Изложены систематизированные библиографические сведения о литературе, изданной за последние 22 года по одной из самых актуальных проблем в области экологии и ресурсосбережения, включая монографии, журнальные статьи, доклады на многочисленных научных конференциях, семинарах, конгрессах республиканского, европейского и мирового уровней, патенты и заявки на изобретения. Освещены общие вопросы метанизации органических отходов, особенности анаэробной переработки органических отходов в сельском хозяйстве. Рассмотрены проблемы получение биогаза в коммунальном хозяйстве городов, утилизации биогаза в качестве энергетического и моторного топлива, очистки биогаза от вредных примесей, разделения на компоненты и их утилизации.

Розроблено технологію очищення та осушення біогазу для подальшого використання його як палива. Розрахунково-теоретичний аналіз показав, що для цієї мети пригодна водяна абсорбція зі стисненням біогазу до 1.2 МПа. Цей спосіб простий та недорогий, а діоксид вуглецю, що виділяється, можна використовувати для подальшої переробки. Згідно з розробленою технологією створено типовий проект.

Встановлено можливість одержання біогазу з твердих паливних копалин під час обробки їх анаеробними мікроорганізмами. Більш інтенсивно конверсія вугілля здійснюється термофільною метаногенною асоціацією, ніж мезофільною. Введення в культурну рідину донорів електронів значно посилює процес біоконверсії вугілля.

Наведено огляд технологій видобутку і використання біогазу на звалищах та полігонах твердих побутових відходів. Розглянуто економічні та екологічні аспекти технологій. Наведено дані про реальні установки. Розглянуто перспективи видобутку та використання звалищного газу в Україні.

Виконано огляд технологій спалювання соломи з метою виробки тепла та електроенергії. Розглянуто властивості соломи як палива, а також технології її збору, зберігання та транспортування. Наведено схеми та технічні характеристики типового фермерського котла, теплової станції та станції комбінованої виробки тепла та електроенергії у Данії. Проаналізовано економічні та екологічні аспекти процесу спалювання соломи. Розглянуто перспективи енергетичного використання соломи для України.

Висвітлено процес розвитку та впровадження в Литві біогазових установок, які використовують технології анаеробної ферментації органічних відходів з виробництвом біогазу, що споживається на підприємствах як первинне джерело енергії. Аргументовано, що використання найновіших технологій обробки мулу міських стічних вод і свинячого гною сьогодні є економічно вигіднішим, ніж кілька років тому.

Розглянуто особливості процесів термостабілізації та енергозабезпечення біогазової установки. Запропоновано методи аналізу та синтезу відповідних систем. Проаналізовано проблеми дослідження процесів теплообміну за умов вільної конвекції, а також підведення газової фази в область теплообмінної поверхні з утворенням дво- та трифазного середовища.

Рассмотрены особенности процессов термостабилизации и энергообеспечения биогазовой установки. Предложены методы анализа и синтеза соответствующих систем. Проанализированы проблемы исследования процессов теплообмена в условиях свободной конвекции, а также подведения газовой фазы в область теплообменной поверхности с образованием двух- и трехфазной среды.

Розглянуто процеси виникнення біогазу та перспективи його використання. Показано екологічні та економічні переваги біогазу перед іншими видами пального. Запропоновано механізм аналітичної оцінки газогенерувальної здібності полігонів ТПВ.

Наведено математичну модель процесу активації роботи біореактора під час коливального перемішування субстрату. Увагу приділено питанням вдосконалення конструктивно-технологічних параметрів біогазових реакторів. Запропоновано математичну модель управління технологічними процессами підвищення продуктивності біогазових реакторів з утилізації органічних відходів у біореакторах на основі теорії нечіткої логіки та лінгвістичної змінної. Охарактеризовано нові конструкції реакторів, технології, апарати та реагенти для очищення біогазу. Наведено схему автоматизованого управління робочими параметрами біореактора з інтенсифікацією теплообміну у процесі утилізації органічних відходів.

Приведена математическая модель процесса активации работы биореактора при колебательном перемешивании субстрата. Уделено внимание вопросам усовершенствования конструктивно-технологических параметров биогазовых реакторов. Предложена математическая модель управления технологическими процессами повышения продуктивности биогазовых реакторов по утилизации органических отходов в биореакторах на основе теории нечеткой логики и лингвистической переменной. Охарактеризованы новые конструкции реакторов, технологии, аппараты и реагенты для очистки биогаза. Приведена схема автоматизированного управления рабочими параметрами биореактора с интенсификацией теплообмена при утилизации органических отходов.

Висвітлено розвиток та використання технологій анаеробного бродіння відходів тваринництва для одержання біогазу та добрив. Наведено статистичні дані з використання різних технологій анаеробного бродіння у країнах ЄС. Розглянуто схеми і технічні характеристики основних видів біогазових установок.

