Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

1. Актуальность темы

Никакая другая отрасль общественного производства не связана так с использованием природных ресурсов, как сельское хозяйство. Ведь труд земледельца и животновода – эго по существу использование природы, окружающей нас естественной среды для удовлетворения потребностей человека. Сельское хозяйство необходимо рассматривать как огромный, постоянно действующий механизм охраны, культивирования живых природных богатств, и подходить к нему следует еще под одним углом зрения – охраны окружающей среды. Поэтому в условиях аграрного производства использование природных ресурсов и, прежде всего, земли должно сочетаться с мерами по охране окружающей среды. Плоды труда человека на земле – это самая необходимая предпосылка жизни каждого общества, на какой бы ступени развития оно не находилось. В сельском хозяйстве земля выступает не только местом деятельности и территориальной операционной базой, но и, прежде всего, служит в качестве орудия и главного средства производства.

Актуальность проблемы охраны окружающей среды в сельском хозяйстве усиливается в современных условиях в связи с процессами загрязнения природных ресурсов, используемых в аграрном производстве, промышленными, строительными и другими несельскохозяйственными предприятиями. Эти загрязнения ведут к снижению плодородия почв и их продуктивности, ухудшению качества вод, атмосферы, наносят ущерб растениеводству и животноводству, что влечет недополучение сельскохозяйственной продукции и ухудшение ее качества. Экологические проблемы сегодня являются одними из наиболее важных и глобальных. Поэтому тема работы важна и актуальна [1].

2. Цель магистерской работы и задачи исследований

В проект по выработке тепловой и электрической энергии из 20 млн т доступных отходов, окупаемость которых не превышает 5 лет, потребуется инвестировать более €2 млрд. В результате переработки такого количества отходов может быть произведено энергии в размере до 9 млн т у. т. (73 ТВтч) в год, что составляет 25% от годового промышленного энергопотребления.

Энергия, полученная вследствие реализации эффективных проектов по переработке доступных отходов, позволит снизить потребность в импорте природного газа на 8 млрд м3 в год (25% от импортируемого из России природного газа). Экономия от сокращения импорта может составить около 28 млрд руб.

Проекты по сжиганию сухих отходов сельского хозяйства и получению тепловой и электрической энергии потребуют инвестиций в размере от €10 000 до €39 000 на 1 т используемых отходов в сутки (в зависимости от технологии и оборудования). Срок окупаемости подобных проектов в среднем составляет от 1 года до 5 лет.

Влажные отходы технологически целесообразно сбрасывать в реакторах с последующим получением биогаза. Проекты по анаэробному сбраживанию, получению биогаза и последующей выработке энергии требуют затрат от €5000 до €23 000 на 1 т используемых отходов в сутки при сроке окупаемости от 6 до 14 лет. Использование зеленого тарифа (ЗТ) при продаже электрической энергии, получаемой из биогаза, сократит срок окупаемости до 4–8 лет [2].

Кроме того, подобный проект оказывает положительное воздействие на окружающую среду за счет замещения выработки энергии из углеродного топлива и, как следствие, снижения выбросов СО2. Так, при замещении энергии, выработанной из 8 млрд м3 природного газа, энергией, получаемой из отходов сельского хозяйства, сокращение выбросов парниковых газов составит около 15,8 млн т CO2 в год.

3. Воздействие отходов на природную среду и необходимость их своевременной переработки

Пожалуй, ни одна отрасль народного хозяйства не оказывает такого санитарно–экологического влияния на окружающую среду, как сельское хозяйство. Так, например, природная среда загрязняется остаточным количеством удобрений, ядохимикатами, а также не переработанными отходами сельского хозяйства. Непременным условием является своевременная утилизация таких отходов. На птицефабриках и фермах это, в основном, помет, который, накапливаясь, загрязняет близлежащую территорию, образуя так называемые пометные озера, где нет места растениям, животным организмам, создавая неудобные условия для проживания.

Использования сырья

Рисунок 1 — Использования сырья
(анимация: 8 кадров, 6 циклов повторения, 128 килобайт)

Уменьшить негативное воздействие от загрязнения природы возможно, если грамотно и рационально, с включением современных малоотходных и безотходных технологий перерабатывать отходы, появляющиеся и накапливающиеся в животноводстве, птицеводстве, растениеводстве, в конечном счете, включая их в хозяйственный оборот. При этом важным звеном в работе перерабатывающих предприятий должно стать комплексное использование отходов сельского хозяйства.

4. Основные типы отходов сельскохозяйственной отрасли

Отходами производства считаются материальные остатки сырья, материалов, средств производства, утратившие свою потребительскую стоимость, которые невозможно использовать по прямому назначению (в связи со спецификой технологических особенностей предприятий). Это органические отходы растениеводства и животноводства; остаточное количество удобрений; пестициды и другие ядохимикаты; выбросы различных загрязняющих веществ работающей сельскохозяйственной техникой.

