Как перерабатывают птичий помет: удобрение и биогаз

Нашли, что искали? Поддержите сайт:

Современные птицеводческие комплексы являются производителями не только мяса и яиц птицы, но и отходов, причем в количестве гораздо большем, чем основной продукции. Наибольший удельный вес среди них принадлежит помету. Если, например, за один год от одной курицы-несушки получают 250−300 шт. яиц (15−18 кг яйцемассы), то за тот же период курица выделяет 55−73 кг помета влажностью 65−75%. При выращивании бройлеров на каждый килограмм полученного мяса дополнительно получают 3 кг помета. На многих птицекомплексах количество помета, получаемое за год, достигает десятков и даже сотен тысяч тонн. Утилизация птичьего помета превратилась в трудноразрешимую проблему для многих птицеводческих хозяйств, поскольку требует больших затрат материально-технических и денежных средств, а также наличия значительных площадей сельхозугодий. Свежий помет является источником неприятных запахов, выделений ядовитых газов (аммиака, сероводорода), в нем могут содержаться в значительном количестве семена сорных растений, яйца гельминтов, он является благоприятной средой для развития патогенных микроорганизмов. При несвоевременной переработке такой помет становится источником загрязнения окружающей среды (атмосферы, водоемов, почв, подземных вод). Без переработки тем, или иным способом свежий помет не рекомендуется также использовать в качестве удобрения. В настоящей статье приводится обзор и краткая характеристика основных способов переработки птичьего помета.



style="display:inline-block;width:336px;height:280px"
data-ad-client="ca-pub-4037835599918832"
data-ad-slot="7553000704">

Характеристика помета как сырья для переработки. Помет, выделяемый птицей, представляет собой вещество вязкой консистенции влажностью 64−82% в зависимости от вида, возраста птицы, условий кормления и содержания. В свежем помете содержатся органические и неорганические соединения. К неорганическим соединениям относят воду, некоторые соединения азота (аммиак, нитраты), меди, фосфора, калия, цинка, кальция, марганца. К органическим соединениям относят азотистые соединения (белки, пептиды, аминокислоты), углеродные соединения (липиды, глицерины, жирные кислоты, углеводы, в том числе клетчатка, сахара, спирты, летучие кислоты, целлюлозолигнин), сернистые соединения (сульфиды). В помете могут также содержаться антибиотики, соли тяжелых металлов, радионуклиды, остатки пестицидов и другие токсические вещества. Ценность помета как органического удобрения определяется содержанием прежде всего таких веществ, как азот (1,3−1,7%), фосфор (0,6−0,9% Р2О5), калий (0,5−0,8% К2О). Многие вещества помета легко разлагаются под воздействием света, атмосферного воздуха, влаги, ферментов и микроорганизмов. При выращивании и содержании птицы к помету могут добавляться другие органические и минеральные компоненты, вода, или наоборот, он может подсушиваться. В зависимости от этого, помет, как сырье для переработки, можно разделить на следующие основные разновидности:

1. Подстилочный помет. Получают при содержании птицы на полу, на глубокой подстилке. Представляет собой смесь натурального помета с органическими подстилочными материалами, иногда — с некоторым количеством минеральных добавок. Влажность подстилочного помета обычно составляет 15−40%.

2. Помет натуральной влажности. Получают при содержании птицы в клеточных батареях со скребковой или ленточной уборкой помета без системы подсушки, на сетчатых или планчатых полах при условии ежедневной уборки и исключении попадания воды из поилок или в процессе уборки.

3. Жидкий помет влажностью 85−98%. Является основным видом пометного сырья при содержании птицы в клеточных батареях со скребковой уборкой помета.

4. Подсушенный помет. Получают чаще всего при содержании птицы в клеточных батареях с ленточной системой пометоудаления. При использовании клеточных батарей без встроенных воздуховодов системы подсушки и кратности уборки один раз в 5−7 дней влажность помета обычно составляет 55−70%. При использовании клеточных батарей со встроенными воздуховодами и такой же кратности уборки получают помет влажностью 50−25%. Подсушенный помет получают также при его хранении в специальных вентилируемых пометохранилищах.

