Барбара Эдер, Хайнц Шульц. Биогазовые установки. Практическое пособие
Подождите немного. Документ загружается.
Собственно для утилизации отходов существует обязательность
использования утилизирующей установки. Но на основе §4, абзац 1, положение 2
Законодательства о безотходных технологиях и переработку отходов, утилизация
или переработка отходов допустима также в установках, используемых
преимущественно не для утилизации отходов, если они не вызывают опасных
выбросов в окружающую среду и имеют соответствующее разрешение. Если
биогазовая установка перерабатывает отходы в том смысле, как это изложено в
Законодательстве о безотходных технологиях и переработке отходов, то она
должна иметь разрешение согласно Федеральному закону о защите от вредных
выбросов (смотр. также раздел Разрешения).
В правовых нормах Законодательства о Законодательства о безотходных
технологиях и переработке отходов в первую очередь регулируются условия
переработки для содержащих токсические вещества отходов (Таблица 3.7).
Положения о биоотходах
В положении о биоотходах регулируется использование биоотходов на землях
сельскохозяйственного, лесохозяйственного и садового применения.
Биоотходами в смысле этого документа являются: „отходы животного или
растительного происхождения для утилизации которых, ... можно использовать
разлагающие микроорганизмы”. К ним относятся, например, перележалые продукты
питания, остатки от производства консерв, отходы жира и жироловок, спельта,
зерновая пыль, молочная сыворотка, фруктовая и овощная барда, драбина, отходы
кухонь и столовых. Далее однозначно сформулировано, что „отходы растений,
происходящие с ... сельскохозяйственных угодий ... не являются биоотходами".
Остатки брожения в этом случае получают название „переработанных в анаэробных
условиях биоотходов".
Положения о биоотходах регулируют в частности требования к переработке
(гигиенизация, сортировка и т.д.), утилизацию и контроль за биоотходами (§3 и
дополнение 1). Основою является то, что биоотходы перед переработкой (напр. в
качестве средств для удобрения) должны быть обработаны таким образом, чтобы
можно было гарантировать их инфекционную и фитобезопасность (Дополнение 2
Положения о биоотходах, смотр. главу 11 гигиена). Какие виды отходов могут
перерабатываться и какие рекомендуются или запрещаются, изложено в
Дополнении 1 Положения о биоотходах.
Дальнейшими важными для переработки пунктами являются граничные
показатели токсичности, максимальн допустимое количество внесения в грунт
(Таблица 3.7), запрет на внесение в грунт и обязанность документального
подтверждения. В случае превышения норм по уровню содержания тяжелых
металлов, могут применяться исключения для внесения в грунт, если это от этого не
будут страдать окружающие. Для кадмия исключение невозможно (§4 Абз. 3
Положения о биоотходах). Для органических токсинов предельных границ нет.
Положение не относится:
• к самостоятельной переработке биоотходов собственного производства, которые
будут самостоятельно использоваться на собственных сельскохозяйственных
площадях, а также компостирование своими силами в частных домашних хозяйствах
или на небольших садовых участках. Под самостоятельным использованием
имеется ввиду внесение произведенных на собственном производстве
растительных отходов на свои собственные посевные поля. Самостоятельным
использованием считается также возврат из общей переработки своей доли отходов
с дальнейшим ее вносом на своих сельскохозяйственных площадях.
• если применяется положение о отходах очистных сооружений .
• если биоотходы дорлжны утилизироваться согластно другим правовым нормам
(сравн. Закон о борьбе с эпизоотиями и т.д.).
Законы и положения для применения разных классов веществ
Вещество Законы Положения
Местные удобрения Закон о средствах для
удобрения
Положения о средствах для
удобрения (при использовании
в сельском хозяйстве и за его
пределами)
Положение о средствах для
удобрения (при
сельскохозяйственном
использовании)
Положение ЕС о гигиене №1774
Биоотходы
(согласно определению
Положения о биоотходах)
Закон о безотходных
технологиях и переработке
отходов
Закон о средствах для
удобрения
Положения о биоотходах (при
использовании в сельском
хозяйстве и за его пределами)
Положение о средствах для
удобрения
Остатки животных Закон о утилизации туш
животных
Закон о борьбе с эпизоотиями
либо
Закон о безотходных
технологиях и переработке
отходов (редко)
всегда: Закон о средствах для
удобрения
Редко – положения о
биоотходах
Положения о средствах для
удобрения (при использовании
с несельскохозяйственной
целью)
Всегда – Положение ЕС о
гигиене № 1774
Фильтрационная грязь (осадок) Закон о безотходных
технологиях и переработке
отходов
Закон о средствах для
удобрения
Положение о фильтрационной
грязи (при использовании с
сельскохозяйственной целью,
при использовании для
сельского хозяйства)
Положения о средствах для
удобрения (при
сельскохозяйственном и
несельскохозяйственном
использовании)
Положение о удобрениях (при
сельскохозяйственном
использовании)
Таблица 3.18: Законы, регулирующие работу с разными видами субстратов
Положения ЕС о гигиене
Положения ЕС с гигиеническими требованиями относятся ко всем субстратам
животного происхождения, не пригодным для потребления человеком. В
зависимости от степени опасности, субстраты поделяют на три категории (смотр.
