| Vг(о.р.) = | Qг | 100- W | · | L | К·р | , |
| 100 | 100 |
К – коефіцієнт зброджування органічної речовини (0,3);
р – вихід біогазу при зброджуванні 1 кг органічної речовини (0,7);
L – вміст органічної речовини (80%).
| Vг(о.р.) доб. = | 9040 | 100 – 80,46 | · | 80 | 0,3·0,7 | =296,89 (м3); | |||||
| 100 | 100 | ||||||||||
| Vг(о.р.) річ. = | 3300510 | 100 – 80,46 | · | 80 | 0,3·0,7 | =108366,37 (м3). | |||||
| 100 | 100 | ||||||||||
Вихід твердої фракції (шламу):
| Мш. річн. = | Qг річн. | Wq·Wг | , |
| Wq·Wш |
Wq – вологість рідкої фракції (99%);
Wг – вологість гною, що завантажується (91%);
Wш – вологість шламу (68%).
| Мш. річн. = | 3300,51 | 99 · 91 | =851,75 (т). |
| 99 · 68 |
Добовий вихід шламу: Мш. доб. =851,75/365=2,33 (т).
Вихід рідкої фракції:
| Мq. річн. = | Qг річн. | Wг·Wш | т. | |||
| Wq·Wг | ||||||
| Мq. річн. = | 3300,51 | 91 · 68 | =2448,77 (т). | |||
| 99 · 68 | ||||||
Добовий вихід рідкої фракції: Мq. доб. =2448,77/365=6,71 (т).
Визначення кількості субстрату для вермикультивування та його підготовка.
Визначення кількості добавки природних мінералів до субстрату (шламу):
| Км = | Мш · Мм | , |
| 100 |
Мш – річна маса шламу, яка може бути субстратом для черв’яків, т;
Мм – кількість мінеральної добавки (4%).
| Км = | 851,75·4 | =34,07 (т). |
| 100 |
Визначення маси субстрату разом з природними мінералами:
Qсм= Мм+Мш.
Qсм= 851,75+34,07=885,82 (т).
Визначення кількості базового субстрату для вермикультивування за сезон:
| Мбср = | Qсм ·Кб | , |
| 100 |
| Мбср = | 885,82 ·30 | =265,74 (т). |
| 100 |
Кб – кількість базового субстрату від загальної маси субстрату (30%).
| Бс = | Мбср | , |
| n |
Визначення кількості базового субстрату для закладки перших лож:
n – коефіцієнт, який враховує кратність розділення одного ложа (3).
| Бс = | 265,74 | =88,58 (т). |
| 3 |
Розрахунок кількості лож для початку роботи (Кл1) та кількості лож за сезон (Кл):
| Кл1= | Бс | = | 88,58 | =261 (шт.); | ||||||
| МБс | 0,34 | |||||||||
| Кл= | Бс | ·к | = | 88,58 | ·3 | =782 (шт.); | ||||
| МБс | 0,34 | |||||||||
Розрахунок кількості підкормки, яку вносять на всі ложа за сезон.
Qп=(Кл·Кп)·Мп,
Кп – кількість підкормок (9 шт.);
Мп – маса підкормки (0,114 т).
Qп=(782·9)·0,114=801,92 (т).
Кількість черв’яків для заселення усіх лож:
Кч=Кл·Нз,
Нз – норма заселення одного ложе черв’яками (15 тис).
Кч=782·15000=11730000 (шт.).
Визначення наявної кількості живильного середовища:
Qж.с. за рік=Мq. річн·1000=2448,77·1000=2448770,0 (л).
Визначення площі необхідної під фотореактори:
| Sф = | Qж.с. | ·П | , |
| Qф |
Qф – кількість рідини у лотках (500 л);
П – площа одного лотка (3,5м2).
| Sф = | 2448770 | ·3,5 | =17141,40 (м2). |
| 500 |
Визначення річної потреби в маточній культурі спіруліни (при нормі заселення 0,37 г./л):
Мк за рік= 2448770·0,37=906043,9 (г).
Визначення виходу товарного біогазу.
Розрахуємо максимальну кількість теплової енергії, необхідної для підігріву біомаси при роботі БГУ в мезофільному режимі:
εбгу тепл. період=С· (Qг.доб·245)·Δt, МДж,
εбгу хол. період=С· (Qг.доб·120)·Δt, МДж,
εбгу за рік= εбгу тепл. період + εбгу хол. період, МДж.
Δt – різниця температури зброджування і температури вихідного гною (при температурі зброджування 40˚С Δt взимку=30˚С, влітку=20˚С);
С – питома теплоємність рідкого гною (419 КДж/кг·град).
