Пенджиев А.М. д.с-х.н. Ашхабад – 2012 г. БЕЗОТХОДНЫЙ АГРОБИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ТУРКМЕНИСТАНА Туркменский государственный архитектурно- строительный институт

В Туркменистане имеются довольно широкие возможности применения возобновляемых источников энергии для автономных потребителей, особенно в сельской местности. В сфере сельскохозяйственного производства применение нетрадиционных источников энергии и энергосберегающих установок (теплонаносные установки, биогазовые, животные биогенераторы тепла и др.) позволят решить проблему развития животноводства, птицеводства и сельского хозяйства. В удаленных от источников энергоснабжения районах использование возобновляемых источников энергии является практически единственной альтернативой и позволяет значительно улучшить социально-бытовые условия населения. Туркменистан активно поддерживает и участвует в программах мирового сообщества по сокращению антропогенного воздействия на окружающую среду, снижению вредных выбросов в атмосферу, являющихся одной из главных причин глобального потепления климата. возможности применения возобновляемых источников энергии

Разработанный авторами автономный безотходный гелиобиотехнологический комплекс (БГК) состоящий из комбинированной гелиобиотеплицы, теплонасосной и биогазовой установок, электрогенератора и жилого помещения, предназначен для одновременного производства животноводческой или птицеводческой и сельскохозяйственной продукции с фотобиоректором. Весь процесс производства происходит по замкнутому циклу в которой все биологические и технологические отходы непрерывно перерабатываются и вновь используются Цели задачи разработки

Образное представление БГК

СХЕМА БЕЗОТХОДНЫЙ ГЕЛИОБИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС С ФОТОБИОРЕАКТОРОМ

1 – комбинированная гелиобиотеплица с фотобиореактором (ГБТ с ФБР); 2 – фотобиореактор (ФБР); 3 – циркуляционный насос (Ц.Н.); 4 – теплообменник (Т.О.); 5 – фильтр (Ф); 6 – электрогенератор (ЭГ); 7- газомоторный привод (ГМП); 8- теплонаносная установка (ТНУ); 9- биогазовая установка (БГУ); 10 - жилое помещение (ЖП). БЕЗОТХОДНЫЙ ГЕЛИОБИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС С ФОТОБИОРЕАКТОРОМ состоит:

Тепловой баланс для создания микроклимата Как видно рис. 3 одновременное содержание птиц и растений в гелиотеплице позволяет в той или иной мере регулировать газовый состав воздуха, его температуру и влажность. Проведенные расчеты показывают, что для создания оптимального температурного режима в комбинированной гелиотеплице в течении всего года необходим дополнительный обогрев, особенно в холодные зимние периоды и охлаждение в летнее время. Для зимних условий тепловой баланс комбинированной гелиотеплицы описывается следующим уравнением: Qпол = Qт.п.– Qс.р.–Qпт (1); где Qпол – тепло необходимое для отопления; Qт.п – тепловые потери через ограждение; Qс.р – тепловой поток от солнечной радиации; Qпт – тепло выделяемое птицами. Для летнего периода тепловой баланс имеет следующий вид: Qпол= – Qт.пр.– Qс.р.–Qпт (2) где Qт.пр – теплоприток от окружающей среды.

На рис.3 показана номограмма потребления тепла в гелиобиотеплице при одновременном содержании птиц и растений для зимнего периода и количества выделяемого тепла в летнее время.

Количество тепла, углекислоты и водяных паров выделяемых взрослой птицей (по НТП-СХ4-69) [5]. Виды и возрастные группы птиц Живая масса птицы, кг Количество выделяемой на 1 кг живой массы птицы Свободного тепла, кДж/ч Углекислоты, л/ч Водяных паров, г/ч При содержании: в клетках куры яичной пород напольном куры яичной пород куры мясных пород индейки утки 1,5 – 1,7 2,5-3,0 6,3 3,5 28,5 33,1 30,2 28,1 20,1 1,7 2,0 1,8 1,7 1,2 5,1 5,8 5,2 5,0 3,6

Показатели процесса 1.Суммарный выход биогаза, м Удельный выход биогаза, м 3 /кг0,44 3.Содержание метана в биогазе, об %64,06 4.Суммарный выход метана, м Степень конверсии абсолютно сухого органического вещества в биогаз, % 46,6 6.Биологический выход метана, м 3 /кг0,28 7.Интенсивность метаногенерации м 3 /кг сут.4,86 8.Производительность биореактора м 3 /сут11,37 9.Мощность биореактора м 3 /сут20,72 10.Интенсивность работы биореактора, м 3 / м 3 сут0,57 Таблица2 Результаты исследования технологических показателей процесса метанового брожения биологических отходов на опытно- промышленной биогазовой установке с использованием солнечной энергии [6]..

