дигестат что это такое
Переваривать
Резюме
Процесс производства дигестата
Характеристики
Типология
Агробиологическая ценность
Качественный дигестат повышает урожайность сельскохозяйственных культур, обеспечивая питательными веществами и помогая поддерживать или восстанавливать гумификацию почвы (поскольку лигнин и другие молекулы, участвующие в гумификации, относительно хорошо сохраняются во время пищеварения, что также может разлагать определенные органические загрязнители и определенные патогенные микробы).
Физико-химические характеристики дигестата варьируются в зависимости от входов, вводимых в реактор, и в зависимости от типа разложения. Их изучали путем наблюдения за его воздействием на сельскохозяйственные культуры, а в последнее время их также изучают путем биохимического фракционирования, потенциальной минерализации углерода и азота, изотопного отслеживания питательных веществ и т. Д.
Его агрономическая ценность (удобрение и почвенный кондиционер) обычно оценивается по двум основным критериям:
В начале 2000-х годов все еще необходимо было заполнить пробелы в знаниях, например, в отношении долгосрочного воздействия дигестата на возделываемые или пастбищные почвы, влияния предшественников гумуса, образующихся во время созревания дигестатов, биологической усвояемости фосфора и т. Д.
Экономическая ценность
В Канаде Martel et al. (2013) оценили стоимость 35 м3 сброженного свиного навоза на основе содержания в нем питательных веществ N, P и K, а также коэффициентов эффективности. В этом случае фермер сэкономил 560 долларов / га по сравнению с закупкой обычных минеральных удобрений NPK.
Использование: утилизация или восстановление
Дигестат также можно использовать в качестве ежедневного покрытия для свалок, если не соблюдаются стандарты разбрасывания (в зависимости от местных ограничений).
Правила
Одобрение
Санитария
Он проводится только в некоторых случаях (например, в 10% случаев для 18 дигестатов, изученных в Швейцарии).
Это может быть сделано до или после переваривания и длится от 2 до 5 часов (от 50 до 70 ° C ).
Правовой статус
В 2015 году производители сельскохозяйственных дигестатов и некоторые администрации по-прежнему стремятся придать ему статус, способствующий его развитию в сельском хозяйстве, что потребует утверждения и перехода от текущего статуса отходов к статусу рыночного продукта, одобренного и / или стандартизированного.
Во Франции
Исследовательская работа
Исследования особенно интересны
Дигестат
ЧТО ТАКОЕ ДИГЕСТАТ?
Дигестат — это продукт, который остается после анаэробного сбраживания биоразлагаемого сырья: осадок сточных вод, пищевые отходы, отходы животноводства или другие органические отходы. Анаэробное сбраживание (AD) производит два основных продукта: волокнистый дигестат, состоящий как из твердой, так и из жидкой форм, и природный биогаз, который выделяется в процессе анаэробного сбраживания, – оба из которых могут быть повторно использованы. При дальнейшем расщеплении этих отдельных продуктов из каждого можно извлечь ценные остатки, что делает анаэробное сбраживание энергоэффективным и рентабельным способом производства чистой и возобновляемой энергии, а также переработки и сокращения отходов.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ АНАЭРОБНОГО СБРАЖИВАНИЯ
В настоящее время управление отходами и энергией занимает одно из первых мест в повестке дня в области социальной и экологически ответственной переработки. Однако несмотря на то, что системы AD могут быть спроектированы таким образом, чтобы удовлетворять потребности в переработке продукции и обеспечивать превосходные преимущества в плане экономии энергии и затрат, существуют и другие важные факторы, которые необходимо учитывать в процессе проектирования системы, такие как:
— Затраты, ресурсы и энергия, связанные с удалением и транспортировкой дигестата, особенно если установка находится в отдаленном месте или для нее нет местного применения.
— Использование дигестата, содержащего побочные продукты животного происхождения.
— Требования к пастеризации различных продуктов для различных видов использования.
— Соблюдение местных норм при использовании дигестата в качестве удобрения.
ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СБРАЖИВАНИЯ
Концентрирование и выпаривание дигестата
После получения дигестата в процессе анаэробного сбраживания полученный «влажный» дигестат можно разделить на твердый и жидкий и подвергнуть дальнейшей концентрации. Концентрирование твердого продукта позволяет получить более компактный и насыщенный питательными веществами продукт, а выпаривание жидкого продукта позволяет уменьшить его объем на 80%, получив ценную жидкость, обогащенную питательными веществами и конденсат, который может быть повторно использован в других частях установки AD, например, для разбавления сырья, поступающего в переднюю часть метантенка. Система HRS DCS была разработана как замкнутый цикл. Самодостаточная система, которая не требует дополнительных затрат воды или энергии, так как все элементы используются и никаких отходов не образуется.
Высокие температуры, необходимые для концентрирования дигестата, могут вызвать выделение аммиака, вместе с которым появляется резкий запах. DCS решает эту проблему путем кислотного дозирования дигестата серной кислотой, которая снижает уровень рН, превращая аммиак в сульфат аммония, который не только менее пахуч, но и является идеальным биоудобрением.
Выпаривание дигестата является экономически выгодным вариантом для установок AD, так как при этом производится более качественное полезное сырье, минимизируются затраты на транспортировку и удаление отходов, повышается энергоэффективность, экологическая ответственность и репутация бренда.
Пастеризация Дигестата
Чтобы использовать дигестат в качестве удобрения для земли, он должен быть очищен от опасных химических веществ и вредных агентов, таких как патогены. Требуется пастеризация дигестата, при этом требования ко времени и температуре процесса определяются национальными нормативными документами, касающимися использования продукта. Пастеризация — это термический процесс. Отработанное тепло используется для нагрева дигестата, а изолированные ёмкости используются для выдержки дигестата при температуре пастеризации необходимое количество времени.
HRS DPS (система пастеризации дигестата) использует рекуперацию энергии и, как правило, в два-три раза эффективнее традиционных систем. HRS DPS передает энергию от более горячего (пастеризованного) осадка к более холодному (непастеризованному) осадку, снижая потребление энергии до 70 процентов и максимально используя тепло, которое в противном случае было бы потеряно. Это также позволяет обойти необходимость установки дополнительного источника тепла, например, котла на биомассе, что может увеличить стоимость проекта на сотни тысяч фунтов. Кроме того, DPS можно использовать вместе с измельчителями для уменьшения и контроля максимального размера твердых частиц, содержащихся в дигестате.
Система HRS DPS был разработана с трубами со спиральной накаткой, а не гладкими трубами, потому что они способствуют увеличению эффективности теплопередачи за счет создания дополнительной турбулентности. Это не только уменьшает загрязнение, поскольку дигестат с меньшей вероятностью прилипает к стенкам труб, но и значительно сокращает время простоя и требования к техническому обслуживанию, а также увеличивает общий срок службы системы.
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
Процесс AD основан на обеспечении постоянного тепла в метантенке, однако количество энергии, необходимое для этого, часто меньше, чем общее количество энергии, выделяемое теплоэлектростанциями системы. Улавливая избыточную энергию, ее можно использовать для других тепловых процессов на установке AD, таких как выпаривание и пастеризация дигестата. Тепло от теплоэлектростанции можно получить в двух формах: вода для охлаждения двигателя (обычно 90-70 ºC) и выхлопные газы (выходят при температуре 450-500 ºC).
Если общее количество тепловых электростанций будет недостаточным для обеспечения всех процессов, потребуются другие источники тепловой энергии, такие как паровые или водяные котлы, которые могут работать на биомассе, природном газе или других ресурсах. Решение о том, как и какой источник энергии следует использовать для какого процесса в системе AD, будет зависеть от нескольких факторов.
HRS разрабатывает оптимальные процессы теплопередачи для систем AD с использованием следующих технологий теплопередачи:
ТЕПЛООБМЕННИКИ СЕРИИ HRS DTI
Теплообменники HRS серии DTI предназначены для всех областей применения, связанных с дигестатом и осадком. Теплообменник типа «труба в трубе» с технологией спиральной накатки, обеспечивает гораздо более высокую скорость теплопередачи по сравнению с гладкотрубными теплообменниками за счет дополнительного уровня турбулентности. Высокий уровень турбулентности значительно снижает скорость образования нагара на поверхности теплообмена и тем самым увеличивает время работы системы. Внутренняя труба большого диаметра позволяет легко перерабатывать продукты сбраживания, содержащие волокна или крупные частицы, а конструкция DTI позволяет значительно упростить очистку и обслуживание по сравнению с традиционными спиральными теплообменниками.
