Автор: Куриный помет является одним из самых распространённых отходов агропромышленного комплекса, и его неправильная утилизация может привести к ряду серьёзных экологических проблем. Отходы птицеводства являются подходящим субстратом для производства биоэнергии путём биологической конверсии, таких как технологии производства биогаза, из-за высокого содержания общего количества твёрдых веществ и высокой биоразлагаемости [1]. В тоже время пиролизные установки также позволяют перерабатывать как помет, так и шлам от биогазовой установки в жидкие, твёрдые и газообразные продукты посредством переработки в реакторах термохимической конверсии [2, 3]. Комбинирование технологий позволяет извлечь из перерабатываемого сырья максимальное количество продуктов с высокой добавленной стоимостью. Целью исследования было определение оптимальных технологических параметров биологической конверсии и предварительная оценка материального баланса термохимической конверсии отходов птицеводства.
следующими характеристиками: 2 – Δt = 1, n = 5; 3 – Δt = 1, n = 15; 4 – Δt = 2, n = 25; 5 – Δt = 4, n = 25; 6 – Δt = 1, n = 35.
Экспериментальные данные ежедневного выхода биогаза из отходов птицеводства, полученные для реакторов периодического действия, были описаны модифицированной моделью Гомпертца (рис. 1, 2). Содержание сухого вещества (СВ) составило 29,9 %, а органического сухого вещества (оСВ) — 75,6 % (от СВ). Для исследования периодичности загрузки были выбраны значения At от 1 до 6 дней. Объёмы порции загружаемого субстрата составлял 1/n от объёма реактора.
На кривой 1 (рис. 1) динамика выхода биогаза в реакторе полунепрерывного действия представлена на кривых 2-6. Увеличение выхода метана изменяется по линейному закону, скорость его выхода стабилизируется. С течением времени в реакторе полунепрерывного действия выход метана становится выше, чем в аппарате периодического действия.
На рис. 2 самый высокий кумулятивный выход биогаза установлен в области «А» и соответствует максимальному значению на графике, равному 1,15-1,2.
Для оценки потенциала получения новых бионергетических ресурсов были проведены расчёты по биотермохимической технологии утилизации отходов птицеводства филиала ООО «Птицеводческий комплекс «Ак Барс»». Согласно полученным экспериментальным данным выход метана составляет 554,8 м3 метана из 1 кг оСВ. Соответственно ежегодный выход биогаза равен 5,02 млн. м3 метана или 8,36 млн. м3 биогаза в год. Кроме того, образуется большое количество шлама (96,37 тыс. тонн с содержанием оСВ 6 %), после сушки которого на стадию термохимической конверсии направляется 7320 т высушенного сырья в год. В результате пиролиза будет получено 2218 т пиролизной жидкости, 2884 т биочара и 563,88 тыс. м3 пиролизного газа.
Благодарность: Исследование выполнено в рамках гранта Российского научного фонда № 25-29-00732, https://rscf.ru/project/25-29-00732/.
Литература
- E.M. Pachon Gomez, R.E. Dominguez, D.A. Lopez, J.F. Tellez et al. Chicken litter: A waste or a source of chemicals? Fast pyrolysis and hydrothermal conversion as alternatives in the valorization of poultry waste // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. V.169, 105796 (2023).
- Ю.В. Караева, С.С. Тимофеева, М.Ф. Гильфанов Возможности применения эффлюента биогазовой установки // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. № 2 (50) (2020).
- J.V. Karaeva, S.S. Timofeeva, S.I. Islamova, A.V. Gerasimov. Pyrolysis kinetics of new bioenergy feedstock from anaerobic digestate of agro-waste by thermogravimetric analysis // Journal of Environmental Chemical Engineering.V. 10. № 3. С. 107850 (2022).
Авторы: Тимофеева С.С., Караева Ю.В., Сидоркина О.А. ФИЦ КазНЦ РАН, г. Казань
