Поскольку подогрев субстрата в метантенке, размещенном на дне ССП осуществляется от теплоты рассола пруда, то режимы ферментации в нем в течение летнего периода различны. Они зависят от температуры, которой обладает рассол (рисунок 1).
а – точка окончания ферментации в термофильном режиме при температуре 53 ⁰С,
б – точка окончания ферментации в мезофильном режиме при температуре 35 ⁰С.
Рисунок 1 – Гипотетическое изменение режимов ферментации в метантенке биогазовой установки на базе солнечного соляного пруда в России в течение летнего периода
Весной при переходе с мезофильного на термофильный режим (левая часть рисунка 1), для повышения температуры субстрата в метантенке объемом 20 м3 с 35 до 53 ⁰С требуется около 420 кВт∙ч теплоты. При использовании для этой цели теплоты рассола пруда площадью 78,5 м2 (диаметр пруда 10 м) температура рассола понизится примерно на 6 ⁰С.
Осенью, когда температура в ССП понижается, для поддержания эффективного температурного режима анаэробной обработки отходов животноводства к ним можно добавлять высокоэнергетические компоненты, увеличивающие выделение экзотермической теплоты при ферментации (сахарный жом, отходы пищевой промышленности с высоким содержанием жиров, силос, клеверозлаковая смесь и т.п.). Положение точек а и б (рис. 1) зависит от экзотермической теплоты ферментации (от деятельности бактерий).
То, что работа в термофильном режиме и использование теплоты рассола ССП, вместо биогаза, для поддержания температуры ферментации имеет свои неоспоримые преимущества, подтверждается результатами испытаний БГУ в фермерском хозяйстве Республики Казахстан.
Испытания были проведены сотрудниками Казахского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства (КазНИИМЭСХ), Барковым В.И., Токмолдаевым А.Б., Аблинановым В.А. и Сарыбаевым Б.А. [4]
Поскольку эти испытания наглядно отражают приведенные выше плюсы и минусы традиционных БГУ, приведем их максимально подробно.
Биореактор испытывался в режиме биообработки жидкого навоза КРС, поступающего на обработку из коровника на 40 голов. Технология содержания животных — смешанная (стойлово–выгульная).
Результаты испытаний и определения технологических параметров БГУ приведены на рисунках 2 и 3.
Рисунок 2 – Зависимости параметров метантенка от времени при нагреве в термофильном режиме
Рисунок 3 – Выход биогаза в мезофильном и термофильном режимах
Анализ данных испытаний метантенка показывает, что время нагрева субстрата до мезофильной температуры составляет – 46 часов, а до термофильной температуры – 68 часа. Суточный расход твердого топлива (кизяка) составляет – 31 кг/сут., КПД топливного котла – 78,5 %. Производительность по навозу составляет 0,5 – 0,7 т/сут., по биогазу – 6,5…11,5 м3/сут. Выход биогаза в мезофильном режиме составляет 6,5 м3/сут., в термофильном режиме – 11,5 м3/сут. (рисунки 2 и 3).
При работе гидрозатвора в режиме теплообменника температура теплоносителя в нем колеблется в пределах 49 – 65 0С, температура в загрузочной камере — 34 – 40 0С, а в разгрузочной камере —– 32 – 40 0С.
Исследования зависимости расхода биогаза при установке в топливном котле факельной и керамической горелок показали, что суточный расход биогаза с факельной газовой горелкой составляет 6,17 м3/сут (0,257 м3/час), а с керамической газовой горелкой – 4,8 м3/сут (0,2 м3/час).
Химический анализ проб органического удобрения, отобранных в процессе работы биогазовой установки (проба №1 – исходный навоз с влажностью 90 %, проба №2 – готовое органическое удобрение) показал высокое содержание питательных веществ (таблица 3).
Таблица 3 – Содержание питательных веществ в органическом удобрении
В 1 т сухого органического удобрения содержится: 16,52 кг азота (N), 23,2 кг фосфора (Р2О5), 21,6 кг калия (К2 О).
Анализ патогенной микрофлоры в органическом удобрении и эффективность обеззараживания, наличие яиц гельминтов и семян сорняков приведены в таблице 4.
