Udk 631. 812 No’MONJONOV AZIZJON No’monjonovich mahalliy chiqindilardan biogaz olish va uni noorganik qo’shimchalardan tozalash
Yüklə 466,81 Kb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- II BOB. Tajribaviy qism.
- III BOB. Olingan natijalar ta h lili
- Xulosa
- Mavzuni o’rganilganlik darajasi.
- Tadqiqot maqsadi
- Tadqiqot ob’ekti.
- Ishning ilmiy yangiligi.
- Ishning amaliy ahamiyati.
- 1 - jadval Turli xil xomashyo tiplaridan biogaz chiqishi va undagi metan miqdori
- B oshqa turdagilar
|
O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI FARG’ONA DAVLAT UNIVERSITETI Qo’lyozma huquqi asosida UDK 631.812 NO’MONJONOV AZIZJON NO’MONJONOVICH MAHALLIY CHIQINDILARDAN BIOGAZ OLISH VA UNI NOORGANIK QO’SHIMCHALARDAN TOZALASH 5A140501 – Noorganik kimyo Magistr akademik darajasini olish uchun yozilgan Dissertatsiya Ilmiy rahbar: k.f.d., prof. A. A. Ibragimov MUNDARIJA Kirish…………………………………………………………. …3 I BOB. Adabiyotlar sharhi 1.1. Biogaz haqida tushuncha ……………………………………..... 7 1.2. Biogazni kelib chiqish tarixi .......................................................18 1.3. Biogazdan foydalanishni rivojlangan mamlakatlar tajribasi misolida tahlil qilish ................................................................... 21
2.1. Uskunani blok sxemasi .............................................................. 33 2.2. Uskuna qismlarini umumiy ko’rinishi va xarakteristikasi ......... 38 2.3. Biogaz olishda ishlatiladigan xomashyolar ............................... 44 2.4. Biogazni noorganik qo’shimchalardan tozalash ……………. .48 II –bob bo’yicha xulosa ..…………………………………………..51 III BOB. Olingan natijalar tahlili 3.1 Texnik samaradorligi ................................................................. 52 3.2. Iqtisodiy samaradorligi …………….......................................... 58 3.2.1. Biogaz chiqindisidan o’g’it sifatida foydalanish …………… 60 3.2.2. Biogaz chiqindisidan ozuqaviy maqsadlarda foydalanish ….. 64 III –bob bo’yicha xulosa …………………………………………... 65 Xulosa ………………………………………………………….……… 66 Adabiyotlar ro’yhati ………….……………………………………. 68 Kirish Ishning dolzarbligi. O’zbekiston Respubliksida ta’lim tizimida mustaqillik davrida juda katta islohatlar olib borilmoqda. Ta’lim sohasidagi islohatlar Prezidentimiz Islom Karimovning ta’limga bo’lgan e’tiborining naqadar kuchli ekanligini ko’rsatadi. Prezidentimizning ta’lim sohasidagi Oliy o’quv yurtidan keyingi ta’limga qo’yiladigan davlat talablari “Ta’lim to’g’risida”gi1 va “Kadrlar tayyorlash milliy dasturi to’g’risida”gi2 O’zbekiston Respublikasi Qonunlari, Prezidentining “Oliy malakaliy ilmiy va ilmiy – pedagog kadrlar tayyorlash va attestatsiyadan o’tkazish tizimini yanada takomillashtirish to’g’risida” 2012-yil 24 iyuldagi PF – 4456-son Farmoni3 