RU2526993C1 - Method of producing biogas from animal waste - Google Patents
Method of producing biogas from animal waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2526993C1 RU2526993C1 RU2013112584/05A RU2013112584A RU2526993C1 RU 2526993 C1 RU2526993 C1 RU 2526993C1 RU 2013112584/05 A RU2013112584/05 A RU 2013112584/05A RU 2013112584 A RU2013112584 A RU 2013112584A RU 2526993 C1 RU2526993 C1 RU 2526993C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biogas
- fermentation
- organic
- substrate
- methane
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам переработки органических отходов с использованием биотехнологических процессов и получения при этом биогаза.The invention relates to methods for processing organic waste using biotechnological processes and obtaining biogas.
Биогаз - это дешевый и доступный способ получения энергии. В настоящее время разработано и применяется достаточно большое количество технологий получения биогаза, основанных на использовании различных вариантов температурного режима, влажности, концентрации микробной массы, длительности протекания реакции и т.д. Однако на сегодня актуальным остается вопрос поиска наиболее эффективных, дешевых и доступных способов интенсификации процесса получения биогаза при различных температурных режимах.Biogas is a cheap and affordable way to generate energy. At present, a sufficiently large number of biogas production technologies have been developed and applied, based on the use of various options for temperature, humidity, microbial concentration, duration of the reaction, etc. However, today the issue of finding the most effective, cheap and affordable ways to intensify the process of biogas production at various temperature conditions remains relevant.
Известен способ анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов и устройство для его осуществления (патент RU 2073401, заявка №92009236, дата приоритета 01.12.1992 г., дата публикации 20.02.1997 г., кл. А01С 3/00, C02F 3/00). Сущность известного изобретения состоит в том, что анаэробное сбраживание органических отходов осуществляют последовательно во внешней и внутренней камерах метантенка, а перемешивание сбраживаемых отходов во внешней камере осуществляют путем подачи в нее вводимых в ментантек органических отходов.A known method of anaerobic digestion of liquefied organic waste and a device for its implementation (patent RU 2073401, application No. 92009236, priority date 12/01/1992, publication date 02/20/1997,
Недостатком известного изобретения является то, что не используются условия, повышающие содержание метана в биогазе.A disadvantage of the known invention is that conditions that increase the methane content in biogas are not used.
Известен способ получения биогаза из экскрементов животных (патент WO 2012/152266, заявка PCT/DE2012/100124, опубл. 15.11.2012 г., кл. С12Р 5/02). Указанное решение заявлено первоначально в Германии и в 116 странах мира и предполагает несколько стадий брожения для отделения метана. В качестве исходного субстрата используется жидкий навоз или куриный помет. Первый этап брожения происходит в течение от 1 до 4 дней с добавлением фермента, а затем раствора аммиака. После чего происходит отделение газа, содержащего около 50% СО2, H2S, NH3. Затем проводится повторная ферментации от 10 до 30 дней при температуре от 35°С и выше, определенной кислотности и после этого повторно отделяют биогаз, содержащий метан до 75%.A known method of producing biogas from animal excrement (patent WO 2012/152266, application PCT / DE2012 / 100124, publ. 11/15/2012,
Недостатком известного решения является длительность процесса и сложность его применения, например, небольшими фермерскими хозяйствами. Кроме того, поддерживается достаточно высокий температурный режим реакции.A disadvantage of the known solution is the length of the process and the complexity of its application, for example, by small farms. In addition, a sufficiently high reaction temperature is maintained.
За прототип принят известный способ метанового сбраживания навозных стоков (патент RU 2413408, заявка №2009138011, дата приоритета 15.10.2009 г., дата публикации 10.03.2011 г., кл. А01С 3/00, C02F 11/04, C02F 3/34). Сущность способа заключается в том, что в жидкий субстрат вводят метаногенерирующие культуры при поддержании кислотности среды в диапазоне рН 6,5-7,8 и температуры до 37,5°С.For the prototype adopted the known method of methane digestion of manure (patent RU 2413408, application No. 2009138011,
Недостатком этого способа являются затраты теплоэнергии на подогрев и поддержание реактора при температуре 37,5°С, что неприемлемо для регионов с холодным климатом.The disadvantage of this method is the cost of heat energy for heating and maintaining the reactor at a temperature of 37.5 ° C, which is unacceptable for regions with a cold climate.