Рис.4. Влияние температуры воздуха в БГК на продуктивность кур и потребление ими кормов. Где - яйценоскость (%); - количество яичной массы на одну курицу в день, г; - расход комбикорма на 1 кг яичной массы, кг.

Рис. 5. Действительный коэффициент преобразования теплонасосной установки (Ктр) и количество полезного тепла (Кэ) на единицу затраченной энергии.

Из рис. 4 видно, что самым неэкономичным способом отопления как и следовало ожидать, является печное отопление, которое, однако, получило самое широкое распространение в сельской местности. Так, теплонасосное отопление эффективно по тепловой экономичности, по сравнению с печным, уже при значении коэффициента преобразование равного Ктр=0,75 и более. Самым выгодным, с точки зрения расхода топлива, является отопление от районной котельной. Однако при коэффициенте преобразования равной Ктр= 2,2 и выше, отопления с помощью тепловых насосов становится экономически более целесообразным перед всеми рассмотренными традиционными системами отопления. Применение тепловых насосов позволяет снизить суммарные расходы на отопление за счет использования тепла окружающей среды на 60-70%. Рис.6. График расхода условного топлива различных систем отопления. Зона экономической эффективности тепловых насосов

Биологические активные добавки - одноклеточные водоросли (спирулин, сценодермус, хлорелла и др) и использующиеся в качестве кормовой пищевой добавки птицам или животным для повышения их продуктивности, а также производства ценных медицинских препаратов. Отмечается, что при включении в рацион питания в биомассы хлореллы вес животных увеличивается на 20-30%, удой-20%, яйценоcность на 40%. Биологические активные добавки -

хлорококковые водоросли Спирулина (Spirulına) - род гормогониевых водорослей. Трихомы без гетероцист в виде спирали, существуют около 30 видов, размножаются пресной, соленых водоемах и горячих источниках. Клетки богаты белками. Сценедесмус (Scenedesmus) - род хлорококковых водорослей, колонии из 4-16 клеток, соединенные боковыми стеками. Поверхность клеток гладкая или с шипами. Размножаются автоспорами, образующимся в материнской клетке по 4-16 и там же соединяющимся в новую колонию. Имеются около 100 видов в пресных водах и в почве.

хлорококковые водоросли Хлорелла (Chlorella) – одноклеточные шаровидные водоросли диаметром до 15 мкм, с гладкой оболочкой и постенным хлоропластом. При размножении в клетках образуется по 4- 8(16) автоспор. Растут в пресной и морской воде, влажной почве. Хлорелла широко используется для биологический очистки сточных вод, регенерации воздуха в замкнутых экосистемах (космических кораблях, подводных лодках). Отмечается, что при включении в рацион питания биомассы хлореллы вес животных увеличивается на 20-30%, удой-20%, яйценоcность на 40% [4-8].

Предлагаемая компоновка БГК с АЭ и ФБР позволяет реализовать следующие задачи: - использовать безотходную технологию и утилизировать все виды биологических и технологических отходов; - обходится без внешнего энерго - тепло и газоснабжения за счет использования всех видов нетрадиционных возобновляемых источников энергии; - значительно улучшить экологическую обстановку местности и сохранить окружающую среду от вредных выбросов в атмосферу; - повысить урожайность сельскохозяйственных культур и увеличить продуктивность животных или птиц за счет получения и применения БАД и создания оптимального микроклимата; - получать ценные медицинские препараты для фармацевтической промышленности на основе одноклеточных водорослей с антивирусным и противоопухолевым действием; - улучшить социально-бытовые условия обслуживающие персонала за счет автономного энерго-теплоснабжения и улучшения экологической обстановки; - достичь существенной экономии топливно-энергетических ресурсов при использовании возобновляемых нетрадиционных источников энергии, безотходной технологии и энергоэкономичных установок.

Устройство фотобиоректора фотобиореактора в котором производятся биологически активные добавки (БАД) по безотходной технологии, представляющие собой хлорококковые водоросли (Chlorococcophyceae, protococcophyceae ), класс зеленных водорослей с микроскопическими организмами размером от 2 до 30 мкм, некоторые 200 – 400 мкм, существуют около 150 родов и 400 видов. К ним относится спириллы, сценедесмус, хлорелла и многие др [3].

Выращивание микроводорослей в фотобиореакторах

Промышленное выращивание микроводорослей в открытых прудах

ВЫВОДЫ Использование в агропромышленном секторе Туркменистана безотходного гелиобиотехнологического комплекса с фотобиореактором позволяющим получать и биологически активные кормовые добавки будет способствовать увеличению продуктивности животноводческой, птицеводческой и сельскохозяйственной продукции и получения ценных медицинских препаратов на основе одноклеточных водорослей с активным антивирусным и противоопухолевым действием.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