kabi muhim hujjatlar ta’lim sohasini rivojlangan davlatlar qatoriga olib chiqishga qaratilgan. Bioenergetika sohasi rivojlanishi uchun ham, Prezidentimiz katta e’tibor qaratmoqdalar. Bioenergetika sohasi tabiatdan oqilona foydalanib, energiya ishlab chiqarishdir. Bularga shamol elektrostansiyasi, gidroelektrostansiya, hamda hozirgi kunda jadal rivojlanayotgan quyosh batarekalaridan elektr energiya ishlab chiqarish, organik qoldiqlardan biogaz ishlab chiqarish sohalari kiradi. Organik qoldiqlardan tabiiy gazga o’xshash biogaz ishlab chiqarish muammolarni O’zbekiston sharoitida hal qilish maqsadida, fermer xo’jaliklari parranda va qoramol go’ngidan oqilona foydalanish choralarini hal qilish uchun O’zbekiston Respulikasi Prezidentining PQ 3902-sonli 5.09.2012 dagi “Alternativ yoqilg’i turlarini ishlab chiqarishni rivojlantirish uchun ishchi guruhlar yaratish” haqida va 1.03.2013 dagi4 PQ 4512 “Alternativ yoqilg’i turlarini ishlab chiqarishni yanada rivojlantirish” 5 to’g’risidagi qarorlari qabul qilinib, keng ko’lamda ish olib borish uchun yo’l ochib berildi. Qarorda kelajakda mahalliy chiqindi resurslaridan to’liq foydalanish haqida ta’kidlandi. Chiqindilar to’g’risidagi qonunni qabul qilinishi6, shuningdek Vazirlar Mahkamasining “O’zbekiston Respulikasida 2008 – 2012 yillarda tabiatni muhofaza qilish”ga mo’ljallangan dasturi to’g’risidgi qarorni e’lon qilinishi biogazni O’zbekiston Respublikada jadal sur’atda rivojlanishiga sabab bo’lmoqda7. Hozirgi kunda aholi sonining ortib borishi natijasida elektr energiyasi va tabiiy yoqilg’i mahsulotlariga bo’lgan ehtiyoj ham o’z navbatida keskin ravishda ortib bormoqda. Rivojlangan mamlakatlarda bu muammo yanada ortib borganligi sababli, chet el olimlari tamonidan bionergiyadan oqilona foydalanish jadal sur’atda yo’lga qo’yilgan. Insoniyatni oziq - ovqatga nisbatan ehtiyoji ortishi tufayli chorvachilik, parrandachilik va boshqa uy hayvonlarini yetishtirish ham ortadi va bu o’z navbatida mahalliy chiqindilarni ortishiga olib keladi. Mahalliy chiqindilarga nisbatan noto’g’ri munosabatda bo’lish atrof-muhitga ziyon yetkazadi. Fermer xo’jaliklarida parranda va qora mol chiqindilaridan ya’ni go’ngidan foydalanib, tabiiy yoqilg’iga metanga o’xshash biogaz olish mumkinligini va bu daromad manbai ekanligini tushuntirish soha mutahassislari zimmasiga mas’uliyat yuklaydi.
- uskuna qismlarini umumiy ko’rinishi va xarakteristikasini tajribada sinash; - ishlatiladigan xomashyolar tarkibiy qismlari va ularni nisbatlarini asoslash; - boshlang’ich xomashyo sifati va uni aralashmadagi tutgan o’rnini izohlash; - turli hayvon, parrandalarni go’ngi asosida olingan biogazni sorbsion tarzda tozalash afzalliklarini, tozalovchi vositalarni ilmiy izohi va tahlilidan iborat.
