Fast methanification of swine manure as an example for substrates with low organic content
A biogas reactor of 45 m³ was fed with pure swine manure. A straw layer worked as an anaerobic filter on top of the fluid. The manure was continuously circulated to irrigate the straw. Hydraulic retention time (HRT) of straw was 45 days. HRT of manure was reduced from 45 to 7.5 days within one year. Average concentration of volatile solids (VS) of manure only was 1.8 %. We varied VS concentration and temperature to simulate normal disturbances of operation. Gas production normalized within one day after each short heating interruption. Variations of VS concentration had no negative influence on the Operation as a whole. After two months, a zone with granular sludge in autonomous fluidization was observed just below the straw layer. This shows that the reactor is a hybrid biogas reactor containing a fixed bed on the top, and an UASB zone below.
One difficulty of biogas production from swine manure is that the content of volatile solids (VS) frequently falls between 1% and 2% (m/m). We measured a yield of 205 l methane per kg VS over 11 months from swine manure. If calculated with a net heating value of 36 MJ per m³ methane and 1.8 % VS (m/m), we have 18 kgVS per m³ manure yielding 3.69 m³ methane and 132.84 MJ. In order to heat 1 m³ manure from 20°C to 35°C, a heat Energy Q = 1000 kg x 4.2 kJ/(kg K) x 15 K =63 MJ is required (the manure can be treated as water in this calculation). That is approximately all the heat that can be supplied from a combined heat and powerplant (CHPP) fed by biogas (approx. 40% of the calorific energy of the methane when 40% is electric energy, 40% heat and 20% losses). That means a biogas plant run with pure manure can supply its own heat requirement under normal conditions, but in cold winters there may be a shortage. Ideally the feed is passed through a heat exchanger with the effluent in Counter currentflow and the digester itself is well insulated. This is easy if the digesteris small. For the digester volume to be small, the hydraulic retention time (HRT) of the manure needs to be short. The doubling time of methane-forming archae a is inthe range between 10 and 12 days. That means HRT should be at least 12 days in order not to wash out the microorganisms.
further author: Igor Bernardes Mendes de Oliveira
| Copyright: | © Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock | |
| Source: | 9. Rostocker Bioenergieforum (Juni 2015) | |
| Pages: | 6 | |
| Price inc. VAT: | € 0,00 | |
| Autor: | Prof. Dr. Heralt Schöne  Andreas Speetzen | |
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