Проект цеха для переработки послеспиртовой барды с получением кормового продукта и биогаза

           МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение  образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

Факультет  ТОВ

Кафедра   Биотехнологии и биоэкологии

Специальность  1-48.02.02 «Биотехнология»

Специализация   
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 

 КУРСОВОЙ  РАБОТЫ 

По дисциплине «Оборудование и проектирование предприятий микробиологической и фармацевтической отрасли» 

Тема  «Проект цеха для переработки послеспиртовой барды с получением кормового продукта и биогаза» 
 
 
 
 

                              Исполнитель

                              студент 4 курса группы 9                          Ю.М. Малахов                                  

                                                                            ^{подпись, дата           инициалы и фамилия}   

                               Руководитель доцент                           Н.С. Ручай  

                             ^{должность, учёная степень,учёное звание          подпись, дата                инициалы и фамилия} 
 

    Курсовой проект защищён  с оценкой

    Руководитель                                                   Н.С. Ручай

                                                                ^{(подпись)                                              (инициалы и фамилия)} 
 
 
 

                                                     Минск 2010 

Реферат 

    Пояснительная записка содержит 27  листов, 1 таблицу, 3 рисунка. 

    UASB-реактор, Послеспиртовая барда, Добавка к кормам, биогаз 

    В данном проекте разработана схема получения кормового продукта и биогаза из послеспиртовой барды, описана технология процесса, указаны преимущества выбранной технологии, произведен расчет стандартного оборудования и подбор специального.

 

Содержание 

Введение ………………………………………………………………………….....4

1. Выбор и обоснование технологической схемы………………………………..5

2. Описание технологической схемы……………………………………………...7

    2.1. Подготовка и запуск биореактора……………………………………...7

2.2. Охлаждение и преацидификация барды с одновременным отстаиванием……………………………………………………………....9

2.3. Разделение барды центрифугированием……………………………….9

2.4. Термофильное анаэробное сбраживание  фугата……………………...9

2.5. Отстаивание сброженного фугата……………………………………...10

2.6. Термообработка кека…………………………………………………...10

2.7. Сушка кека…………………………………………………………….....11

2.8. Измельчение, упаковка и маркировка  ДБВК………………………....11

2.9. Очистка декантата ультрафильтрацией…………………………….....11

2.10. Очистка фильтрата обратным осмосом……………………………...11

2.11. Очистка биогаза.

3. Материальные и тепловые расчеты технологического процесса…………..13

4. Выбор и расчет основного технологического оборудования……………...19

    4.1 UASB биореактор.................................................................................19

    4.2  Расчет насоса........................................................................................21

    4.3 Подбор и расчет емкостного  оборудования........................................22

    4.4 Подробный расчет сушильной установки............................................23

    4.5 Декантерная центрифуга.......................................................................23

    4.6 Ультрафильтрационная установка.......................................................24

    4.7 Установка обратного осмоса................................................................24

    4.8 Отстойник-преадицификатор................................................................24

    4.9 Расчет адсорбционных колонн.............................................................24

Заключение………………………………………………………………………...26

Список  использованных источников…………………………………………....27

Приложение 1. Технологическая схема.............................................................28

Приложение 2.   UASB-реактор................................................................................29

Приложение 3.   План цеха для переработки послеспиртовой барды с полу чением кормового продукта и биогаза........................................30

 

      Введение

     Барда - основной отход производства этилового  спирта. В настоящее время на большинстве  спиртовых заводов мира барду  тем или иным образом перерабатывают, в основном с получением кормовых добавок. Использовать в качестве кормовых добавок послеспиртовую барду невыгодно: большое содержание жидкости и довольно низкое – ценных веществ делает транспортировку этого отхода нерентабельной.

     В то же время, барду нельзя просто сбрасывать без очистки в водоемы, поскольку это приводит к их эвтрофикации. Однако переработка барды, для слива в водоем увеличивает себестоимость продукции.

       Данное направление является очень важным для респблики, поскольку при масштабах производства спирта этилового в РБ 9.6 млн. дал в год, общий объем послеспиртовой барды составляет около 1,3 млн. м³ барды в год. При переработке такого количества барды в биогаз покроет 0.3% годовой потребности Беларуси в природном газе (или 0.25% в электроэнергии, при сжигании биогаза). К сожалению модернизация заводов и установление биогазовых установок идет медленно и носит точечный характер.