Bepoyon o’lka Respublikamizda yirik shoxli qoramollar, parrandalar ko’p boqiladi va bu tabiiyki organik chiqindilar ham ko’p bo’ladi. Lekin shunga qaramay biologik chiqindilardan energiya manbai sifatida foydalanishga kam e’tibor qaratilmoqda. Biologik chiqindilardan energiya manbai sifatida foydalanish uchun katta – katta reaktorlarda (germetik berk bo’lgan idishlarda) biologik chiqindilar qayta ishlanadi. Biogaz qurulmalari yordamida go’ng (o’simlik qoldiqlari va hayvon chiqindilari) qayta ishlanib, yonuvchan gaz va yuqori sifatli o’g’it chirindi olinadi. Biogaz olish qurilmalarining ish prinsipi tabiiy biologik jarayonlarning amaldagi ifodasidir. Zamonaviy biogaz ishlab chiqarish tabiatda sodir bo’ladigan jarayonlarga asoslanadi, ya’ni hayvonlar oshqozonida hazm qilish faoliyati natijasida sodir bo’ladigan chiqindilardan metanni hosil bo’lishi asos qilib olingan. Bakteryalar ta’sirida organik moddalarni parchalanishi natijasida biogaz hosil bo`ladi. Suv, uglerod oksidi va minerallardan tashkil topgan organik moddalar substratini ( oqsil, yog’, uglevod, minerallarga) bakteryalarning har xil guruhlari parchalaydi. Bu tabiiy jarayon hisoblanib, anaerob sharoitida boradi, ya’ni kislorod ishtirokisiz boradi. Bu parchalanish jarayonini bijg’ish deb ham atalib – bu jarayonni balchiq ko’llarda, botqoqliklarda va boshqa joylarda kuzatiladi8. Agar bu muhitda kislorod ishtirok etsa, organik moddalarni boshqa anaerob bo’lmagan bakteriyalar parchalaydi, bu holda jarayon kompostirlash deyiladi. Kompostirlash jarayonida metan gazi hosil bo’lmay, boshqa birikmalar etil spirt, mochavina va boshqa moddalar hosil bo’ladi 9. Bijg’ish jarayonida hosil bo’lgan energiya issiqlik manbaiga aylanmay metan bakteriyalarini hayotiyligini ta’minlab, bu bakteryalarni erkin shiddatli o’z-o’zidan ko’payishiga va metan gazi hosil bo’lishiga olib keladi. Metan bakteriyalari qadimdan ma’lum bo’lib, yerdagi tirik organizmdir. Bijg’ish jarayonlari o’rmonlarda dengizlarda, daryo va ko’llarda keng tarqalgan. Bijg’ish o’z-o’zidan botqoqliklarda, shag’alda, kislorod yo’q muhitda sodir bo’ladi. Bundan tashqari bijg’ish jarayoni axlat uyulmalari, go’ng uyulmalarida , go’ng qoldiqlarida, sholizorlarda, hamda juft tuyoqli hayvonlar axlatida sodir bo’ladi. Suv ostidagi ishlab chiqarilayotgan metan gazining yuqoriga ko’tarilayotgan pufakchalari yaqqol ko’zga tashlanadi. Kislorodsiz har qanday muhitda biogaz ishlab chiqarish mumkin. O’simliklarni yer ostida qolgan qismlarini chirishi uchun ma’lum vaqt va baktriyalar yetarli darajada bo’lishi kerak 10. Biogaz – bu yonuvchan gaz. Biogaz organik substansiyalarni anaerob va mikrobiologik jarayonlarda hosil bo`ladigan, tarkibi 50-70% metandan (CH4), shuningdek 30-40% CO2, ozroq miqdorda H2S, NH3, H2, CO bo`lgan gazlar aralashmasidan iborat. Quyidagi 1- diagrammada ham ko’rishingiz mumkin. 