Органик хаягдлыг биохий болгон боловсруулах
Органик хаягдал нь өдөр тутмын үйл ажиллагаанаас, ялангуяа айл өрх, зах, ресторан, хүнсний боловсруулах үйлдвэрээс үүсдэг хамгийн түгээмэл төрлийн хаягдал юм. Хүнсний ногооны хаягдал, жимсний хальс, будаа, кофены шаар, үлдэгдэл хачир, хатаасан навч, малын ялгадас зэрэг нь энэ ангилалд багтдаг. Олон газарт органик хаягдал хангалттай боловсруулалт хийлгүйгээр хогийн цэгт (TPA) хаягдсаар байна. Үүний үр дүнд хог хаягдлын овоолго нь үнэр ялгаруулж, хортон шавьжийг татаж, шүүрэл бохирдуулж, агаар мандалд хяналтгүйгээр метан хий (CH₄) ялгаруулдаг. Гэсэн хэдий ч метаныг зөв удирдвал үнэ цэнэтэй эрчим хүчний эх үүсвэр болдог. Энэ бол биохий нь байгаль орчны ачааллыг сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр болгон хувиргах шийдэл юм.
Биогаз гэж юу вэ?
Био хий нь хүчилтөрөгчгүй (агааргүй) үед бичил биетний органик бодисын задралаас үүсдэг хий юм. Био хий нь ерөнхийдөө метан (ойролцоогоор 50-70%), нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO₂) (30-50%), устөрөгчийн сульфид (H₂S), усны уур, азот зэрэг бага хэмжээний бусад хийнээс бүрддэг. Метан нь гол шатамхай бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд биохий нь хоол хийх, ус халаах, гэрэлтүүлэх, тэр ч байтугай цахилгаан үйлдвэрлэх генераторын түлш болгон ашиглах боломжийг олгодог. Цаашдын боловсруулалт (шинэчлэлт)-ээр биохий нь байгалийн хийтэй ойролцоо чанартай биометан болж цэвэршдэг.
Органик хаягдлыг яагаад биохий болгон боловсруулахад тохиромжтой вэ?
Органик хаягдал нь бичил биетнээр амархан задардаг нүүрс ус, уураг, өөх тос агуулдаг. Эдгээр материалууд нь биохий үүсгэдэг бактерийн "тэжээл" болж үйлчилдэг. Зүгээр л булшлахтай харьцуулахад агааргүй боловсруулалт нь хэд хэдэн давуу талыг олгодог: хаягдлын хэмжээ буурч, хууль бус метаны ялгаралтаас сэргийлж, сэргээгдэх эрчим хүч үйлдвэрлэж, боловсруулсан бодисыг органик бордоо болгон ашиглаж болно. Энэ нь биохий нь хөдөө аж ахуйн газарт шим тэжээлийг буцаан олгосноор эргэлтийн эдийн засгийг дэмждэг гэсэн үг юм.
Биогаз шингээгч хэрхэн ажилладаг вэ
Органик хаягдлыг биохий болгон боловсруулах ажлыг ихэвчлэн задлагч гэж нэрлэгддэг хаалттай реакторт хийдэг. Задлагчийн дотор бичил биетүүд хэд хэдэн үе шаттайгаар ажилладаг.
1. Гидролиз: Цардуул, целлюлоз, уураг, өөх тос зэрэг том молекулууд нь энгийн нэгдлүүд (элсэн чихэр, амин хүчил, өөх тосны хүчил) болж задардаг.
2. Ацидоз: Энгийн нэгдлүүд нь органик хүчил, спирт, CO₂ болон устөрөгч болж хувирдаг.
3. Ацетонез: Өмнөх шатны бүтээгдэхүүнүүд цууны хүчил, CO₂ болон устөрөгч болж хувирдаг.
4. Метаногенез: Метаноген бактери нь цууны хүчил, устөрөгч болон CO₂-г метан (CH₄) болгон хувиргадаг.
Эдгээр дөрвөн үе шат тэнцвэртэй явагдах ёстой. Хэрэв нэг үе шат алдагдвал, жишээлбэл, хэт хүчиллэг болвол биохийн үйлдвэрлэл буурна.
Түүхий эд ба хаягдал бэлтгэх
Бүх органик хог хаягдал адилхан байдаггүй. Гал тогооны хаягдал нь ерөнхийдөө нойтон бөгөөд амархан задардаг бол хуурай навч нь илүү ширхэгтэй бөгөөд илүү удаан боловсруулалт шаарддаг. Хамгийн сайн үр дүнд хүрэхийн тулд хог хаягдлыг хуванцар, металл, шил зэрэг органик бус материалаас ялгах хэрэгтэй. Нэмж дурдахад, органик материалыг жижиг хэсгүүдэд хувааж, задралыг хурдасгаж болно.
