Bio és PB gáz hasznosítás Készítette: Verbai Zoltán
Felhasználható irodalom: o
o o
o
Günter Cerbe: A gáztechnika alapjai Dr. Bai Attila: A biogáz Heinz-Schulz-Barbara Eder: Biogázgyártás GMBSZ
Elérhet•ség:
[email protected]
1
Bemutatás, történelmi áttekintés o
o
o
A biogáz szerves anyagok anaerob erjedése során képz•d•, a földgázhoz hasonló,rendkívül sokoldalúan felhasználható légnem• anyag. El•állítására bármely, az élelmiszer-gazdaságban és a kommunális szférában képz•dött szerves anyag alkalmas. A folyamat spontán módon is lejátszódik mélyvízi tengeröblökben, mocsarakban és hulladéktároló telepeken, azonban mesterséges beavatkozással a gáztermelés hatásfoka megsokszorozható.
A mikrobák együttm•ködésével nyert gáz összetétele: o o o
50-70% éghet• metán, 28-48% égésre képtelen szén-dioxid és 1-2% egyéb gáz, (kénhidrogén és nitrogén) (A földgáz, mint ismeretes, gyakorlatilag teljes egészében metánból áll, ezért a biogáz f•t•értéke a metán részarányától függ•en a földgáz f•t•értékének 50-70%-át teszi ki (l 8-25 MJ/Nm3)
2
Biogáz és földgáz összehasonlítása o o
A biogáz tisztítás után a földgázzal gyakorlatilag megegyez• f•t•értéket képvisel. A hevít• hatás ú trágyáknak, valamint a cukorrépa-, a kukorica- és az élelmiszer-ipari termelés melléktermékeinek a legkedvez•bb a fajlagos biogáztermelésük. ( Ez fokozható az alapanyagok keverésével, mely további 1-40%-kal javíthatja a gázkihozatal hatásfokát.)
A biogáz és a metántartalom o
o
o
Legmagasabb a metántartalma a szennyvíziszapokból erjesztett biogáznak (70%), ezt követi a mez•gazdasági melléktermékekb•l (60-65%), majd a szilárd települési hulladékokból (50%) nyerhet• gáz metántartalma.
3
A földgáz, a biogáz és a depóniagáz legfontosabb jellemz•it
A biogáz termelés mutatói
4
A biogáz felfedezésének története o o
o
o
Shirley 1677-ben fedezte fel a mocsárgázt, Volta 1776-ban megállapította, hogy ez éghet• anyag, Daltonnak pedig 1804-ben sikerült kimutatni bel•le a metángázt, Pasteur fedezte fel, hogy ezt az anyagot mikrobák állítják el•.
A biogáz felfedezésének története o
o
1888-ban ezen megfigyelések eredményeképpen, Gayon a Francia Tudományos Társaság ülésén már olyan gázt égetett el, melyet trágyából és vízb•l saját maga állított el• 35 °C h•mérsékleten. a világ els• biogáztelepét 1856-ban az indiai Mantungában, egy lepratelepen helyezték üzembe.
5
A biogáz felfedezésének története o
o
o
1896-ban az angliai Exeterben közvilágításra használták a biogázt 1937-ben pedig már 7 német nagyvárosban m•ködtek biogázzal üzemel• szemétszállító járm•vek A biogáz-biotrágya el•állítását a világon 1806-ban H. DAVY, a trágyából való gázkiáramlással indította el
A biogáz felfedezésének története o
o
o
1857-ben Bombayben valósult meg az els• biogáz-berendezés. 1920--30 között a szennyvíziszapok anaerob erjesztését kezdték el 1942-ben DUCELLIER és ISMANN Algériában mez•gazdasági hulladékot erjesztettek kétütem• fermentációs módszerükkel
6
A biogáz felfedezésének története o
o
Hazánkban a XX. század els• felében kezd•dtek meg a kutatások és a hazai próbaüzemek, de 1959--65 között már Indiában is létesült két biogázüzem Dr. v. Bartha István tervei alapján
Felhasználási módok Saját felhasználásra: o biogáz, mely hasznosítható f•tésre, h•tésre, gázmotorok meghajtására o biotrágya, mely a felhasznált szerves trágyánál, ill. kommunális hulladéknál jóval értékesebb, o szén-dioxid, a biogáz tisztításának melléktennéke (üvegházak szén-dioxidtrágyázása).
