CC BY
46
12. Шугалей Л.С. Запасы углерода в блоках естественных и антропогенно-нарушенных лесных экосистем и его баланс Сибирский экологический журнал / Л.С. Шугалей, В.В. Чуп-рова. - 2003. - № 5. - С. 545-555.
13. Фоменко Н.В. Рекреацшш ресурси та культуролопя / Н.В. Фоменко. - К. : Центр навч. лгг-ри, 2007. - 312 с.
14. Чесноков Н.И. Опыт расчета количества кислорода, выделяемого лесом / Н.И. Чес-ноков, В.М. Долгошеев // Экология. - 1980. - № 1. - С. 96-98.
15. Шейнгауз А.С., Сапожников А.П. Классификация функций лесных ресурсов // Лесоведение. - 1983. - № 4. - С. 3-9.
16. Шугалей Л.С. Запасы углерода в блоках естественных и антропогенно-нарушенных лесных экосистем и его баланс / Л.С. Шугалей, В.В. Чупрова // Сибирский экологический журнал. - 2003. - № 5. - С. 545-555.
17. Isaev A. Carbon stock and deposition in phytomass of the Russian forests / A. Isaev, G. Korovin, D. Zamolodchikov, A. Utkin, A. Pryaznikov // Water, Air and Soil Pollution. - 1995. - № 2. - P. 247-256.
18. Matthews G. The Carbon Contents of Trees / G. Matthews // Forestry Commission. Tech. Paper 4. - Edinburgh, 1993. - 21 p.
Миклуш Ю.С. Функции пригородных рекреационно-оздорови-тельных лесов и продуцирование кислорода
На основании лесов зеленой зоны г. Львова проанализированы функции пригородных рекреационно-оздоровительных лесов и дополнены известные классификации воспитательной первичной функцией. Для лесов зеленой зоны г. Львова установлены энергетический потенциал, фитомасса, сток углерода и кислородопроизво-дительность.
Ключевые слова: леса зеленой зоны, функции лесов, фитомасса, депонирование углерода, продуцирование кислорода.
Myklush Yu.S. Functions of suburban health recreative forests and oxygen production
Functions of suburban health recreative forests of green zone of Lviv are analyzed. Known classification is expanded by educative function. Energy potential, carbon sinks and oxygen production are calculated for the studied forests of green zone.
Keywords: forests of green zone, functions of forests, phytomass, carbon sequestration, oxygen production.
УДК 628.336.6 Доц. В.П. Олферчук, канд. бюл. наук;
астр. М.Т. Матвипко -НЛТУ Украши, м. Львiв
ОТРИМАННЯ Б1ОГАЗУ ШЛЯХОМ АНАЕРОБНОГО ЗБРОДЖУВАННЯ ОСАД1В СТ1ЧНИХ ВОД НА КАНАЛ1ЗАЦ1ЙНИХ ОЧИСНИХ СПОРУДАХ
Виконано аналiз доцшьност використання технологи анаеробного перероблен-ня осадiв стсчних вод для одержання бюгазу на канатзацшних очисних спорудах. Проанатзовано негативний вплив активного мулу, який утворився тсля очищення шчних вод, на довгалля. Охарактеризовано основш чинники, параметри роботи та особливост обладнання споруд анаеробного зброджування осадiв с^чних вод, яга впливають на стабшьшсть процесу утворення бюгазу.
Ключовг слова: анаеробне зброджування, бюгаз, метантенк, каналiзацiйнi очис-ш споруди, осад стсчних вод.
Постановка проблеми. Канатзащя та очисш споруди в Украш пере-бувають у сташ прогресуючого морального розпаду. Проблеми тд час експлу-атацп установок 1 недостатня потужнють очищення випливають з поганого
техшчного стану, а також з вщсутносл техшчного обслуговування очисних споруд. Оброблення й утилiзацiя активного мулу, який утворюеться внаслiдок бiологiчного очищения стiчних вод, протягом багатьох рокiв е невиршеними.
