Fermentacja beztlenowa umożliwia przekształcenie odpadów rolniczych, takich jak gnojowica czy substraty roślinne, w biogaz będący źródłem odnawialnej energii. Produktem ubocznym tego procesu jest poferment – materiał bogaty w składniki odżywcze, który po odpowiedniej obróbce może stanowić źródło cennych surowców.
Jak jednak skutecznie przygotować poferment do dalszego wykorzystania i jednocześnie odzyskać jak najwięcej wartościowych składników? Odpowiedzi na to pytanie poszukiwał zespół ESMIL podczas serii testów przeprowadzonych z wykorzystaniem prasy śrubowo-dyskowej MDQ oraz systemu membranowego.
Demonstracja systemu obróbki pofermentu ESMIL
Brytyjski zespół ESMIL przeprowadził demonstrację systemu łączącego prasę śrubowo-dyskową MDQ (ESMIL–Tsurumi) z instalacją membranową wykorzystującą superfiltrację (SF) i odwróconą osmozę (RO). Testom poddano poferment pochodzący z gnojowicy bydlęcej oraz substratów roślinnych.
Demonstracja potwierdziła skuteczność zintegrowanego rozwiązania w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych i spotkała się z dużym zainteresowaniem przedstawicieli sektora fermentacji beztlenowej (AD).
W rezultacie ESMIL został zaproszony do przeprowadzenia badań laboratoryjnych (jar test) na pofermencie pochodzącym z innej instalacji fermentacji beztlenowej. Tym razem materiał procesowy stanowił poferment z fermentacji gnojowicy drobiowej oraz kukurydzy.
Obróbka pofermentu z gnojowicy drobiowej i kukurydzy
Poferment charakteryzował się zawartością suchej masy na poziomie 7,3–7,5% oraz wysoką lepkością, co znacznie utrudniało zarówno kondycjonowanie chemiczne, jak i późniejsze odwadnianie.
Przeprowadzone przez specjalistów ESMIL badania laboratoryjne wykazały, że uzyskanie stabilnych kłaczków oraz skuteczne oddzielenie faz wymaga rozcieńczenia medium, a następnie odpowiednio dobranego dozowania chlorku żelaza i polimeru kationowego.
Na podstawie wyników badań opracowano optymalną strategię kondycjonowania chemicznego, którą następnie zweryfikowano podczas testów pilotażowych z wykorzystaniem prasy śrubowo-dyskowej MDQ (ESMIL–Tsurumi).
Odwadnianie pofermentu z wykorzystaniem prasy śrubowej MDQ ESMIL-Tsurumi
Wyniki badań laboratoryjnych pozwoliły określić optymalną strategię kondycjonowania chemicznego i przygotować proces do kolejnego etapu: testów pilotażowych prowadzonych na obiekcie, w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych.
W tym celu zainstalowano pilotażową prasę śrubowo-dyskową MDQ-201, która umożliwiła weryfikację przyjętych założeń procesowych oraz optymalizację parametrów pracy.
Testy potwierdziły wysoką skuteczność procesu odwadniania, osiągając następujące parametry:
- zawartość suchej masy w odwodnionym placku: 22,1%,
- zawartość suchej masy w filtracie: 0,1–0,2%.
Podczas testów udało się również znacząco ograniczyć zużycie środków chemicznych w porównaniu z wartościami określonymi na etapie badań laboratoryjnych.
Doczyszczanie filtratu z wykorzystaniem systemu membranowego ESMIL
Filtrat uzyskany podczas odwadniania kierowano następnie do instalacji membranowej wykorzystującej superfiltrację (SF) oraz odwróconą osmozę (RO).
Proces membranowy umożliwił rozdzielenie filtratu na dwa wartościowe strumienie:
- koncentrat bogaty w składniki odżywcze, który może zostać wykorzystany m.in. do celów nawozowych,
- oczyszczoną wodę nadającą się do ponownego wykorzystania w procesie technologicznym.
Takie podejście pozwala nie tylko ograniczyć ilość odpadów, ale również zwiększyć stopień wykorzystania zasobów znajdujących się w pofermencie.
Od testów do pełnoskalowej instalacji
Po zakończeniu testów pilotażowych prasa śrubowo-dyskowa MDQ-201 pozostała na obiekcie, umożliwiając klientowi dalszą eksploatację instalacji w rzeczywistych warunkach pracy. W tym czasie urządzenie pracowało stabilnie i niezawodnie, potwierdzając skuteczność procesu oraz zwiększając zaufanie użytkownika do planowanego wdrożenia pełnoskalowej instalacji.
Uzyskane wyniki przewyższyły początkowe założenia i stworzyły solidną podstawę do rozpoczęcia projektowania pełnoskalowej instalacji, dostosowanej do indywidualnych wymagań eksploatacyjnych klienta.
Efekty zastosowania zintegrowanego systemu obróbki pofermentu
Przeprowadzone testy potwierdziły, że połączenie odwadniania pofermentu z procesami membranowymi pozwala nie tylko zwiększyć efektywność zagospodarowania pofermentu, ale również ograniczyć koszty eksploatacyjne instalacji biogazowej.
Ponowne wykorzystanie oczyszczonej wody, np. do przygotowania roztworu polimeru lub rozcieńczania medium procesowego, pozwala zmniejszyć zużycie świeżej wody. Jednocześnie redukcja objętości odwodnionego pofermentu przekłada się na niższe koszty transportu, magazynowania i dalszego zagospodarowania.
Dodatkową korzyścią jest odzysk składników odżywczych skoncentrowanych w strumieniu koncentratu, który może zostać wykorzystany jako wartościowy produkt nawozowy.
Dla operatorów instalacji fermentacji beztlenowej oznacza to możliwość obniżenia kosztów eksploatacji, bardziej efektywnego wykorzystania zasobów oraz zwiększenia wartości produktów powstających w procesie fermentacji.
W ESMIL projektujemy i dostarczamy kompletne systemy obróbki pofermentu, łącząc doświadczenie w zakresie kondycjonowania chemicznego, odwadniania oraz procesów membranowych. Dzięki indywidualnemu podejściu do każdego projektu pomagamy naszym klientom zwiększać efektywność instalacji, ograniczać koszty eksploatacyjne oraz maksymalnie wykorzystywać potencjał produktów fermentacji beztlenowej.