7
Felhasználási módok Értékesítésre: o tisztított biogáz, melynek jellemz•i megegyeznek a földgázéval o elektromos áram a biogáz generátorral történ• átalakításakor o dúsított biotrágya virágföldként, ill. humuszképz• anyagként
Az alapanyagok hatása az anaerob elgázosítás technológiájára
8
Biogáztelepek o
Hazánkban és Nyugat-Európában is jellemz• módon a folyamatos üzemelés•, egyenletes erjesztést lehet•vé tev•, 5-15% szárazanyagot tartalmazó hígtrágyát feldolgozó biogáztelepek terjedtek el. n
n
Hígabb szennyvíz növeli
a beruházásigényt csökkenti a gázhozamot a nagyobb szárazanyag-tartalom szakaszos üzemelés• technológiát igényel
Alapvet• szempont a technológia tervezésekor o
minél olcsóbban állítsuk el• a felhasználni kívánt termékeket n
n
n
Lehet•leg helyben rendelkezésre álló alapanyagot használjunk fel Minél kevesebb munkafolyamattal állítsuk el• a számunkra megfelel• terméket Biztosítsuk az üzem m•ködésének zavartalanságát
9
Alapvet• szempont a technológia tervezésekor o
minél olcsóbban állítsuk el• a felhasználni kívánt termékeket n
n
n
Lehet•leg helyben rendelkezésre álló alapanyagot használjunk fel Minél kevesebb munkafolyamattal állítsuk el• a számunkra megfelel• terméket Biztosítsuk az üzem m•ködésének zavartalanságát
Alapvet• szempont a technológia tervezésekor o
Az ideális biogáztelep tehát képes a képz•dött biogáz és biotrágya közvetlen felhasználására. A biogáz eltüzelésével nyert energia
biogáztelep f•tésére
kapcsolódó létesítmények melegvízellátására
10
Alapvet• szempont a technológia tervezésekor o
Kizárólag h•energia el•állítása esetén problémát jelenthet az évszakonként ingadozó kereslet (a küls• h•mérséklet emelkedése (nyáron) a biogáztermelés növekedésével jár) Telepítési megoldás: (baromfi tartás, fóliasátras zöldség- vagy virágtermesztés)
Alapvet• szempont a technológia tervezésekor o
Kizárólag h•energia el•állítása esetén problémát jelenthet az évszakonként ingadozó kereslet (a küls• h•mérséklet emelkedése (nyáron) a biogáztermelés növekedésével jár) Telepítési megoldás: (baromfi tartás, fóliasátras zöldség- vagy virágtermesztés)
11
Alapvet• szempont a technológia tervezésekor o
o
o
A biotrágya közvetlen felhasználása megfelel• méret• saját növénytermesztési ágazatot feltételez. Ennek hiányában pedig szerz•déssel biztosított átvételt Egy hektár mez•gazdasági területre 30-40 t/ha trágyával érdemes számolni 3-4 évente.
Alapvet• szempont a technológia tervezésekor o
Ha saját h•igény nem elegend• a kapott biogázmennyiség maradéktalan bels• felhasználására, akkor a következ•ket tehetjük: n
n
n
A biogáz megtisztítása a szén-dioxidtól és egyéb szennyez• gázoktól földgázvezetéken keresztül értékesíthet•. A tisztított biogáz komprimálása (gépkocsimotorokban történ• felhasználása) a villamos energia el•állítása gázmotorban (hulladékh• éleszt•moslék-, metanolel•állítás, fermentor f•téséhez)
12
Alapvet• szempont a technológia tervezésekor o
A biogáz tisztításakor kapott tiszta széndioxidot fóliák és növény házak kultúráinak szén-dioxid-trágyázására használják (15-40% terméstöbbletet)
o
A folyamatos m•ködés és a teljes kihasználás csak a berendezések (els•sorban az erjeszt•tartály) megfelel• méretezésével érhet• el.
