N E W S
O F T H E N A T IO N A L A C A D E M Y O F S C IE N C E S O F T H E R E P U B L IC O F K A Z A K H S T A N S E R I E S O F B I O L O G I C A L A N D M E D I C A L
IS S N 2 2 2 4 -5 3 0 8
V o lu m e 3, N u m b e r 321 (2 0 1 7 ), 39 - 43
UDC 628.336.6
K. U. S ultangaliyeva, Z h. K. B akhov, A. A. A b u b ak iro v a, B. Z h. M utaliyeva M. Auezov South K azakhstan State University, Shymkent, Kazakhstan.
E-mail: swallow0101@ mail.ru, zhbakhov@ mail.ru, azhar.baikal79@ mail.ru, m_bota@ mail.ru
EVALUATION OF THE ANAEROBIC DIGESTION OF AGRICULTURAL WASTE IN LEACH-BED REACTOR
FOR BIOGAS PRODUCTION
A b stract. Anaerobic digestion processes for agricultural wastes are widely used to reduce environmental and social issues and as a way of alternative renewable energy production. Anaerobic dry ferm entation of agricultural waste (cattle manure) was investigated to evaluate an efficiency of the single-stage leach-bed process for biogas production. The experiments were perform ed in batch-operation mode at the temperature o f 40±0,2°C. Bioreactor w ith a working volume o f 50 L had been constructed by modifying leach-bed reactor and fixed-bed reactor. The reactor was equipped w ith immobilization device positioned at the bottom as a layer o f polyethylene packing rings.
Experimental reactors were tested during a period o f 28 days in R un 1 and 21 days in R un 2. The performance o f the reactor was analyzed in terms o f the biogas production. According to the results, the average cumulative biogas yield was (0.331±0.005) N m 3 (kg oDM )-1, average percentage o f methane was (47.13±1.40)% during the anaerobic digestion. Anaerobic digestion o f agricultural waste in leach-bed reactor is feasible and stable process for biogas production without anaerobic pretreatment and mixing, and im m obilization o f microflore on the supporting material im proved methane production.
K eyw ords: anaerobic digestion, biogas, agricultural waste, methane, leach-bed reactor.
I n tr o d u c tio n . N o w a d a y s, a n a e ro b ic d ig e stio n p ro c e sse s fo r ag ric u ltu ra l w a ste s are w id e ly u se d to red u ce e n v iro n m e n ta l an d so cial issu es in th e areas o f liv e sto c k a n d p o u ltry farm s, a n d it h as b e c o m e an a lte rn ativ e w a y o f ren e w a b le e n e rg y p ro d u c tio n . N u m e ro u s stu d ies h a d b e e n c o n d u c te d in o rd e r to in c re a se a n d stab ilize b io g a s y ie ld , o p tim ize an a e ro b ic b io g a s tec h n o lo g ie s. O ne o f th e w a y s o f op tim iz a tio n o f b io g a s p ro d u c tio n is im p ro v e m e n t o f b io re a c to rs desig n . Since su c c e ssfu l a p p lic a tio n o f an a e ro b ic fe rm e n ta tio n te c h n o lo g ie s fo r tre a tm e n t o f o rg a n ic w aste fro m a g ric u ltu ra l an d in d u stria l p ro d u c tio n is la rg e ly d e p e n d e n t o n th e d e v e lo p m e n t an d u se o f h ig h -ra te a n a e ro b ic b io re acto rs. In su ch re acto rs, a larg e am o u n t o f su b strate is p ro c e sse d , an d o p tim a lly d e sig n e d b io re a c to r can red u ce p ro c e ssin g tim e an d im p ro v e th e p ro c e ssin g effic ie n cy , re su ltin g in a n o v erall re d u c tio n in p ro c e ssin g c o st [1].