Предложены технологические схемы и пути оптимизации процесса производства биогаза (БГ) из животноводческих стоков с целью получения максимального выхода БГ. Показано, что предложенные решения позволяют добиться экономии БГ до 50 метров кубических в сутки за счет использования вторичного тепла жидкой фракции после разделения на центрифуге в дополнительном подогревателе и рубашке реактора для брожения.

Приведены результаты работы котла при сжигании смесей природного газа и биогаза. Показано, что теплообменные и аэродинамические характеристики соответствующих дымовых газов подобны. Полученные результаты теплотехнических и экологических экспериментов сопоставлены с результатами числовых опытов на математической модели. Выявлено, что основными факторами, которые влияют на показатели котла постоянной конструкции, есть затрата топлива и его состав. Обосновано увеличение вредных выбросов при увеличении содержания биогаза в сжигаемой смеси.

Наведено вимоги до якості дизельного біопалива згідно із стандартами Польщі та Німеччини, а також згідно з технічними умовами України. Виконано дослідження за показниками якості для суміші біодизельного палива та дизельного палива у лабораторії Львівського державного аграрного університету. Визначено вимоги щодо якості біодизельного палива на Україні.

Проведены широкие численные исследования эффективности применения термохимической регенерации для двигателя внутреннего сгорания, работающего на биогазе. Показано, что этот метод позволяет существенно повысить кпд двигателя - на ~ 5,5 % (абс.) на оптимальных режимах.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Проаналізовано існуючі підсистеми енергозабезпечення біогазових установок (БГУ) та відповідного устаткування. Визначено елементи синтезу підсистеми енергозабезпечення БГУ. Наведено математичну модель підсистеми термостабілізації реактора БГУ з урахуванням мікробіологічних особливостей технологічного процесу. Досліджено вільноконвективну тепловіддачу від твердої стінки до об'єму води та суспензії за наявності теплообміну об'єму з навколишнім середовищем, а також вплив різних варіантів підведення газової фази на тепловіддачу від твердої стінки до одно-, дво- та трифазного середовища. Вивчено гідродинамічну ситуацію та процес тепловіддачі від твердої стінки до локального нерівномірного газового середовища, створеного в області теплообмінної поверхні. Розроблено методику розрахунків підсистем термостабілізації та енергозабезпечення біогазових установок.

Дисертацію присвячено розробці методу багатофакторного аналізу складних хіміко-технологічних процесів (на прикладі технологічного процесу біоконверсії) на базі нечіткої логіки. Метод являє собою взаємозв'язану сукупність математичних моделей, алгоритмів та формалізованих методик, що забезпечують можливість використання доступної користувачу експертно-лінгвістичної інформації для прогнозування вихідної кількості біогазу та дослідження залежності цього показника від впливаючих факторів. Метод є основою експертно-моделюючої системи для управління технологічним процесом біоконверсії.

Проаналізовано підсистеми термостабілізації біогазових установок, у яких теплообмін відбувається за умов вільної та вимушеної конвекції. Проаналізовано теплотехнічні основи процесу біоконверсії, властивості середовищ, що використовуються як сировини у біогазових установках. Визначено фактори, які впливають на процеси теплообміну та гідродинаміки в елементах систем біоконверсії. Проаналізовано існуючі критеріальні залежності для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі за умов вільної та вимушеної конвекції та залежностей для визначення теплофізичних властивостей багатокомпонентних органічних сумішей. Запропоновано нетрадиційний підхід та експериментально-розрахункову методику визначення коефіцієнтів тепловіддачі від стінки до органічних сумішей з обмеженою інформацією про теплофізичні властивості за умов вільної та вимушеної конвекції для різного геометричного виконання поверхні теплообміну. Обгрунтовано застосування експериметально-розрахункового методу в конструктивному розрахунку та числовому експерименті утилізатора теплоти відпрацьованої суміші в системі біоконверсії.

Висвітлено основи біогазових технологій, які базуються на переробці відходів органічних речовин. Розглянуто властивості початкових матеріалів, економічні аспекти виробництва та застосування біогазу. Описано існуючі та перспективні технологічні рішення з переробки біоорганічної маси та проаналізовано ефективність енергетичного використання біомаси. Виявлено критерії оцінки оптимальності енергосистем біогазової установки та визначення екологічної ефективності використання біоенергетичного палива, а також практичні аспекти створення системи біоконверсії.

Освещены основы биогазовых технологий, базирующихся на переработке отходов органических веществ. Рассмотрены свойства начальных первичных материалов, экономические аспекты производства и применения биогаза. Описаны существующие и перспективные технологические решения по переработке биоорганической массы и проанализирована эффективность енергетического использования биомассы. Выявлены критерии оценки оптимальности енергосистем биогазовой установки и определение экологической эффективности применения биоэнергетического топлива, а также практические аспекты создания системы биоконверсии.