Különböz• állatok napi trágyatermelése
13
Fermentor méretének meghatározása o
Alapadatok: Állatállomány: 100 tehén, 80 növendék és 20 borjú Tervezett technológia: mezofil (30-40 °C) Szárazanyag-tartalom (száa): 15% Szervesanyag-tartalom (szea): 13,5%. Várható trágyamennyiség (táblázat alapján): 100 x 46 = 4600 80 x 32 = 2560 20 x 15 = 300 összesen: 7460 l/nap = 7,46 m3/nap. Rothasztási id•: 15% száa. és 5 kg/m3 x nap terhelés esetén: 26 nap. Szükséges fermentor-nagyság: 7,46 x 26 = 194 m3
Egyes anyagok várható biogáz hozama
14
Eredményes m•ködtetés feltételei o o o o o o o
Nyereséges, nagyüzemi méret• állattenyésztési ágazat Stabil m•ködés•, jövedelmez• legyen a beruházó vállalkozás egészében is Rendelkezzen a beruházó megfelel• nagyságú mez•gazdasági területtel (biotrágya) Legyen a közelben nagyobb település vagy vállalkozás (nem megoldott a veszélyes hulladék kezelése) Olyan méret• beruházást kell megvalósítani, amely képes a gazdaságos szállítási távolságon belül képz•d• összes veszélyes szerves hulladék feldolgozására Legyen igény minél nagyobb mennyiség• hulladékh• helyi felhasználására
H•mérséklet hatása az elérhet• gázhozamra
15
H•mérséklet hatása a rothasztási id•re
A szárazanyag-tartalom hatása a gázhozamra
16
Technikai feltételek o
o o o o
technológiai tervezés (beszállítástól a végfelhasználásig) a berendezések megfelel• méretezése, hatósági engedélyek beszerzése, az eszközök beszerzése, beépítése, próbaüzem, megfelel• változtatások végrehajtása (a folyamatos üzem érdekében)
Biogáztelepek terjedése o
o
biogáztelepek terjedését régebben a viszonylag olcsó energiaárak korlátozták, jelenleg a magas beruházási költségek akadályozzák leginkább.
17
Fajlagos beruházási költségek változása a kapacitás függvényében
Üzemméret hatása a megtérülési id•re
18
Egy alapberuházás eredményfokozásának tartalékait o
o
Veszélyes szerves hulladékok arányának további növelése az alapanyagbázisban legalább a gázmotorok kapacitásának teljes kihasználásáig (csak szervez•munkát igényel). Amennyiben marad fölösleges hulladékh•, a termofil fermentorok magasabb h•fokra f•tése, ilyen módon a biogázhozam növelése
Egy alapberuházás eredményfokozásának tartalékait o
o
Az öntöz•kapacitások kiterjesztésével a biotrágya kijuttatási költségeinek csökkentése CO2 tisztító berendezés beszerzése piacképessé teheti a biogázt, de legrosszabb esetben is el tudná látni tüzel•anyaggal a saját gázüzem• eszközöket
19
A megújuló energiaforrások hazai felhasználása (2005)
Hazai energetikai alapadatok
20
Energetikai alapadatok o
o
Az egy f•re jutó éves energiafelhasználás (a Föld összes országában) az 1900. évi 1,4 GJróI 2000-ig mintegy 60 GJ-ra n•tt. Az egy f•re jutó napi energiafogyasztás a fejl•d• országokban átlagosan 30 MJ, a közepesen fejlett és a fejlett országokban ez az érték 100-600 MJ közötti.
Energetikai alapadatok o
o o
o
A maximumot közelít• értékek okai lehetnek az olcsó hazai fosszilis energiaforrások (pl. arab országok, volt Szovjetunió) a magas életszínvonal (USA), vagy, hogy nincs forrás energiatakarékossági intézkedésekre Ez azt eredményezte, hogy a világ energiafelhasználásának 80%-át jelenleg is a népesség mindössze 20%-a használja fel.
21
Energetikai alapadatok o
Magyarországon 1987-ben a fajlagos energiafogyasztás 341 MJ/f•/nap volt. Az azóta bekövetkezett energiaár-növekedések hatására ez a szám napjainkra 285 MJ/f•/napra csökkent.
A biomasszából nyerhet• energiamennyiség eloszlása
22
A biogáz keletkezése o
A biológiai metántermelést lényegében három mikrobiológiai tevékenység köré csoportosíthatjuk. A biogázhoz vezet• anaerob lebomlási lépések
Hidrolizáló mikroorganizmusok o
o
o o
A komplex szerves anyagokat el•ször fakultatív és obligát anaerob mikroorganiz-musok enzimeikkel bontják alkotóelemeikké. Az ún. hidrolizáló baktériumok ezért a polimer láncokat feldarabolni képes enzimeiket kiküldik a sejtb•l, ott megtörténik a polimerek eldarabo-lása, hidrolízise. Az így el•készített kisebb molekulákat már fel tudja venni a baktérium és tápanyagként hasznosítja. Az anaerob biogáztermel• rendszerekben az egyik limitáló tényez• gyakran a polimerek hidrolizálásának sebessége.