Требования, предъявляемые к способам хранения и переработки помета. В большинстве стран с развитым птицеводством к птицеводческим предприятиям предъявляют весьма жесткие требования относительно способов хранения и переработки помета. Основные из них следующие:

— исключение возможности попадания самого продукта и жидких стоков в подземные воды и открытые водоемы;

— минимизация выделений аммиака в атмосферу;

— исключение распространения неприятных запахов на территорию населенных пунктов, проездных дорог и других объектов общего пользования;

— обезвреживание патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов, семян сорняков;

— исключение попадания в почву, подземные воды и наземные водоемы вместе с пометом или продуктами его переработки солей тяжелых металлов, радионуклидов, пестицидов и других токсических веществ;

— наличие достаточных площадей сельхозугодий для использования помета в допустимых количествах в качестве удобрения.

Птицеводческие предприятия при получении лицензии на деятельность, как правило, обязаны предоставлять документацию, согласованную с соответствующими органами экологического надзора, каким образом они планируют осуществлять хранение и переработку своих отходов, а названные органы — осуществлять систематический контроль за выполнением данных обязательств. Что касается таких показателей как количество выбросов аммиака в атмосферу или неприятные запахи, то ограничения существуют не только относительно хранения и переработки отходов, но и птичников.

Некоторые из вышеназванных требований как, например, контроль выбросов аммиака в атмосферу или наличие достаточных площадей сельхозугодий, весьма важных для защиты окружающей среды, к сожалению, не имеют законодательной силы в Украине. Вследствие этого, подчас, создаются птицеводческие предприятия, не имеющие ни клочка земли для использования помета и соответствующих договоров с другими сельскохозяйственными предприятиями. Часто отсутствует эффективный экологический контроль над деятельностью птицефабрик.

Способы хранения помета

Можно выделить несколько основных способов хранения помета до переработки:

— хранение жидкого помета в пометохранилищах открытого типа;

— хранение жидкого помета в окислительных прудах;

— хранение жидкого помета в аэрируемых лагунах;

— хранение жидкого помета в анаэробных лагунах;

— хранение помета натуральной влажности или подсушенного на плащадках открытого типа;

— хранение помета натуральной влажности или подсушенного на плащадках закрытого типа или под навесами;

— хранение помета натуральной влажности или подсушенного в специальных вентилируемых пометохранилищах.

Различия между способами хранения жидкого помета состоят в основном в типах процессов, происходящих в толще продукта. В аэрируемых лагунах, верхних слоях окислительных прудов и пометохранилищ органические вещества помета разлагаются под воздействием аэробных микроорганизмов; в анаэробных лагунах и низших слоях окислительных прудов и пометохранилищ — под воздействием анаэробных микроорганизмов. Во всех случаях происходит в той, или иной степени обезвреживание семян сорняков, яиц гельминтов, патогенной микрофлоры, стабилизация продукта по химическому составу, хотя сроки могут быть от нескольких недель до года и более. В то же время, ни один из способов хранения жидкого помета не отвечает в полной мере вышеизложенным требованиям, прежде всего, по параметрам минимизации выделений аммиака, неприятных запахов, не дает гарантии исключения попадания жидких стоков в подземные воды и водоемы, предусматривает большую биологическую потребность в кислороде. Вследствие этого законодательством многих стран допускается только кратковременное хранение жидкого помета в хранилищах открытого типа. То же самое относится и к хранению натурального или подсушенного помета под открытым небом. Как при хранении жидкого, так и помета натуральной влажности под открытым небом количество азота в продукте может снижаться в 5 раз. Как с экологической, так и с экономической точки зрения неприемлемым можно считать хранение под открытым небом подсушенного помета.

В большей степени требованиям отвечают способы хранения помета в специальных хранилищах закрытого типа и под навесами, защищающими от воздействия атмосферных осадков, а также в вентилируемых пометохранилищах, жидкого помета — в емкостях без доступа воздуха.

