Rozwiązanie pod klucz z wykorzystaniem zbiorników GFS do przekształcania nawozu kurczaka w biogaz w Wietnamie

Stado drobiu w Wietnamie szybko się rozrosło, napędzane rosnącym krajowym popytem na mięso oraz przechodzeniem ze stad przydomowych na skoncentrowane fermy niosek i brojlerów w delcie Rzeki Czerwonej, delcie Mekongu i Dong Nai. Powstałe w ten sposób zapasy odchodów kurzych są powracającym źródłem zanieczyszczeń rzek i sporów dotyczących nieprzyjemnych zapachów. W tym przewodniku opisano, jak przekształcić obornik kurzy pod klucz w pakiet biogazu – oparty na zbiornikach GFS, dachach z podwójną membraną i zrównoważonej linii fermentacyjnej CSTR – który pomaga wietnamskim operatorom gospodarstw rolnych zarabiać na oborniku jako biogazu, nawozie i energii elektrycznej, przy jednoczesnym przestrzeganiu krajowych przepisów dotyczących odprowadzania zanieczyszczeń do środowiska.

Obecnie w Wietnamie hoduje się znacznie ponad 600 milionów kurczaków rocznie, a Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi w dalszym ciągu nalega na tworzenie większych, bardziej biobezpiecznych gospodarstw przemysłowych. Podczas gdy niegdyś małe stada domowe szeroko rozrzucały obornik, dzisiejsze skupiska niosek – często liczące od 30 000 do 100 000 ptaków w jednym miejscu – codziennie produkują tony odchodów na niewielkiej powierzchni. W delcie Rzeki Czerwonej i Delcie Mekongu obornik jest często składowany w pobliżu stawów, sprzedawany tanio jako surowy nawóz lub spłukiwany do kanałów irygacyjnych. Widocznymi rezultatami są eutroficzne drogi wodne, śmiertelność ryb po opadach deszczu, silny zapach amoniaku unoszący się w pobliskich szkołach i wioskach oraz uwolniony metan bez wychwytywania. Polityka dotycząca gospodarki o obiegu zamkniętym i bardziej rygorystyczne kontrole środowiskowe oznaczają, że wietnamscy integratorzy potrzebują teraz przewidywalnej, zaprojektowanej trasy przewożenia odchodów kurzych, a nie doraźnego składowania.

Przekształcenie obornika kurzego w biogaz jest atrakcyjne, ponieważ zamienia koszt utylizacji w trzy źródła oszczędności lub przychodów. Biogaz zastępuje LPG lub olej napędowy używany do ogrzewania kurników i inkubatorów mocy i może być eksportowany do sieci, jeśli pozwalają na to przepisy. Oddzielone ciała stałe stają się nawozem organicznym sprzedawanym plantatorom warzyw, kawy lub ryżu, zastępując część budżetu na nawozy chemiczne. Ustabilizowane płynne ścieki nie powodują już śnięcia ryb, dzięki czemu rolnicy unikają kar i skarg. Sekwencja przetwarzania rozpoczyna się od mechanicznego przesiewania prętowego w celu wyciągnięcia piór, ściółki i dużych śmieci, a następnie następuje kruszenie i usuwanie piasku. Przesiana ciecz jest przenoszona do zbiornika homogenizującego, gdzie mieszanie wyrównuje przepływ i temperaturę przed wejściem do reaktora beztlenowego. Po fermentacji ścieki przechodzą przez zbiornik buforowy i separator ciało stałe-ciecz, a ciecz można przechowywać w stawie z czarną powłoką przed kontrolowanym zastosowaniem na lądzie.

W Wietnamie w przypadku operacji warstwowych o dużej objętości dominującą technologią fermentacji jest reaktor zbiornikowy z ciągłym mieszaniem (CSTR). CSTR przetwarza obornik kurzy i inne substraty organiczne w warunkach beztlenowych w zamkniętym, izolowanym zbiorniku, w którym w sposób ciągły miesza się surowiec i kultury drobnoustrojów. Mechaniczny system mieszania — składający się z wału mieszadła, łopatek i napędu zamontowanego od góry — utrzymuje jednorodność gęstej, włóknistej zawiesiny drobiowej, zapobiega osadzaniu się pływającej skorupy i piasku oraz zapewnia kontakt aktywnych bakterii ze świeżym podłożem. Pasza wchodzi w sposób półciągły przez wlot zasilania, a ustabilizowany osad jest usuwany przez punkt zrzutu osadu. Reaktor wyposażony jest w dedykowany rurociąg biogazu oraz zabezpieczenie nadciśnienia i podciśnienia, zabezpieczające zbiornik przed podciśnieniem lub nadciśnieniem. Działając w kontrolowanej temperaturze mezofilowej, CSTR niezawodnie przekształca ładunek organiczny w biogaz, redukując objętość i patogeny, jednocześnie wytwarzając gaz o stałej energii.