A n d su ch h ig h -ra te re a c to rs as th e an a e ro b ic stirred ta n k re a c to r, th e a n a e ro b ic c o n ta c t p ro c e ss, th e a n aero b ic se q u e n tia lly c y clic re a cto r, th e a n a e ro b ic fix e d -b e d rea cto r, th e ex p a n d e d o r flu id iz e d -b e d reacto r, th e u p flo w a n a e ro b ic slu d g e b la n k e t reacto r, th e an a e ro b ic b a rrie r reacto r, le a c h -b e d re a c to r can be m e n tio n e d [2;3]. In su ch reacto rs, th e av erag e g ro w th rate o f m e th a n o g e n ic b a c te ria is m u c h lo w e r th a n th e g ro w th rate o f ac id o g e n ic b a c te ria a n d th e o v erall rate o f b io m e th a n o g e n e sis p ro c e ss is c o n tro lle d b y m e th a n o g e n e sis stage in a n a e ro b ic fe rm e n ta tio n o f w aste w a te r w ith th e lo w so lid s co n ten t. P a ra w ira (2 0 0 4 ) [4] in h is w o rk s fo u n d o u t, th a t th e b io m e th a n o g e n e sis rate can b e a c c e lera te d b y in crease o f c o n v e rsio n rate o f V F A into m e th a n e b y in c reasin g th e c o n c e n tra tio n o f th e m e th a n o g e n ic b a c te ria in the rea cto r, an d o ffe re d tw o w a y s to in crea se o f m ic ro flo ra c o n cen tratio n :
- u se o f sep arate c e llu la r a g g lo m e ra te s in th e fo rm o f "slu d g e g ran u les" to im p ro v e th e ir se d im e n ta tio n p ro p e rtie s a n d red u c e th e w a sh in g o u t d eg ree o f m icro flo ra;
- a llo w m e th a n o g e n ic b a c te ria cells cells to g ro w in th e im m o b iliz e d fo rm in in e rt "carriers", w h ic h h a v e h ig h sp ecific g ra v ity h ig h e r th a n cells [4, 5].
In th is p re se n t p a p e r w e g iv e re su lts o f in v e stig a tio n a n d e v a lu a tio n o f th e p e rfo rm a n c e o f sin g le stage le a c h -b e d re a c to r fo r tre a tm e n t o f so lid cattle m a n u re , c o n c e n tra tin g o n th e b io g a s p ro d u c tio n an d b io g a s co m p o sitio n .
M a te r ia ls a n d m e th o d s
F e e d s to c k . C attle m a n u re w as p ro v id e d b y liv e sto c k farm o f th e U n iv e rsity o f H o h en h eim . F o r each ex p e rim e n ts an d ru n s w ere re q u ire d 3 k g o f cattle m a n u re an d 19 L o f in o cu lu m . T h e in o c u lu m w as fe rm e n te d cattle slu rry th a t w as u se d as le a ch ate fo r th e m ic ro b ia l in itia tio n o f sin g le-p h ase lea c h -b e d p ro c e ss w ith im m o b iliz a tio n o f m ic ro o rg a n ism s an d fo r re c irc u latio n sy stem . F re sh m a n u re (F M ) as re c e iv e d an d in o c u lu m sam p les w e re a n a ly z e d in trip lic a te fo r its D ry M a tte r (D M ) an d m o istu re co n ten t, O rg an ic D ry M a tte r (o D M ) an d ash c o n te n t ac c o rd in g to stan d ard m e th o d s o f A P H A (1 9 9 5 ) [6]. A c c o r
d an ce w ith resu lts o f te ste d su b stra te a n a ly sis, D M c o n te n t o f cattle m a n u re w a s 2 5 .9 3 % a n d 8 4 .0 7 % o f so lid s w e re oD M .