ТЕПЛООБМЕННИКИ СЕРИИ HRS DTR
Серия HRS DTR представляет собой адаптированную версию теплообменника серии HRS DTI. И DTI, и DTR серии выполнены в виде трубчатых теплообменников, которые включают внутреннюю трубу большого диаметра со спиральной накаткой, однако серия DTR была специально разработана для прямой рекуперации тепла от продукта к продукту, где тепло, выделяемое из горячего дигестата, может быть передано холодному дигестату внутри теплообменника. Кроме того, осмотр и очистка межтрубного пространства облегчаются благодаря съемной внутренней трубке теплообменника DTR серии.
ТЕПЛООБМЕННИКИ СЕРИИ HRS G
Теплообменник HRS G серии представляет собой теплообменник из нержавеющей стали, разработанный специально для охлаждения выхлопных газов и рекуперации тепла. Охлаждение и рекуперация тепла из выхлопных газов могут повысить эффективность тепловых электростанций и использоваться в других процессах установки, таких как нагрев сырья и метантенка, пастеризация и концентрирование дигестата. Серия G представляет собой компактную систему, которая использует технологию спиральной накатки труб для повышения скорости теплопередачи и рекуперации энергии.
HRS СКРЕБКОВЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ
Серия теплообменников со скребками HRS предназначена для решения самых сложных задач в области теплопередачи, а именно загрязнения теплообменников и обработки высоковязких жидкостей. В AD процессе обе проблемы являются обычным явлением, обусловленным высоким содержанием загрязнений самого дигестата и процессами испарения/концентрирования, используемыми при его производстве. Механическое перемещение скребкового механизма внутри теплообменников, таких как запатентованная серия HRS Unicus, которая совершает возвратно-поступательное движение, и серия HRS R, которая вращается, обеспечивает высокую теплопередачу и чистоту поверхностей теплообмена.
ПРЕИМУЩЕСТВА ОПТИМИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АНАЭРОБНОГО СБРАЖИВАНИЯ
Энергоэффективность, сокращение занимаемой площади и масштабируемость имеют основополагающее значение для всех проектов систем HRS. При наличии правильной системы они могут обеспечить следующие преимущества:
Дигестат материал, оставшийся после анаэробное пищеварение из биоразлагаемый сырье. Анаэробное пищеварение производит два основных продукта: дигестат и биогаз. Дигестат производится как ацидогенез и метаногенез и каждый имеет разные характеристики.
Содержание
Ацидогенный дигестат
Ацидогенный дигестат волокнистый и состоит из структурного растительного вещества, включая лигнин и целлюлоза. Ацидогенный дигестат обладает высокими влагоудерживающими свойствами. Дигестат также может содержать минералы и остатки бактерии.
Метаногенный дигестат
Использует
Основное использование дигестата в качестве почвенный кондиционер. [1] Ацидогенный дигестат обеспечивает удержание влаги и содержание органических веществ в почвах. Этот органический материал может подвергаться дальнейшему аэробному разрушению в почва. Метаногенный дигестат обеспечивает питательные вещества для растение рост. Его также можно использовать для защиты почвы от эрозии.
Ацидогенный дигестат также можно использовать в качестве экологически чистый наполнитель для придания структуры композитные пластмассы.
Испытания на выращивание дигестата из смешанных отходов показали здоровые результаты роста сельскохозяйственных культур. [2] Дигестат также можно использовать при интенсивном выращивании растений в теплицах, например в Дигепоника.
Было показано, что применение дигестата подавляет болезни растений и индуцирует резистентность. Применение дигестата оказывает прямое воздействие на болезни, передающиеся через почву, и косвенное воздействие, стимулируя биологическую активность.