23
Acetogén baktériumok o
o
A hidrolizáló baktériumok által fel nem használt oligo- és mono-szacharidokat, zsírsavakat, aminosavakat és f•ként a rengeteg illó szerves savat az ún. acetogén mikroorganizmusok acetáttá (ecetsav sója) és hidrogénné alakítják tovább A természetes úton képz•d• metánmennyiség kb. 70%-a acetátból keletkezik.
Metanogén mikroorganizmusok o
A harmadik, szigorúan anaerob körülmények között megvalósuló lépés a metanogenezis, amikor ametanogén mikroorganizmusok metán és szén-dioxid keverékét, biogázt állítanak el•.
24
Magyarország biogázüzemei
Magyarország biogázüzemei o
o
o
szeméttelepekre épült 14 db (100-120 millió m3 biogáz) 60 hazai szennyvíztisztító telepb•l 12 db (6-7 millió m3 biogáz) 2002. december 4-t•l üzemel hazánk egyetlen, élelmiszer-gazdasági alapanyagokra alapozott biogáztelepe Nyírbátorban.
25
Külföldi biogázüzemek o
A világon már 1983-ban 9 millióra becsülték a biogáztelepek számát (Távol-Keleten mintegy 7,5 millió) (Ezen létesítmények eredményes m•ködése olcsóságukban rejlik, hiszen kever•berendezésük egyszer•, a meleg éghajlat miatt f•tetlenek és fóliafedés•ek, ugyanakkor a kezdetleges technológia miatt üzemeltetésük sokszor életveszélyes.)
Technológiai eljárások (alapanyag szerinti csoportosítás) A biogázüzemek kialakításának célja, hogy minél olcsóbban, minél több és jobb min•ség• terméket állítsunk el•, lehet•leg automatizált módon.
26
Technológiai eljárások (alapanyag szerinti csoportosítás) Befolyásoló tényez•k: o Az alapanyag konzisztenciája (szárazanyagtartalma) befolyásolja az eljárás kiválasztását. o Az alapanyag mennyisége és min•sége, az erjedés h•mérséklete és id•tartama megszabja az erjeszt•tartály méretét. o A kényelmesség iránti igény, ill. a rendelkezésünkre álló pénzforrások pedig behatárolják az épít•anyagot és a technológiát.
Technológiai eljárások
o
o o
M•ködési mód szerint háromféle technológia különíthet• el: a folyamatos (az alapanyag folyamatos ki- és betárolása), a Batch-eljárás (szakaszos ki- és betárolás) és ezek kombinációja.
27
Technológiai eljárások Az alapanyag szárazanyag-tartalma szerint megkülönböztethetjük: o o
a "félszáraz" (15-30% sz.a.) és a "nedves" (1-15%) - eljárást.
Folyamatos eljárás o
A folyamatos eljárás során a híg konzisztenciájú alapanyagot (hígtrágya, szennyvíziszap) folyamatosan vezetik az erjeszt•térbe, ahonnan egy túlfolyón keresztül azonos mennyiség• , de már kierjedt biotrágya távozik a rendszerb•l. (Az el•állított biogáz mennyisége állandó összetétel• alapanyag esetén nem változik)
28
Folyamatos eljárás o
A folyamatos eljárás során a híg konzisztenciájú alapanyagot (hígtrágya, szennyvíziszap) folyamatosan vezetik az erjeszt•térbe, ahonnan egy túlfolyón keresztül azonos mennyiség• , de már kierjedt biotrágya távozik a rendszerb•l. (Az el•állított biogáz mennyisége állandó összetétel• alapanyag esetén nem változik)
Folyamatos eljárás o
o
El•nye az eljárásnak, hogy az alapanyag jól keverhet• , könnyen üríthet•, tehát jól automatizálható. Hátránya, hogy a kierjedt biotrágya viszont nehezebben kezelhet•, nagyobb tárolóteret, ill. szeparálást igényel
29
A Batch-eljárás o
o
A Batch-eljárás jellegzetessége az alapanyag egyszeri betáplálása az erjeszt•tartályba. Els•sorban nagy szárazanyag-tartalmú alapanyagok (almostrágya, növényi maradványok) elgázosítására alkalmas. A rothasztótér feltöltése után az erjeszt•t lezárják, és a fermentáció végén nyitják csak ki a kierjedt anyag kivétele és az újbóli feltöltés céljából.
