В последнее время анаэробное сбраживание навоза животных считается перспективным способом получения биогаза из навоза (посредством процесса анаэробного сбраживания). Технология анаэробного сбраживания рассматривается как метод не только для решения экологических проблем, но и для содействия производству энергии и решению экономических и социальных проблем.
”HT" Установка для добычи и утилизации биогаза
Трубы, контактные датчики биогаза и стока с разрезными головками
Электрические и пневматические насосы
Системы отвода конденсата
Коллектор для регулирования потока биогаза
«C» Установка для извлечения и сжигания
В последние годы животноводческие фермы производят большое количество навоза, что создает серьезную нагрузку на окружающую среду. Поэтому очень важно найти эффективные методы обработки навоза животных. В настоящее время анаэробное сбраживание, которое, как доказано, является оптимальным процессом для обработки отходов сельского хозяйства и животноводства, предлагает множество преимуществ, таких как снижение загрязнения окружающей среды и выбросов парниковых газов.
Навоз животных может быть полезным ресурсом для производства возобновляемой энергии и источником богатых питательными веществами сельскохозяйственных удобрений. Кроме того, с социально-экономической точки зрения биогаз не только обеспечивает экологические выгоды, но и имеет низкую стоимость сырья.
Получение биогаза из навоза роизводится в процессе анаэробного сбраживания несколькими видами микроорганизмов в четыре основных этапа, а именно: гидролиз, ацидогенез, ацетогенез и метаногенез. Анаэробное сбраживание твердых биологических отходов включает в себя биологическое преобразование растворимых, растворенных органических веществ в биогаз, спирты, летучие жирные кислоты и богатые азотом органические остатки.
На стабильность процесса анаэробного сбраживания большое влияние оказывает состав используемого сырья в биореакторе. В качестве исходного сырья в анаэробном варочном котле для производства биогаза могут использоваться различные виды субстратов, включая навоз животных (36%), отходы агропромышленного комплекса (30%) и твердые бытовые отходы (34%).
Животный навоз богат разнообразными питательными веществами, необходимыми для роста бактерий. Было признано, что использование одного только навоза животных не может представлять собой наиболее эффективный способ производства биогаза из-за его низкого отношения углерода и азота.
Животноводческий навоз содержит высокое содержание азота, например: свежий козий навоз (1,01%), куриный помет (1,03%), молочный навоз (0,35%) и свиной навоз (0,24%).
По данным издания Mid-West Plan Service, соотношение углерода/азота (C/N) для свиного навоза составляет около 6 - 8, что слишком мало для анаэробного варочного котла. В этом случае для получения биогаза из навоза рекомендуется использовать навоз животных при совместном сбраживании с растительными остатками, с целью поддержания сбалансированного соотношения C/N, ускорять рост бактерий и снижать риск ингибирования и подкисления аммиака.
Наиболее важной проблемой биоразлагаемых отходов является то, что они богаты липидами, целлюлозой и белками. Многие исследовательские работы показали, что объединение различных органических отходов для анаэробного процесса совместного сбраживания приводит к лучшей сбалансированности субстрата, что приводит к значительному увеличению производства биогаза. Значительное увеличение производства биогаза в процессе переваривания происходит за счет объединения богатых углеродом сельскохозяйственных отходов со свиным навозом.
Органическая смесь, которая обеспечивает субстрат для процесса анаэробного сбраживания, может содержать широкий спектр источников органического углерода, начиная от сырого осадка сточных вод и заканчивая бытовыми отходами, или материалом биомассы, таким как растения и отходы сельскохозяйственных культур.
Получение биогаза из навоза в процессе анаэробного сбраживания дает множество преимуществ, таких как альтернативное топливо, высококачественные удобрения, электричество, тепло, переработка отходов, сокращение выбросов парниковых газов и охрана окружающей среды.
Не все виды сырья пригодны для производства биогаза, и в некоторых случаях производство биогаза может быть невыгодным. Для оценки пригодности и рентабельности биогазового сырья необходим надежный способ характеризации и анализа сырья.
Результаты и обсуждение
Для оценки пригодности и рентабельности получения биогаза из навоза был проведен мониторинг следующих параметров: рН, TSS, растворимые белки, редуцирующие сахара, влажность и зола.
Оптимальный уровень pH для метаногенеза составляет около 7,0, а для гидролиза и ацидогенеза - от 5,5 до 6,5. Значение pH является ключевым фактором, влияющим на эффективность производства метана, и было доказано, что оптимальный диапазон pH для получения максимального выхода биогаза при анаэробном сбраживании составляет 6,5-7,5.
Во время процесса анаэробного сбраживания незначительное снижение содержания TSS наблюдалось для свиного навоза с 1,26 до 0,71% и для коровьего навоза с 1,17 до 0,23%, что можно объяснить наличием в растворимой фракции легко разлагаемых соединений.
