Определение количества и качества биогаза при совместном сбраживании отсева ТБО и ОСВ

На следующем этапе работ нами было осуществлено сбраживание ОСВ и смеси ОСВ и ТБО в 10-тилитровых реакторах с непрерывным перемешиванием в термофильном режиме. Эксперимент проводился на базе немецко-российской биогазовой лаборатории в течение 21 суток (рис. 3.1). Такая длительность была обусловлена тем, что одной из задач данного эксперимента являлось описание изменения содержания метана в биогаза в фазу активного и затухающего газообразования.

Рис. 3.1. Выход биогаза из ОСВ и смеси ОСВ+ТБО при сбраживании в реакторах с непрерывным перемешиванием.

На рис. 1 видно, что, как и в первом эксперименте (однолитровые реакторы без перемешивания), добавление 10% отсева из ТБО приводило к повышению эффективности сбраживания. На 14 сутки эксперимента кумулятивный выход биогаза составил для ОСВ 125 мл, для смеси – 145 мл на 1 г сухого вещества. Сравнивая результаты экспериментов при и без перемешивания, необходимо отметить следующее. Перемешивание позволяет значительно повысить выход биогаза (в 2,4-3,7 раза). Это, вероятно, связано, с повышением доступности организмов для микроорганизмов-деструкторов в результате разбивания комков, отсутствия застойных зон и проч. Интересно, что в первом эксперименте добавка из отсева ТБО позволила увеличить выход биогаза в 1,77 раза, во втором же случае такое увеличение составило лишь 1,16 раза. Возможно, в первом случае отсев ТБО не только привнес в смесь недостающие источники питания микроорганизмов, но и изменил структуру смеси, сделав сам процесс биодеструкции более эффективным. Во втором случае перемешивание «сгладило» такой эффект от отсева ТБО.

Известно, что выделяемый при сбраживании биогаз имеет поликомпонентный состав: 50—87 % метана, 13—50 % CO₂, незначительные примеси H₂ и H₂S (Rasi et al., 2007). Для решения вопроса о целесообразности сбраживания тех или иных видов отходов, необходимы данные не об объеме выделяющегося газа, а о присутствии в нем полезных (метана) и вредных (сероводород) компонентов. Поэтому в течение эксперимента в реакторах с перемешиванием нами определялось содержание в биогазе следующих веществ: CH₄, CO₂, O₂ и H₂S. Результаты представлены на рис.3.2.

Как видно из рисунка 3.2, на 3-й день сбраживания содержание метана в биогазе достаточно низкое (40-42%), а содержание углекислого газа – напротив, высокое (46-49%). Это связано с тем, что в реакторах на первых этапах сбраживание еще присутствовал кислород, т.е. процесс биодеструкции осуществляли аэробные микроорганизмы. На 8-й день состав биогаза стабилизировался, он практически не изменялся до 21-го дня.

Кумулятивный объем метана при сбраживании ОСВ и смеси «ОСВ+ТБО» различается незначительно (в последнем случае – он несколько выше). Однако учитывая, что общий выход биогаза для смеси больше, сбраживание смеси является экономически более целесообразным – оно позволяет получить на 25% метана больше (109 по сравнению с 86 мл/г сухого вещества).

По содержанию сероводорода в биогазе варианты практически не различались между собой – на третий день сбраживания концентрация H₂S составила 2800, а на 21-й день – 710 ppm.

	Рис.3.2. Содержание компонентов в составе биогаза при сбраживании в реакторах с непрерывным перемешиванием (а,б – содержание основных газов – СН4, СО2, О2 и других при сбраживании ОСВ и ОСВ+отсева ТБО соответственно, в – содержание Н2S при сбраживании ОСВ и смеси «ОСВ+отсев ТБО»)