1-diagramma. Dunyoda energetik inqirozning yuzaga kelishi bilan keyingi yillarda yoqilg’ilarning tiklanuvchan va alternativ sohasidagi ishlarni rivojlanishiga, shu qatori biogaz sanotining rivojlanishiga turtki bo’ldi. Yuqori energetik qiymatga ega bo`lganligi tufayli biogazdan nafaqat issiqlik ishlab chiqarishda, balki elektr energiyasi ishlab chiqarish sohasida ham energiya toshuvchi sifatida foydalaniladi. Biogazdagi energiya kuchi uning tarkibidagi metan gazi miqdoriga bog’liq. 28 m3 biogazdan hosil bo’ladigan energiya 16,8 m3 tabiiy gaz, 20,8 l neft yoki 18,4 l dizel yoqilg’isiga ekvivalent hisoblanadi. Biogazning energetik sig`imi to`g`ridan – to`g`ri uning tarkibidagi metanning miqdoriga bog`liq bo`ladi. 1 m3 metandan 9,94 kilovatt-soat energiya olish mumkin. 60% metan saqlovchi biogazning 1 m3 dan 6 kilovatt – soat elektr energiya olish mumkin 11. Metanning hosil bo`lishi avval aytilganidek tabiiy jarayon bo`lib, organik materiallarni bakteriyalar tasirida kislorodsiz va nam muhitda boraveradi. Biogaz olish uchun turli o`simliklar (makkajo’xori, oqjo`xori, o`t, non mog`ori) va biologik chiqindilar: hayvon va paranda gumusi, o`simlik qoldiqlari, kuygan don, kanalizatsiya oqavalari, yog`lar, bioaxlat, solod qoldig`i, spirt bardasi, qizilcha jomi, texnik glitserin kabilardan olish mumkin. Turli xil xomashyo tiplaridan biogaz chiqishi va undagi metan miqdorini 1 - jadvalda ko’rishingiz mumkin. 1 - jadval Turli xil xomashyo tiplaridan biogaz chiqishi va undagi metan miqdori
Suv, uglerod oksidlari va minerallardan tashkil topgan organik moddalar substratini (oqsil, yog’, uglevod, minerallarga) bakteryalarning har xil guruhlari parchalaydi. Energiya beruvchi foydali qazilmalar yerda kamayib borishi natijasida qayta tiklanuvchi energiyalarga ehtiyoj ortib bormoqda, bu biogaz texnologiyalarini barpo etishga sabab bo’lmoqda. Biogazni energetik manba sifatida ishlatilishi tabiiy gaz, siqilgan gaz, neftga nisbatan tabiatga CO2 ajratishi kamroq, va CO2 ni tabiatda tabiiy aylanishini yaxshilanishiga olib keladi. Shunday qilib, CO2 konsentratsiyasi atmosferaga qattiq yoqilg’ilarga nisbatan ko’paymaydi. Mamlakatimizda biologik chiqindilardan ikkilamchi foydalanish sohasida va ulardan energiya ishlab chiqarish maqsadida qandaydir bir tarixiy an`ana mavjud emasligi tufayli hozirga qadar bu potensialdan talab darajasida foydalanilmaydi. Ushbu muammoni yechishning yo’llaridan biri biogaz texnologiyalardan biologik chiqindilarni xavosiz muxitli reaktorda qayta ishlash qurilmasidan foydalanib sanoatda biogaz olishni yo’lga qo’yishdir 12. Barcha turdagi bijg’ish jarayonlari organik moddalarni har xil taksonomik guruhga mansub bo’lgan mikroorganizmlar tomonidan o’ziga xos bo’lgan o’zgarishlarga uchratish sifatida namoyon bo’ladi. Yuqorida keltirib o’tilganlardan tashqari, tabiatda o’zining miqdori, doirasi, unda qatnashadigan mikroorganizmlarning xilma - xilligi bilan boshqalardan tubdan farq qiladigan yana bir jarayon borki, u ham bo’lsa metanli bijg’ish jarayonidir 13. Sanoatda biogaz olish 4 fazada boradi:
Metanli bijg’ish – har xil mikroblar to’plamini (assosiasiyasini) ta’siri natijasidir. Bu jarayonda organik material (lignin bundan mustasno) chuqur o’zgarishga uchraydi va oqibatda metan, karbonat angidridi va boshqa mikrob mahsulotlari hosil bo’ladi. Sharoitga qarab (termofil, mezofil, psixrofil) – bu juda uzoq davom etadigan jarayondir. Bunda tirik bo’lmagan organik substansiyalar (o’simlik va hayvon biomassalari) oddiy komponentlarga parchalanadilar14. Metan hosil qiluvchi agrobakteriyalar uchun bijg’uvchi materiallar tayyorlash dastlabki