E x p e r im e n ta l s e t-u p a n d o p e r a tio n . B io re a c to r w ith a w o rk in g v o lu m e o f 50 L h a d b e e n c o n stru c te d b y m o d ify in g le a c h -b e d re a c to r a n d fix e d -b e d reactor. F u ll c h a ra c teristic s o f th e ex p e rim e n td l set-up are g iv e n in K o ra z b e k o v a e t al. (2 0 1 3 ) [1]. T he ex p e rim e n ts w e re c o n d u c te d in th e b io g a s la b o ra to ry o f th e S tate In stitu te o f A g ric u ltu ra l E n g in e e rin g a n d B io e n e rg y o f th e U n iv e rsity o f H o h e n h e im (S tu ttg art, G erm an y ). T he re acto rs w ere m a in ta in e d a t 4 0 ± 0 ,2 0C an d o p e ra te d a t a b a tc h m o d e u n til b io g as p ro d u c tio n w as d etec ted . A n a e ro b ic d ig e stio n w as p e rfo rm e d in tw o ru n s, la ste d 28 d ay s fo r R u n 1 an d 21 d ay s fo r R u n 2 o f H y d ra u lic R e te n tio n T im e (H R T ) in th re e re p lic a te in d ic a te d as E x p erim en ts.
R e s u lts a n d d is c u s s io n
E x p e rim e n ta l re acto rs w ere te ste d d u rin g a p e rio d o f 28 d ay s in R u n 1 an d 21 d ay s in R u n 2 to assess th e d ry fe rm e n ta tio n o f cattle m a n u re o n a m o d ifie d le a c h -b e d w ith im m o b iliz a tio n d ev ice reacto rs.
B io g as p ro d u c tio n w as d e p ic te d b y b io g a s v o lu m e an d m e th an e co n ten t. C u m u lativ e b io g a s an d m e th an e p ro d u c tio n w e re d e te rm in e d b y su m m in g d a ily b io g a s an d m e th a n e y ie ld , re sp e c tiv e ly . A ll th e e x p e rim e n ta l re p e titio n s o f 2 ru n s sh o w ed sim ila r fin d in g s. T o d esc rib e th e fe atu res o f th e cu m u la tiv e b io g as an d m e th a n e y ie ld w as se le c te d E x p e rim e n t 1. R esu lts o f cu m u la tiv e b io g a s p ro d u c tio n fro m E x p e ri
m e n t 1 are sh o w n in F ig u re. T he ra p id in itial b io g a s p ro d u c tio n w a s due to re a d ily b io d e g ra d a b le o rg an ic m a tte r a n d p re se n c e o f h ig h c o n te n t o f th e m e th a n o g e n s as d e p ic te d in F ig .1 . T he b io g a s g e n e ra tio n started a fte r in o c u la tin g , k e p t in c re a sin g u n til re a c h in g th e p e a k , an d th e n b e g a n to d ec lin e (L i e t al., 2 0 1 1 ) [7]. R u n 1 sh o w ed th e m a x im u m b io g a s p ro d u c tio n o n d a y 4 in th e a m o u n t o f 0.0 3 2 N m 3 (kg o D M )-1 an d d a ily b io g as g e n e ra tio n w as o b se rv e d m o re th a n 0.018 N m 3 (kg o D M )-1 b e tw e e n d ay s 2 an d 10, re d u c e d to less th a n 0.005 N m 3 (kg o D M )-1 a fte r d a y 19. T he c u m u lativ e b io g as y ie ld w as in d ic a te d as 0.3 2 7 N m 3 (kg o D M )-1 a t th e e n d o f R u n 1. B io g a s p ro d u c tio n sta rte d fa ste r in R u n 2, i.e.