Первинний мул з первинного вщстшника разом iз надлишковим ак-тивним мулом тсля бiологiчного очищення скидаються на муловi майданчи-ки. Оскшьки мул е нестабалiзованим, спостерiгають сильну загазованiсть, крiм цього вiн мае дуже поганi зневоднювальнi властивостi. Осад на мулових майданчиках перебувае на вщкритш територп, тому забруднюе атмосферне повпря (внаслiдок випаровування в атмосферу потраплять рiзнi забрудню-вальнi речовини, яю мають дуже неприемний запах, особливо влгтку). Заб-руднюеться Грунт i пiдземнi води [1]. За таких умов i таким способом мул стабЫзуеться на майданчиках для сушшня протягом 80-100 дiб, постшно гние, а цiнне джерело енергл - бiогаз (переважно метан з додатками сильного запаху) видшяеться в атмосферу.
На сьогодш утилiзацiя мулу поряд з недостатньою енергетичною ефективнютю е головною проблемою пiдприемств водопостачання i водовщ-ведення. Тому питання бютрансформацп органiчних вiдходiв каналiзацiйних очисних споруд е актуальним та мае теоретичне i практичне значення.
Метою роботи е теоретичний аналiз практичного застосування ана-еробного зброджування осадiв стiчних вод з метою отримання бюгазу на ка-налiзацiйних очисних спорудах.
Виклад основного матер1алу досл1дження. Свiтовий досвiд викорис-тання технологи анаеробного перероблення осадiв стiчних вод та шших орга-нiчних вiдходiв для одержання бiогазу свiдчить про рентабельнють та пер-спективнiсть 11 впровадження. Таю роботи входять до нацюнальних енерге-тичних програм бшьшосп кра1ни свiту - США, Англп, Францп, 1талп, Япо-нп, Австрп, Швецп, Фшляндп, Канади, 1ндп, Китаю, Бразилп, а також кра1н Швденно-Схщно! Азп та Африки [2]. Результати дослщжень [1, 3] тдтвер-джують можливiсть анаеробного перероблення осадiв спчних вод для одержання бюгазу на канатзацшних очисних спорудах i в Укра!ш.
У процесi очищення спчних вод единими спорудами з позитивним енергетичним балансом е метантенки, в яких внаслщок анаеробного зброджування осадiв, отриманих шсля очищення спчних вод, утворюеться бiогаз [2]. Процес утворення бюгазу називають метановим бродшням або анаероб-ною ферментащею. Метанове бродiння - це складний анаеробний процес (без доступу повпря), який вiдбуваеться внаслiдок життедiяльностi мжроор-ганiзмiв i супроводжуеться бiохiмiчними реакщями [4]. Цей метод викорис-товують як головний етап очищення спчних вод для вилучення основно! час-тини забруднювальних речовин (70-95 % вщ початково! 1х концентрацп). Процеси метаново! ферментацп вiдбуваються у мезофшьних (30-35°С) i тер-мофiльних (50-55°С) умовах [5]. Бiохiмiя i мжробюлопя анаеробного метанового зброджування складшш^ нiж аеробних процесiв [6]. Дотепер немае пов-но! ясностi щодо ролi та ступеня участi в ньому рiзних груп мiкроорганiзмiв, проте зрозумшо, що, на вщм^ вщ активного мулу, бiоценоз метантенка представлений тшьки бактерiями.
2. Екологiя довкшля
115
Процес анаеробного зброджування оргашчних речовин вщбуваеться трьома етапами [7] (рис. 1):
1) ферментативний пдрол1з - розклад високомолекулярних сполук на низь-комолекулярш тд д1ею кислотоутворюючих бактерш;
2) кислотогенна стад1я - утворення оргашчних кислот, !х солей, спирав, с1рководню, ам1аку, двоокису вуглецю I водню;
3) метаногенез - бактер1альне перетворення оргашчних речовин у СО2 та СН4, додаткова кшьюсть СН4 та Н2О утворюеться з СО2 та Н2.
