Ценный биогаз
Технологии производства биогаза применяют в бескислородных (анаэробных) условиях. Живые микробы используют органические вещества как питание и разлагают их на биогаз, то есть на смесь метана и двуокиси углерода. Поскольку метан биогаза (50–70% биогаза) соответствует природному газу, процесс производит ценную возобновляемую энергию, которую можно использовать как тепло, электричество и/или транспортное топливо. Получаемый конечный продукт - богатый питательными веществами остаток переработки можно использовать в сельском хозяйстве в качестве питания для растений. В сравнении с обычным навозом такое удобрение лучше сразу по нескольким параметрам: в остатке выше содержание растворимого азота, он обладает лучшими свойствами при внесении благодаря равномерному распределению. Наконец, такое сырье гигиенично, так как в процессе уничтожаются патогены и соединения, вызывающие запахи.
Тепло и удобрение
У института сельского хозяйства и продовольствия Финляндии (MTT) есть своя биогазовая установка в хозяйстве, на объекте в Маанинка. Установка заработала летом 2009 года и перерабатывает в качестве основного материала жидкий навоз фермы (3500 м3/год) и растительную биомассу (силос и свежую траву 300 т/год). Навоз собирается в предлагуне объемом 100 м3, из которой автоматикой перекачивается насосом в реактор 300 м3 (37°C). Растительную биомассу при желании можно подавать через отдельное подающее устройство прямо в реактор. Одновременно с подачей новой биомассы разложившаяся масса из реактора течет самотеком в емкость с попутным газом вместимостью 300 м3 для дальнейшего разложения. В среднем процесс переработки материала длится 54–60 суток. Окончательный остаток переработки перекачивается насосом в емкости для хранения, откуда потом будет взят для вывоза на поля в качестве удобрения.
Формирующийся биогаз собирается в находящихся над реактором и емкостью с попутным газом резервуарах, откуда его направляют в технические помещения для производства тепла (котел 80 кВт) или производства и тепла, и электричества (CHP электрическая мощность 20 кВт и тепловая мощность 43 кВт). В технических помещениях имеется также центр управления процессом и газовое измерительное оборудование. Биогазовую установку спроектировала и построила финская фирма.
В биогазовом комплексе изучалась переработка только жидкого навоза КРС и навоза вместе с различными растительными материалами. По сравнению с чистым навозом, добавление травяного силоса, побочных продуктов выращивания лука (влажная шелуха, корни, стебли), а также убранный в свежем виде двукисточник тростниковый значительно увеличивают производство биогаза и метана (см. табл.).
Таблица. Производство биогаза и метана (CH4) в хозяйстве МТТ в Маанинка из различного сырья.
|
Подача(м3/сут + кг/сут) |
СВ подачи (%) |
HRT (сут) |
OLR (кгVS/м3сут) |
CH4 (м3/тFM) |
CH4 (м3/тVS) |
Энергия брутто (MВтч/г) |
Энергия нетто* (MВтч/г) |
|
|
Навоз** |
10 |
10 |
30 +30 |
2,8 |
12 |
150 |
440 |
210 |
|
Навоз + силос** |
10+800 |
8,6 |
27+27 |
2,7 |
17 |
240 |
690 |
430 |
|
Навоз + отходы лука |
10+800 |
8,5 |
27+27 |
2,4 |
15 |
230 |
620 |
360 |
|
Навоз + двукисточник |
10+700 |
11 |
27+27 |
3,5 |
18 |
160 |
685 |
420 |
СВ=сухое вещество; HRT=задержка; OLR=органическая нагрузка; CH4=метан; FM=свежая масса; VS=органическое вещество
*уменьшено собственное потребление энергии установкой;
**СВ навоза в опыте с навозом 10%, в опыте с силосом7%
Созидательная энергия
На основании полученных результатов можно сделать вывод, что биогазовая установка способна производить энергию, помимо обеспечения собственной работы, еще и для десятков коттеджей, отапливаемых электроэнергией, средний расход которой в Финляндии составляет 15–20 MВтч/год. Даже небольшое добавление растительной биомассы значительно увеличивает производство энергии. Для биогазовой установки подходят многие виды растительной биомассы. Существенно то, что растения надо убирать как можно более зелеными (не солому) и консервировать так, чтобы они не разложились еще до подачи в биогазовую установку. Для производства биогаза хорошо подходят силосованные травы.
Установлено, что в отходах переработки в биогазовой установке в среднем на 25% больше растворимого (аммонийного) азота, что увеличивает его ценность как удобрения по сравнению с навозом. Также в полевых опытах исследовалось выращивание фуражного ячменя и кормовых трав с использованием остатков биогазового производства, результаты сравнивались с применением навоза и минеральных удобрений. По предварительным данным, остатки дают на ячмене больший и более качественный урожай, чем навоз, а выдавленная из остатков шнековым сепаратором жидкость на травах была даже лучше минеральных удобрений.