©
E
Duration o f digestion (days)
Cumulative biogas production (Experiment 1)
p e a k b io g a s g e n e ra tio n (0 .0 4 7 N m 3 (k g o D M )-1) w as a c h ie v e d u p to d ay 3 o f th e e x p e rim e n t d e m o n stratin g th e m a x im u m d eg ree o f b io g a s fo rm a tio n till d ay s 9 (d aily p ro d u c tio n m o re 0.02 N m 3 (kg o D M )-1) an d in te n siv e m e ta b o lism o f m ic ro o rg a n ism s, since re a c to r w as e n ric h e d w ith m e th a n o g e n s b e c a u se o f b io film fo rm a tio n an d u se o f fe rm e n te d le ach ate fro m p re v io u s run. T he cu m u la tiv e b io g a s p ro d u c tio n w as 0.328 N m 3 (kg o D M )-1 a t th e en d o f 2 1 -d a y o f H R T . T h ere w e re n o t o b se rv e d se v eral p e a k s d u rin g th e d ig e stio n p ro c e ss in b o th tw o ru n s as re p o rte d b y L i e t al. (2 0 1 1 ) [7].
T he cu rv e o f cu m u la tiv e m e th a n e p ro d u c tio n g av e v o lu m e o f 0.148 N m 3 (kg o D M )-1. R u n 2 sh o w e d a ra p id in itia tio n o f m e th a n o g e n e sis fro m th e e a rly d ay s an d th e m a x im u m m e th a n e y ie ld w a s 0,0 2 2 N m 3 (kg o D M )-1, 1.6 tim e s m o re th a n in R u n 1 du e to th e h ig h c o n te n t o f m eth a n e -p ro d u cin g b a c te ria re su lted in im m o b iliz a tio n o f m ic ro o rg a n ism s o n th e su p p o rtin g m a terials. T he to ta l m e th a n e y ie ld w as 0,1 5 0 N m 3 (kg o D M )-1 a t th e en d o f th e d ig e stio n p ro cess.
T he b io g a s q u a lity f o r E x p e rim e n t 1. A s d ep icted , th e in itial p e rc e n ta g e o f m e th a n e in th e b io g a s h as in c re a se d an d e x c e e d ed 2 6 .5 % a fte r 3 d ay s o f start-u p , an d 5 0 % o n d ay 5 an d k e p t it up to th e en d o f R u n 1 p re se n tin g stable p h a se o f th e d ig estio n . T he m e th a n e c o n te n t rea c h e d 3 5 % o n 2 d ay s an d in c re a se d sh arp ly to 6 6 % o n d ay 7 as a p e a k p e rc e n ta g e o f m e th an e in R u n 2. B u t th e m a x im a l m e th an e p e rc en tag e in R u n 1 a c h ie v e d o ne d ay la te r th a n in R u n 1 o n d ay 8 (56.1% ). T he p e rc e n ta g e o f c a rb o n d io x id e e x c e e d ed th e m e th a n e p e rc e n ta g e d u rin g 4 days. T he m a x im u m p e rc e n ta g e o f ca rb o n d io x id e w as 5 3 .4 % o n d ay 2 in R u n 1 a n d 5 0 % o n d a y 3 in R u n 2, th o se w ere fo llo w e d b y a g ra d u a l d ec re a se to 37% . T he p e rc e n ta g e o f c a rb o n d io x id e h as sta b iliz e d in b e tw e e n 42 to 4 5 % fro m d ay 6 a n d 5, re sp e c tiv e ly in R u n s 1 an d 2. H ig h in itia l p e rc e n ta g e o f c a rb o n d io x id e an d lo w m e th an e p e rc e n ta g e asso c ia te d w ith th e b io c h em ic al tra n sfo rm a tio n o f o rg a n ic m a tte r in a n a e ro b ic d ig estio n . In th e seco n d stage o f an a e ro b ic d ig e stio n (a c id o g e n esis) 7 0 % o f lo w m o le c u la r w e ig h t co m p o u n d s, su ch as sim p le su g ars, am in o acid s an d fa tty acid s d e c o m p o se d to acetate, c a rb o n d io x id e an d h y d ro g e n , a n d th e re m ain in g 3 0 % to v o latile fatty acid s (V F A ) an d a lc o h o ls [7, 8]. In a d d itio n , th e re g e n e ratio n tim e o f a c id o g e n ic b a c te ria (B acte- rio id s, C lo strid ia) is 2 4 -3 6 h [9]. T he m e th a n e c o n te n t in c re a se d in te n siv e ly an d th e m a x im u m p e rc en tag e also a c h ie v e d fa ste r fo r 1 d ay e a rlie r in R u n 2, b e c a u se R u n 2 w as in itia te d w ith le ach ate fro m R u n 1, w h ic h c o n ta in e d a h ig h c o n c e n tra tio n o f m ic ro o rg a n ism s [10].