Способы переработки помета

Хотя существует довольно значительное количество способов переработки помета, а также их комбинаций, более или менее значительное распространение получили только некоторые из них:

Компостирование. Является наиболее известным и широко применяемым способом переработки птичьего помета. В классическом варианте процесс компостирования осуществляется следующим образом. Из помета формируют бурты высотой 2−4 м, в которых под воздействием микроорганизмов-аэробов органические вещества помета понемногу разлагаются. При этом температура внутри буртов может подниматься до 60оС, вследствие чего происходит дезодорация и естественная пастеризация продукта, погибает большинство патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов, семена сорных растений теряют всхожесть. Оптимальная для жизнедеятельности микроорганизмов-аэробов относительная влажность компостируемого продукта — 50−65%. Для кондиционирования помета по влажности, а также для улучшения его структуры и воздухопроницаемости, к нему добавляют различные органические материалы-наполнители (торф, солому, ботву растений, опилки, стружку, кору деревьев и т.п.), а для обогащения питательными веществами (азотом, фосфором, калием) — минеральные добавки (суперфосфат, калийную соль, аммиачную селитру, фосфогипс и т.п.). Продолжительность процесса компостирования в зависимости от погодных и других условий составляет от 2 до 6 месяцев. Основным недостатком способа является потребность в большом количестве добавок-наполнителей. Лучше всего для компостирования подходит помет влажностью 55−80%. В таком случае количество необходимых добавок сравнительно небольшое — одна треть, или половина от массы помета, и в то же время их достаточно, чтобы обеспечить хорошую воздухопроницаемость и структуру компоста. При компостировании высоковлажного (85−95%) помета количество наполнителей должно превышать количество самого помета в 1,5−3 раза, что существенно увеличивает затраты на переработку помета и является невыполнимым условием для многих птицеводческих хозяйств. Помет без структурообразующих наполнителей, даже имеющий оптимальную влажность, для компостирования мало пригоден, поскольку имеет плохую для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов воздухопроницаемость.

Следует отметить, что при компостировании теряется до 40% содержащегося в помете азота и немалое количество фосфора. Впустую рассеивается значительное количество энергии помета, которой в свежем помете содержится около половины всего количества, потребляемой птицей вместе с кормами.

В настоящее время разработаны способы ускоренного компостирования помета, позволяющие значительно сократить сроки компостирования и потери питательных веществ. Интенсификация процессов компостирования достигается в основном за счет улучшения аэрации смеси, ее перемешивания, внесения различных добавок как, например, предусмотрено технологией ускоренного микробиологического компостирования, разработанной специалистами компании «Биокомплекс» (г. Москва). В процессе такого микробиологического компостирования участвуют более 2000 видов бактерий и не менее 50 видов грибов. Причем биологические процессы с образованием гуминовых кислот, активизированные на начальной стадии, продолжаются еще несколько месяцев после внесения удобрений в почву, что способствует восстановлению и развитию множества необходимых для грунта форм жизни уже непосредственно в почве. Продолжительность процесса ускоренного компостирования составляет 8−14 дней. Важным преимуществом способа (по данным компании) является то, что ускоренное компостирование осуществляется без дорогостоящего оборудования на специальной бетонированной площадке под навесом. Площадку обслуживает один тракторист-оператор с погрузчиком. Производительность такой площадки компостирования — до 100 т в смену. Внесение удобрений и выращивание растений осуществляется по традиционной агротехнологии с применением серийных средств механизации. Высоковлажный помет специалисты компании «Биокомплекс» предлагают перерабатывать путем сепарирования на шнековом прессе на жидкую и твердую фракции, содержащую 40% сухого вещества, с последующим компостированием твердой фракции. Жидкая фракция с содержанием сухих веществ около 1,2% не содержит патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов и используется для полива орошаемых полей. Разделение жидкого помета на твердую и жидкую фракции с последующей переработкой их разными способами предусмотрено также многими технологическими схемами переработки помета, предложенными зарубежными учеными.