     В данном курсовом проекте реализована  схема переработки барды с  получением корма для животных и биогаза, которая позволяет использовать твердую часть барды как корм и жидкую для производства биогаза.

     Производство  биогаза позволяет предотвратить  выбросы метана в атмосферу. Метан  оказывает влияние на парниковый эффект в 21 раз более сильное, чем  СО₂. Использование метана — лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления.

     Реализация  курсового проекта в производство, позволит спиртовому заводу не только окупить очистку сточных вод, но и заработать на отходах. 

 

      1 Выбор и обоснование технологической схемы

     Существующие  не данный момент технологии переработки  барды можно представить следующим  образом:

1. Схемы с выпарными станциями с получением WDG (Wet Distillers Grains), DDG (Dried distillers grain ), CDS, DDS (Dry Distilled Solubles), WDGS (Wet Distillers Grains with Solubles), DDGS (Dry Distilled Grains with Solubles);
2. Схемы с аэробной микробиологической переработкой жидкой фазы с получением кормовых дрожжей;
3. Схемы с метантанками с получением биогаза.
4. Комбинированные схемы. В их основу положены известные и уже успешно зарекомендовавшие себя технологические приемы – разделение жидкой и твердой фазы на центрифугах, получение биогаза на субстрате, сушка продукции.

 

     Первые  две схемы требуют значительных капитальных затрат и расхода  энергии. Третья технология не эффективно использует твердую часть барды, имеющую высокую биологическую  ценность.

     В данном курсовом проекте реализована  комбинированная технологическая  схема переработки барды. В результате реализации данной схемы, предприятие  получит 2 продукта: высококачественную кормовую добавку и биогаз. Биогаз может использоваться как природный газ для обогрева или для выработки электроэнергии. Его можно сжимать, использовать для заправки автомобиля, накапливать, перекачивать.

     Производство  по данной схеме является экологически чистым, поскольку позволяет перерабатывать отход производства и организовать рециркуляцию воды.

     В данном проекте происходит:

1. разделение растворимой и нерастворимой части барды на декантерной центрифуге. К основным преимуществам данных центрифуг относятся:

• Легко монтируется. Требует малого пространства.

• Закрытый процесс – нет запахов, нет ядовитых испарений.

• Низкая влажность кека.

• Автоматическая регулировка в соответствии с изменениями расхода и концентрации шлама. Контроль за качеством кека и фугата.

• Простота сервисного обслуживания. Нет  необходимости в частых профилактических работах.

• Промывка водой только при остановке

• Малый занимаемый объем при той же производительности (в 10 раз компактнее камерного фильтра) 
 
 
 
 

Это позволяет твердую часть использовать как кормовую добавку. А растворенную использовать как питательный субстрат для метансинтезирующих бактерий. Использование в качестве субстрата только растворенные вещества позволяет значительно уменьшить время метангенерации (до 8 сут).

2. Высушивание кека позволяет сократить транспортные расходы при доставке его потребителю; и увеличить срок годности кормового продукта до 3 мес. Была выбрана роторно-дисковая сушилка:

•Вести процесс сушки в непрерывном режиме.

•экономичности процесса так как носитель и высушиваемое вещество движутся в противотоке

3. очистка воды происходит на ультраценрифугационной установке и установке обратного осмоса. Эти методы выбраны поскольку

  •позволяют снизить БПК отходов до 50 раз

•высокопроизводительные (120л/м²⁾

•очищают от всех веществ которые сорбируются на фильтр.

     Для метангенерации применяется UASB-реактор. По сравнению с другими биореакторами для получения биогаза имеет несколько преимуществ:

     •более интенсивное перемещение микроорганизмов в объеме метантенка, что увеличивает степень утилизации субстрата и выход биогаза

     •более интенсивное перемещение микроорганизмов в объеме метантенка, что увеличивает степень утилизации субстрата и выход биогаза активный ил гранулируется, позволяет микроорганизмам лучше переносить неблагоприятные условия;

 •В колониях микрооганизмя способных лучше очищать сточные воды (также и барду)

     Таким образом, данная схема позволяет утилизировать опасный отход производства и уменьшить «давление» роста цен на энергоресурсы.

 

      2 Описание технологической схемы