Дигестат и компост
Лечение, например с помощью ультразвуковой обработки, как было показано, усиливает солюбилизацию дигестата, что измеряется повышенными уровнями потребности в растворимом химическом кислороде (sCOD), общего количества растворимого органического углерода (sTOC) и общего количества растворимого азота (sTN), выделяемых в раствор. [3]
Стандарты на дигестат
Стандарт дигестата, полученного при анаэробном сбраживании, можно оценить по трем критериям: химическим, биологическим и физическим аспектам. Химическое качество необходимо учитывать с точки зрения тяжелых металлов и других неорганических загрязнителей, стойких органических соединений и содержания макроэлементов, таких как азот, фосфор и калий. В зависимости от источника биологические отходы могут содержать патогенные микроорганизмы, которые могут привести к распространению болезней человека, животных или растений, если их не контролировать.
Физические стандарты компостов включают в себя в основном факторы внешнего вида и запаха. Хотя физическое загрязнение не представляет проблемы для здоровья людей, растений или животных, загрязнение (в виде пластмасс, металлов и керамики) может вызвать негативное восприятие в обществе. Даже если компост высокого качества и соблюдаются все стандарты, общественное мнение о компостах на основе отходов все еще существует. Об этом напоминает наличие видимых загрязнений.
В Великобритании Общедоступная спецификация (называемый PAS110) регулирует определение дигестата, полученного в результате анаэробного расщепления биоразлагаемых материалов с разделенными источниками. [4] Спецификация гарантирует, что все переваренные материалы имеют постоянное качество и соответствуют своему назначению. Если биогазовая установка соответствует стандарту, ее дигестат будет считаться полностью восстановленным и переставшим быть отходами, и его можно будет продавать под названием «Биоудобрение». [5]
Дигестат что это такое
Дигестат все еще остается относительно новым источником альтернативного удобрения, однако, с более частым применением биогазовых установок в Великобритании все большее число фермеров применяют дигестат на своих землях для уменьшения расходов на искусственные удобрения, сообщает Farmers Weekly.
Последние данные NNFCC (National Non-Food Crops Centre) и WRAP свидетельствуют о том, что существует потенциально важный источник получения удобрения для фермеров – растения, поддающиеся ферментации, в результате чего получается дигестат.
Фермеры сейчас все более ценят дигестат как альтернативное удобрение, которое может выступить как драйвер рынка. «Основная возможность для фермеров, которые хотят использовать дигестат, но не имеющих возможность приобрести биогазовую установку, это автономная «кустарная установка» по переработке пищевых растительных отходов», сообщает David Tompkins – эксперт WRAP.
«Производственные мощности биогазовых установок почти наверняка возрастут в ближайшие годы, поскольку имеются миллионы тонн пищевых отходов, которые потенциально могут быть использованы для генерации биогаза. Питательные вещества от брожения могли бы дополнить или заменить питательные вещества из минеральных удобрений, обеспечивая лучшие возможности развития рынка», комментирует эксперт.
Что же такое дигестат? Твердый остаток после процесса гниения с пониженным содержанием биологически разлагаемых веществ называется дигестат. Он содержит такие компоненты, как азот: 2.3-4.2 кг/т, фосфор: 0.2-1.5 кг/т, калий: 1.3-5.2 кг/т. Дигестат может быть использован как удобрение; он близок к компосту, следовательно, может применяться для повышения плодородия почв.
В случае, что этот материал соответствует всем параметрам, предусмотренным постановлением Министерства охраны окружающей среды, его можно использовать в качестве удобрения, добавки к компосту или для поверхностной обработки территории.
Дигестат
ЧТО ТАКОЕ ДИГЕСТАТ?