Вермикомпостирование. Заключается в переработке птичьего помета при помощи дождевых червей, но при этом используются не обычные, обитающие в Украине дождевые черви, а черви специальной, красной калифорнийской породы. С данной породой червей вот уже более 50 лет проводится селекционная работа, вследствие чего они, вначале не имеющие существенных отличий от украинский червей, в настоящее время характеризуются большей плодовитостью, приспособленностью к полупромышленным условиям разведения, производительностью при переработке навоза. Зачинателем способа называют калифорнийского бизнесмена Хегга Картера, который начал перерабатывать органические отходы при помощи красных калифорнийских червей еще в 1947 г. Сейчас способ достаточно широко распространен не только в Америке, но и в Европе, Азии, Австралии. Можно без преувеличения сказать, что дождевой червь — это хорошо отлаженное приспособление по переработке и обогащению почвы. За сутки он съедает столько же, сколько весит сам. И более половины того, что он выделяет, составляет биогумус. 1 т червей за сутки производит около 0,5 т совершенного биологического удобрения, насыщенного органикой. После полной переработки органического материала червями получают так называемый вермикомпост, обогащенный ценными бактериями. Однако свежий помет для выращивания червей непригоден из-за наличия в нем аммиака и мочевой кислоты — продуктов, ядовитых для червей. Поэтому его сначала компостируют обычным способом. Влажность созревшей смеси должна составлять примерно 75% при нейтральной кислотности. Оптимальная температура для развития червей — около — 22Со, в связи с этим способ может использоваться преимущественно в теплый период года. В Украине комплекс по переработке птичьего помета методом вермикомпостирования действует с конца 80-х годов прошлого века на базе Полтавской птицефабрики. Процесс вермикомпостирования на птицефабрике осуществляют следующим образом. В бурты созревшего помета шириной 1,5...2 м и высотой 20...30 см, высевают червей красной калифорнийской породы в количестве 30...50 тыс. шт./м2 (4 кг). Для поддержания оптимальной влажности смесь периодически увлажняют. По мере размножения червей и освоения ими питательного субстрата, периодически добавляют также подготовленный компост слоем примерно 7...10 см. За год количество червей может увеличиться в 300...1000 раз. Пять миллионов червей способны за сутки переработать около 10 т помета. Из 30...40 т помета получают 3...4 т биогумуса, который является ценным органическим удобрением, содержащим стимуляторы роста растений и использующимся для восстановления естественного плодородия истощенных почв, улучшения их структуры.

Многие специалисты отводят вермикультуре основную роль в спасении почв, деградировавших в результате неправильного использования. По данным сторонников способа, тяжелые металлы в биогумусе связываются и нейтрализуются, а фитогормоны, продуцируемые микрофлорой, ускоряют рост растений в 4−6 раз, помогают им противостоять болезням и вредителям. Индустрия вермикомпостирования так распространилась на планете, что создана даже своя федерация, зарегистрированная в Италии, а в Дании издается специальный журнал под названием «Червивые новости». Однако есть и скептики, которые утверждают, что как удобрение, вермикомпост не имеет существенных преимуществ в сравнении с обычным компостом, в то же время технология его производства значительно сложнее и обходится гораздо дороже. Однако достоверных сведений о преимуществах того или иного способа компостирования в литературе недостаточно и данный вопрос, по-видимому, требует дальнейшего изучения.

Но не только ради биогумуса разводят червей. В США и некоторых других странах их используют для выработки кормовых добавок. Мука или фарш из червей по своему химическому составу могут соперничать с рыбной мукой, но дешевле нее. Во многие национальные кухни входят также блюда из червей. Даже американцы уже не воспринимают «червеугодие» как экзотику. Они потребляют червей в виде фаршевых добавок, едят варёными, жареными и даже живьем, как устриц. Издревле червей потребляют в пищу в Китае и Юго-Восточной Азии.

Широкому распространению способа вермикомпостирования в Украине препятствует отсутствие соответствующих специализированных средств механизации и высокая себестоимость переработки компостируемых материалов, что ограничивает рынок потребления продуктов вермикомпостирования.

Высокотемпературная сушка. По данным многих литературных источников, данный способ является наиболее надежным способом обезвреживания вредных факторов, присутствующих в помете (болезнетворных микроорганизмов, семян сорных растений, яиц гельминтов) и сохранения полезных питательных веществ. Сухой помет может использоваться не только в качестве удобрения, но и как кормовая добавка в рационы жвачных животных. Однако требует значительных затрат топлива на термическую обработку (80−100кг условного топлива на 1 т испаряемой влаги) и наличия дорогостоящего оборудования. Учитывая постоянное удорожание энергоносителей, способ применяется в ограниченных масштабах и может быть экономически эффективен только при сушке низковлажного помета (меньше 50%), например, получаемого при использовании клеточных батарей с ленточной пометоуборкой и системой подсушки, а также подстилочного помета.

Биоэнергетические способы переработки помета. Если в процессе компостирования участвуют микроорганизмы-аэробы, то в процессах биоэнергетической переработки помета — микроорганизмы-анаэробы, то есть обитающие в бескислородной среде. В процессе анаэробной ферментации помета получают так называемый биогаз. Биогаз — смесь газов. Его основные компоненты: метан (CH4) — 55−70% и углекислый газ (СО2) — 28−43%, а также в очень малых количествах дру­гие газы, например — сероводород (H2S). В среднем из 1 кг органического веще­ства (в пересчете на абсолютно сухое вещество), биологически разложимого на 70%, можно произвести 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды и 0,3 кг неразложимого остатка.