Biogaz opuszczający komorę fermentacyjną musi być kondycjonowany przed użyciem. Gaz najpierw przechodzi przez jednostkę odwadniającą w celu usunięcia wody, a następnie przez jednostkę odsiarczającą w celu usunięcia siarkowodoru, który w przeciwnym razie mógłby uszkodzić generatory i kotły. Wentylator wspomagający podaje oczyszczony gaz pod stabilnym ciśnieniem przez przepływomierz do punktu wykorzystania. Typowe zastosowania końcowe w wietnamskich gospodarstwach obejmują: spalanie gazu w kotle w celu dostarczenia gorącej wody do ogrzewania i dezynfekcji kurników; uruchomienie generatora biogazu w celu kompensacji energii elektrycznej z sieci; zainstalowanie systemu pochodni w celu bezpiecznego spalania nadmiaru gazu podczas konserwacji lub niskiego zapotrzebowania; oraz, w przypadku większych projektów, uszlachetnianie do sprężonego gazu ziemnego zawierającego ponad 95% metanu do paliwa samochodowego lub wtryskiwania do rurociągów.

Zbiorniki GFS (Glass-Fused-to-Steel) są preferowanymi komorami fermentacyjnymi i zbiornikami magazynowymi dla wietnamskich biogazowni, ponieważ ich emaliowana powłoka powstaje podczas wypalania stalowej płyty w temperaturze 820–930 °C, tworząc obojętne wiązanie nieorganiczne, które jest odporne na korozję powodowaną przez amoniak, kwasy i wilgoć w gnojowicy drobiowej. Podwójna warstwa powłoki 2C2F nakłada oddzielne wewnętrzne i zewnętrzne powłoki gruntowe i powierzchniowe, wydłużając żywotność w tropikalnym deszczu i wilgoci. Na górze komory fermentacyjnej dach z podwójną membraną pełni zarówno funkcję osłony przed czynnikami atmosferycznymi, jak i elastycznego zbiornika gazu. W porównaniu z budową oddzielnego, naziemnego zbiornika gazu, dach z podwójną membraną bezpośrednio zmniejsza koszty dachu, zmniejsza powierzchnię zakładu i oszczędza prace fundamentowe – to ważna korzyść w przypadku ciasnych, podatnych na powodzie wietnamskich gospodarstw rolnych.

Center Enamel dopasowuje materiał zbiornika do każdego zadania procesowego:

• Zbiorniki ze szkła stapianego ze stalą (GFS).: flagowe statki do komór fermentacyjnych, zbiorników buforowych i magazynów odcieków, z systemem podwójnej powłoki 2C2F i światowymi certyfikatami.
• Zbiorniki ze stali ocynkowanej: oferują mocną, odporną na zużycie i trwałą powłokę ochronną do ogólnego gromadzenia wody i usług wyrównywania.
• Zbiorniki epoksydowe łączone metodą termojądrową: opracowany we współpracy ze światowym liderem w dziedzinie powłok w celu zapewnienia zrównoważonej odporności na korozję.
• Zbiorniki ze stali nierdzewnej: w AISI 304/316, zarezerwowane dla wody o wysokiej czystości i najbardziej korozyjnych strumieni roboczych.

