться величезні греблі для збільшення обсягу води, рівномірно пропускається через турбіни (див. рис. 9.8). Гребля не тільки створює вмістилище для накопичення води, але й підвищує її рівень. При цьому збільшується потенційна енергія води, що призводить до зростання кінетичної енергії обертання турбіни і в кінцевому результаті - до збільшення вироблюваної електроенергії. Вода з водосховища по напірному трубопроводу подається на горизонтально обертаються лопості турбіни, з'єднаної з генератором. Зазвичай на гідроелектростанції використовується багато турбогенераторних агрегатів. ККД гідроелектростанцій становить 60-70%, тобто 60-70% енергії падаючої води перетворюється в електричну енергію. 

Спорудження гідроелектростанцій обходиться дорого, та вони вимагають експлуатаційних витрат, але зате працюють на «безкоштовному паливі». Першоджерелом гідроенергії служить Сонце, воду з испаряющее океанів, морів, озер і річок. Водяна пара конденсується у вигляді опадів, випадаючих на піднесених місцях, з яких конденсована вода стікає вниз у моря. Гідроелектростанції встають на шляху стоку і перетворюють енергію рухомої води в електричну.

Однак гідроелектростанції не зовсім нешкідливі для навколишнього середовища. Греблі і водосховища виводять з сільськогосподарського обороту затоплені землі. Їх площа надзвичайно велика особливо на рівнинних річках: природний перепад рівнів води в них невеликий. Величезні площі водосховищ сприяють утворенню незвично велику кількість парів води в атмосфері, що неминуче призводить до порушення природних погодних умов. Греблі негативно впливають на якість води, що накопичується у водосховищах. В залежності від сезону накопичена вода може містити мало розчиненого кисню і опинитися несприятливим середовищем для риб та інших живих організмів. Крім того, спускаемая вода руйнує русло річки. У той же час гідроелектростанції, побудовані на річках з природним перепадом рівня води на річках з водоспадами, гірських річках, - завдають набагато меншої шкоди навколишньому середовищу.

33. Процес отримання біогазу з відходів тварин і птахів

Для отримання цього ресурсу необхідний цілий комплекс заходів. Для отримання біогазу потрібні анаеробні умови, які спочатку передбачені у системі і стадіях виробництва. Важливо дотримуватись рівня PH, вологість і температуру для створення сприятливого середовища життя і розмноження бактерій. Особливого значення набуває рівномірна подача субстрату і регулярна подача поживних речовин. Потрібно пам'ятати про період бродіння: його збільшення збільшує кількість виробленого газу. Перемішування дозволить запобігти утворенню осаду і скоринки, а також воно допомагає виводити з'явився газ [4]. Іншими словами: необхідно ретельно дотримуватися стабільність всіх стадій процесу отримання біогазу <# "justify"> 1.2.2 Оптимізація процесу отримання біогазу

Кислотоутворюючі і метанобразующие бактерії зустрічаються в природі повсюдно, зокрема в екскрементах тварин. У травній системі великої рогатої худоби міститься повний набір мікроорганізмів, необхідних для зброджування гною. Тому гній ВРХ часто застосовують в якості сировини, що завантажується в новий реактор. Для початку процесу зброджування досить забезпечити такі умови:

) Підтримка анаеробних умов в реакторі - життєдіяльність метанообразующих бактерій можлива тільки за відсутності кисню в реакторі біогазової установки, тому потрібно стежити за герметичністю реактора і відсутністю доступу в реактор кисню;

2) Дотримання температурного режиму - підтримка оптимальної температури є одним з найважливіших чинників процесу зброджування. У природних умовах утворення біогазу <# "justify"> a) Психофільний температурний режим визначається температурами до 20 - 25 В° С; ...

b) мезофільні температурний режим визначається температурами від 25 В° С до 40 В° С ;) термофільний температурний режим визначається температурами понад 40 В° С.

Ступінь бактеріологічного виробництва метану збільшується із збільшенням температури. Але, так як кількість вільного аміаку теж збільшується із зростанням температури, процес зброджування може сповільнитися. Біогазові установки <# "justify"> 1) Психофільний: В± 2 В° С на годину;

) мезофільні: В± 1 В° С на годину;

) термофільний: В± 0,5 В° С на годину.