Раздел 11 гигиенизация). Материалы из третих стран всегда должны проходить
стерилизацию. В частности эти положения регулируют:
• вид обработки, который будет применяться (стерилизация, гигиенизация),
• нормы разрыва между зданиями биогазовой установки и животноводческими
цехами,
• обязательства пл контролю и документации,
• очистка и дезинфекция транспортных средств и резервуаров, которые попадают за
пределы территории биогазовой установки.
Положения о средствах для удобрения
Положения о средствах для удобрения содержит информацио о разрешении
на применение и маркировку средств для удобрения. Органические отходы можно
использовать в качестве средств для удобрения и пускать в обращение лишь в том
случае, если они будут иметь разрешение на применение как удобрение из
вторичного сырья.
Разрешение на изготовление средств для удобрения могут получить лишь те
вещества, которые имеют разрешение на выращивание в виде растений и их
переработка или другое применение приносит пользу.
В дополнении 1 положений о средствах для удобрения более детально
описаны типы средств для удобрения:
• названия типов,
• минимальные требования к содержанию (питательных веществ),
• компоненты, определяющие тип, формы питательных веществ и их растворимость,
• оценка и дополнительные требования,
• сотав; вид изготовления и особые требования.
Лишь если переброженные субстраты (кроме чистых местных удобрений)
имеют разрешение на использование в качестве удобрений их вторичного сырья, их
можно использовать в качестве как сельскохозяйственные удобрения. Такие
категории удобрений должны
соответствовать требованиям законодательства к
отходам, а также требованиям законодательства к средствам для удобрения. Кроме
того они должны выполнять санитарно-противоэпидемические требования и
требования по фитогигиене к средствам для удобрения.
Допуск предоставляется принципиально лишь по запросу, который подается в
Федеральное министерство питания, сельского и лесного хозяйства. Со
вступлением в силу этих положений
, все продекты, соответствующие тому или
иному типу, пригодны для свободного обращения и действительны для всей
территории страны, это значит, что в дальнейшем они не требуют отдельных
разрешений.
Положения о удобрениях
Положение о удобрениях регулирует использование местных удобрений животного
происхождения (твердый навоз, навозная жижа, жидкий навоз). Кроме огарничения
по количеству существует общий запрет о внесении в грунт местных удобрений в
период с 15 ноября по 15 января (основное время).
Какое количество основных питательных веществ можно вносить на луга и
возделываемые земли в год, показывает Таблица 3.14. В необработанную пахотную
землю можно без сомнения вносить жидкий навоз, жижу и птичий помет. После
сбора основного урожая с такими удобрениями можно вносить не более 40 кг NH
4
-N
или 80 кг общего N на гектар. Для местных удобрений, потери при хранении для
жидкого гноя могут составлять до 10%, для твердого гноя - до 25% и при внесении -
до 20%. Проблема в применения этих положений состоит в том, что до сих пор не
выяснено, попадают ли под их действие отходы брожения возодновляемого сыръя.
Положения имеют неодинаковую силу во всей Федерации.
4 Процессуальная техника
4.1 Характеристики процесса
Большое разнообразие разных методов добычи биогаза можно свести к
нескольким вариантам с точки зрения технических характеристик процесса.
Принципиальное различие в методах работы разных установок состоит в способе
подачи (методы порционной подачи/проточный), по типу смешивания (полное
смешивание или пробочное проталкивание), одно- или многоступенчатая система и/
либо по консистенции субстрата (твердое сыръе или метод переработки в текучем-
/мокром виде) (Изображение 4.1).
Метод периодической подачи
Для метода порционной подачи (в этом случае термин с английского „batch"
значит загрузку, наполнение, порция) характерно наполнение бродильной камеры за
один прием. Порция проходит брожение до конца заданного для этого времени, на
протяжении которого субстрат не добавляют и не вынимают. Производство газа
начинается после наполнения, достигает максимальной производительности, после
чего начинает падать (сравн. Изобр. 2.2). Под конец, по истечению заданного
времени брожения, бродильная камера опустошается также за один прием. При
этом часть бродильного шлама возвращают обратно чтобы привить
«разработанные» бактерии.
Для метода порционной подачи (Изобр. 4.3) характерны:
• кроме жидких субстратов можно также перерабатывать твердые субстраты с
высоким содержанием сухого вещества.