Kompletny pakiet „pod klucz” obejmuje sprzęt pomocniczy łączący zbiornik i reaktor:

• Uchwyt gazowy: przechowuje uzdatniony biogaz i wyrównuje szczyty pomiędzy mocą reaktora a zapotrzebowaniem silnika.
• Czarna membranawykładzina stawowa: pokrywa laguny do polerowania lub składowania ścieków i wychwytuje ulotny metan.
• Separator ciało stałe-ciecz: odwadnia przefermentowane ścieki, wytwarzając włóknisty nawóz organiczny i możliwy do kontrolowania strumień cieczy.
• System palnika: zapewnia bezpieczną redukcję ciśnienia i ciągłe rozszerzanie, gdy urządzenia znajdujące się za zaworem są wyłączone.
• Pompa podnosząca: przenosi obornik i osad pomiędzy zbiornikiem homogenizacyjnym, reaktorem i zbiornikiem buforowym bez zatykania.
• Zbiornik odwadniania i odsiarczania: oczyszcza surowy biogaz zanim dotrze do generatora lub kotła.
• Maszyna do odwadniania osadów śrubowych: dalsze odwadnianie oddzielonego osadu w celu ułatwienia transportu i wykorzystania gleby.

Dla wietnamskich inwestorów drobiarskich współpraca z Center Enamel oznacza jednego odpowiedzialnego partnera w całym projekcie:

• Usługa EPC: od projektu procesu i koordynacji cywilnej po nadzór nad instalacją i uruchomienie.
• Pakiet Procesowy: zrównoważona obróbka wstępna, reaktor CSTR, obsługa biogazu i system oczyszczania pofermentu dostosowany do dziennej wydajności gospodarstwa.
• Dostawa sprzętu: Zbiorniki GFS, dachy z podwójną membraną, separatory, pompy, maszyny odwadniające i jednostki oczyszczania gazu dostarczane w ramach jednego harmonogramu.
• Certyfikowana konstrukcja: wyprodukowano zgodnie z normą ISO 9001, z odniesieniami CE/EN1090, NSF61, WRAS i EN28765 oraz konstrukcjami dostosowanymi do AWWA D103, OSHA, EN28765 i EuroCode.
• Sprawdzona skala: baza badawczo-rozwojowa i produkcyjna o powierzchni 150 000 m², wydajność 250 000 arkuszy rocznie, ponad 500 pracowników i referencje w ponad 100 krajach.
• Responsywne wsparcie: dostosowane propozycje dla małych i średnich gospodarstw przemysłowych, a także dużych programów integratorskich.

Wietnamski przemysł drobiarski znajduje się w punkcie zwrotnym: rosnąca koncentracja stad, bardziej rygorystyczne kontrole wyładunku i niestabilne ceny energii sprawiają, że otwarte zrzucanie obornika jest zarówno ryzykowne, jak i kosztowne. Gotowa do produkcji obornik kurzy w wytwórni biogazu zbudowana na zbiornikach GFS, komorze fermentacyjnej CSTR i dachu z podwójną membraną przekształca codzienną ściółkę w energię elektryczną, ciepło i nawozy w gospodarstwie, jednocześnie eliminując nieprzyjemne zapachy i chroniąc rzeki. Dzięki odpowiedniemu partnerowi EPC nawet średniej wielkości kompleks niosek może zamknąć obieg i stać się modelowym gospodarstwem o gospodarce o obiegu zamkniętym.

P1: Jaka jest różnica między CSTR a innymi komorami beztlenowymi do fermentacji obornika kurzego?

Komory fermentacyjne CSTR całkowicie mieszają gnojowicę za pomocą mieszadeł mechanicznych, co odpowiada włóknistej ściółce o dużej zawartości części stałych. Komory fermentacyjne ze stałą kopułą lub z pływającym bębnem pracują w przypadku rozcieńczonej gnojowicy, ale mają problemy z tworzeniem się skorupy i żwiru, gdy są zasilane bogatym w ściółkę kurzym obornikiem.

P2: Czy obornik kurzy należy poddać wstępnej obróbce przed wprowadzeniem do komory fermentacyjnej?

Tak. Pióra, wióry, grys i duże kawałki ściółki muszą zostać przesiane i rozdrobnione w górę strumienia, a szlam powinien zostać ujednorodniony i podgrzany przed wejściem do CSTR, w przeciwnym razie pompy i mieszadła zablokują się, a uzysk biogazu spadnie.

P3: Czy biogaz z odchodów kurzych można wykorzystać bezpośrednio w generatorze?

Nie powinno. Surowy biogaz zawiera wilgoć i siarkowodór, które powodują korozję części silnika. Najpierw musi przejść przez instalacje odwadniania i odsiarczania, następnie zostać dozowany i regulowany, zanim dotrze do generatora biogazu lub kotła.