F in al d a ta o f b io g a s p ro d u c tio n o n th e re su lts o f e x p erim en ts are sh o w n in tab le. A n d in acco rd an ce w ith ta b le 1, (0 .3 3 1 ± 0 .0 0 5 ) N m 3 (kg o D M )-1 b io g a s (sta n d a rd e rro r = 0 .0 0 3 ) w ith a n av e ra g e p e rc e n ta g e o f m e th a n e (4 7 .1 3 ± 1 .4 0 )% w a s o b ta in e d d u rin g th e a n a e ro b ic fe rm e n ta tio n o f cattle m a n u re in th e re a c to r w ith im m o b iliz a tio n device.
Production and energy content of the biogas from the anaerobic fermentation in the leach-bed reactor Experiment Biogas yield,
Nm3 (kg oDM)-1
Average methane content, %
Maximum methane content,%
Methane yield, Nm3 (kg oDM)-1
Energy value, kWh (kg oDM)-1
Experiment 1a 0.328±0.001 45.50±0.3 61.10±7.10 0.149±0.001 14.8±0.14
Experiment 2a 0.337±0.002 48.10±1.4 68.10±0.14 0.162±0.006 16.1±0.56
Experiment 3a 0.329±0.008 47.75±2.5 65.25±0.07 0.157±0.004 15.6±0.40
Final mean value 0.331 47.13 64.80 0.156 15.50
Standard deviation 0.005 1.40 3.52 0.007 0.66
Standard error 0.003 0.82 2.03 0.004 0.379
Final range b 0.331±0.005 47.13±1.40 64.80±3.52 0.156±0.007 15.50±0.66
1 а - Data are expressed as mean±standard deviation of two runs.
2 6 - Data are expressed as mean±standard deviation of three runs and experiments.
T he m a x im u m m e th an e p e rc e n ta g e w a s fo u n d in th e v a lu e o f (6 1 .1 0 ± 7 .1 0 )% in E x p e rim e n t 1, (6 8 .1 0 ± 0 .1 4 )% in E x p e rim e n t 2 a n d (6 5 .2 5 ± 0 .0 7 )% in E x p e rim e n t 3. T he fin al v a lu e w a s (6 4 .8 0 ± 3 .5 2 )%
w ith a stan d ard e rro r o f 2 .0 3 % . C u m u lativ e m e th a n e y ie ld w a s (0 .1 4 9 ± 0 .0 0 1 ); (0 .1 6 2 ± 0 .0 0 6 ) and (0 .1 5 7 ± 0 .0 0 4 ) N m 3 (kg o D M )-1 fo r E x p e rim e n ts 1, 2 an d 3, a n d th e fin al ran g e w as (0 .1 5 6 ± 0 .0 0 7 ) N m 3 (kg o D M )-1 w ith a sta n d ard e rro r o f 0.0 0 4 N m 3(kg o D M )-1. E n e rg y c o n te n t ra n g e d b e tw e e n 14.8-16.1 in th re e e x p erim en ts. C a lc u la te d fin al ran g e lies in th e a m o u n t o f (1 5 .5 0 ± 0 .6 6 ) k W h (kg o D M )-1 w ith the sta n d ard e rro r o f 0.3 7 9 k W h (k g o D M )-1.
