Biogas installations with rotational type of anaerobic digesters

Abstract

One of the ways of liquid manure utilization in agricultural production is its fermentation in anaerobic conditions to obtain biomethane, which provides partial disinfection of manure and its deodorization. Production and use of biomethane requires significant capital expenditures, but it is important to preserve natural environment, which requires focusing on the development of methods and means to provide cost-effective production and use of biogas installations. Scientific problem is the lack of practical experience, scientific groundwork and examined regularities for determination of structural and technological parameters of machines and equipment, which would allow increasing the level of energy autonomy of agricultural production by use of renewable biological energy resources. The aim of the article is to develop the biogas installations with rotational type of anaerobic digesters for use in agroecosystems. Experience of using biogas reactors showed that there are reactors already half-filled with mineral sediment, which can be removed only with an excavator after total stopping of fermentation process. Floating layers, especially based on fibrous substrates, often form a crust and if it is not mixed, the reactor must also be stopped to remove it. We found the relationships between the intensity of organic matter decomposing and specific biomethane and biogas yields, and fermentation time. The main direction in manure fermentation process intensification is increase of organic matter decomposition at the cost of creation of appropriate conditions for the development of anaerobic microflora. This can be achieved by creating stable fermentation temperature conditions and, what is more important, by providing quality biomass mixing, which, on the one hand, must not disturb the symbiosis of acetogenic and methanogenic bacteria, and, on the other hand, prevent the exfoliation of biomass in the reactor to mineral sediment and floating organic layer.

Одним із способів утилізації рідкого гною в сільськогосподарському виробництві є його ферментації в анаеробних умовах для отримання біометану, який забезпечує часткову дезінфекцію гною і його дезодорацію. Виробництво і використання біогазу вимагає значних капітальних витрат, але важливо зберегти природне середовище, яке вимагає нових підходів до розробки методів і засобів для забезпечення економічно ефективного виробництва і використання біогазових установок. Наукова проблема полягає у відсутності практичного досвіду, наукових розробок і вивчених закономірностей для визначення структурних і технологічних параметрів машин і устаткування, що дозволяють підвищити рівень енергетичної автономії сільськогосподарського виробництва за рахунок використання відновлюваних біологічних енергетичних ресурсів. Метою даної статті є розробка біогазових установок обертального типу для анаеробного зброджування із використанням в агроекосистемах. Досвід використання біогазових реакторів показав, що існуючі реактори часто наполовину заповнені мінеральним осадом, якій може бути видалений тільки за допомогою екскаватора після повної зупинки процесу бродіння. Плаваючі шари, особливо на основі волокнистих субстратів, часто утворюють кірку і якщо вона не змішується, реактор також повинен бути зупинений, щоб видалити її. Ми знайшли взаємозв'язок між інтенсивністю органічного розкладання речовин, параметрами біогазової установки і часом ферментації. Основним напрямком інтенсифікації процесу бродіння та збільшення розкладання органічної речовини є створення відповідних умов для розвитку анаеробної мікрофлори. Це може бути досягнуто за рахунок створення стабільних умов температури ферментації, забезпечуючи змішування біомаси без порушення симбіозу бактерій і запобігання розшаруванню біомаси в реакторі з мінеральним осадом і плаваючим органічним прошарком.

Одним из способов утилизации жидкого навоза в сельскохозяйственном производстве является его ферментации в анаэробных условиях для получения биометана, который обеспечивает частичную дезинфекцию навоза и его дезодорацию. Производство и использование биогаза требует значительных капитальных затрат, но важно сохранить природную среду, что требует новых подходов к разработке методов и средств для обеспечения экономически эффективного производства и использования биогазовых установок. Научная проблема заключается в отсутствии практического опыта, научных разработок и изученных закономерностей для определения структурных и технологических параметров машин и оборудования, позволяющих повысить уровень энергетической автономии сельскохозяйственного производства за счет использования возобновляемых биологических энергетических ресурсов. Целью данной статьи является разработка биогазовых установок вращательного типа для анаэробного сбраживания с использованием в агроэкосистемах. Опыт использования биогазовых реакторов показал, что существующие реакторы часто наполовину заполнены минеральным осадком, которой может быть удален только с помощью экскаватора после полной остановки процесса брожения. Плавающие слои, особенно на основе волокнистых субстратов, часто образуют корку и если она не смешивается, реактор также должен быть остановлен, чтобы удалить ее. Мы нашли взаимосвязь между интенсивностью органического разложения веществ, параметрами биогазовой установки и временем ферментации. Основным направлением интенсификации процесса брожения и увеличение разложения органического вещества является создание соответствующих условий для развития анаэробной микрофлоры. Это может быть достигнуто за счет создания стабильных условий температуры ферментации, обеспечивая смешивание биомассы без нарушения симбиоза бактерий и предотвращения расслоения биомассы в реакторе с минеральным осадком и плавающей органической прослойкой.