Навоз содержит все необходимые для метанового сбраживания бактерии, следовательно, нет необходимости дополнительно вводить метаногенерирующие структуры, необходимо лишь обеспечить уже имеющимся бактериям оптимальные условия для их жизнедеятельности.Manure contains all the bacteria necessary for methane fermentation, therefore, there is no need to additionally introduce methane generating structures, it is only necessary to provide the bacteria that are already in optimal conditions for their life.
Техническим результатом настоящего изобретения является интенсификация процесса метанового брожения навоза с увеличением выхода биогаза и повышенным содержанием метана в нем.The technical result of the present invention is the intensification of the process of methane fermentation of manure with an increase in biogas yield and a high methane content in it.
Предлагается способ получения биогаза из экскрементов животных, включающий предварительную обработку органического субстрата путем доведения его до влажности 90% с последующим измельчением, введение органического катализатора, сбраживание в анаэробной среде, сбор биогаза.A method for producing biogas from animal excrement is proposed, which includes pretreatment of an organic substrate by bringing it to a moisture content of 90%, followed by grinding, introducing an organic catalyst, fermenting in an anaerobic environment, collecting biogas.
Отличием является то, что субстрат измельчают до размера частиц от 0,5 до 0,7 см, а в качестве органического катализатора используют отходы молочного производства в объеме от 5% до 10% от массы органического субстрата и сбраживание в анаэробной среде осуществляют при температуре от 17°С до 22°С.The difference is that the substrate is crushed to a particle size of 0.5 to 0.7 cm, and milk production waste in the amount of 5% to 10% by weight of the organic substrate is used as an organic catalyst, and fermentation in an anaerobic medium is carried out at a temperature of 17 ° C to 22 ° C.
Другим отличием является то, что в качестве отходов молочного производства используют молочную сыворотку.Another difference is that whey is used as waste from dairy production.
Термин «биогаз», используемый в формуле, относится к газу, получаемому в результате распада органического материала в отсутствии кислорода. Описываемый тип газа - биогаз включает в себя главным образом метан и двуокись углерода, в незначительных объемах сероводород.The term "biogas", as used in the formula, refers to the gas produced by the decomposition of organic material in the absence of oxygen. The described type of gas - biogas mainly includes methane and carbon dioxide, in small amounts of hydrogen sulfide.
Термин «органический субстрат» предполагает использование навоза, полученного в результате жизнедеятельности сельскохозяйственных животных и птицы.The term "organic substrate" involves the use of manure obtained as a result of the activity of farm animals and poultry.
Термин «анаэробное сбраживание» относится к описанию процесса разложения органического субстрата микроорганизмами, осуществляющими свою жизнедеятельность в безкислородной среде, с сопутствующим синтезом метана, двуокиси углерода и в небольших количествах сероводорода.The term "anaerobic digestion" refers to the description of the decomposition of an organic substrate by microorganisms that carry out their activity in an oxygen-free environment, with the accompanying synthesis of methane, carbon dioxide and small amounts of hydrogen sulfide.
Термин «отходы молочного производства» предполагает использование любых остатков производства, содержащих отходы после обработки и переработки молочного сырья на производстве, включающие в себя отдельные органические и минеральные элементы молока, например сыворотку, пахту и др.The term “milk production waste” implies the use of any production residues containing waste after processing and processing dairy raw materials in production, including individual organic and mineral elements of milk, such as whey, buttermilk, etc.