Поскольку разложение органических отходов происходит за счет деятель­ности определенных типов бактерий, существенное влияние на него оказывает окружающая среда. Так, количе­ство вырабатываемого газа в значительной степени зависит от температу­ры: чем теплее, тем выше скорость и степень ферментации органического сырья. Существуют психрофильные (при температуре 10−250С), мезофильные (25−400С) и термофильные (50−550С) режимы биоконверсии. Производство биогаза в термофильном режиме намного выше по сравнению с мезофильным и психрофильным режимами. Именно поэтому, вероятно, первые установки для получения биогаза появились в странах с теплым клима­том. Однако применение надежной теплоизоляции, а иногда и подогрев смеси, позволяет эксплуатировать генераторы биогаза в районах, где тем­пература зимой опускается до −20ºС. Существуют определенные требования и к сырью: оно должно быть подхо­дящим для развития бактерий, содер­жать биологически разлагающееся ор­ганическое вещество и в большом ко­личестве воду (90—94%). Однако можно подвергать анаэробной ферментации и обычный помет и даже твердые органические отходы. Желательно, чтобы среда была нейтральной и без веществ, мешающих действию бакте­рий: например, мыла, стиральных по­рошков, антибиотиков. Длительность ферментации, обеспечивающая обеззараживание помета, не менее 12 суток. При   ферментации   в   помете практически полностью сохраняются азот и фосфор. Масса навоза почти   не  изменяется,   если   не считать испаряемой воды, которая переходит в биогаз.  Обычно органическое вещество в процессе биоэнергетической ферментации разлагается на 30−40%; деструкции подвергаются в основном легко разлагаемые соединения — жир, протеин, углеводы, а  основные гумусообразующие     компоненты — целлюлоза и лигнин — сохраняются полностью. Благодаря  выделению  метана   и  углекислого    газа    оптимизируется соотношение C/N. Доля аммиачного     азота     увеличивается. Реакция   получаемого   органического удобрения — щелочная (рН 7,2−7,8), что делает такое удобрение особенно ценным для кислых  почв.   По  сравнению  с удобрением, получаемым из помета   обычным  компостированием,   урожайность   увеличивается        на 10−15 %. Содержание воды в биогазе при 40°С — 50 г/м3; при охлаждении биогаза она конденсируется, и необходимо принять меры к удалению  конденсата   (осушка  газа, прокладка труб с нужным уклоном и пр.). Энергоемкость биогаза в среднем 23 мДж/м3, или 5500 ккал/м3.

Использование отходов птицеводства, животноводства, растениеводства и жизнедеятельности человека, а также вторичных ресурсов как альтернативных и возобновляемых источников тепловой и электрической энергии давно является одним из важнейших направлений в энергетической стратегии многих стран мира. Особое внимание уделяется развитию технологий получения биогаза. С 70-х годов в Китае начала действовать национальная программа по добыче биогаза и уже через 10 лет в стране работало более 10 млн. фермерских биореакторов, производивших ежегодно 1,3 млрд. куб. м. биогаза, что позволило обеспечить теплом 35 млн. человек. Кроме малых фермерских установок, в Китае работает 40 тыс. больших и средних биогазовых станций и 24 тыс. биогазовых очистительных реакторов для обработки городских бытовых отходов. На биогазе работает 190 электростанций. Свыше 60 % всего автобусного парка страны, в том числе около 80 % в сельской местности, работают на биогазовых двигателях. Китай экспортирует как сам биогаз, так и двигатели на основе этого топлива более чем в 20 стран мира.

Весьма интенсивно биогазовая отрасль развивается и в других странах Азии. Так, в Индии насчитывается около 3-х миллионов биогазовых установок различной производительности, в Непале — около 100 тыс. биогазовых установок.

Ограниченность запасов ископаемого углеводного сырья заставила также и многие развитые страны Америки и Европы активизировать исследования в области альтернативных энергосберегающих технологий и возобновляемых источников энергии.

Понимая важность и эффективность использования биогаза, в США принят закон о необходимости оборудования всех без исключения полигонов твердых бытовых отходов системами добычи и утилизации биогаза. В настоящее время на территории США работает 10 крупных биогазовых заводов.

