Высокоэффективная переработка ферментационного осадка
Фотографии: Завод Maabjerg Bioenergy, Йенс Бах
Самый крупный в настоящее время завод по производству биогаза работает с применением фильтров-отстойников от компании GEA
Деньги: высокое содержание фосфора и высокий метановый потенциал в твердых веществах
Обработка ферментационного осадка, т.е. обезвоживание, является основным условием, если необходимо избежать дорогостоящей транспортировки большого количества воды на большие расстояния. Для обработки ферментационного осадка используются различные технологии: фильтрация с применением шнековых прессов, ленточных фильтров, чашеобразных фильтров, вальцовых прессов или просеивающих машин, осаждение взвеси с применением емкостей или гидроциклонов или даже центрифугирование с применением фильтров-отстойников. Все указанные технологии имеют как отдельные преимущества, так и недостатки.
Относительно большие капиталовложения в приобретение фильтра-отстойника с лихвой компенсируются снижением общих издержек - совокупной стоимостью владения. Другие экономические и производственные факторы также подтверждают преимущества использования фильтра-отстойника. В частности, качество сепарации фосфора и азота с использованием фильтра-отстойника значительно выше по сравнению с использованием других технологий. Это постоянно подтверждается при проведении сравнительных испытаний и независимых исследований.
Это также означает: на рынке органических удобрений может быть получена высокая цена за концентрированные твердые вещества с содержащимся в них ценным фосфором. Другим ключевым фактором является высокий метановый потенциал в осажденных твердых веществах. Это представляет особый интерес, если навозная жижа будет использоваться для сжигания и производства энергии.
Завод Maabjerg Bioenergy применяет пять фильтров-отстойников
Преимущества сепарации с использованием фильтров-отстойников также подтверждены заводом по производству биогаза Maabjerg Bioenergy в г. Хольстебро (Дания), который был реконструирован в 2012 году. В настоящее время Maabjerg Bioenergy является самым крупным в мире заводом по производству биогаза. Завод был создан путем сотрудничества между фермерами, местными органами власти и теплоцентралями. С одной стороны, завод заинтересован в переработке и очистке навоза, поступающего от сельскохозяйственных предприятий; с другой стороны, он заинтересован в обеспечении теплом и энергией городов Хольстебро и Струер.
Завод по переработке биомассы рассчитан на ежегодную переработку около 500 000 тонн биомассы, поступающей от сельскохозяйственных предприятий и пищевой промышленности. Из данного объема биомассы завод производит около 20 млн кубометров биогаза и, соответственно, обеспечивает энергетический эквивалент в пределах 110 000 МВт*ч электроэнергии и около 100 000 кВт*ч горячей воды. В данном случае ежегодный объем выбросов углекислого газа в атмосферу снижается на 21 600 тонн. В целом, в будущем соответствующее ежегодное уменьшение выбросов при работе завода на полную мощность должно составить около 50 000 тонн с учетом также уменьшения выбросов Для обеспечения максимальной экологической безопасности при транспортировке биомассы на завод и снижения расходов на транспортировку завод Maabjerg планирует создание трубопроводной системы в радиусе 16 километров, которая соединит самых крупных поставщиков биомассы для завода.
Без такой системы поставки потребовалось бы ежедневное выполнение до 50 рейсов большегрузных автомобилей. Для обезвоживания ферментационного осадка на заводе Maabjerg были установлены три фильтра-отстойника серии UCD 535 и два фильтра-отстойника серии UCF 466 производства компании GEA. В результате высокого уровня сепарации фосфора и азота фильтрами-отстойниками общее ежегодное уменьшение избыточного содержания азота и фосфора в питательных веществах составило 400 и 500 тонн, соответственно. Такая эффективность разделения достигается без использования полимеров. Благодаря высокому метановому потенциалу в осажденной навозной жиже, в результате сжигания твердых веществ в специальной печи производится энергия в объеме 22 000 МВт*ч в год. Фосфор и азот остаются в золе, которая может быть также переработана.
Фотография: Завод Maabjerg Bioenergy, Йенс Бах
Важное значение геометрической формы
Правильная геометрическая форма резервуара и спиральной камеры имеет важное значение для получения правильной конструкции фильтра-отстойника. В этом случае компания GEA может задействовать весь имеющийся у нее опыт работы и накопленные знания. Полученный в результате сепарирования ферментационный осадок обезвоживается для получения сухой массы в пределах от 5-10% до примерно 30% от общего количества осадка. Содержание фосфора в жидком ферментационном осадке, например, составляет примерно от 1,5 кг на тонну примерно до 5-7 кг на тонну в обезвоженных твердых веществах, а содержание азота составляет примерно от 4-6 кг на тонну в жидком ферментационном осадке примерно до 8-10 кг на тонну обезвоженных твердых веществ. Таким образом, упрощается процесс транспортировки, расстояние которой в некоторых регионах может составлять до 500 километров, поскольку перевозится меньшее количество воды и вместо автоцистерн могут быть использованы большегрузные автомобили. Данная технология переработки навоза снижает транспортные расходы, а также повышает прибыль предприятия за счет высокого содержания фосфора и азота, равно как и высокого метанового потенциала.
Нововведения: Двухступенчатая сепарация
Впервые компания GEA предлагает систему двухступенчатой сепарации. В данном случае на второй стадии сепарации может быть выделено до 95% (по сравнению с 75% без использования химикатов) содержания фосфора в твердой фазе с добавлением небольшого количества химикатов для связывания самых мелких частиц растворимого в воде фосфора. Этот исключительно экономичный вариант представляет особый интерес для стран и регионов, которые имеют большие излишки питательных веществ и, соответственно, высокий показатель экспорта питательных веществ, например, Турции или Мексики.
Многолетний опыт работы
Компания GEA может использовать накопленный опыт работы, связанный с эксплуатацией заводов по производству биогаза, с 1988 года. С этого времени в Германии было введено в эксплуатацию более 6000 заводов всех размеров по производству биогаза. Имея огромное количество проектов строительства, Франция, Нидерланды, скандинавские страны и Англия, а также страны восточной Европы и США лишь сейчас открывают для себя многочисленные преимущества от производства биогаза. Предлагаемые компанией GEA декантеры способны выполнять переработку ферментационного осадка в объеме от трех до 100 кубометров в час. Абсолютно без использования химикатов декантеры от компании GEA, которые идеально подходят для выполнения данной работы, могут гарантировать очень высокую массу сухого вещества в твердых веществах, которая может составлять до 30%.