Отходы молочного производства в настоящее время используются частично. Например, молочная сыворотка в больших объемах утилизируется. При этом отходы молочного производства благодаря своему богатому химическому составу имеют все необходимые микроэлементы и витамины для создания благоприятной среды для метаногенерирующих бактерий. Каждый вид микроорганизмов анаэробного размножения отличается специфической потребностью в макровеществах, микроэлементах и витаминах. Концентрация и доступность этих компонентов влияют на скорость роста и активность жизнедеятельности популяций. Именно это свойство бактерий и было использовано в предлагаемом изобретении. Результатом жизнедеятельности этих бактерий является биогаз, содержащий метан. Следовательно, улучшая условия для жизнедеятельности метанообразущих бактерий можно достигнуть заявленного выше технического результата.Waste from dairy production is currently partially used. For example, whey is disposed of in large volumes. At the same time, dairy waste due to its rich chemical composition has all the necessary trace elements and vitamins to create a favorable environment for methanogenic bacteria. Each type of microorganisms of anaerobic reproduction is characterized by a specific need for macrosubstances, microelements and vitamins. The concentration and availability of these components affect the growth rate and activity of populations. It is this property of bacteria that was used in the present invention. The result of the vital activity of these bacteria is biogas containing methane. Therefore, improving the living conditions of methane-forming bacteria, the above technical result can be achieved.
Для этого органический субстрат предварительно увлажняют до 90% и измельчают его до размера частиц от 0,5 до 0,7 см. Вводится молочная сыворотка в объеме от 5% до 10%, используемая в виде «подкормки» для бактерий. Создаются при этом оптимальные условия для процесса брожения. Брожение осуществляется строго в рамках заданного температурного режима от 17°С до 22°С.For this, the organic substrate is pre-moistened up to 90% and ground to a particle size of 0.5 to 0.7 cm. Milk whey is introduced in a volume of 5% to 10%, which is used as a “top dressing” for bacteria. This creates optimal conditions for the fermentation process. Fermentation is carried out strictly within the specified temperature range from 17 ° C to 22 ° C.
Научные разработки подтверждены экспериментальными исследованиями, подтверждающими влияние существенных признаков заявляемой формулы изобретения на получение технического результата.Scientific developments are confirmed by experimental studies confirming the influence of the essential features of the claimed claims on obtaining a technical result.
Исследования проводились в ФГБОУ «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт» на базе проблемной научно-исследовательской лаборатории АгроБиоТехнологий в лабораторных биогазовых установках объемом 20 л. В качестве органического субстрата использовался подстилочный навоз крупнорогатого скота. Для исключения влияния качества исходного субстрата на результат исследования, каждая партия навоза была сформирована при определенных режимах кормления стада.The studies were conducted at the Kemerovo State Agricultural Institute on the basis of the problematic research laboratory of AgroBioTechnologies in laboratory biogas plants with a volume of 20 liters. Litter of cattle was used as an organic substrate. To exclude the influence of the quality of the initial substrate on the research result, each batch of manure was formed under certain feeding regimes of the herd.
Первоначально субстрат доводился до уровня влажности 90%. Затем его измельчали до размера частиц от 0,5 до 0,7 см. Как показали исследования, размер твердых частиц субстрата имеет принципиальное значение, влияющее на скорость выделения биогаза из навоза крупнорогатого скота при разных температурах. Размер частиц влияет на способность бактерий больше «поглощать», выделяя при этом больший объем биогаза. Указанный в формуле размер частиц является оптимальным для заданного температурного режима, что подтверждено исследованиями.Initially, the substrate was brought to a moisture level of 90%. Then it was crushed to a particle size of 0.5 to 0.7 cm. Studies have shown that the size of the solid particles of the substrate is of fundamental importance, affecting the rate of biogas release from cattle manure at different temperatures. Particle size affects the ability of bacteria to “absorb” more, while emitting a larger volume of biogas. The particle size indicated in the formula is optimal for a given temperature regime, which is confirmed by studies.
В процессе эксперимента добавляли молочную сыворотку в следующих объемах от массы загружаемого органического субстрата:During the experiment, whey was added in the following volumes by weight of the loaded organic substrate:
1%, 5%, 10% и 15%. На каждом этапе проводился отбор и анализ содержания проб полученного биогаза.1%, 5%, 10% and 15%. At each stage, the selection and analysis of the content of samples of biogas was carried out.
