Возможности переработки органических отходов предприятий Украины для производства биогаза Кучерук П., Ходаковская Т. Международная конференция «Биомасса» 4 ноября 2009 г., Киев, Украина Институт технической теплофизики НАН Украины Научно-технический центр «Биомасса» ИТТФ НАН УкраиныНТЦ Биомасса

Что можно переработать в биогаз? Навоз, помет Растительные остатки при уборке урожая (ботва, некондиционный урожай) Солодовая и хмелевая дробина Свекольный жом Спиртовая барда Осадки сточных вод Сточные воды предприятий мясо-молочной промышленности Жировые флото-шламы Жировые отходы цехов забоя животных Кукуруза на силос, мискант, сорго, клевер и др. Фруктовые выжимки Пищевые отходы консервных заводов Водная растительность Сточные воды картонно-бумажных предприятий Абсорберы и фильтры органических загрязнений Листва Садовые отходы (трава, обрези кустов, некондиционный урожай) Солома зерновых

Динамика изменения поголовья в животноводстве за период с 1990 по 2007 г.г. Поголовье в 2007 г. по отношению к 1990 г., в %: ВРХ – 9 % Свиньи – 20 % Птица – 60 % Источник: Госкомстат Украины

Динамика изменения производства некоторых продуктов за период с 1990 по 2007 г.г. Источник: Госкомстат Украины Производство в 2007 г. по отношению к 1990 г., в %: Сахарная свекла – 38 % Сыры жирные – 134 % Пиво – 229 %

Оценка потенциала производства биогаза в Украине Тип предприятия Основные виды отходов Содержание сухих веществ, %; ХПК, г/л Всего пред- приятий Всего обра- зуется отходов, млн. т/год Потенциал производства биогаза, млн. м 3 /год Фермы КРС Навоз10-12 %5, Свинофермы Навоз7-10 %6, Птицефабрики Помет25-30 % Пивоваренные заводы Дробина пивная20-25 % Сахарные заводы Жом свекольный10-12 % Спиртовые заводы Барда6-8 % Переработка молока/ производство сыра Сточные воды Молочная сыворотка 1-6 г/л 6-7 % Энергетические плантации Силос кукурузы20-35 % 842 тыс. га (18 % свободных площадей) 1610 Всего 43,93492

Потенциал производства биогаза на животноводческих предприятиях Украины 129 ths. tce 234 ths. tce 564 ths. tce Всего по Украине 927 ths. tce В долях, по отраслям Всего по отраслям

Потенциал строительства БГУ на животноводческих предприятиях Украины Всего Всего установок 10,050 3, ,800

Типовая схема станции совместного анаэробного сбраживания

Реактор-смеситель полупроточного типа / CSTR Условия применения Влажность смеси субстратов W = % Гомогенный состав смеси субстратов Ежесуточное периодическое поступление субстрата Типы метангенераторов Реактор-вытеснитель проточного типа Влажность смеси субстратов W = % Гомогенный состав смеси субстратов Непрерывное поступление субстрата Крытые лагуны Влажность смеси субстратов W > 93 % Гомогенный состав смеси субстратов Требует хорошо организованной системы перемешивания Типичный реактор для средних и крупных БГУ в животноводстве Хорошо применим при высоких требованиях к качеству органических удобрений Альтернативное решение для небольших биогазовых проектов Альтернативное решение для обезвреживания навозных стоков Наиболее применим в регионах с теплым климатом

Реактор-вытеснитель для «сухих» субстратов Условия применения «Сухие» субстраты – энергетические растения Ежесуточное периодическое поступление субстрата Гомогенный состав смеси субстратов Типы метангенераторов Колонный реактор / DRANKO Применим для сухих и вязких субстратов UASB Промышленные сточные воды с ХПК > 0,3 г/л (2-20 гХПК/л) Растворенные легкоразлагаемые органические загрязнения Необходимы площади для складирования/силосования Хорошее решение для БГУ коммерческого типа Нет необходимости в применении перемешивающих устройств Производительность – 6-14 кгХПК/(м 3 *сут) Чувствительность гранулированного анаэробного ила к составу сточных вод Возможность переработки полифракционных смесей/ТБО Ежесуточное периодическое поступление субстрата Эффект удаления ХПК – 80-90%

UAFP Условия применения Типы метангенераторов Применим при относительно низких температурах процесса, слабо- и сильнозагрязненных сточных водах Повышенная устойчивость к изменению состава сточных вод EGSB Промышленные сточные воды с ХПК < 1-2 г/л Производительность – 20 кгХПК/(м 3 *сут) Увеличенные энергозатраты на циркуляцию жидкости Необходимость рециркуляции жидкости AFBR/SMAR Применим для слабозагрязненных промышленных сточных вод Увеличенные энергозатраты на циркуляцию жидкости Заиление загрузки Большой процент неактивной площади носителя Производительность – кгХПК/(м 3 *сут) Увеличенные энергозатраты на циркуляцию жидкости Большой процент активной площади носителя

Особенности организации производства биогаза на некоторых типах предприятий Сезонность работы (60-90 дней) Необходимость использования дополнительных косубстратов для круглогодичной эксплуатации станции (кукуруза, другое) Негативное влияние формалина, применяющегося при диффузии свекольного сока, на метаболизм бактерий Конкурентный спрос на свекольный жом как кормовой продукт Сахарные заводы Птицефабрики Необходимость организовывать водный рецикл в случае переработки сухого помета (W=70-75 %) Необходимость поиска дополнительных углеродсодержащих косубстратов для повышения эффективности процесса Невозможность организации процесса при напольном содержании птицы с использованием подстилки (опилок)

Идея совместного сбраживания Оптимизация компонентного состава сбраживаемой смеси для устойчивого эффективного метаболизма консорциума микроорганизмов Повышение удельного выхода биогаза с единицы объема биореактора Нормализация содержания влаги в сбраживаемой смеси

Характеристики некоторых субстратов СубстратВыход биогаза, м 3 /т Содержание СН 4, % Навоз КРС Навоз свиней Куринный помет Силос кукурузы Силос травы Лист свекольный

Статистика использования разных косубстратов в Германии

Складирование косубстратов

Лаборатория биоэнергетики Института технической теплофизики НАН Украины Проекты: НИР «Разработка и исследование технологий совместного анаэробного сбраживания отходов животноводства и растительности Украины» целевой программы научных исследований НАН Украины «Биотоплива» НИР «Малогабаритный биореактор – проект «BIOREACTOR» EU 4528» Международной европейской инновационной научно-технической программы EUREKA

Спасибо за внимание! Контактная информация: Петр Кучерук Тел/факс: ИТТФ НАН УкраиныНТЦ «Биомасса»