Рис. 1. Схема анаеробного метанового зброджування осаду стiчних вод [8]
Анаеробний розпад оргашчних речовин здшснюе сшвтовариство мж-роорганiзмiв, якi складають трофiчний ланцюг первинних i вторинних ана-еробiв. На вiдмiну вщ трофiчних ланцюгiв мiкроорганiзмiв в аеробних проце-сах, у яких взаемовщносини мiж групами органiзмiв характеризуються голов-ним чином вiдношеннями типу "хижак-жертва", для трофiчних систем пiд час метанового бродшня характерне використання продуклв обмiну одних груп бактерiй шшими [9]. Анаеробна переробка осадiв стiчних вод дае змогу отримувати не тiльки бiогаз як локальне джерело енерги, а також покращити якiсть органiчних вiдходiв каналiзацiйних очисних споруд i захистити навко-лишне середовище вiд забруднень [10]. Внаслщок метаногенезу забрудненi речовини перегазовуються до 90-95 % бюгазу (СН4) та ферментуються в 510 % бюмаси метантенкiв. Кiлькiсть бiогазу, що видiляеться пiд час бродiння, та вмют метану в ньому залежать вiд виду субстрату, ступеня забруднення, умов ведення процесу та деяких шших факторiв [5].
Для нормального функцюнування метантенк повинен мати необхщш пристро! (рис. 2): емкiсть гомогетзацп, завантажувач сировини, реактор, мь шалки, газгольдер, систему змiшування води й опалювання, газову систему, насосну станцш, сепаратор, прилади контролю i систему безпеки.
З 1 м3 бюгазу можна отримати 1,6-2 кВт-год електроенерги та 1,62,85 кВт-год рекуперовано! теплово! енерги за умови використання його в установках спшьного вироблення електрично! та теплово! енерги, ~5,2 кВт-год
теплово! енергп в котельнях або парогазово! сум^ [2].
-5,6 кВт-год теплово! енергп в генераторах
Реактор (мегантенк}
Ткердн сировпна
Гa,iгoльдqз Утеплювач Балка ■Д 1.1:1:
11с ис1(._й для | перемшування _Вщведення
Вщвщник
КС! Щ01
щапроенёрпя
Рис. 2. Принципова схема ди бюгазовоТустановки [5]
Для стабЫзацп процесiв анаеробного зброджування осадiв стiчних вод та штенсифжацп роботи метантенкiв необхiдно забезпечити [11]:
• попередню тдготовку осаду, яка складаеться з видалення грубодисперсних включень (прощджування осаду) та вдосконалення роботи тскоуловлювачш для зменшення мшерально! складово! осаду первинних ввдстшниюв;
• безперервне завантажування-розвантажування осадгв, що дасть змогу стабь л1зувати швидюсть анаеробного розкладу оргашчно! складово! зброджувано-го осаду [ забезпечить р1вном1рне видшення бюгазу протягом доби;
• перемшування осаду в резервуарах метантенюв з оптимальною штенсившс-тю, що забезпечить ефективне використання всього об'ему резервуара, вик-лючить утворення мертвих зон, розшарування осаду, вщкладання мшерал1зо-ваного осаду та утворення юрки, а також сприятиме виргвнюванню температурного поля та покращенню газоутворення;
• тдтримання оптимально! температури режиму зброджування (мезофшьного 32-35 °С, термофшьного 52-55 °С);
• завантажування попередньо пвдгрггого осаду вважаеться за краще, тому що надходження холодного осаду сповшьняе процес анаеробного зброджування;
• нагргвання завантажуваного осаду краще робити в теплообмшниках, тому що подача пари до резервуара метантенюв збшьшуе волопсть зброджувано-го осаду, веде до повно! втрати конденсату та збшьшуе експлуатацшш витра-ти. Кр1м того, висока температура пари (вище тж 100°С) негативно впливае на анаеробш мжрооргашзми.
Висновки. Свiтовий досвiд використання технологи анаеробного пе-рероблення осадiв спчних вод та iнших органiчних вiдходiв для одержання бiогазу свiдчить про рентабельшсть та перспективнiсть !! впровадження. Таю роботи входять до нацюнальних енергетичних програм бiльшостi кра!н свиу.
Анаеробне зброджування осадiв стiчних вод iз подальшим викорис-танням утворюваного бюгазу як енергетичного палива дадуть змогу вирши-ти важливi завдання як еколопчного, так i енергетичного характеру. Це на-
2. Еколопя довкiлля
117
самперед зниження концентрацп метану в атмосфер^ отримання стабЫзова-них незагниваючих осадiв та використання бюгазу для вироблення електрич-но! i теплово! енергп, адже енерпя, що виробляеться, дасть змогу замiнити вiд 50 до 100 % споживано! енергп каналiзацiйними очисними спорудами.