A Batch-eljárás o
o
Az eljárás el•nye, hogy anagy szárazanyagtartalom miatt térfogategységre vetítve jóval nagyobb a biogázhozam és a szilárd konzisztenciájú biotrágya könnyebben felhasználható a hígtrágyánál. A biogáz-el•állítás hatékonysága csökken•, hiszen változik a biotrágya összetétele hosszabb érlelési id• szükséges a megfelel• gázkihozatalhoz alapanyag jobb higienizálását is eredményezi.
30
Építési mód szerint megkülönböztethet•k
Függ•leges erjeszt• Napjainkban jellemz•en ezt a megoldást használják, mert a keverésük jól megoldható és talajszint alá is telepíthet•k, hidegebb vidékeken legegyszer•bb és legolcsóbb módszer az erjeszt• önfogyasztásának csökkentésére.
31
Vízszintes erjeszt•
A vízszintes készülékek alkalmazását a kedvez•tlen (sziklás, talajvizes) talajviszonyok indokolhatják.
Cs•erjeszt•
o
A cs•erjeszt•k jellegzetessége, hogy egy térben található az erjeszt• és a gáztároló, általában kisebb tömeg• és jól szállítható, létesítése tehát olcsó,
32
Cs•erjeszt• o
Els•sorban kisgazdaságokban, alacsony komfortigény• tömegtermelésre alkalmasak.
Energetikai hatékonyság o
Mivel a felhasznált anyaghoz képest a kierjedt biotrágya tápértékét tekintve jobb, energiatartalma pedig megegyezik vele, a képz•dött biogáz - alapanyagtól és technológiától függ• mértékben - általában pozitívvá teszi a folyamat energiamérlegét.
33
A nedves és félszáraz eljárások összehasonlítása gyakorlati tapasztalatok alapján
o
Európában és Amerikában a múltban a "nedves eljárású" biogáz-el•állító technológia terjedt el az utóbbi harminc évben, a szennyvíziszapok anaerob rothasztásának mintájára.
34
o
Ugyanakkor állandó törekvés mutatkozott a 92-93% folyadéktartalmú biomasszában az erjesztésre kerül• töltet szárazanyagának emelésére nagy szervesanyagtartalmú száraz mez•gazdasági termékkel
Félszáraz kétütem• biogáz-biotrágya o
o
Magyarországon kb. 30 éves el•munkálattal, a környezetvédelem területén el•nyösen használható fel az ún. "félszáraz kétütem• biogáz-biotrágya el•állító eljárás” Lényege: az, hogy a településen össze kell gy•jteni a kommunális szemét szerves részét, a szennyvíziszapot, a mez•gazdasági hulladékot és melléktermékeket (szalma, kukoricaszár, napraforgószár, zöldhulladék, nyesedék stb.) valamint az állati almos- és hígtrágyát.
35
Félszáraz kétütem• biogáz-biotrágya o
o
A begy•jtött biomasszát fel kell aprítani és abból a recept szerint a napi hányadot az erjeszt•tartályokba kell behelyezni. Itt a recept szerinti berakott biomasszatömeget "félszáraz" erjesztési eljárással kezeljük melynek eredményeképpen a biomasszából metán és szén-dioxid-tartalmú biogáz és az istállótrágyánál értékesebb nitrogén-, foszfor- és káliumdús biotrágyát nyerhetünk.
Félszáraz kétütem• biogáz
36
Félszáraz kétütem• biogáz-biotrágya A trágya szórható halmazállapotú, ömlesztve és zsákolva is felhasználható. o
o
El•nyök: A község portáit így nem szennyezi a trágyadomb, a csapadék nem hordja szét a fert•z• anyagokat. A mez•gazdasági hulladékok nem rontják az utcaképet.
Félszáraz kétütem• biogáz-biotrágya o
o
o
A hasznosítótelep által termelt biogáz mosott - földgáz min•ségben - vagy mosatlan állapotban használható fel. Ha a községnek van már gázhálózata, úgy a gázt mosott állapotban be lehet táplálni a gázhálózatba. Ha nincs, akkor csatornázáskor saját gázhálózat saját felhasználás.
37
60 °C-os erjesztési eljáráson átesett biotrágyák felhasználhatósága
Félszáraz kétütem• biogáz-biotrágya o
A "félszáraz" eljárás Magyarországon kerül továbbfejlesztésre az el•bbiekben már említett - kétlépcs•s erjesztési módszerrel- egyazon tartályon belül. Az els• lépcs•ben az 1-2. napos aerob kezeléssel, a mesterséges leveg•ztetéssel elérhet•, hogy a töltet 65 °C átlagh•mérsékletre emelkedik.