mahsulotlarga yaxshilab ishlov berishni taqozo qiladi. Aerob va anaerob mikrooorganizmlar ishtirokida kechadigan bu jarayon shunchalik murakkab, ko’p bosqichli va ko’p komponentlikki uni boshqarish mumkin emas. Dunyoda 1960 – yillardan boshlab, organik birikmalardan anaerob sharotida mikroorganizmlar yordamida biogaz ishlab chiqarishga alohida e’tibor berilib kelinmoqda 15. Metanli bijg’ish natijasida organik birikmalarning tranzaksiyasi sodir bo’lib, ulardan metan va karbonat angidrid gazi paydo bo’ladi. Oqibatda, organik birikmalarning molekulalari kimyoviy bog’larida yig’ilgan energiya, metan molekulasining kimyoviy bog’larida to’planadi. Bu jarayon metanogenez deb atalib, anaerob arxebakteriyalar (metanogenlar) tomonidan amalga oshiriladi. Metanogenezning suvda erimaydigan qismi, ko’plab bakteriyalar assotsiatsiyasi hosil qilgan biomassadir. Biomassa organik azotga boy bo’lganligi uchun ham yuqori sifatli o’g’it sifatida ishlatiladi. Metanli bijg’ish boshqa bijg’ish turlariga nisbatan keng tarqalgan tabiiy jarayondir. Bunga sabab jarayonni aerob sharoitda ham o’tishidir. Bu quyidagicha o’tadi: ko’pgina organik birikmalarni yuzalarida yupqa qobiq hosil bo’ladi, ichida esa metanli bijg’ish jarayoni uchun zarur bo’lgan anaerob sharoit tashkil bo’ladi. Bunday substratlarga barcha xildagi o’simlik materiallari, jumladan qarigan va chiriyotgan ko’p yillik va bir yillik o’simliklar, hayvon biomassalari ham kiradi. Metanli bijg’ish uchun istiqbolli mahsulotlarga ayniqsa, qishloq xo’jalik chiqindilari, xususan, o’simlik, mikrobiologiya sanoati chiqindilari, suv o’tlarining biomassalari va oziq-ovqat hamda yengil sanoat chiqindilari kiradi. Mana shulardan kelib chiqqan holda metanogenezning ahamiyati nafaqat noan’anaviy energiya ishlab chiqarishni, balki sanitariya-ekologiya muammolarini hal qilish bilan ham bog’liqdir. Ammo, metanli bijg’ish jarayonini foydasi shular bilan chegaralanmaydi . Bijg’igan biomassa (metan saqlamagan) yuqori sifatli bioo’g’it ham bo’lib hizmat qiladi. Masalan, go’ngni aerob sharoitda parchalanganda uning tarkibidagi 50% azot yo’qoladi (issiqlik chiqishi bilan birga), ammo o’sha go’ngni metanogenez orqali parchalanganda (anaerob shaoritda) uning tarkibidagi barcha azot biomassada to’planib, o’simlik uchun yengil singdiriladigan holatga o’tadi. Bundan tashqari anaerob sharoitda yig’ilgan biomassa tuproqning unumdorligini tiklovchi gumus moddasiga ham boydir. Metanogenez mahsulotlaridan kompleks foydalanish nafaqat samarali, balki yuqori rentabelli hisoblanadi 16. Organik moddalarni anaerob sharoitda o’zgartirilganda ularni sterilizasiyasi va bijg’iydigan massani detoksikatsiyasi amalga oshadi, patogen mikroblar, gelmentlarni tuxumlari yo’qoladi, toksik xususiyatga ega bo’lgan moddalar metanogenez metabolitlariga aylanadi. Metanogenezning: Birinchi bosqichida, hujayradan tashqaridagi gidrolitik fermentlarni ta’siri hisobidan, bijg’uvchi massaning deyarli barchasi (lignindan tashqari) qisman parchalanadi. Metanli bijg’ishni bu bosqichida unchalik ko’p bo’lmagan miqdorda kislorod ishtirok etishiga ham ruxsat etiladi. Ikkinchi bosqichda, fermentasiya fazasida past molekulali shakarlar, asosan monomerlar va boshqa organik birikmalar (polimer