In c o n c lu sio n , d ry fe rm e n ta tio n o f cattle m a n u re w ith d ry m a tte r c o n te n t o f 2 5 .9 3 % in lea c h -b e d re a c to r w ith o u t a n a e ro b ic p re tre a tm e n t an d m ix in g is fe a sib le an d stab le p ro c e ss fo r p ro d u c tio n o f b io g as fro m ag ric u ltu ra l w a ste s. Im m o b iliz a tio n o f m e th a n o g e n s o n th e su p p o rtin g m a te ria ls (p o ly eth y len e p a c k in g rin g s) in le a c h -b e d re a c to r im p ro v e d b io g a s p ro d u ctio n .
REFERENCES
[1] Korazbekova K.U., Bakhov Zh.K., Saparbekova A.A. Dry Fermentation of Agricultural Waste in the Modified Leach- bed Reactor with Immobilization of Microorganisms // Biotechnology. 2013. Vol. 12(6). P. 236-244.
[2] Mes T.Z.D., Stams A.J.M., Reith J.H., Zeeman G. Methane production by anaerobic digestion of wastewater and solid wastes. The Netherlands: Dutch Biological Hydrogen Foundation, 2009. Ch. 4. P. 58-102.
[3] Demirel B., Scherer P. The roles of acetotrophic and hydrogenotrophic methanogens Turing anaerobic conversion of biomass to methane: a review // Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 2008. N 7. P. 173-190.
[4] Parawira W. Anaerobic Treatment of agricultural residues and wastewater. Application of high-rate reactors: doctoral dissertation PhD. Sweden, 2004. 53 p.
[5] Korazbekova K.U., Bakhov Zh.K. Performance of Leach-bed Reactor with Immobilization of Microorganisms in terms of Methane Production Kinetics // Journal of Biological Sciences. 2014. Vol. 14(4). P. 236-244.
[6] APHA. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Washington DC, 1995. 53 p.
[7] Li J., Jha A.K., He J., Ban Q., Chang S., Wang P. Assessment of the effects of dry anaerobic co-digestion of cow dung with waste water sludge on biogas yield and biodegradability // International Journal of the Physical Sciences. 2011. Vol. 6(15).
P. 3723-3732.
[8] Seadi T.A., Rutz D., Prassl H., Kottner М., Finsterwalder Т., Volk S., Janssen R. Biogas. Handbook. Denmark, 2008.
125 p.
[9] Deublein D., Steinhauser A. Biogas from Waste and Renewable Resources. Germany, 2008. 423 p.
[10] Bahov Zh.K., Lemmer A., Korazbekova K.U. Ispol'zovanie reaktora so sloem vyshhelachivanija i immobilizacii metanogennyh bakterij pri anajerobnom brozhenii navoza // Izvestija NAN RK. Serija biologicheskaja i medicinskaja. 2013.
N 4(298). P. 155-160.
К. У. С ^ л т а т а л и е в а , Ж . К. Б ах о в, А. А. А б убаки рова, Б. Ж . М у тал и ева М. Эуезов атындагы О щ у с п к Казакстан м ем лекетпк университет^ Ш ымкент, Казакстан
Б И О Г А З 0Н Д 1Р1С1 Y Ш IН С1ЛТ1ЛЕНД1РУ Ц А Б А Т Ы Б А Р Р Е А К Т О Р Д А А У Ы Л Ш А Р У А Ш Ы Л Ь Щ Ц А Л Д Ь Щ Т А Р Ы Н Ь Щ А Н А Э Р О Б Т Ы А Ш У Ы Н Б А Г А Л А У
А н н о тац и я . Ауыл шаруашыльщ калдыктарынын анаэробты ашу п р о ц е с экологияльщ жэне элеум етп к мэселелердi темендету, сонымен катар калпына келпрш етш энергияныц альтерн ати ва eндiрiлуi Yшiн 6y m
элемде кец колданылады. Биогаз eндiруде 6iр сатылы сiлтiлендiру кабаты бар процестiн тиiмдiлiгiн багалау Yшiн ауыл шаруашылык калдыктарынын ^ i кара мал киы) к¥ргак анаэробты ферментациясы жYргiзiлдi.