38
Félszáraz kétütem• biogáz-biotrágya o
A második lépcs•ben kb. 25-28 nap alatt anaerob viszonyok között a szerves anyagokból a biomassza keverés nélkül biogázt termel.
Az félszáraz eljárás el•nye a hazánkban is eddig megvalósított nedves eljárással szemben: o
o
o
o
A bevitt biomasszában a szervesanyag-hányad 111,3%-kal nagyobb. A bevitt biomassza szállítási költsége 34%-kal kisebb. A bevitt biomaszában a fajlagos N-, P-, Ktartalom 0,52%-kal magasabb. Akierjedt biotrágyában erjesztés után megmaradó fajlagos N-, P-, K-tartalom 0,63%-kal magasabb.
39
Az félszáraz eljárás el•nye a hazánkban is eddig megvalósított nedves eljárással szemben: o
o
o
Az erjesztés végén nyert biotrágya a termel•höz történ• kiszállítási költsége 22,1 %-kal kisebb. A hasznosítható biogáz az önfogyasztás levonása után 10%-kal magasabb. A biomasszába bevitt gyommagvak csírázóképessége 95-97%-kal csökken, s•t a 20 napnál hosszabb tartózkodási id• után azok csírázóképessége meg is sz•nik
Felhasználás szerinti csoportosítás
40
Felhasználás szerinti csoportosítás o o o o o
Kisüzemi biogáz telepek Állattenyésztési telepek Depóniatelepek Szennyvíztelepek Komplex regionális üzemek
Kisüzemi biogáztelepek célja o
o
o o
o
a háztáji állattartás trágyáiból biogáz és biotrágya el•állításával az egész évi f•zés és a téli f•tési energiaigény egy részének biztosítása a kulturáltabb életmód megteremtésének a malacólak megfelel• h•ntartása és a tápel•készít• gépienergia-igényének biztosítása, a keletkez• folyékony halmazállapotú biotrágyával a háztáji növénytermesztés eredményeinek megjavítása
41
A berendezés, aminek f•bb elemei a következ•k: o o o o o o
az erjeszt•ház, az el•bbihez oldalt csatlakozó szivattyúház a h•cserél•vel, a lakóépülethez csatlakozó kazánház, a fölösgáz elfáklyázására szolgáló biztonsági szerelvény, biotrágya-tároló földmedence, trágyázási kísérlet földparcellái.
A berendezés, aminek f•bb elemei a következ•k:
42
Kisüzemi hazai biogáztelep m•ködésének eredményei
Kisüzemi angliai biogáztelep
43
Kisüzemi angliai biogáztelep
Állattenyésztési telepek o
o
Az almostrágya felhasználását els•sorban jelent•s tápanyagtartalma indokolja, de szervesanyag-tartalma el•nyösen befolyásolja mind a homok-, mind az agyag talajok fizikai tulajdonságait és termékenységét is. Homoktalajokon csökkenti a tápanyagok kimosódását és a víztartó képességet, agyagtalajokon pedig a talajm•velés energiaigényét.
44
Állattenyésztési telepek A friss trágya tápanyagveszteség nélküli felhasználását csak az azonnali kiszállítás és talajba munkálás biztosítaná, amelynek azonban a következ• akadályai lehetnek: o Az almostrágya keletkezése folyamatos, a kitrágyázás szakaszos o A szervestrágyázás csak növénymentes talajon, els•sorban •sszel o Technológiai szempontból a kapásnövények el•tt célszer• közvetlenül szervestrágyázni a talajt
Állattenyésztési telepek A hígtrágya ugyan nem szennyvíz, hanem értékes folyékony tápoldat, de helytelen kezelése súlyos környezetvédelmi - els•sorban vízmin•ségi – problémákat okozhat.
45
Állattenyésztési telepek
Állattenyésztési telepek
46
Állattenyésztési telepek
Hazai tapasztalatok o
o
Hazánkban a '60-as évekt•l kezdve jelent•s kísérletek folytak a mez•gazdasági melléktermékek elgázosítására. Ezek az üzemek mára kivétel nélkül megsz•ntek (A legutolsó Szécsényben 1988-ban szünt meg)
47
A szécsényi folyamatos üzemelés•, nedves eljárású biogáztelep o
Az alapítás f• indoka a jelent•s (Szécsény esetében: 66%-os) állami támogatás volt. n
n
n
n
állami szinten az energiaracionalizálásra való törekvés. üzemi szinten a rendelkezésre álló alapanyagbázis, a tápanyag-gazdálkodás javítása. valamint a télen a baromfitelepen elérhet• energiaköltség-megtakarítás indokolta. Megoldatlan maradt ugyanakkor az év többi részében a gáz hasznosítása.