Дигестат — это продукт, который остается после анаэробного сбраживания биоразлагаемого сырья: осадок сточных вод, пищевые отходы, отходы животноводства или другие органические отходы. Анаэробное сбраживание (AD) производит два основных продукта: волокнистый дигестат, состоящий как из твердой, так и из жидкой форм, и природный биогаз, который выделяется в процессе анаэробного сбраживания, – оба из которых могут быть повторно использованы. При дальнейшем расщеплении этих отдельных продуктов из каждого можно извлечь ценные остатки, что делает анаэробное сбраживание энергоэффективным и рентабельным способом производства чистой и возобновляемой энергии, а также переработки и сокращения отходов.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ АНАЭРОБНОГО СБРАЖИВАНИЯ
В настоящее время управление отходами и энергией занимает одно из первых мест в повестке дня в области социальной и экологически ответственной переработки. Однако несмотря на то, что системы AD могут быть спроектированы таким образом, чтобы удовлетворять потребности в переработке продукции и обеспечивать превосходные преимущества в плане экономии энергии и затрат, существуют и другие важные факторы, которые необходимо учитывать в процессе проектирования системы, такие как:
Компания HRS разрабатывает специализированные экологические системы с учетом всех факторов, которые необходимо учитывать наряду с потребностями каждого предприятия при переработке отходов. А также определяет, где можно получить максимальную выгоду от трех ключевых компонентов систем переработки отходов — биогаза, твердых частиц дигестата и жидкого дигестата.
ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СБРАЖИВАНИЯ
Концентрирование и Выпаривание Дигестата
После получения дигестата в процессе анаэробного сбраживания полученный «влажный» дигестат можно разделить на твердый и жидкий и подвергнуть дальнейшей концентрации. Концентрирование твердого продукта позволяет получить более компактный и насыщенный питательными веществами продукт, а выпаривание жидкого продукта позволяет уменьшить его объем на 80%, получив ценную жидкость, обогащенную питательными веществами и конденсат, который может быть повторно использован в других частях установки AD, например, для разбавления сырья, поступающего в переднюю часть метантенка. Система HRS DCS была разработана как замкнутый цикл. Самодостаточная система, которая не требует дополнительных затрат воды или энергии, так как все элементы используются и никаких отходов не образуется.
Высокие температуры, необходимые для концентрирования дигестата, могут вызвать выделение аммиака, вместе с которым появляется резкий запах. DCS решает эту проблему путем кислотного дозирования дигестата серной кислотой, которая снижает уровень рН, превращая аммиак в сульфат аммония, который не только менее пахуч, но и является идеальным биоудобрением.
Хотя объем дигестата уменьшается, содержание питательных веществ не просто сохраняется после концентрации — оно увеличивается.
Выпаривание дигестата является экономически выгодным вариантом для установок AD, так как при этом производится более качественное полезное сырье, минимизируются затраты на транспортировку и удаление отходов, повышается энергоэффективность, экологическая ответственность и репутация бренда.
Пастеризация Дигестата
Чтобы использовать дигестат в качестве удобрения для земли, он должен быть очищен от опасных химических веществ и вредных агентов, таких как патогены. Требуется пастеризация дигестата, при этом требования ко времени и температуре процесса определяются национальными нормативными документами, касающимися использования продукта. Пастеризация — это термический процесс. Отработанное тепло используется для нагрева дигестата, а изолированные ёмкости используются для выдержки дигестата при температуре пастеризации необходимое количество времени.
HRS DPS (система пастеризации дигестата) использует рекуперацию энергии и, как правило, в два-три раза эффективнее традиционных систем. HRS DPS передает энергию от более горячего (пастеризованного) осадка к более холодному (непастеризованному) осадку, снижая потребление энергии до 70 процентов и максимально используя тепло, которое в противном случае было бы потеряно. Это также позволяет обойти необходимость установки дополнительного источника тепла, например, котла на биомассе, что может увеличить стоимость проекта на сотни тысяч фунтов. Кроме того, DPS можно использовать вместе с измельчителями для уменьшения и контроля максимального размера твердых частиц, содержащихся в дигестате.
Система HRS DPS был разработана с трубами со спиральной накаткой, а не гладкими трубами, потому что они способствуют увеличению эффективности теплопередачи за счет создания дополнительной турбулентности. Это не только уменьшает загрязнение, поскольку дигестат с меньшей вероятностью прилипает к стенкам труб, но и значительно сокращает время простоя и требования к техническому обслуживанию, а также увеличивает общий срок службы системы.
Для получения дополнительной информации посмотрите наш короткий видеоролик о процессе пастеризации осадка.