Все отходы можно разделить на три категории: по сфере образования, по направлению использования и по способу привлечения к утилизации [4].

5. Утилизация сельскохозяйственных отходов с помощью биотехнологии

Одной из наших научных разработок является оборудование для переработки органических отходов комплекс БУГ–1 и БУГ–3. Оборудование предназначено для переработки всех видов органических отходов – навоза КРС, свиного навоза, птичьего помета и т. д. Комплекс БУГ состоит из биореактора и газгольдера. В настоящее время выпускаются биореакторы с рабочим объёмом 6 куб.м. и газгольдеры объёмом 2 куб.м. (комплекс БУГ–1), биореакторы объемом 12 куб.м. и газгольдеры объёмом 2 куб.м. (комплекс БУГ–3) [5].

Биореактор

Рисунок 2 — Биореактор

Кроме переработки органических отходов оборудование производит высокоэффективное экологически чистое жидкое органическое удобрение "КОУД" и попутный биогаз. Установив оборудование, вы забудете о приобретении дорогостоящих удобрений и полностью обеспечите своё хозяйство в подкормке сельхохозяйственных культур, увеличите их урожаи. Вы также снизите затраты на утилизацию всех видов отходов – навоза, помета, твердых бытовых отходов, пищевых отходов, растительных остатков.

В состав биогаза входит 55 – 60% метана и 40 – 45% углекислого газа. Ежесуточный выход биогаза составляет от 6 – 8 куб.м. и более (комплекс БУГ–1), 12 – 25 куб.м. (комплекс БУГ–3) в зависимости от состава навоза. На биогазе могут работать бытовые газовые приборы, включая газовые водонагреватели, обогреватели воздуха и газогенераторы.

6. Биогазовая установка как средство утилизации отходов сельского хозяйства

Получение биогаза – это не единственная цель работы биогазовой станции. Немаловажным фактором является то, что основным сырьем для ее работы являются органические отходы пищевой промышленности и сельского хозяйства. Зачастую вывоз и захоронение таких остатков производства требует больших затрат. Утилизация отходов в установках для производства биогаза приносит не только экологическую пользу, но и дает положительный финансовый эффект. Биогаз из установки сжигают в когенераторах для получения тепловой и электрической энергии, что дает прирост доходов предприятия.

В качестве субстрата для производства биогаза используют:

Биогазовая установка на силосе, навозе или комбинации сырья – наиболее часто встречающийся тип проектов.

Биогазовый комплекс – это сложный инженерный объект, состоящий из нескольких модулей, объединенных в единую систему. Ниже мы приводим ориентировочный перечень оборудования и подсистем, которые входят в той или иной комбинации в состав биогазовой станции.

  1. Система хранения субстрата (биомассы).
  2. Модуль взвешивания и подачи сухих видов субстрата.
  3. Модуль загрузки жидкого субстрата.
  4. Ферментатор и дображиватель.
  5. Система подогрева субстрата (поддержка температурного режима)
  6. Система массообмена в ферментаторе (механическое перемешивание, гидравлическое или барботажное).
  7. Газгольдер и газовое хозяйство.
  8. Система очистки биогаза.
  9. Когенератор.
  10. Сепаратор для разделения жидкой и твердой фракции отработанного субстрата (получение жидкого и твердого органического удобрения).
  11. Резервуары для хранения дигестата (лагуны).
  12. Контрольный пункт для операционного управления биогазовой станцией.
  13. Лаборатория для контроля характеристик субстрата.
  14. Электрощитовая.
  15. Насосная станция.
  16. Санитарные помещения для персонала.

При проектировании и выборе оборудования принимают во внимание вид используемого сырья и конечную цель (производство тепловой энергии для собственных нужд или выпуск электроэнергии с целью продажи).

Специалисты компании Ecodevelop проектируют биогазовый комплекс в зависимости от потребностей и возможностей каждого заказчика, с учетом индивидуальных особенностей сырья и производства.

Сухой субстрат загружается в модуль взвешивания и подачи сухих видов субстрата. Жидкий субстрат соответственно загружается в модуль загрузки жидкого субстрата. Далее субстраты смешиваются и гомогенизируются (приводятся в наиболее однородное состояние) для подачи непосредственно в ферментатор.

В ферментаторе предварительно нагретый субстрат выдерживается в анаэробных условиях в течение 20–35 дней (это зависит от конкретного субстрата). Выработанный биогаз накапливается в газгольдере, смонтированном на крыше дображивателя. Дображиватель необходим для повышения выхода биогаза из биомассы путем продления выдержки субстрата до 50–80 дней. Далее отработанный субстрат с помощью сепаратора разделяется на жидкую и твердую фракцию и может быть использован как органические удобрения.

Биогаз из газгольдера подается через систему очистки от сероводорода и осушки в когенератор, где сжигается в горелке когенератора с производством тепла и электроэнергии. Также предусмотрен факел для сжигания избытка газа или аварийного сброса.