εбгу тепл. період=4,19· (9,04·245)·20=185651,57 (МДж),
εбгу хол. період=4,19· (9,04·120)·30=136397,07 (МДж),
εбгу за рік= 185651,57+136397,07=322048,64 (МДж).
Визначення кількості біогазу для підігріву біомаси:
| Qбгу= | εбгу за рік | , |
| q |
q – теплотворна здатність біогазу (22 МДж /м3).
| Qбгу= | 322048,64 | =14638,57 | (м3) |
| 22 |
Частку біогазу необхідна для підігріву біомаси:
| ηн= | Qбгу | = | 14638,57 | =0,11 |
| Vг річ | 137828,60 |
Максимально теоретичний коефіцієнт виходу товарного біогазу:
Ктб= 1-ηн=1–0,11=0,89
Визначення виходу товарного біогазу:
Vтг= Vг річ· Ктб=137828,60·0,89=123190,03 (м3).
Добовий вихід товарного біогазу:
Vтг доб.= Vг доб· Ктб=377,61·0,93=337,51 (м3).
Вихід товарного біогазу на 1 голову:
на добу 337,51 /(200+1210)=0,24 (м3);
за рік 123190,03 /(200+1210)=87,37 (м3).
Вихід товарного біогазу на 1 кг сухої речовини:
337,51/1770=0,19 (м3); 123190,03/645040=0,19 (м3).
Вихід товарного біогазу на 1 кг органічної речовини:
337,51/1410=0,24 (м3); 123190,03/516030=0,24 (м3).
Вихід товарного біогазу на 1 кг гнойової біомаси:
337,51/9040=0,04 (м3); 123190,03/3300510=0,04 (м3).
Вихід товарного біогазу на 1 м3 корисного об’єму реактора:
на добу 337,51 /170,5=1,98 (м3);
за рік 123190,03 /170,5=722,70 (м3).
Заміна біогазом традиційних носіїв енергії
Заміна енергоносіїв біогазом отриманим за рік
Теплота, МДж; ............................... 123190,03∙22=2710180,76
Електроенергія квт/год; ................. 123190,03∙2=234061,07
Природний газ, м3; ........................ 123190,03∙0,65=80073,52
Нафта, л;......................................... 123190,03∙0,7=86233,02
Дизельне пальне, л; ....................... 123190,03∙0,65=80073,52
Бензин, л;........................................ 123190,03∙0,64=78841,62
Керосин, л;...................................... 123190,03∙0,6=73914,02
Дрова, кг;........................................ 123190,03∙3,5=431165,12
Кам’яне вугілля, кг; ....................... 123190,03∙1,5=184785,05
Заміна енергоносіїв біогазом отриманим за добу
Теплота, МДж;.................................. 337,51∙22=7425,15
Електроенергія квт/год; ................... 337,51∙2=641,26
Природний газ, м3; .......................... 337,51∙0,65=219,38
Нафта, л;............................................ 337,51∙0,7=236,25
Дизельне пальне, л;........................... 337,51∙0,65=219,38
Бензин, л;........................................... 337,51∙0,64=216,00
Керосин, л;........................................ 337,51∙0,6=202,50
Дрова, кг;.......................................... 337,51∙3,5=1181,27
Кам’яне вугілля, кг;.......................... 337,51∙1,5=506,26
Визначення кількості біогумусу за сезон.
| Біг= | (Qп+Мбср)·(100-Wш) | ·Кт | , |
| 100 |
Кт – коефіцієнт транформації (0,55);
Wш – вологість шламу (68%).
| Біг= | (801,92+265,74)·(100–68) | ·0,55 | =187,91 (т). |
| 100 |
Кількість черв’ячної біомаси одержана за сезон.
| Мчб= | (Кч·Пч·mч)·(100-Wш) | ·Кт | , |
| 100 |
Пч – кількість потомства від одного черв’яка за сезон (300 шт.);
mч – маса одного черв’яка (0,0004 кг);
Кт – коефіцієнт трансформації (0,1).
| Мчб= | (11730000·300·0,0004)·(100–68) | ·0,1 | =45020,24 (кг). |
| 100 |
Визначення виходу білкового борошна з черв’ячної біомаси:
ЧБ= Мчб·кб,
кб – коефіцієнт виходу черв’ячного борошна (0,18).
ЧБ=45020,24·0,18=8103,64 (кг).
Визначення виходу повноцінних білків із черв’ячної біомаси:
| ПБч= | ЧБ·ВБ | , |
| 100 |
ВБ – вміст білка у черв’ячному борошні (55%).
| ПБч= | 8103,64 ·60 | =4457,00 (кг). |
| 100 |
Визначення поголів’я свиней, яким можна згодовувати черв’ячну біомасу при нормі згодовування 9 кг/гол. на рік