284
ских детергентов и средств гигиены за последние 20 лет существенно повлияло на количе-
ство образуемого биогаза.
В нашей работе мы предлагаем использование опыта Кореи, Германии и других разви-
тых стран, в которых твердые пищевые отходы размалываются и смываются в канализацию.
В основном использования измельчителя пищевых отходов применяется с целью для сниже-
ния уровня твердых бытовых отходов, так как они занимают огромные территории, и разло-
жение которых на открытом воздухе приводит к бактериальному загрязнению окружающей
среды.
В нашей работе мы предлагаем использовать измельчитель пищевых отходов для обо-
гащения сточных вод органическими компонентами (белками, жирами и углеводами), чтобы
в последующем осадки, образующиеся в процессе очистки сточных вод подвергнуть анаэ-
робному разложению для увеличения объема получаемого биогаза. Следовательно, исполь-
зование данной технологии позволит не только повысить объем получаемого биогаза, но и
снизить количество скапливаемых твердых бытовых отходов, углекислого газа и метана об-
разующегося процессе от разложения пищевых отходов, тем самым внести свой вклад в со-
хранение озонового слоя, а также уменьшить зловоние от разложения продуктов питания на
местах захоронения ТБО.
В работе предлагается модель очистного сооружения для извлечения биогаза на основе
очистки и переработки сточных вод с высоким содержанием пищевых остатков.
Жизнеспособность и экономическая эффективность производства биогаза зависят не только
от доступности технологии и эффективности работы установки очистки сточных вод,
а также
от количества производимого биогаза и внешних параметров, таких как стоимость энергии
местного производства и имеющихся энергетических ресурсов.
Помимо экономических преимуществ, рециркуляция биогаза имеет экологические преиму-
щества, поскольку первичный материал (природный газ) может быть сэкономлен, а нагрузки
загрязнения от условно производимой энергии могут быть сведены к минимуму.
Цель исследования: Моделирование очистного сооружения и лабораторной уста-
новки для извлечения биогаза на основе очистки и переработки сточных вод в Астане. Для
достижения целей исследования были поставлены следующие
задачи:
– провести анализ литературных источников о технологиях очистки сточных вод и
получения биогаза;
– создать компьютерную модель измельчителя пищевых отходов с использованием
программы SketchUp 3D;
– создать компьютерную модель очистного сооружения сточных для получения
биогаза с использованием программы SketchUp 3D;
– сбор лабораторной установки для извлечения биогаза на основе очистки и перера-
ботки сточных вод и
проведение эксперимента;
– обработка результатов работы.
Объект исследования – модель очистного сооружения для извлечения биогаза, модель
метантенка.
Предмет исследования – Моделирование очистного сооружения и метантенка для из-
влечения биогаза на основе очистки и переработки сточных вод.
Гипотеза исследования – если использовать измельчитель пищевых отходов в быту для
насыщения сточных вод пищевыми отходами, то при переработке сточных вод можно
получить большее количество энергии, так как в метантенке во время сбраживания осадков и
активного ила происходит распад химических веществ до простых, где жиры и белки
разлагаются с высоким выделением метана, а углеводы с выделением углекислого газа, в
результате которого
образуется смесь этих газов, т.е. биогаз.
Этапы исследования:
– литературный обзор технологий очистки сточных вод и получения биогаза;
– изготовление компьютерной модели очистного сооружения сточных для получения
биогаза;
285
– сбор лабораторной установки для извлечения биогаза на основе очистки и перера-
ботки сточных вод и проведение эксперимента и сбор данных, формулирование выводов ра-
боты;
– поиск путей обогащения бытовых стоков органическими веществами
– проведение эксперимента со стоками обогащенными пищевыми отходами и обра-
ботка результатов работы.
Процесс исследования:
поиск и анализ
литературы по данной теме, работа с интернет- источниками;
изготовление 2D модели очистного сооружения для извлечения биогаза из сточных
вод;
анализ и оценка 2 D модели очистного
сооружения;
создание 3D модели сооружения с учетом результатов анализа и оценки 2 D модели;
– сборка лабораторной установки для извлечения биогаза;
– проведение эксперимента для извлечения
биогаза из сточных вод;
обработка результатов работы.
Методы исследования:
4.
Анализ существующих моделей очистки сточных вод из литературных источников и
интернет ресурсов.
5.
Компьтерное моделирование.
6.
Проведение эксперимента по извлечению биогаза из сточных вод насыщенных
пищевыми остатками и стоками и обогащёнными отходами животноводства.
Новизна исследования и степень самостоятельности:
Впервые предлагается оптимальное решение для снижения количества твердых бытовых
отходов и получение биогаза путем использования измельчителя пищевых остатков и со-
оружения для очистки сточных вод, а также эксперимент по выделению биогаза из различ-
ных стоков.
Моделирование и эксперимент выполнены самостоятельно с исплоьзованием программы
SketchUp 3D. Эксперимент по извлечению биогаза проводился на базе лаборатории химии
НИШ г. Астаны.
Практическая значимость работы:
Результаты работы будут полезны бизнесменам и инженерам для налаживания
производства измельчителей пищевых отходов, обагащения сточных вод органическими
веществами, и впоследствии создания модели очистки сточных вод со всторенными
метантенками для получения альтернативных источников энергии, а также решения
экономических, экологических и социальных проблем для устойчивого развития путем
применения безотходных технологий.
I Литературный обзор
1.1
Системы водоотведения г. Астана
Д Д.М. Кайыргалиев в своей статье «Проблемы водоотведения г. Астаны», отметил,
что высокие темпы строительства г. Астаны и бурный рост населения с 300 тысяч до 717 ты-
сяч человек потребовали кардинального изменения системы водоотведения, так как настоя-
щее техническое состояние системы водоснабжения и водоотведения не отвечает современ-
ным требованиям. Канализационные очистные сооружения г. Астаны работают на пределе
своих технических возможностей по стандартной для 60-х годов схеме [2].
На сегодняшний день в Астане завершается процесс переработки озера-накопителя
Талдыколь. Проект запланирован на 5 лет, начиная с 2011 по 2016 годы. Сточные воды про-
ходят четыре этапа очистки: механическую, биологическую, дополнительную очистку и уль-
трафиолетовое обеззараживание. Очищенная и обеззараженная вода по плану попадает в ре-
ку Есиль[3].
В настоящий момент в водоеме идет активная очистка ила со дна озера, который даль-
ше утилизируется. По словам Т. Абижанова, данное сооружение сбрасывает порядка 136 ты-
сяч кубических метров чистой воды[3].