Влияние различных концентраций молочной сыворотки на выход биогаза при анаэробной обработке навоза крупно-рогатого скота показаны на фиг.1. Результат при использовании контрольного образца без добавления молочной сыворотки показан 1, образец с добавлением сыворотки в количестве 1% от массы органического субстрата 2, образец с добавлением сыворотки в количестве 5% 3, 10% сыворотки показано 4, 15% сыворотки показано 5.The effect of various concentrations of whey on the biogas yield during anaerobic treatment of cattle manure is shown in Fig. 1. The result when using a control sample without adding whey is shown 1, a sample with added serum in an amount of 1% by weight of
Наиболее оптимальной концентрацией молочной сыворотки является внесение сыворотки в количестве от 5% до 10%. Для стабильности процесса, как показали исследования, необходимо уравновешенное соотношение питательных макровеществ и микроэлементов. При использовании указанной концентрации получен наибольший выход биогаза при относительно невысоких температурах брожения. Содержание метана в пробе выделяющегося биогаза составило 58%. Стабильный выход биогаза был получен уже на 7 день брожения. Аналогичные результаты известны при более высоких температурных режимах сбраживания органического субстрата.The most optimal concentration of whey is the introduction of whey in an amount of from 5% to 10%. For process stability, studies have shown that a balanced ratio of micronutrients and micronutrients is needed. Using this concentration, the highest biogas yield was obtained at relatively low fermentation temperatures. The methane content in the sample of released biogas was 58%. A stable biogas yield was obtained already on the 7th day of fermentation. Similar results are known at higher temperature conditions of the fermentation of the organic substrate.
Использование большего количества молочной сыворотки не улучшают показатели общего выхода биогаза, в том числе метана. Следовательно, увеличение концентрации молочной сыворотки нерентабельно.Using more whey does not improve the overall yield of biogas, including methane. Therefore, increasing the concentration of whey is unprofitable.
Применение предлагаемого способа получения биогаза из экскрементов животных позволит получать дешевый источник энергии в условиях даже небольших фермерских хозяйств, без применения дорогостоящих катализаторов и ферментов. Одновременно получается органическое удобрение - эффлюент, экологически чистый, легкодоступный для растений.Application of the proposed method for producing biogas from animal excrement will make it possible to obtain a cheap source of energy in conditions of even small farms, without the use of expensive catalysts and enzymes. At the same time, organic fertilizer is obtained - an effluent, environmentally friendly, easily accessible to plants.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013112584/05A RU2526993C1 (en) | 2013-03-20 | 2013-03-20 | Method of producing biogas from animal waste |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013112584/05A RU2526993C1 (en) | 2013-03-20 | 2013-03-20 | Method of producing biogas from animal waste |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2526993C1 true RU2526993C1 (en) | 2014-08-27 |
Family
ID=51456325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013112584/05A RU2526993C1 (en) | 2013-03-20 | 2013-03-20 | Method of producing biogas from animal waste |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2526993C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD20150010A2 (en) * | 2015-01-29 | 2016-07-31 | Государственный Университет Молд0 | Anaerobic process for the production of biogas |
MD4472C1 (en) * | 2015-03-11 | 2017-10-31 | Государственный Университет Молд0 | Process for anaerobic production of biogas |
MD4530B1 (en) * | 2015-10-23 | 2017-11-30 | Государственный Университет Молд0 | Phytocatalytic preparation for stimulation of methanogenesis |
RU2641725C2 (en) * | 2015-11-24 | 2018-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петрозаводский государственный университет" | Method of processing bark of coniferous and deciduous trees |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2254699C2 (en) * | 2003-07-24 | 2005-06-27 | Андрюхин Тимофей Яковлевич | Liquid mineralized organic fertilizer prepared from anaerobically fermented liquefied and ground organic wastes, method and apparatus for preparing the same |
RU2006109899A (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Уфимский государственный нефт ной технический университет" (RU) | METHOD FOR DISAPPOINTING SOLID WASTE DISPOSALS |