На практиці більш поширені два температурні режими, це термофільний і мезофільні. У кожного з них є свої переваги і недоліки. Переваги термофільного процесу зброджування це підвищена швидкість розкладання сировини, і отже більш високий вихід біогазу, а також практично повне знищення хвороботворних бактерій, що містяться в сировині. До недоліків термофільного розкладання можна віднести; велика кількість енергії, потрібна на підігрів сировини в реакторі, чутливість процесу зброджування до мінімальних змін температури і декілька нижча якість отримуваних біодобрив <# "justify"> 3) Доступність поживних речовин - для росту і життєдіяльності метанових бактерій (за допомогою яких проводиться біогаз) необхідна наявність в сировині органічних і мінеральних поживних речовин.

На додаток до вуглецю і водню створення біодобрив вимагає достатньої кількості азоту, сірки, фосфору, калію, кальцію і магнію і деякої кількості мікроелементів - заліза, марганцю, молібдену, цинку, кобальту, селену, вольфраму, нікелю та інших. Звичайна органічна сировина - гній тварин - містить достатню кількість вищезазначених елементів. p align="justify">) Час зброджування - оптимальний час зброджування залежить від дози завантаження реактора і температури процесу зброджування. Якщо час зброджування вибраний дуже коротким, то при вивантаженні сброженной біомаси бактерії з реактора вимиваються швидше, ніж можуть розмножуватися, і процес ферментації практично зупиняється. Дуже тривала витримка сировини в реакторі не відповідає завданням отримання найбільшої кількості біогазу і біодобрив за певний проміжок часу.

При визначенні оптимальної тривалості зброджування користуються терміном "час обороту реактора". Час обороту реактора - це той час, протягом якого свіжа сировина, завантажена в реактор, переробляється, і його вивантажують з реактора. Для систем з безперервним завантаженням середній час зброджування визначається відношенням об'єму реактора до щоденного об'єму завантажуваної сировини. На практиці час обороту реактора вибирають залежно від температури зброджування і складу сировини в наступних інтервалах...:

) Психофільний температурний режим: від 30 до 40 і більше діб;

) мезофільні температурний режим: від 10 до 20 діб;

) термофільний температурний режим: від 5 до 10 діб.

Добова доза завантаження сировини визначається часом обороту реактора і збільшується (як і вихід біогазу) із збільшенням температури в реакторі [1]. Якщо час обороту складає 10 діб: то добова доза завантаження складатиме 1/10 від загального обсягу сировини, що завантажується. Якщо час обороту складає 20 діб, то добова доза завантаження складатиме 1/20 від загального обсягу сировини, що завантажується. Для установок, що працюють в термофільному, частка завантаження може скласти до 1/5 від загального обсягу завантаження реактора. p align="justify"> Вибір часу зброджування залежить також і від типу сировини, що переробляється. Для наступних видів сировини, що переробляється в умовах мезофільного температурного режиму, час, за який виділяється найбільша частина біогазу, дорівнює приблизно:

) рідкий гній ВРХ: 10 -15 днів;

) рідкий свинячий гній: 9 -12 днів;

) рідкий курячий послід: 10-15 днів;

) гній, змішаний з рослинними відходами: 40-80 днів.

) Кислотно-лужний баланс - метанопродуцірующіе бактерії найкраще пристосовані для існування в нейтральних або злегка лужних умовах. У процесі метанового бродіння другий етап виробництва біогазу є фазою активної дії кислотних бактерій. У цей час рівень рН знижується, тобто середовище стає більш кислою. p align="justify"> Однак при нормальному ході процесу життєдіяльність різних груп бактерій в реакторі проходить однаково ефективно і кислоти переробляються метановими бактеріями. Оптимальне значення pH коливається залежно від сировини від 6,5 да 8,5. Виміряти рівень кислотно-лужного балансу можна за допомогою лакмусового паперу. Значення кислотно-лужного балансу будуть відповідати кольору: приобретаемому папером при її зануренні у зброджувану сировину. p align="justify">) Зміст вуглецю та азоту - одним з найбільш важливих факторів, що впливають на метанове бродіння (виділення біогазу), є співвідношення вуглецю і азоту в переробляти сировину. Якщо співвідношення C/N надмірно велике, то нестача азоту служитиме чинником, що обмежує процес метанового бродіння. Якщо ж це співвідношення дуже мало, то утворюється така велика кількість аміаку, що він стає токсичним для бактерій. Мікроорганізми потребують як в азоті, так і в вуглеці для асиміляції в їх клітинну структуру [6]. Різні експерименти показали: вихід біогазу найбільший при рівні співвідношення вуглецю та азоту від 10 до 20, де оптимум коливається залежно ...від типу сировини. Для досягнення високої продукції біогазу практикується змішування сировини для досягнення оптимального співвідношення C/N (табл.1)