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
Процесс AD основан на обеспечении постоянного тепла в метантенке, однако количество энергии, необходимое для этого, часто меньше, чем общее количество энергии, выделяемое теплоэлектростанциями системы. Улавливая избыточную энергию, ее можно использовать для других тепловых процессов на установке AD, таких как выпаривание и пастеризация дигестата. Тепло от теплоэлектростанции можно получить в двух формах: вода для охлаждения двигателя (обычно 90-70 ºC) и выхлопные газы (выходят при температуре 450-500 ºC).
Если общее количество тепловых электростанций будет недостаточным для обеспечения всех процессов, потребуются другие источники тепловой энергии, такие как паровые или водяные котлы, которые могут работать на биомассе, природном газе или других ресурсах. Решение о том, как и какой источник энергии следует использовать для какого процесса в системе AD, будет зависеть от нескольких факторов.
HRS разрабатывает оптимальные процессы теплопередачи для систем AD с использованием следующих технологий теплопередачи:
ТЕПЛООБМЕННИКИ СЕРИИ HRS DTI
Теплообменники HRS серии DTI предназначены для всех областей применения, связанных с дигестатом и осадком. Теплообменник типа «труба в трубе» с технологией спиральной накатки, обеспечивает гораздо более высокую скорость теплопередачи по сравнению с гладкотрубными теплообменниками за счет дополнительного уровня турбулентности. Высокий уровень турбулентности значительно снижает скорость образования нагара на поверхности теплообмена и тем самым увеличивает время работы системы. Внутренняя труба большого диаметра позволяет легко перерабатывать продукты сбраживания, содержащие волокна или крупные частицы, а конструкция DTI позволяет значительно упростить очистку и обслуживание по сравнению с традиционными спиральными теплообменниками.
ТЕПЛООБМЕННИКИ СЕРИИ HRS DTR
Серия HRS DTR представляет собой адаптированную версию теплообменника серии HRS DTI. И DTI, и DTR серии выполнены в виде трубчатых теплообменников, которые включают внутреннюю трубу большого диаметра со спиральной накаткой, однако серия DTR была специально разработана для прямой рекуперации тепла от продукта к продукту, где тепло, выделяемое из горячего дигестата, может быть передано холодному дигестату внутри теплообменника. Кроме того, осмотр и очистка межтрубного пространства облегчаются благодаря съемной внутренней трубке теплообменника DTR серии.
ТЕПЛООБМЕННИКИ СЕРИИ HRS G
Теплообменник HRS G серии представляет собой теплообменник из нержавеющей стали, разработанный специально для охлаждения выхлопных газов и рекуперации тепла. Охлаждение и рекуперация тепла из выхлопных газов могут повысить эффективность тепловых электростанций и использоваться в других процессах установки, таких как нагрев сырья и метантенка, пастеризация и концентрирование дигестата. Серия G представляет собой компактную систему, которая использует технологию спиральной накатки труб для повышения скорости теплопередачи и рекуперации энергии.
HRS СКРЕБКОВЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ
Серия теплообменников со скребками HRS предназначена для решения самых сложных задач в области теплопередачи, а именно загрязнения теплообменников и обработки высоковязких жидкостей. В AD процессе обе проблемы являются обычным явлением, обусловленным высоким содержанием загрязнений самого дигестата и процессами испарения/концентрирования, используемыми при его производстве. Механическое перемещение скребкового механизма внутри теплообменников, таких как запатентованная серия HRS Unicus, которая совершает возвратно-поступательное движение, и серия HRS R, которая вращается, обеспечивает высокую теплопередачу и чистоту поверхностей теплообмена.
Подробнее о теплообменниках со скребковой поверхностью серии HRS R и серии Unicus читайте здесь.
ПРЕИМУЩЕСТВА ОПТИМИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АНАЭРОБНОГО СБРАЖИВАНИЯ
Энергоэффективность, сокращение занимаемой площади и масштабируемость имеют основополагающее значение для всех проектов систем HRS. При наличии правильной системы они могут обеспечить следующие преимущества:
Прочитайте тематическое исследование, чтобы увидеть, как производственное предприятие, оснащенное системой обработкой дигестата, сравнивается с предприятием без неё, а также прогнозы окупаемости инвестиций.