Спосіб одержання біогазу та біодобрив з органічних відходів

1. Спосіб одержання біогазу та біодобрив з органічних відходів, що включає подрібнення, нагрівання, гомогенізацію, анаеробну переробку ор 3 52419 них відходів, який включає подрібнення, нагрівання, гомогенізацію, анаеробну переробку органічної сировини, вивантаження перебродженої маси, згідно корисної моделі ферментативна переробка органічних відходів передбачає гідролізацію сировини, ферментативну переробку та доброджування, де в процесі гідролізації деструкція органічної маси становить 10-15%, ферментації - 40-50%, доброджування - 20-25%. Завдяки тому, що весь ферментативний процес анаеробної переробки органічної рослинної сировини розділений на три етапи і кожний технологічний етап здійснюється в окремій споруді, де підтримуються оптимальні умови виробництва, характерні саме для цього етапу, інтенсифікується весь процес переробки в цілому, органічна маса розкладається більш повно, в результаті збільшується вихід біогазу. Для біореакторів, де штучно утворюють екосистеми для перетворення органічних матеріалів, характерні високі концентрації органічних речовин, відносно швидке використання їх мікроорганізмами при постійному їх підживленні, рівномірному перемішуванні, підтриманні постійної температури та рН. Такі умови сприяють масовому розвитку всіх організмів ланцюга анаеробного розкладу органічних речовин. В силу того, що ферментативна переробка органіки на біогаз складається з трьох дещо різних процесів, а саме - гідролізації, ацетогенної деструкції і власне метанового зброджування, які характеризуються як різною тривалістю процесів, різними асоціаціями мікроорганізмів, різними фізико-хімічними умовами, доцільно розділити ці процеси на окремі етапи і на кожному створити оптимальні технологічні умови. 4 На першому етапі деструкції органічної маси активну роль відіграють целюлозоруйнуючі мікроорганізми, так як рослинна сировина, призначена для переробки, характеризується високим вмістом целюлози (лігнинцелюлози). Процес гідролізу целюлози відбувається при участі гетерогенної групи анаеробних бактерій, які піддають ферментативному гідролізу складні багатовуглецеві речовини. Паралельно з бактеріями, які здійснюють гідроліз полімерів, функціонують мікроорганізми, які розщеплюють моноцукри, органічні кислоти, спирти та метанол. Результатом діяльності цих мікроорганізмів є утворення водню, вуглекислого газу, низькомолекулярних жирних кислот, спиртів та деяких інших сполук. На другому етапі деструкції ацетогенні мікроорганізми ферментують Н2, СО2 та інші одновуглецеві сполуки, а також більш складні речовини в низькомолекулярні органічні кислоти через проміжні утворення ацетил-КоА. Ацетогенні бактерії (облігатні та факультативні) зброджують органічні кислоти та нейтральні сполуки до водню та оцтової кислоти, гомоацетогенні бактерії зброджують одно- та багатовуглецьмісткі сполуки тільки до оцтової кислоти, метаногенні та сульфатредукуючі бактерії, використовуючи метаболіти попередніх реакцій, утворюють головним чином метан (СН4), двоокис вуглецю (СО2) та деяку кількість сірководню (H2S). На третьому етапі деструкції закінчується розклад органічної сировини (подовжуючи процес в часі). Ферментативна переробка органічних відходів на біогаз проходить по такій схемі: Гідроліз рН - 6,0-6,5 температура - 38°С деградація біогенних речовин до 10-15 % Ферментація рН -6,5-7,5 температура - 38°С деградація біогенних речовин до 40-50% Доброджування рН -7,0-7,5 температура - 38°С деградація біогенних речовин до 20-25% Ферментативну переробку органічних відходів проводять наступним чином. Кукурудзяний силос із силососховищ навантажувачем подають порційно на біогазову установку, подрібнюють та завантажують у гідролізатор, де проходить деструкція біогенних речовин до 10-15% і підтримуються технологічні режими гідролізації (рН 6,0-6,5, температура 38°С, перемішування, ритмічна подача початкової сировини та вивантаження розчину з гідролізатора тощо). Прогідролізований розчин з гідролізатора передають до ферментатора, де проходить подаль ша деструкція біогенних речовин до 40-50% і підтримуються технологічні режими ферментації (рН 6,5-7,5, температура 38°С, перемішування, ритмічна подача гідролізованого розчину та вивантаження розчину з ферментатора тощо). Частково проферментований розчин з ферментатора передають до доброджувача, де завершується деструкція біогенних речовин до 20-25% і підтримуються технологічні режими ферментації при доброджуванні (рН 7,0-7,5, температура 38°С, перемішування, ритмічна подача розчину та вивантаження). 5 52419 Переброджена субстратна маса розділяється на тверду і рідку фракції. Рідка фракція використовується для розбавлення кукурудзяного силосу і доведення розчину до робочої вологості при анаеробній переробці, а залишок рідкої і тверда фракція використовується як добриво. Біогаз послідовно з гідролізатора, ферментатора та доброджувача збирається в газовій системі, зневоднюється та звільняється від сірки, потім передається на когенераційну станцію, де виробляється електрична та теплова енергія. Електрична та теплова енергія подається в централізовані системи енергоспоживання і частково використовується для підтримання ефективної роботи біогазової установки. Приклад. Кукурудзяний силос з силососховищ подають порційно на біогазовий модуль, подрібнюють та завантажують в гідролізатор, де підтримується технологічний режим кислотного гідролізу Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 6 і відбувається деструкція 10% біогенної речовини. З гідролізатора розчин субстратної маси передають в ферментатор, де підтримуються технологічні режими ацетатно-метанового перетворення, проходить основний процес ферментативної переробки, відбувається деструкція 45% біогенних речовин. З ферментатора через певний час розчин субстратної маси передають до доброджувача, де завершується процес деструкції біогенної речовини (до 25%). Біогаз послідовно з гідролізатора, ферментатора і доброджувача передається на когенеративну станцію, де виробляється електрична і теплова енергія. Переброджена субстратна маса розділяється на тверду і рідку фракції. Рідка фракція використовується для розбавлення кукурудзяного силосу і доведення розчину до робочої вологості при анаеробній переробці, а залишок рідкої і тверда фракція використовується як добриво. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601