Электроэнергия распределяется в электросеть по зеленому тарифу, а тепло частично (до 30%) используется для подогрева субстрата на входе в ферментатор. Остальная часть тепла может быть использована для производства теплоносителя (нагретой воды, перегретой воды или пара), и применяется для собственных нужд предприятия.

Получение биогаза требует слаженной работы специалистов разных профилей, от технологов и инженеров до маркетологов и финансистов.

Биогаз дает независимость от сторонних источников энергии, а также служит средством получения дополнительной прибыли. Нашей задачей является разработка бизнес – плана и создание эффективной модели энергопроизводства, в которой используется биогаз – экологически чистое и возобновляемое сырье.

7. Способы утилизации отходов растениеводства

Один из методов утилизации таких отходов – получение кормовых белков. По расчетам, из 1 тонны рисовой соломы, которую практически не применяют в животноводстве, а сжигают, в ходе комплексного технологического процесса (безотходная технология использования этого продукта уже имеется) возможно получить 100 кг кормовых дрожжей и почти 200 квадратных метров теплоизоляционных волокнистых плит с толщиной около 12–13 см. Перспективной технологией считается переработка отходов сельского хозяйства при помощи метанобактерий. Она построена на том принципе, что, размножаясь в любых органических остатках, эти микроорганизмы продуцируют биогаз, являющийся ценным энергетическим сырьем для небольших электростанций. Он используется также в бытовых нуждах, находит применение в виде топлива для сельскохозяйственной техники.

Для его получения отходами органики, перекрыв доступ воздуха, заполняют специальные емкости. Конечный продукт процесса брожения – газ поступает в газохранилища для последующего использования.

Кроме того, после брожения остается обеззараженная субстанция – органическое, не имеющее запаха вещество, которое может служить органическим удобрением. Технология переработки отходов с помощью метанобактерий способна экономить на селе до 40% электроэнергии и природного газа [6].

8. Заключение

Создание индустрии биотехнологической переработки сельскохозяйственных отходов решает ряд основных, оказывающих влияние друг на друга, проблем, в первую очередь – экологическую, связанную с уменьшением экологического вреда, наносимого отходами животноводства, 11 птицеводства и растениеводства, окружающей среде.

Во–вторых, экономическую, позволяющую получать высококачественные биогаз, биотопливо.

В–третьих, энергетическую, направленную на создание менее затратных энергоресурсов. И, наконец, крайне важную – социальную, обеспечивающую создание новых рабочих мест при вводе в эксплуатацию новых производственных объектов.

Выводы

Значительный экономический и экологический эффект от внедрения переработки отходов животноводства, птицеводства и растениеводства в сельскохозяйственном секторе повышает не только социально–экономический уровень и качество жизни, но и перспективы развития агропромышленного комплекса России.

Список источников

  1. Гринин, А. С. Промышленные и бытовые отходы: хранение, утилизация, переработка / А. С. Гринин, В. Н. Новиков. – Москва: Фаир–пресс.
  2. Шубов, Л. Я. Технология твёрдых бытовых отходов: учебник / Л. Я. Шубов, М. Е. Ставровский, А. В. Олейник; под ред. Л. Я. Шубова. – Москва: Альфа–М: ИН–ФА–М, 140 с.
  3. Утилизация и вторичная переработка тары и упаковки из полимерных материалов: учебное пособие / А. С. Клинков, П. С. Беляев, В. К. Скуратов, М. В. Соколов, В. Г. Однолько. – Тамбов: Изд–во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010 – 401 с.
  4. Рециклинг и утилизация тары и упаковки: учебное пособие / А. С. Клинков, П. С. Беляев, В. К. Скуратов, М. В. Соколов, О. В. Ефремов, В. Г. Однолько. – Тамбов: Изд–во ГОУ ВПО ТГТУ, 2002. – 567 с.
  5. Разработать технические условия на проведение утилизации сельскохозяйственной техники и животноводческого оборудования: отчет о НИР / Герасимов В. С., Игнатов В. И. и др. М.: ГОСНИТИ, 2014. – 132 с.
  6. Игнатов, В. И. Разработка отраслевых стандартов по утилизации с/х техники. / В. С. Герасимов, Р. Ю. Соловьев, В. И. Игнатов // Сельский механизатор. – 2014. – № 7 (65). – 16–17 с.
  7. Игнатов, В. И. Разработка отраслевых стандартов по утилизации с/х техники / В. С. Герасимов, Р. Ю. Соловьев, В. И. Игнатов // Сельский механизатор. – 2014. – № 8 (66). – 12–13 с.
  8. Игнатов, В. И. Методика оценки параметров финансовых потоков в системе утилизации с/х техники / Ю. В. Трофименко, В. И. Игнатов, В. С. Герасимов, Р. Ю.Соловьев // Техника и оборудование для села. – 2014. – № 8 (206). – 37–40 с.