АГРОИНФормация

Агропортал - все для специалистов агропромышленного комплекса

Получение биогаза из жидкого навоза

Сейчас в некоторых странах, преимущественно расположенных в южном поясе, широко используют навоз и растительные материалы (солома, растительные остатки и т. д.) для выработки горючего газа.

Для сбраживания жидкого и разбавленного водой навоза созданы специальные бродильные камеры. Имеются системы с переменным использованием реакторов, когда работа ведется не менее чем в двух установках. Существуют и непрерывно действующие (проточные) системы, загружаемые порциями навоза через короткие периоды при удалении части сброженного материала (шлама). Схема одной из бродильных установок показана на рисунке 70.

Получение биогаза основано на анаэробном разложении навоза. По данным Г. А. Заварзина, в процессе сбраживания можно выделить две фазы: 1) кислотогенную, идущую с выделением водорода, и 2) метаногенную. Процесс протекает при нейтральном значении pH и в случае существенного подкисления тормозится.

В первую фазу микроорганизмы, используя растворимые органические вещества, потребляют кислород, а также другие окислители (нитраты, сульфаты и т. д.) и создают строго анаэробные условия. Далее начинается гидролиз и разложение нерастворимых компонентов — целлюлозы, лигноцеллюлозы и т. д. Эти процессы протекают значительно медленнее.

Во время сбраживания органической массы накапливаются водород и органические кислоты — молочная, пропионовая, уксусная, а также спирты, альдегиды и т. д. Образовавшиеся продукты подвергаются

Рис. 70. Траншейная биогазовая установка:

1 — бродильная камера; 2— газгольдер; 3 —грейфер для загрузки материала; 4 — накопитель шлама; 5 — перемешивающее устройство (по В. Баадер и др.).

Дальнейшему метаболизму. Водород трансформируется специфическими водородными бактериями в метан и воду.

Полученную в больших количествах уксусную кислоту бактерии родов Methanobacterium и Methanosarcina также превращают в метан и углекислоту.

В итоге из основной части органического вещества получаются преимущественно метан и углекислота. Совокупность отмеченных процессов, если в качестве органического вещества взять моносахарид, может быть изображена следующей схемой:

С6Н1206 + 2Н2О= 2СН3СООН + 4Н2 + 2СО 2

4Н2+ СО2 =СН4+ 2Н2 О

2СН3СООН = 2СН4 + 2С02

C6Н12О6=3СН4+3СО2

Экспериментальные работы показали, что в метантенках 2/з метана образуются из ацетата, а 1/3 из углекислоты. В таблице 25 приведен состав образующейся газовой фазы.

Сбраживание органической массы может идти в мезофильных (20—35°С) и термофильных (56—60°С) условиях. Последние способствуют более быстрой переработке материала и обезвреживанию его. Сбраживание навоза вызывает потери около 2/з сухого вещества, при этом азота теряется незначительное количество.

25. Компоненты биогаза, полученного из навоза, %

В среднем 1 кг органического вещества навоза крупного рогатого скота дает 200 л биогаза, навоза свиней — 300 л, птичьего помета — 400 л.

В Китае, Индии и других южных странах получение биогаза в сельской местности приобрело массовый характер. Отдельные семьи имеют собственные примитивные метантенки, обеспечивающие получение достаточного количества горючего для приготовления пищи и освещения. В условиях жаркого климата обычно происходит термофильное сбраживание навоза. Рассчитано, что крупные бродильные установки при переработке навоза от 275 коров могут обеспечить биогазом нужды примерно 500 человек.

В условиях СНГ производство биогаза из-за неблагоприятных климатических условий обходится дороже получения естественного газа. Однако в отдельных пунктах получение биогаза может быть полезным. Образующийся после брожения биошлак возможно использовать как обычный жидкий навоз. Если разделить его на жидкую и твердую фракции, то последняя будет богаче азотом, чем обычный навоз.

You are here