A szécsényi folyamatos üzemelés•, nedves eljárású biogáztelep o
o
A folyamatos üzem• erjeszt•ben a szarvasmarhatartó telep napi kb. 60 m3 össztömeg•, 10% szárazanyag-tartalmú hígtrágyáját dolgozták fel mezofil (30-35 °C) h•mérsékleti tartományban. A BIMA-rendszer• biogáztelepet automatikus üzemmódban (nyomásról, ill. id•kapcsolóról vezérelve) vagy kézi kapcsolással lehetett m•ködtetni.
48
A szécsényi folyamatos üzemelés•, nedves eljárású biogáztelep
A szécsényi folyamatos üzemelés•, nedves eljárású biogáztelep o
o
A két üzemmódon belül a hígtrágyát a h•cserél•n keresztül vagy annak megkerülésével lehetett az erjeszt•be juttatni. A biogáz 18-20%-a "önfenntartás" céljára használódott el, a többit az üzemeltetés kezdeti id•szakában a baromfiistállók gázég•fejjel átalakított BO-l30-as kazánjaiban égették el.
49
A szécsényi folyamatos üzemelés•, nedves eljárású biogáztelep
A szécsényi folyamatos üzemelés•, nedves eljárású biogáztelep
50
A szécsényi folyamatos üzemelés•, nedves eljárású biogáztelep
A szécsényi folyamatos üzemelés•, nedves eljárású biogáztelep
51
Nedves eljárás o
Egy 1000 kocás modelltelep hígtrágyát dolgoz fel. A javasolt technológia 10 napos, termofil h•mérséklet• anaerob lebontáson alapul. Az el•kezelt, 8% szárazanyag-tartalomra bes•rített, napi 40 m3 hígtrágyából 1530 Nm3 biogáz kinyeréssel lehet számolni. Az el•állított biogáz fedezi a telep h•- és villamosenergia-szükségletét és 1450 kWh/nap energia az országos hálózatba is táplálható. A biogáz egy részét vissza kell vezetni az erjeszt•be, hogy a hígtrágya egyenletes, de nem nagy áramlási sebesség• keverése biztosított legyen.
Nedves eljárás energiamérlege
52
A h•mérsékleti értékek alakulása o
A betárolt almos szarvasmarhatrágyát 26 órán keresztül kompresszorozással anaerob kezelésnek vetették alá.
A h•mérsékleti értékek alakulása
53
A h•mérsékleti értékek alakulása
Konténer szerkezeti kialakítása
54
Depóniatelepek
Depóniatelepek o
Magyarországon jelenleg mintegy 23 millió m3 (4,6 millió tonna) települési szilárd hulladék keletkezik évente. Ennek 62%-a lakossági eredet•, a többi az intézményeknél, szolgáltatóegységeknél és vállalkozásoknál keletkez• háztartási hulladékokkal együtt kezelhet• hulladék.
55
Depóniatelepek o
o
o
Ez a mennyiség a gazdaság fejl•désével párhuzamosan évente 2-3%-kal n•. Jelenleg a közszolgáltatás keretében begy•jtött települési szilárd hulladéknak csupán 3%-át hasznosítják. Az ártalmatlanítás jellemz• formája a lerakás (83%).
Depóniatelepek o
A lerakásra általában természetes mélyedéseket vagy bányászati tevékenység után visszamaradó mélyedéseket, üregeket használtak fel. A mélyedések feltöltése során az egyes hulladékrétegek egymásra helyezve, fokozatosan elzárják a mélyebben fekv• hulladékrétegeket a leveg•t•l, egészen addig, amíg a hulladékréteg vastagságának növekedése el• nem idézi a leveg•mentes anaerob körülményeket.
56
Depóniatelepek o
A kommunális hulladékok hatalmas és növekv• tömege jelent•s biogázforrásként szolgálhat.
Depóniatelepek o
o
A lerakás után megfelel• körülmények hatására azonnal megindul a depóniagáz képz•dése, A hulladék lerakása utáni hónapokban, az inkubációs periódusban elszaporodnak az anaerob baktériumok, a h•mérséklet 60-65 °C-ra emelkedik.