Л1тература
1. Олiферчук В.П. Можливють використання осаду спчних вод очисних споруд Львова для виробництва бюгазу / В.П. Олiферчук, М.Т. Матвiенко, 1.Г. Войтович // Науковий вiсник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Укра!ни - 2009. - Вип. 19.9. - С. 72-76.
2. Сорокша К.Б. Технолопя перероблення та утилiзацil осадiв : навч. посiбн. / К.Б. Соро-кiна, С.Б. Козловська. - Харгав : Вид-во ХНАМГ, 2012. - 226 с.
3. Матенко М.Т. Роль мжрофлори бюгазово! установки в процес пiдвищення ефек-тивност метаноутворення / М.Т. Матвiенко, В.П. Олiферчук // Науковий вiсник НЛТУ Укра-!ни : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2010. - Вип. 20.11. - С. 76-80.
4. Бойлс Д. Биоэнергия: технология, термодинамика, издержки : пер. с англ. М.Ф. Пуш-карева / под ред. Е.А. Бирюковой / Д. Бойлс. - М. : Агропоромиздат, 1987. - 152 с.
5. Швед О.В. Еколопчна бютехнолопя : навч. поабн. - У 2-ох кн. - Кн. II / О.В. Швед, О.Б. Миколiв, О.З. Комаровська-Порохнявець, В.П. Новжов. - Львiв : Вид-во НУ "Львiвська полггехшка". - 2010. - 368 с.
6. Баадер Б. Биогаз: теория и практика : пер. с нем. М.И. Серебрянного / Б. Баадер, Е. Доне, М. Брендерфер. - М. : Изд-во "Колос", 1982. - 148 с.
7. Ткаченко С.Й. Теплообмшш та пдродинам!чш процеси в елементах енергозабезпе-чення бюгазово! установки : монографiя / С.Й. Ткаченко, Д.В. Степанов. - Вшниця : Вид-во "Ушверсум-Вшниця". - 2004. - 132 с.
8. Семененко И.В. Проектирование биогазовых установок. - Сумы : ПФ "МакДен", ИПП "Мрия-1" ЛТД, 1996. - 347 с.
9. Гюнтер Л.И. Метантенки / Л.И. Гюнтер, Л. Л. Гольдфарб. - М. : Стройиздат, 1991. - 128 с.
10. Егорова Т.А. Основы биотехнологии : учебн. пособ. [для студ. ВУЗов] / Т.А. Егорова, С.М. Клунова, Е.А. Живухина. - Изд. 3-е, [стер.]. - М. : Изд. центр "Академия", 2006. - 208 с.
11. Козловська С.Б. Обладнання анаеробного зброджування осадив спчних вод з метою отримання та утилiзацil бюгазу на комунальних очисних спорудах водовщведення / С.Б. Козловська, К.Б. Сорокша // Коммунальное хозяйство городов : науч.-техн. сб. - К. : Изд-во "Тех-шка". - 2010. - Вып. 93. - С. 206-215.
Олиферчук В.П., Матвиенко М. Т. Получение биогаза путем анаэробного сбраживания осадка сточных вод на канализационных очистных сооружениях
Выполнен анализ целесообразности использования технологии анаэробной переработки осадков сточных вод для получения биогаза на канализационных очистных сооружениях. Проанализировано негативное влияние активного ила, образовавшегося после очистки сточных вод, на окружающую среду. Охарактеризованы основные факторы, параметры работы и особенности оборудования сооружений анаэробного сбраживания осадков сточных вод, влияющих на стабильность процесса образования биогаза.
Ключевые слова: анаэробное сбраживание, биогаз, метантенк, канализационные очистительные сооружения, осадок стоковых вод.
Oliferchuk V.P., Matvienko M.K Receiving of biogas by anaerobic fermentation of sewage sludge at sewage disposal plants
The analysis of the expediency of using anaerobic technology of sewage sludge recycling to produce biogas at sewage disposal plants is made. The negative impact of sludge, which was formed after sewage disposal to the environment, is analyzed. The main factors, work parameters and features of the equipment for buildings for anaerobic fermentation of sewage sludge, which influence on the stability of biogas formation process, are described.
Keywords: anaerobic fermentation, biogas, biogasreactor, sewage disposal plant, sewage sludge. _