RU2413408C1 (en) * | 2009-10-15 | 2011-03-10 | Юрий Михайлович Лужков | Method of methane fermentation of manure drains |
WO2012152266A3 (en) * | 2011-05-10 | 2013-02-28 | Dge Dr.-Ing. Günther Engineering Gmbh | Method for producing biogas from predominantly animal excrements |
-
2013
- 2013-03-20 RU RU2013112584/05A patent/RU2526993C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2254699C2 (en) * | 2003-07-24 | 2005-06-27 | Андрюхин Тимофей Яковлевич | Liquid mineralized organic fertilizer prepared from anaerobically fermented liquefied and ground organic wastes, method and apparatus for preparing the same |
RU2006109899A (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Уфимский государственный нефт ной технический университет" (RU) | METHOD FOR DISAPPOINTING SOLID WASTE DISPOSALS |
RU2413408C1 (en) * | 2009-10-15 | 2011-03-10 | Юрий Михайлович Лужков | Method of methane fermentation of manure drains |
WO2012152266A3 (en) * | 2011-05-10 | 2013-02-28 | Dge Dr.-Ing. Günther Engineering Gmbh | Method for producing biogas from predominantly animal excrements |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD20150010A2 (en) * | 2015-01-29 | 2016-07-31 | Государственный Университет Молд0 | Anaerobic process for the production of biogas |
MD4472C1 (en) * | 2015-03-11 | 2017-10-31 | Государственный Университет Молд0 | Process for anaerobic production of biogas |
MD4530B1 (en) * | 2015-10-23 | 2017-11-30 | Государственный Университет Молд0 | Phytocatalytic preparation for stimulation of methanogenesis |
RU2641725C2 (en) * | 2015-11-24 | 2018-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петрозаводский государственный университет" | Method of processing bark of coniferous and deciduous trees |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ayre et al. | Growth of microalgae on undiluted anaerobic digestate of piggery effluent with high ammonium concentrations | |
Inthapanya et al. | Biochar increases biogas production in a batch digester charged with cattle manure | |
Dębowski et al. | The influence of anaerobic digestion effluents (ADEs) used as the nutrient sources for Chlorella sp. cultivation on fermentative biogas production | |
Saidu et al. | Biological pre-treated oil palm mesocarp fibre with cattle manure for biogas production by anaerobic digestion during acclimatization phase | |
RU2526993C1 (en) | Method of producing biogas from animal waste | |
Pulgarin et al. | Cultivation of microalgae at high-density with pretreated liquid digestate as a nitrogen source: Fate of nitrogen and improvements on growth limitations | |
CN114736934B (en) | Method for preparing biogas by promoting anaerobic co-fermentation of livestock manure straw by adding biochar | |
Rashed | The effect of temperature on the biogas production from olive pomace | |
Salam et al. | Biogas from anaerobic digestion of fish waste | |
Rabiu et al. | Increasing biogas production of rumen fluid using cattle manure collected at different time as a substrate | |
Opurum et al. | Kinetic study on biogas production from fish pond effluent co-digested with cow dung in a batch bioreactor system | |
Adebayo et al. | Effect of co-digesting pig slurry with maize stalk on biogas production at mesophilic temperature | |
Osman et al. | Effect of cow rumen fluid concentration on biogas production from goat manure | |
RU2714815C1 (en) | Biogas production method | |
Zablodskiy et al. | The Influence of Previous Treatment of Wheat Straw from Bales on the Intensity of Biogas Outlet | |
Agayev et al. | Biogas production from co-digestion of horse manure and waste sewage sludge | |
RU2413408C1 (en) | Method of methane fermentation of manure drains | |
Zagorskis et al. | Experimental biogas research by anaerobic digestion of waste of animal origin and biodegradable garden waste | |
Hasan et al. | Potential of Synechococcus elongatus UTEX 2973 as a feedstock for sugar production during mixed aquaculture and swine wastewater bioremediation | |
Nkemka | Two-stage conversion of land and marine biomass for biogas and biohydrogen production | |
Karaeva et al. | Possibilities of Obtaining Biogas from Manure and Amaranth | |
Molchanov et al. | Development of technology for the processing of organic waste and renewable plant materials with the production of biologically active substances for agricultural purposes | |
Gonde | The Effect of pH Control on Ammonium Release in Anaerobic Digestion | |
CN103626371A (en) | Method for producing biogas through dry type fermentation | |
RU2534243C1 (en) | Method of biogas obtaining |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200321 |