substratlarni fermentativ gidrolizidan hosil bo’lgan moddalar), n-butanolga, propanolga, etanolga, aseton va boshqa birikmalarga aylanadilar. Bu bosqichda kislorod jarayonni bo’g’ib qo’yadi, demak uning ishtiroki butunlay mumkin emas. Uchinchi bosqich, asetogen faza hisoblanadi va unda shu paytga kelib rivojlangan mikroflora – sirka, chumoli va sut kislotalarini hosil qiladi. Bu jarayon kislorodsiz faza bo’lib, unda faqat obligat (shart bo’lmagan) anaeroblar ta’sir ko’rsatadilar. Oxirgi bosqich, metanogen fazada, metan hosil bo’ladi. Metanli bijg’ish texnologiya nuqtai nazaridan ikki fazaga bo’linadi: metanli biosenozning yetilishi va fermentasiya. Oxirgi bosqichda azot saqlovchi organik birikmalar ham jadal o’zgaradilar. Bijg’iydigan muhitni ishqorlanishi bilan (pH8,0) oltingugurtni qaytaruvchi anaerob bakteriyalarning ta’siri hisobidan uchuvchan organik birikmalar: chumoli, sirka, propion, moy, sut, yantarь (qahrabo) kislotlari va shuningdek, spirtlar va gazlar hosil bo’ladilar. Bu birikmalar anaerob metanogen organizmlar uchun substrat bo’lib xizmat qiladi17. Metanogen bijg’ish 3 Hozirgacha 25 dan ortiq metan hosil qiluvchi bakteriyalar aniqlangan bo’lib, ular bir-birlaridan morfologiyalari (dumaloq, spiralsimon, ipsimon va h.k.) bilan farq qiladilar 18. Anaerob sharoitdan tashqari jarayon ketishi uchun qorong’ulik, neytral yoki juda ham kam bo’lgan ishqoriy muhit (pH=8,0) bo’lishi shart. Barcha, shu kungacha aniqlangan metanogen bakteriyalar kerakli energiyani vodorodning oksidlanishi hisobidan oladilar. Vodorod akseptori vazifasini karbonat angidrid bajaradi: 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O Metanogen bakteriyalarning ba’zilari vodorod akseptori sifatida CO dan foydalanadilar: 4CO + 2H2O CH4 + 3CO2 yoki
CO + 3H2 CH4 + H2O Yuqorida ko’rsatilgan reaksiyalarning barchasida energiya chiqariladi. Har xil birikmalardan metan hosil bo’lishi turli xil tezlikda amalga oshadi. Oxirgi davrlarda metanogen bakteriyalar juda yaxshi va har tomonlama chuqur o’rganilmoqda. Birinchi navbatda bu ularni tabiiy gazlar genezisida hal qiluvchi roli borligi bilan tushintiriladi. Metan hosil bo’lish uchun zarur bo’lgan sharoitlar quyidagi 2-jadvalda keltirilgan. 2-jadval
Metan hosil bo’lish shartlari
Metan hosil qiluvchi bakteriyalar, kislota hosil qiluvchi bakteriyalarga nisbatan o’zlarini o’sib rivojlanishlari uchun yuqoriroq talablar qo’yadilar ya’ni ularni ko’payishlari uchun mutlaqo anaerob sharoit va ko’proq vaqt kerak bo’lishi 3 – jadvalda keltirilgan. 3 - jadval Biogazning fizik xususiyatlari
Bijg’ish natijasida hosil bo’lgan biogaz yig’ilib, elektr energiyasi yoki issiqlik ishlab chiqarish uchun gazli dvigatel –generatorga yuboriladi. Biogaz ishlab chiqarish nafaqat qayta ishlanadigan substantga, balki qurilmaning ishchi parametrlariga (reaktor haroratiga, bijg’ish vaqtiga, yuklangan xomashyo miqdoriga va boshqalar) bog’liq bo’ladi. Bundan shuni bilish mumkinki, bir xil substantlardan foydalangan holda qurilmaning ish unumi turlicha bo’lishi mumkin 19 Shunday qilib, biogaz ishlab chiqarishning boshqa organik chiqindilarni zararsizlantirish usullariga nisbatan afzalligi quyidagilardan iborat:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dan 60