Практикт органик хаягдлыг ихэвчлэн устай хольж, зутан үүсгэдэг бөгөөд энэ нь боловсруулагч төхөөрөмжид шахах, холих ажлыг хөнгөвчилдөг. Зарим системүүд нь идэвхтэй боловсруулагч төхөөрөмжөөс гарсан лаг эсвэл малын ялгадас хэлбэрээр асаагуур нэмдэг, учир нь эдгээр нь үйл явцыг илүү хурдан тогтворжуулахад тусалдаг агааргүй бактерийн популяцийг агуулдаг.
Био хий задлагчийн төрлүүд
Нийтлэг хэрэглэгддэг хэд хэдэн төрлийн гуужуулагч байдаг:
– Суурин бөмбөгөр: Байнгын бетон бөмбөгөр хий боловсруулах төхөөрөмж. Анхны өртөг нь харьцангуй өндөр боловч бат бөх бөгөөд засвар үйлчилгээ бага шаарддаг.
– Хөвөгч хүрд: Хөвөгч хий хадгалах хүрдтэй тул хийн даралтыг тогтвортой байлгадаг. Гэсэн хэдий ч металл эд ангиуд зэврэлтэнд өртөмтгий байдаг.
– Ууттай ус зайлуулах хоолой (хуванцар/геомембран): Хямд, суурилуулахад хялбар, жижиг хэмжээний болон нийтийн хэрэглээнд тохиромжтой. Бетоноос илүү хязгаарлагдмал эдэлгээтэй.
– Үйлдвэрийн хэмжээний боловсруулагч (CSTR, залгуурын урсгал, UASB): Зах зээлийн хаягдал, хүнсний үйлдвэрүүд эсвэл мал аж ахуй гэх мэт их хэмжээний хаягдалд ашиглагддаг.
Боловсруулагчийн сонголтыг хэмжээ, түүхий эдийн төрөл, хөрөнгө оруулалтын боломж, эрчим хүчний хэрэгцээ зэргээс хамаарна.
Биогаз үйлдвэрлэх хамгийн тохиромжтой нөхцөл
Бичил биетүүд оновчтой ажиллахын тулд хэд хэдэн параметрийг хадгалах шаардлагатай:
– Температур: Хоёр ерөнхий хүрээ байдаг: мезофил (ойролцоогоор 30–40°C) ба термофил (50–60°C). Мезофил нь ахуйн хэрэглээнд илүү тогтвортой байдаг.
– рН: Хамгийн тохиромжтой нь 6,8–7,5. Хэрэв хэт хүчиллэг байвал метаногенүүд нөлөөлнө.
– C/N харьцаа: Нүүрстөрөгч ба азотын хамгийн тохиромжтой харьцаа нь 20–30:1 байна. Гал тогооны хаягдал заримдаа азотоор хэт баялаг байж болно; үүнийг хатаасан навч гэх мэт нүүрстөрөгчөөр баялаг материалаар тэнцвэржүүлж болно.
– Оршин суух хугацаа (HRT): Материалыг боловсруулагч дотор байлгах хугацаа нь материалын төрөл болон температураас хамааран ерөнхийдөө 20-40 хоног байдаг.
– Хутгах: Бичил биетний тархалтад тусалж, тунадасжихаас сэргийлдэг боловч колониудыг тасалдуулж болзошгүй тул хэт их хутгаж болохгүй.
Биохий болон дайжуулагчийн хэрэглээ
Үүссэн биохий нь биохий зуух эсвэл бусад ашиглалтын төхөөрөмж рүү хоолойгоор дамждаг. Биохий нь H₂S болон усны уур агуулдаг тул зарим системд зэврэлт болон эвгүй үнэрийг багасгахын тулд төмөр/идэвхжүүлсэн нүүрсний сав эсвэл конденсатын хавх зэрэг энгийн шүүлтүүрүүд нэмэгддэг.
Боловсруулагчаас гарсан хатуу/шингэн үлдэгдлийг дайжестат гэж нэрлэдэг. Дижестат нь азот, фосфор, кали зэрэг шим тэжээлээр баялаг бөгөөд хөрсний бүтцийг сайжруулахад тустай органик бодис юм. Дижестатыг шингэн бордоо, бордоо эсвэл боловсорч гүйцсэний дараа тариалалтын тэжээлийн холимог болгон ашиглаж болно. Ингэснээр дайвар бүтээгдэхүүн нь шинэ хаягдал биш, харин ургамлын шим тэжээлийн эх үүсвэр болдог.