Тэж1рибелер 40±0,2°С температурада кезендi режимде жYPдi. Ж^мыс кeлемi 50 л. биореактор сiлтiлендiру кабаты бар реактор мен б е к т л г е н кабаты бар реакторды модификациялау жолымен к¥растырылды. Реактор полиэтилен буылган сакиналар кабаты тYрiндегi иммобилизациялау кондыргысымен жабдыкталган. Ол реактор тYбiнде орналаскан. Тэжiри6елiк реакторлар Сынак 1-де 28 кYн, ал Сынак; 2-де 21 кYн бойы сы- налды. Реактордын eнiмдiлiгi биогаз eндiру бойынш а талданды. Нэтижелерге сэйкес, анаэробы ашу кезiнде биогаздын кум улятивп шыгуы (0,331±0,005) N м3(кг oDM )-1, метаннын орташ а пайызы (47,13±1,40)% к¥ра- ды. Ауыл шаруаш ылык калдыктарынын анаэробты ашуы сiлтiлендiру кабаты бар реакторда араластруды жэне алдына ала анаэробты eндеудi кажет етпейтiн, жYзеге асыруга болатын жэне орныкты процесс болып табылады жэне микрофлораны кондыргыда иммобилизациялау метаннын шыгуын жаксартады.
ТYЙiн сездер: анаэробты ашу, биогаз, ауыл шаруаш ылык калдыктары, метан, сiлтiлендiру кабаты бар реактор.
К. У. С у л т ан гал и е в а, Ж . К. Б ах о в, А. А. А б убаки рова, Б. Ж . М у та ли ева Ю жно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова, Ш ымкент, Казахстан О Ц Е Н И В А Н И Е А Н А Э Р О Б Н О Г О Б Р О Ж Е Н И Я С Е Л Ь С К О Х О З Я Й С Т В Е Н Н Ы Х О Т Х О Д О В
В Р Е А К Т О Р Е С О -С Л О Е М В Ы Щ Е Л А Ч И В А Н И Я Д Л Я П Р О И ЗВ О Д С Т В А Б И О Г А З
А н н о тац и я. Процессы анаэробного сбраживания сельскохозяйственных отходов широко используются во всем мире для уменьш ения экологических и социальных проблем, а также как альтернативное произ
водство возобновляемой энергии. Была проведена анаэробная сухая ферментация сельскохозяйственных отходов (навоз крупного рогатого скота) для оценки эффективности одностадийного процесса со-слоем вы щелачивания для производства биогаза. Эксперименты проводились в режиме периодического действия при температуре 40±0,2°С. Биореактор с рабочим объемом 50 л был сконструирован путем модификации реак
тора выщелачивания и реактора с неподвижным слоем. Реактор был оборудован иммобилизационным ус
тройством, расположенным на дне в виде слоя полиэтиленовых упаковочных колец. Экспериментальные реакторы были испытаны в течение 28 дней в опыте 1 и 21 дней в опыте 2. Производительность реактора была проанализирована с точки зрения производства биогаза. По результатам средний кумулятивный выход биогаза составил (0,331±0,005) Nм3 (кг oDM )-1, средний процент метана (47,13±1,40)% в течение анаэробного сбраживания. Анаэробное сбраживание сельскохозяйственных отходов в реакторе со-слоем выщелачивания является осуществимым и стабильным процессом производства биогаза без анаэробной предварительной обработки и смешивания, а иммобилизация микрофлоры на подложке улучш ает производство метана.
К л ю ч ев ы е слова: анаэробное сбраживание, биогаз, сельскохозяйственные отходы, метан, реактор со- слоем выщелачивания.