57
Depóniatelepek o
o
A h•mérsékleti maximum elérése után a h•mérséklet fokozatosan csökken, és kb. hat hónap elteltével a környezeti h•mérsékletnél magasabb szinten állandósul. Ezzel egyidej•leg a gáztermelés is megindul, és gyakorlati tapasztalatok azt igazolják, hogy 50-70 év múlva is keletkezik még biogáz.
Depóniatelepek o
Európai tapasztalatok azt mutatják, hogy kb. 15-20 évet érdemes figyelembe venni, mint aktív id•szakot , amikor érdemes még a keletkez• biogázt hasznosítani.
58
Depóniatelepek
Depóniatelepek
59
Depóniatelepek
Depóniagáz nyerés folyamata o o o
o
a lerakott anyagot 6-8 m magasságú, prizma formájú, trapéz keresztmetszet•. A koronasíkon közlekedhetnek az ürít•gépek , melyek ilyen módon a tömörítést is elvégzik. A szabad felületeket folyamatosan takarni kell az anaerob viszonyok megteremtése és a kellemetlen szagok csökkentése végett. A gáz kinyerésére alkalmazott függ•leges kutakat a mez•k befedése után, egymástól 2070 m-re építik
60
Depóniagáz (kútfej)
Depóniagáz (kútrendszer)
61
Depóniagáz (kút felépítése)
Depóniagáz (gázkút kialakítása)
62
Depóniagáz A vízszintes elrendezés•, perforált gázgy•jt• csöveket a szemétlerakással egy id•ben kell elhelyezni
Depóniagáz o
o
A gáz kinyerése mez•nként történhet, a gázhozam fokozása érdekében kompresszoros elszívással. A lerakás után mintegy fél esztend•vel indul be a depóniagáz elterjedése, addig tart az anaerob baktériumoknak a megfelel• környezeti feltételek kialakulása.
63
Depóniagáz o
o
A prizmák nyári kiszáradása a leveg• beáramlása miatt, a depóniagáz kitermelésének hosszabb szüneteltetése pedig a mez• elsavanyodása miatt a gáztermel• képesség csökkenésével jár.
Depóniagáz problémák o
o
A gázképz•dés nehezen szabályozható, a "gázmez•k" hozama csak 8-l0 évig termelhet• ki gazdaságosan. ezt követ•en a cs•rendszert át kell telepíteni és a kierjedt szerves anyag nem használható fel biotrágyaként.
64
Depóniagáz problémák o
o
A gazdaságos m•ködés (a költségek nagy része állandó költség) megfelel• üzemi méretet igényel, ez jelenleg körülbelül 100.000 lakos hulladékának felel meg. A beruházás - kapacitástól függ•en - a gázkutak és csövek berendezéseinél 30-40 Ft, az egyéb gépeknél 60-250 Ft költséggel jár l m3 hulladékra vonatkoztatva. Az üzemeltetés jellemz• költségei 4-5 millió Ft/év-re tehet•k, gyakorlatilag függetlenül a lerakott hulladék mennyiségét•l.
Depóniagáz
65
Depóniagáz
SZENNYVÍZTELEPEK
66
Szennyvíztelepek o
o
A települési szennyvíziszap mennyisége évente megközelít•en 700 ezer tonna, 2530%-os átlagos szárazanyag-tartalommal. Ennek mintegy 18,5%-át stabilizálják, míg a víztelenítést összességében a telepek háromnegyed részénél végzik el.
Szennyvíztelepek o
o
Az elhelyezési módok közül közel 60%-ban a lerakás szerepel, s ezen belül alapvet•en a települési hulladéklerakón történ• elhelyezés (50% körül) a leggyakoribb megoldás. Mez•gazdasági hasznosításra mintegy 40% kerül, ennek kevesebb, mint a felét komposztálják, a fennmaradó hányadot injektálással juttatják a talajba.
67
Szennyvíztelepek o
Hazánkban még mindig a városi lakások 75%-a, az összes lakásnak pedig csak 5060%-a van bekötve a csatornahálózatba, ennek pedig csak mintegy fele kerül biológiai kezelésre, mely már a befogadók vízmin•sége szempontjából elfogadható hulladékvizet produkál.
Szennyvíztelepek o
Budapesten ugyan kiemelked•en magas a csatornázottsági arány (90%), ám ennek mindössze 20%-át tisztítják biológiai úton, a többi biológiai tisztítás nélkül a Dunába kerül.
68
Szennyvíztelepek
Szennyvíztelepek
69
Szennyvíztelepek
Szennyvíztelepek
70
