РОЗДІЛ 27. Технології продуктування біогазу

Відходи зернових культур.

Вихід енергії з гектара зерна злаків або їх відходів нижче, ніж з силосу цілих злаків. Якщо зробити перерахунок виходу енергії з одиниці посадкової площі, то перевага буде на боці силосу із цілих рослин. Чисте бродіння злакових мало б з енергетичної точки зору сенс, якби біологічним процесом в сільськогосподарських установках можна було керувати. Зерно дуже швидко розкладаться і призводить до швидкого переокисления. Через високий потенціал вмісту протеїну в зерні підвищується також ризик затримки в розвитку бактерій через дію аміака, так що при бродінні чистої культури, варто використовувати двоступеневу систему для кращого управління процесом. При певній частці відходів в суміші субстрату, як показує практика, це має позитивний ефект на виробництво газу: певний зміст легко розкладаючихся субстанції підвищує активність бактерій, що призводить до підвищення швидкості розкладання і ступеня розкладання в ферментаторі. Якщо субстрат має схильність до утворення плаваючою корки, необхідно обов'язково включити відходи до складу суміші субстратів. У таблиці 27.22 вказано вміст азоту та пов'язані з ним затримки розвитку при утворенні аміаку.

Енергетичні сівозміни.

Щоб створити оптимальні з точки зору енергії сівозміни для біогазових установок, необхідно узгодити між собою три впливові фактори:

1. Вибір сортів і послідовність їх вирощування з високим виходом від кожного сорту (органічної сухої маси з гектара на рік).

2. Вибір сортів з урахуванням високого специфічного для кожного сорту виходу метану і найкращою сполучуваності поживних речовин при їх змішуванні.

3. Оптимізація складових речовин, виходячи з максимального потенціалу утворення метану серед різних культур (наприклад підвищення вмісту жирів через інтеграцію масляних культур).

Крім того при виборі окремих культур для оптимальної послідовності сівозміни не можна забувати і про екологічні аспекти. Дотримання правил хорошої професійної практики повинно само собою діяти також при вирощуванні енергетичних рослин. Для оптимальних з точки зору енегії сівозмін, краще всього використовувати комбінацію груп рослин С3 і С4. Холод взимку найкраще переживають рослини групи С3, в той час як багаті на біомасу теплолюбні рослини групи С4 добре переживають літо. Це робить можливим отримання дворазового врожаю протягом року із загальною продуктивністю близько 250-300 центнерів сухої маси з гектара. До групи рослин С4 належать крім кукурудзи також просо, цукровий очерет і амарант. Великим недоліком цих рослин є їх чутливість до холоду. Це ставить деякі обмеження їх потенціалу продуктивності при вирощуванні в наших широтах. У прохолодні і холодні місяці між серединою жовтня і кінцем квітня з великою перевагою вони поступаються вітчизняним рослинам групи С3.

Таблиця 27.22.

Оптимальні комбінації рослин

Оптимальні комбінації астеній СЗ і С4

Ризики різних видів субстратів.

Повністю безпечними вважається поновлювана сировина, відходи овочів, барда, зелений корм і укоси галявин. Для органічних добрив, одержуваних в селянському господарстві існує ризик з точки зору гігієни щодо перенесення та розповсюдження патогенних мікроорганізмів. Більший ризик з точки зору гігієни несуть в собі відходи боєнь і відходи великих ресторанів, які також повинні проходити гігієнічну обробку. Біовідходи містять велику кількість домішок, а укоси з околиць доріг як правило мають велику кількість токсичних речовин.

Складання сумішей субстратів відповідно до змісту сухої речовини. Властивості субстрату і суміші субстратів до перекачування а також гідравлічна керованість в ферментаторі (завантаженість ферментатора) як правило є ключовими технічними критеріями для мокрої ферментації, та обмежують кількість добавок. Щоб одержати здатну до перекачування суміш, вміст сухої суміші субстрату в ферментаторі не повинно перевищувати 18 %. Оскільки частина сухого субстрату в ферментаторі повинна розкластися (від ЗО до 80 %, залежно від субстрату), то суміш таким чином сама по собі розбавляється. Це означає, що спочатку ферментатор можна наповнювати субстратами з більш високим вмістом сухої речовини. Розрахунок вмісту компонентів суміші.

Внесено:

Гній худоби з 8% СВ;

Силосна кукурудза 32 % СВ;

Зміст суміші не повинно перевищувати 18 % СВ.

На м3 гною худоби можна додати 0,7 м3 силосної кукурудзи, щоб не перевищувати 18 % загального вмісту сухої речовини. Вона дає відповідь на питання, яка кількість кукурудзи можна перемішати з гноєм худоби (8 % СВ) з тим, щоб суміш можна було перекачувати за допомогою насоса. Необхідно створювати суміші з вмістом СВ на рівні 18 %, оскільки сіупінь розкладання гною худоби не перевищує 50 %. Таким чином можна виходити з того, що в середньому з часом бродіння в ферментаторі встановлюється рівень вмісту СВ близько 12 %. Для субстратів з більш високим ступенем розкладання можна спочатку закласти ще більш високий вміст СВ. Зрозуміло, щоб зберегти здатність до перемішування і достатню кількість вологи, він не повинен перевищувати змісту 25 % СВ (мокра ферментація). Внаслідок цього, слід обмежувати зміст відносно сухих речовин у суміші, наприклад зміст біосміття. Це можна обійти, якщо після бродіння проводиться розділ на тверду і рідку фракції. Отсепарував дрібну фракцію можна заново підмішувати в свіжий, багатий на сухі речовини субстрат (повторне використання води). Таким чином щоденна кількість бродильного субстрату збільшується на кількість повернутої води, що варто врахувати при вимірюванні об'єму ферментатора. У вже давно існуючих установках в наслідок впровадження цієї технології необхідно врахувати скорочення часу бродіння, що однак можна вирівняти шляхом підвищення температури процесу.

Оборот поживних речовин у системі утворення біогазу.