Биогаз как бытовой газ

Биометан - полный аналог гостовского природного газа с концентрацией метана в пределах 95-99%. Биометан может подаваться в газораспределительные сети (трубы низкого и среднего давления) РФ при соблюдении требований к его качеству и условии его бесперебойной поставки.

В соответствии со СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы» качество природного газа (в нашем случае биометана) должно соответствовать ГОСТ 5542-2014 «Газы горючие природные промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия» [41, 42]. Физико-химические показатели биометана в соответствии с ГОСТ 5542-2014 приведены в таблице 2.9.

Таблица 2.9 – Физико-химические показатели газа, требуемые для подачи газа в газораспределительную систему

Кроме вышеперечисленных методов использования биогаза существуют большие возможности использования составляющих газов – метана и углекислого газа для промышленного производства сухого льда, ацетилена, формальдегида, хлористого метана, метилена, хлороформа и четыреххлористого углерода, а также других ценных химических продуктов.

Биоудобрения

В результате метанового брожения биологических отходов животного и растительного происхождения, кроме биогаза, на выходе из метантенка получают эффлюент. Эффлюент – жидкие и твердые продукты переработки биоотходов. На практике чаще всего эффлюент подвергают сепарированию, с получение жидкой фракции – фугат, и твердой фракции – шлам. Выход эффлюента составляет 88% от исходного количества субстрата, из них 75% жидкой фракции и 25% твердой фракции [43]. Фугат и шлам являются высококачественными органическими удобрениями. Возможные направления их использования приведены на рис. 2.9. Биоудобрения имеют более однородную структуру, чем исходный субстрат, повышенное содержание влаги, поскольку часть сухого органического вещества была использована для жизнедеятельности бактерий и производства биогаза. Таким образом, в биоудобрении понижается количество органического вещества (–18%) и повышается количество общего азота (+3%) и аммонийного азота (+20%). Большая часть азота разложившегося органического вещества переходит в аммиачную форму, более доступную для растений [44]. Содержание фосфора и калия в процессе анаэробного сбраживания практически не изменяется. Биоудобрение содержит биологически активные вещества, количество органического вещества, являющегося энергетическим материалом для микроорганизмов и материалом для синтеза гумусовых веществ.

Получаемый шлам имеет низкую влажность, находится в рыхло-сыпучем состоянии, что упрощает его упаковывание, погрузку, транспортировку и внесение в почву. Существует три направления его использования. Первое это непосредственная продажа, в качестве удобрения для сельскохозяйственных земель. Второе направление это сушка, а также последующее гранулирование.

Рисунок 2.9 – Возможные направления использования эффлюента

Иногда шлам дополнительно подвергают аэробному компостированию. Фугат применяется как жидкое удобрение, либо осуществляется его очистка различными методами и сброс сточных вод в водный объект или канализацию. Также возможен вариант рецикла фугата в процесс метанового сбраживания, например, при твердофазном брожении [43].

В таблицах 2.10, 2.11, 2.12 приведены составы некоторых эффлюентов, шлама и фугата соответственно [45].

Таблица 2.10 – Средний состав некоторых эффлюентов (сброженной массы)

Сброженные субстраты	Содержание СВ, %	Содержание оСВ, %СВ	Nобщ, кг/т	, % Nобщ.	P2O5, кг P2O5 /т	K2O, кг K2O /т
Жидкий свиной навоз	2-4	40-60	2-5	70-85	0,5-4	1,5-5
Навоз КРС	4-8	65-80	2,5-4,5	40-65	1-2,2	2,5-6
Энергетические растительные культуры	5-10	65-80	3,5-7	30-65	1-2	3-8

Таблица 2.11 – Средний состав шлама (твердой фракции)

Сброженные субстраты	Содержание СВ, %	Содержание оСВ, %СВ	Nобщ, кг/т	, % Nобщ.	P2O5, кг P2O5 /т	K2O, кг K2O /т
Жидкий свиной навоз	20-30	65-90	5-10	15-45	5-15	1,5-5
Навоз КРС	14-26	80-90	3-7	20-40	2-8	2-5
Энергетические растительные культуры	20-30	85-90	4-12	15-45	2-8	3-7

Таблица 2.12 – Средний состав фугата (жидкой фракции)

Сброженные субстраты	Содержание СВ, %	Содержание оСВ, %СВ	Nобщ, кг/т	, % Nобщ.	P2O5, кг P2O5 /т	K2O, кг K2O /т
Жидкий свиной навоз	1,5-3,5	30-50	2-4,5	75-90	0,3-3	1,5-5
Навоз КРС	2,5-6	55-75	2-4	45-70	1,2-2	2,5-5
Энергетические растительные культуры	4-8	60-75	3,5-7	35-70	0,7-1,7	3-8

Навоз животных и другие органические отходы содержат летучие органические соединения (например, масляную, изо-масляную, валериановую, изо-валериановую кислоты), которые создают неприятный запах. На рис. 2.10 показано как изменятся концентрации этих веществ после метанового брожения [44].

Рисунок 2.10 – Концентрации летучих жирных кислот до и после метанового брожения

Таким образом, биоудобрения не имеет неприятного запаха. Анаэробно сброженный навоз по сравнению со сброженным в аэробных условиях повышает на 10-30% урожайность сельскохозяйственных культур. Это объясняется тем, что при анаэробном сбраживании происходит минерализация и связывание азота, а также перевод калия и фосфора в легко усваиваемые формы, улучшающие свойства получаемых удобрений, кроме того, в реакторе при определенных условиях могут синтезироваться, так называемые, ауксины – вещества, способствующие ускоренному развитию и росту растений.

Анализ патогенной микрофлоры в органическом удобрении и эффективность обеззараживания, наличие яиц гельминтов и семян сорняков приведены в табл. 2.13.

Таблица 2.13 – Анализ патогенной микрофлоры в органическом удобрении и эффективность обеззараживания, наличие яиц гельминтов и семян сорняков

Общее микробное обсеменение исходного навоза (коли-индекс) – 10⁹ КОЕ, после анаэробного сбраживания в биогазовой установке общее микробное обсеменение готового органического удобрения снизилось до 10⁷ КОЕ, таким образом, степень обеззараживания навоза в биогазовой установке составляет 99%. В органическом удобрении отсутствуют яйца гельминтов [46]. Контроль за эффективностью обеззараживания органических удобрений, получаемых на предприятиях, осуществляют микробиологическими методами по выживаемости индикаторных (санитарно-показательных) микроорганизмов: бактерий группы кишечной палочки, стафилококков и спор рода Ваcillus. Обеззараживание органических отходов считают эффективным при отсутствии в 10 г (см³) пробы кишечных палочек, стафилококков, энтерококков или аэробных спорообразующих микроорганизмов в зависимости от вида возбудителей инфекционных болезней при трехкратном исследовании.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: