06.04. ВЫХОД БИОГАЗА И СОДЕРЖАНИЕ МЕТАНА
Выход биогаза на прямую зависит от вида используемого сырья, содержания сухого вещества в нем и качества сырья. Также выход биогаза зависит от используемой технологии брожения и используемого состава культур микроорганизмов, используемых в процесе брожения. Выход биогаза может достигать до 1,300 м³ из одного килограмма сырья.
Раньше, биогаз ассоциировался с навозом и при расчете объема выхода биогаза - использовалось понятие «животной единицы». На данный момент, когда биогаз научились получать из произвольного органического сырья, это понятие перестало использоваться. В настоящий момент, при расчетах выхода биогаза используется понятие сухого вещества (СВ или английское TS) или сухого остатка (СО). Вода, содержащаяся в биомассе, не даёт особого влияния на объем биогаза.
Различают теоретический (физически возможный) и технически-реализуемый выход газа.
В 1950-70-х годах технически возможный выход газа составлял всего 20-30 % от теоретического. Сегодня применение энзимов, бустеров для искусственной деградации сырья (например, ультразвуковых или жидкостных кавитаторов) и других приспособлений позволяет увеличивать выход биогаза на самой обычной установке с 60 % до 95 %.
Например из тонны навоза крупного рогатого скота можно получить 50—250 м³ биогаза с содержанием метана примерно 60 %, из растительных отходов можно получить от 50 до 500 м³ биогаза с содержанием метана до 70 %. Максимальное количество биогаза — это 1300 м³ с содержанием метана до 87 % — можно получить из жира.
На практике из 1 кг сухого вещества получают в среднем от 300 до 500 литров биогаза.
В таблице показаны некоторые значения выхода биогаза на килограмм сухого вещества для разных видов сырья после 10-20 дней ферментации при мезофильной температуре.
| Тип сырья | Выход газа (м3 на килограмм сухого вещества) | Содержание метана (%) |
| А. Навоз животных | ||
| Навоз КРС | 0,250 - 0,340 | 65 |
| Свиной навоз | 0,340 - 0,580 | 65 - 70 |
| Птичий помет | 0,310 - 0,620 | 60 |
| Конский навоз | 0,200 - 0,300 | 56 - 60 |
| Овечий навоз | 0,300 - 0,620 | 70 |
| Б. Отходы хозяйства | ||
| Сточные воды, фекалии | 0,310 - 0,740 | 70 |
| Овощные отходы | 0,330 - 0,500 | 50-70 |
| Картофельная ботва | 0,280 - 0,490 | 60 - 75 |
| Свекольная ботва | 0,400 - 0,500 | 85 |
| С. Растительные сухие отходы | ||
| Пшеничная солома | 0,200 - 0,300 | 50 - 60 |
| Солома ржи | 0,200 - 0,300 | 59 |
| Ячменная солома | 0,250 - 0,300 | 59 |
| Овсяная солома | 0,290 - 0,310 | 59 |
| Кукурузная солома | 0,380 - 0,460 | 59 |
| Лен | 0,36 | 59 |
| Свекольный жом | 0,17 | |
| Листья подсолнечника | 0,3 | |
| Клевер | 0,430 - 0,490 | |
| D. Другое | ||
| Трава | 0,280 - 0,630 | 70 |
| Листва деревьев | 0,210 - 0,290 | 58 |
КРАТКАЯ ТАБЛИЦА МОЖНО СКАЧАТЬ ПОЛНУЮ ТАБЛИЦУ
Чтобы расчитать выход биогаза из конкретного сырья, необходимо провести лабораторные испытания или посмотреть справочные данные и определить содержание жиров, белков и углеводов. При определении последних важно узнать процентное содержание быстроразлагаемых (фруктоза, сахар, сахароза, крахмал) и трудноразлагаемых веществ (например, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин). Определив содержание веществ, можно вычислить выход газа для каждого вещества по отдельности и затем сложить.
Для определения выхода биогаза из свежего сырья с помощью таблицы сначала нужно определить влажность свежего сырья. Для этого можно взять килограмм свежего навоза, высушить его и взвесить сухой остаток. Влажность навоза в процентах можно подсчитать по формуле: (1 - вес высушенного навоза)х100%.
Подсчитать, какое количество свежего навоза с определенной влажностью будет соответствовать 1 кг сухого вещества, можно следующим образом: от 100 отнимаем значение влажности навоза в процентах, а затем делим 100 на это значение:
100: (100% - влажность в %).
Пример 1
Если вы определили, что влажность используемого в качестве сырья навоза КРС равна 85%. то 1 килограмм сухого вещества будет соответствовать 100:(100-85) = около 6,6 килограмма свежего навоза. Значит, с 6.6 килограмма свежего навоза мы получаем 0,250 - 0,320 м3 биогаза: а с 1 килограмма свежего навоза КРС можно получить в 6.6 раза меньше: 0.037 - 0,048 м3 биогаза.
Пример 2
Вы определили влажность свиного навоза - 80%, значит, 1 килограмм сухого вещества будет равен 5 килограммам свежего свиного навоза. Из таблицы мы знаем, что 1 килограмм сухого вещества (или 5 кг свежего свиного навоза) выделяет 0,340 - 0,580 м3 биогаза. Значит, 1 килограмм свежего свиного навоза выделяет 0,068-0,116 м3 биогаза.
Примерные значения
Если известен вес суточного свежего навоза, то суточный выход биогаза будет примерно следующим:
• 1 тонна навоза КРС — 40-50 м3 биогаза;
• 1 тонна свиного навоза — 70-80 м3 биогаза;
• 1 тонна птичьего помета — 60 -70 м3 биогаза. Нужно помнить, что примерные значения приводятся для готового сырья влажностью 85% - 92%.
Вес биогаза
Объемный вес биогаза составляет 1,2 кг на 1 м3, поэтому при подсчете количества получаемых удобрений необходимо вычитать его из количества перерабатываемого сырья.
Для среднесуточной загрузки 55 кг сырья и дневном выходе биогаза 2,2 - 2.7 м3 на голову КРС масса сырья уменьшится на 4 - 5% в процессе переработки его в биогазовой установке.
Свалочный газ — одна из разновидностей биогаза. Получается на свалках из муниципальных бытовых отходов.