В промышленно развитой Германии в 1999 году число биогазовых установок достигло 600, она вышла на первое место в Европе по использованию биогаза в качестве топлива для получения тепловой и электрической энергии. Специалисты в области энергетики считают, что биогазовая технология способна покрыть до 15 % энергетических потребностей Германии.

В Швеции на биогазовом топливе работают сотни автомобилей и автобусов.

Благодаря биогазу потребности западноевропейского животноводства в топливе за последние 10 лет сократились более чем на треть, при этом биогазом отапливается не менее половины всех птицефабрик.

В настоящее время в Европе насчитывается более 800 энергетических комплексов, в том числе 24 крупных. В целом в 2010 году в странах ЕС за счет применения биогаза намечено получить дополнительной энергии в размере 15 млн. тонн нефтяного эквивалента.

Активно  развивается биогазовая отрасль в ЮАР, Австралии, Канаде, Японии и в странах Латинской Америки.

В Советском Союзе на протяжении 70…80-х годов осуществлялись практические мероприятия, направленные на разработку установок по получению биогаза. Основное внимание при этом уделялось не столько энергетическому аспекту использования биогаза, сколько получению при анаэробной ферментации высокоэффективных удобрений. Энергетический потенциал биогаза в произведенных промышленностью установках направлялся на поддержание температурного режима процесса ферментации.

С распадом СССР производство биогазовых реакторов было остановлено. В последнее пятилетие в России началось постепенное возрождение биогазовой отрасли. В настоящее время в стране существует ряд предприятий, производящих биогазовые установки различной мощности с рабочим объемом от 5 до 5000 куб.м. как для фермерских хозяйств, так и для крупных сельскохозяйственных объединений. Общее количество действующих установок составляет несколько десятков. Главным фактором, препятствующим развитию производства биогаза, является инертность мышления и традиционное отсутствие денежных средств на закупку оборудования, хотя сроки его окупаемости невелики и составляют 1−2 года.

В настоящее время в России уже имеется определенный опыт по проектированию и строительству биоэнергетических комплексов для животноводческих ферм, птицефабрик, станций биологической очистки сточных вод. Разработаны проекты и изготовлены образцы автономных мини ТЭЦ, работающих на биогазе.

Национальное агентство Дании по энергетике финансирует работы по научно-техническому развитию биогазовых производств, поддерживает и инвестирует проекты за рубежом, в частности на Украине, где строится демонстрационная  биогазовая установка по переработке навозных стоков объемом 80 т/сутки и ежедневным получением 3,3 тыс. куб. м. биогаза.

Проектирование, поставку оборудования для производства биогаза из органических отходов, а также его шефмонтаж и пуско-наладочные работы может осуществлять Украинский научный центр технической экологии (УкрНТЭК, г. Донецк). Стоимость капитальных вложений в установку производительностью 10 т исходного сырья в сутки составляет примерно 10 тыс. долларов США, 100 т в сутки — 50 тыс. долларов.

В разработке биоэнергетических технологий можно выделить два основных направления. Первое направление — это рациональное упрощение и удешевление тех установок, при использовании которых получение биогаза не является основным в сравнении с требованиями экологической безопасности и получением высокоэффективных органических удобрений. Эти разработки обычно предлагаются для использования в небольших фермерских хозяйствах. Типичная конструкция установки подобного типа приведена на рис. 1.

Основу биогазовой установки составляет герметически закрытая емкость с теплообменником (теплоноситель — вода, нагретая до 50−60 °С), устройства для ввода и вывода навоза и для отвода газа. В качестве емкости может быть использована обычная топливная цистерна объемом 50 м3 или емкость может быть изготовлена из железобетона. Внутренние перегородки могут быть из металла или кирпича; их основная функция — направлять поток помета и удлинить путь его внутри реактора, образуя систему сообщающихся сосудов. На схеме перегородки показаны условно, их число и размещение зависят от свойств помета — текучести, количества подстилки и т.д. Чтобы определить объем биореактора, нужно исходить из количества получаемого помета. Если суточное количество помета известно, нужный объем реактора можно определить, умножив это количество на 12 (поскольку 12 суток — минимальный срок выдержки навоза) и увеличив полученную величину на 10 % (так как реактор следует заполнять субстратом на 90 %).