Байгаль орчин ба нийгмийн ашиг тус
Органик хаягдлыг биохий болгон боловсруулах нь бодит ашиг тусыг өгдөг:
1. Хогийн цэг рүү хаягдах хог хаягдлын хэмжээг бууруулж, улмаар хогийн цэгийн ашиглалтын хугацааг уртасгаж, тээврийн зардлыг бууруулна.
2. Метаныг чөлөөтэй ялгаруулдаггүй, харин барьж авч ашигладаг тул хүлэмжийн хийн ялгарлыг бууруулдаг.
3. Шингэрүүлсэн хий, түлээ эсвэл керосиныг орлох цэвэр эрчим хүч үйлдвэрлэх.
4. Байгаль орчин, ялангуяа хүн ам шигүү суурьшсан газар, зах зээл дэх бохирдол, үнэрийг бууруулах.
5. Олон нийтэд суурилсан хог хаягдлын менежмент, органик бордоо үйлдвэрлэл, эрчим хүчний зардлыг хэмнэх замаар эдийн засгийн боломжийг бий болгох.
Тосгон эсвэл орон нутгийн түвшинд биохий нь ихэвчлэн эрчим хүчний бие даасан байдлын катализатор болдог. Хот суурин газарт их хэмжээний хүнсний хаягдлыг боловсруулахын тулд уламжлалт зах, ресторанд биохий системийг хэрэгжүүлж болно.
Хэрэгжилтийн бэрхшээлүүд
Амлалтаа үл харгалзан биохий нэвтрүүлэх нь хэд хэдэн бэрхшээлтэй тулгардаг. Нэгдүгээрт, хог хаягдлыг ангилах нь ихэвчлэн тогтворгүй байдаг; хуванцар болон органик бус материал байгаа нь системийг бөглөрүүлж болзошгүй. Хоёрдугаарт, түүхий эдийн найрлага дахь өөрчлөлт нь үйл явцыг тогтворгүй болгож болзошгүй, жишээлбэл, хэт их тос/тос нь задлагчийн ажиллагааг бууруулж болзошгүй. Гуравдугаарт, рН-ийг хадгалах, өдөр тутмын оролтыг хянах, хоолой болон хийн нөөцийг арчлахын тулд үндсэн техникийн мэдлэг шаардлагатай. Цаашилбал, задлагч барихад оруулсан анхны хөрөнгө оруулалт нь хэт өндөр байж болох ч урт хугацаанд эрчим хүчний хэмнэлтээр нөхөгдөх боломжтой.
Үр дүнтэй хөгжлийн стратеги
Органик хаягдлыг биохий болгон амжилттай боловсруулахын тулд хэд хэдэн стратегийг хэрэгжүүлж болно: эх үүсвэр дээр нь хог хаягдлыг ангилах талаар сургалт явуулах, орон нутгийн хэрэгцээнд тохирсон боловсруулалтын загвар гаргах, операторуудын сургалт, сэргээгдэх эрчим хүчний урамшуулал зэрэг бодлогын дэмжлэг. Засгийн газар, олон нийт, хувийн хэвшлийн хамтын ажиллагаа, ялангуяа зах зээл, хоолны төвүүд зэрэг дунд хэмжээний бизнесийн хувьд маш чухал юм. Органик материал цуглуулах, боловсруулахаас эхлээд боловсруулалтын ашиглалт хүртэл сайн зохион байгуулалттай менежментийн гинжин хэлхээтэй бол биохий нь орчин үеийн хог хаягдлын менежментийн системийн чухал хэсэг болж чадна.
Хаах
Органик хаягдлыг биохий болгон боловсруулах нь хог хаягдлыг бууруулах, сэргээгдэх эрчим хүч үйлдвэрлэх, органик бордоогоор дамжуулан шим тэжээлийг дахин ашиглахыг хослуулсан шийдэл юм. Энэхүү технологи нь задлагч төхөөрөмжид агааргүй исгэх зарчмаар ажилладаг бөгөөд өдөр тутмын эрчим хүчний хэрэгцээнд ашиглаж болох метан хий үүсгэдэг. Хог хаягдлыг ангилах, задлагч төхөөрөмжийн нөхцөл байдлыг хянах, дайвар бүтээгдэхүүнийг ашиглах зэрэг зохистой менежментийн тусламжтайгаар биохий нь эрчим хүчний аюулгүй байдлыг бэхжүүлэхийн зэрэгцээ хог хаягдлын асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалдаг. Байгаль орчны сорилтууд болон эрчим хүчний хэрэгцээ нэмэгдэж байгаа энэ үед биохий нь илүү цэвэр, тогтвортой ирээдүйд хүрэх практик замыг санал болгож байна.