• профилактические осмотры и ремонт ферментатора можно проводить после
каждого цикла
• необходимо иметь массу для прививания, которая в отдельных случаях может
достигать больших порций
• неравномерная выработка газа, если не использовать последовательно несколько
резервуаров
• надежный гигиенизирующий эффект.
Проточный метод
По такому методу работают почти все сельскохозяйственные биогазовые
установки. Ферментаторы должны быть постоянно заполнены. При подаче свежего
субстрата равное ему количество выталкивается из ферментатора. Проточный
метод характеризуется:
• последовательной подачей
• постоянным процессом гниения
• стабильной выработкой газа
• профилактика и ремонт наполненного ферментатора возможны не в полном
объеме.
Метод полного смешивания
Установки, в которых субстрат
полностью перемешивается как в
котле, часто встречются в
сельскохозяйственной практике.
Новый поступающий материал
перемешивается с одержимым
ферментатора, так что отпадает
необходимость в затравливании и
процесс межет начинатся
непосредственно после внесения. Разумеется в проточных установках время
брожения субстрата тогда соответствует расчитанному среднему времени
брожения, поскольку вследствие смешивания часть свежего материала покидает
ферментатор. При планировании этому фактору необходимо также приделить
внимание. Загрузка бродильной камеры установок полного смешивания может
достигать до 4 кг органического сухого субстрата на м
3 объема в день.
Метод пробочного проталкивания субстрата
В установках, использующих пробочное проталкивание, субстрат
продвигается как пробка в продольном направлении по ферментатору. Диаметр
такого резервуара должен быть намного меньше чем его длинна, следует
рассчитывать соотношение диаметра к длинне как минимум 1:4. Мешалку
необходимо установить поперечно к направлению течения, она может также
подогревать
течение. Перемешивание преимущественно будет происходить в
поперечном направлении. То, что свежий материал будет перемешиваться с
переброженым будет регулироваться названным способом вплоть до его
прекращения.
Благодаря такой работе в этих установках удается достичь высокого
гигиенизирующего эффекта. При определенных обстоятельствах может возникнуть
потребность в затравливании с целью быстрейшего приведения процесса в
действие. Важно отметить, что такая конструкция занимает много места.
В зависимости от исполнения мешалки, установки такого типа можно загружать
существенно выше чем становки полного смешивания. На практике известна
загрузка 5-10 кг органического сухого вещества/м3 объема ферментатора в день.
Как правило после описанного типа ферментатора устанавливают большой
дображиватель, который делает возможным длительное брожение.
Одно или многоступенчатый метод
Брожение субстрата с целью получения биогаза может проходить с
использованием одно или многоступенчатого метода ведения процесса. При
использовании одноступенчатого метода, как это уже было изложено в Главе 2.1,
процесс брожения проходит 4 этапа в одном единственном резервуаре, для систем
полного перемешивания эти этапы во времени и пространстве происходят
параллельно, для установок системы периодического режима работы эти процессы
происходят последовательно во времени один за другим. В установках пробочного
движения наблюдается определенное временное смещение. При многоступенчатом
методе пытаются разделить разные этапы процесса по разным камерам, как с
помощью разных резервуаров или с помощью отделения в ферментаторе. При этом
необходимо учесть, что для создания кислой среды и образования метана
необходимы разные условия.
4.4: Ферментатор биогазовой установки для порционного брожения твердого навоза
Многоступенчатые методы используются:
- если субстрат должен обязательно пройти гигиенизацию,
- если объем бродильной камеры небольшой, а мы стремимся повысить степеь
гидролиза или разложения,
- если субстраты тяжело перемешивать с технической точи зрения и при очень
большой загрузке ферментатора, если планируется пробочное движение
субстрата.
4.1.1 Метод работы на твердых субстратах
Метод, при которому происходит брожение твердых веществ часто
неправильно называют сухой ферментацией. Хотя это определение неправильно,
но термин прижился и упоминается в новом Заоне ЕС о энергии. Важно еще раз
упоменуть о том, что при любой форме брожения неизбежным условиемявляется
наличие влаги, меняется лишь в зависимости от типа установки метод ее работы.
Многие разработчики биогазовых установок, которые предлагают неосредственно
подавать твердые субстраты в ферментатор называюь свою систему «метод сухой
ферментации». Однако разумеется, что эти системы относятся к мокрым методам
переработки.
Установками по брожению твердых субстратов являются такие установки, в
которых субстрат подается в штабелированном виде в ферментатор где и прходит
процесс брожения без дальнейшего его передвижения. Пропитанный бродильной
жижей субстрат пребывает в резервуаре на протяжении всего брожения и по
окончанию процесса в таком же виде без дополнительных манипуляций (напр.
сепарирования) вынимается из ферментатора.
Метод последовательной переработки твердого вещества
В прошлом предпринималось много попыток по последовательной
переработке сельскохозяйственных субстратов в твердом виде, тоесть без
дополнительной жидкости. Разные методы, как например DRANCO (англ. Dry