clip_image002

Рис. 1 — Схема простейшей установки для переработки помета и других органических отходов в биогаз

Ориентировочная суточная производительность биореактора при загрузке пометом с содержанием сухого вещества 4−8 % — два объема газа на объем реактора: биореактор объемом 50 м3 будет давать в сутки 100 м3 биогаза. Как правило, переработка бесподстилочного навоза от 10 голов крупного рогатого скота позволяет получить в сутки около 12−20 м3 биогаза, от 10 свиней — 1−3 м3, от 10 овец — 1 — 1,2 м3, от 10 кроликов — 0,4−0,6 м3, 10 кур — 0,1−0,12 м3. Тонна соломы дает 300 м3 биогаза, тонна коммунально-бытовых отходов — 130м3). Потребность в газе односемейного дома, включая отопление и горячее водоснабжение, составляет в среднем 10 м3 в сутки, но может сильно колебаться в зависимости от качества теплоизоляции дома). Подогревать субстрат до 40°С можно различными способами. Удобнее всего использовать для этого газовые водонагревательные аппараты типа АГВ-80 или АГВ-120, снабженные автоматикой для поддержания температуры теплоносителя. При питании аппарата получаемым биогазом (вместо природного газа) следует его отрегулировать, уменьшив подачу воздуха. Можно также использовать для подогрева субстрата ночную электроэнергию. Аккумулятором тепла в этом случае служит сам биореактор. Для уменьшения потерь тепла биореактор необходимо тщательно теплоизолировать. Давление газа, получаемого в биореакторе (100−300 мм водяного столба), достаточно для его подачи на расстояние до нескольких сотен метров без газодувок или компрессоров. При запуске биореактора необходимо заполнить его на 90 % объема субстратом и продержать не менее 12 суток, после чего можно подавать в реактор новые порции субстрата, извлекая соответствующие количества ферментированного продукта.

Второе направление — это создание высокопроизводительных биогазовых установок на основе новейших технологий и конструкций биореакторов, современных автоматизированных систем управления, высокоэффективного теплотехнического, электротехнического и технологического оборудования. Схема подобной установки, разработанная немецкими фирмами «ТЕБЕ-Электроник ГмбХ» и «Липп ГмбХ», представлена на рис. 2.

clip_image004

Рис. 2 — Технологическая схема полностью автоматизированной биогазовой установки модульной сборки фирм «ТЕБЕ-Электроник ГмбХ» и «Липп ГмбХ»:

1− пометосборник с мешалкой; 2 — емкость для жидкой консервированной массы кормовых культур, 3 — устройство для измельчения других видов биомассы, 4 — весовой дозатор с мешалкой; 5 — подогреватель субстрата; 6 — биореактор с мешалкой «Липп» и встроенным газгольдером; 7 — модульная теплоэлектроустановка; 8 — хранилище сброженной массы.

Установка позволяет перерабатывать самые различные виды органических материалов в удобрения и энергию. Работает установка следующим образом. Измельченные компоненты (помет, навоз, жидкая консервированная биомасса растений) поступают на дозирующее устройство, где смешиваются и подаются в подогреватель субстрата. Далее подогретая до 70оС биомасса поступает в реактор. После анаэробной ферментации биомасса подается в хранилище и используется для удобрения сельскохозяйственных культур. Полученный во время брожения биогаз сжигается в модульной теплоэлектроустановке с получением горячей воды и электроэнергии, которые используются для поддержания технологического процесса и на хозяйственные нужды.

В то же время, следует отметить, что промышленные биогазовые установки пока еще очень дороги и стоимость вырабатываемых ими энергоносителей, как правило, обходится дороже, чем традиционных. Однако стремительное развитие биотехнологий, постоянный прогресс в конструировании биогазовых установок, исчерпание запасов и резкое подорожание традиционных ископаемых энергоносителей дают уверенность, что в ближайшем будущем внедрение биогазовых установок станет вполне рентабельным и широкомасштабным, что в значительной мере будет способствовать решению экологической и энергетической проблем.

Мельник В.А., канд. с. -х. наук, Институт птицеводства УААН

Популярность: 32%

Пообсуждать статью!

Просмотров: 2,542

Оставить комментарий или два

Оповещать о новых коментариях по RSS

При публикации материалов сайта, публикатор обязан разместить ссылку на источник.