Badania BMPTłuszcze, oleje i uboczne produkty pochodzenia zwierzęcego

Flotat (osad z flotacji) — BMP: 3 badania, średnia ważona 600 m³ CH₄/t s.m.o.

Flotat to bogaty w tłuszcz osad zgarniany z powierzchni oczyszczalni zakładów mięsnych i mleczarskich. Wysoce energetyczny, ale wymaga ostrożnego dawkowania i higienizacji.

ocena: neutralny CH₄ ≈ 61 % (szacunek)

Opublikowano 2 lipca 2020Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Stefan.p21 (Maciej Preś) / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 3.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 600m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 409–787m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 3badania
Publikacje: 2źródła
Temperatury: 35 °C, 37 °Ctestu

Metan w biogazie

≈57–64% CH₄

Wysoka zawartość metanu · ≈ 6,0 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 1,3 % s.m. × 6,25); bogaty w tłuszcz (klasyfikacja procesowa)) i wydajności grup związków wg FNR.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

neutralny — ocena redakcji dla biogazowniBez wyraźnych zalet — za przyjęcie warto pobierać opłatę

Potencjał na tonę masy świeżej umiarkowany (41 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: tłuszcze, białko / azot, inhibitory. Koszty obsługi: UPPZ kat. 2, włókna, kożuch.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +1

+1potencjał 41 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 600 × s.m. 7,8 % × s.m.o. 88 %)

Stabilność procesu −2,25

−1tłuszcze: ryzyko kumulacji długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (LCFA), flotacji i przeciążenia
−0,5białko / azot: ryzyko inhibicji amoniakiem przy wyższym udziale
−0,5inhibitory: naturalne lub pozostałości (np. limonen, polifenole, antybiotyki, metale)
−0,25pienienie: skłonność do tworzenia piany w komorze

Obsługa i koszty −2,5

−2UPPZ kat. 2: sterylizacja ciśnieniowa przed fermentacją (rozp. 1069/2009, 142/2011)
−0,5włókna, kożuch — rozdrabnianie i intensywne mieszanie

Suma punktów: −3,75 · progi: ≥ 2,5 bardzo dobry, ≥ 1 dobry, poniżej — neutralny; negatywny przy skumulowanym ryzyku procesu.

Ocena redakcji wg metodyki · pewność oceny: średnia · bez cen rynkowych

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 3 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Linie przerywane to przebieg modelowy (kinetyka I rzędu, B(t) = B₀·(1 − e^−kt)); z publikacji pochodzi punkt końcowy. Wszystkie krzywe są modelowe.

Skumulowana produkcja metanu w czasie testu [m³ CH₄/t s.m.o.]. Gruba linia to średnia ważona wszystkich rekordów (600); kropki oznaczają wartości końcowe podane w publikacjach. Wskaż wykres, aby odczytać wartości; kliknij pozycję legendy, aby ukryć lub pokazać rekord.

Rekordy i źródła

Pobierz CSV

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Temperatura	Próbka	Krzywa
Browne i in. (2013) DOI	787	37 °C · mezofilowy	flotat z przetwórstwa sera (oryg.: „dissolved air flotation waste from cheese processing”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kouas i in. (2017) · 1 DOI	409	35 °C · mezofilowy	zgarniane z flotacji (oryg.: „skimmings of aeroflotation”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Kouas i in. (2017) · 2 DOI	417	35 °C · mezofilowy	zgarniane z flotacji (oryg.: „skimmings of aeroflotation”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	600	średnia arytmetyczna 538, SD 216

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 7,8% (zakres 7,8–7,8)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 88 % s.m. (zakres 88–88)
Azot: 1,3 % s.m.
Stosunek C/N: 50,1

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 1 oznaczenie, sucha masa organiczna: 1 oznaczenie. S.m. z jednego oznaczenia – wartość orientacyjna. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Browne i in. (2013).

Skład surowca zmienia się między partiami — do obliczeń instalacji użyj analizy własnej próbki. Wartości typowe kalkulator wstawia automatycznie.

Właściwości procesowe

bogaty w tłuszcze
bogaty w białko
skłonność do pienienia
tworzy kożuch
UPPZ kat. 2
zmienny skład
zawiera inhibitory
klasyfikacja redakcji

Zalety

Potencjał metanowy w zbiorze BMP Substraty.pl: średnia ważona 600.0 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 216.0; 3 rekordów, 2 źródeł).
Osad z flotacji ścieków rzeźni (DAF) przy współfermentacji 1:1 (s.m.) z gnojowicą świńską dawał stabilny i wydajny proces termofilowy (Creamer i in. 2010).
Połączenie tłuszczu i białka daje duży udział w biogazie, a baza gnojowicowa dostarcza buforu (Creamer i in. 2010).

Wady i ryzyka

Sam DAF osad nie dał stabilnej termofilowej fermentacji - przypuszczalnie przez LCFA lub niedobór składników odżywczych (Creamer i in. 2010).
Białko uwalnia amoniak, tłuszcz LCFA - oba mechanizmy sumują się (Palatsi i in. 2011; Chen i in. 2008).
Może zawierać pozostałości koagulantów i środków czyszczących, które hamują mikroorganizmy (Chen i in. 2008).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
substraty: wysoka zasadowość (bufor) — np. Obornik i odchody bydlęce, Gnojowica świńska, Gnojowica bydlęca, Gnojowica kacza, Treść przewodu pokarmowego (żwacza, jelit)
Gnojowica świńska umożliwiła stabilną fermentację DAF.^[1]
uważaj
substraty: bogaty w białko — np. Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne), Osad ściekowy komunalny (mieszany, nieokreślony), Pomiot drobiowy (kurzy, indyczy), Bioodpady komunalne (frakcja organiczna odpadów komunalnych), Skoszona trawa z trawników
Flotat + krew/odpady poubojowe: wysoki ładunek N, ryzyko amoniaku, zwłaszcza termofilowo.^[2][3]
unikaj
substraty: bogaty w tłuszcze — np. Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne), Fusy kawowe (zużyta kawa), Osad wstępny (pierwotny), Nasiona słonecznika, Wytłoki z oliwek (pomace, alperujo)
Dodatkowe tłuszcze do mieszanki z flotatem kumulują LCFA.^[4]

Dawkowanie

Creamer i in. (2010): osad DAF z przetwórstwa wieprzowiny dawał stabilną fermentację termofilową w stosunku 1:1 (w/w, na suchą masę) z gnojowicą świńską przy HRT 10 d i OLR 4,68 g s.m.o./(L·d); sam osad DAF nie dawał stabilnej pracy, a wyższe stężenia substratu wydłużały fazę lag. Udział podano na suchą masę, a nie na masę świeżą ani s.m.o., więc nie wyznaczono max_share. Zaczynać od niskiej dawki.

Wprowadzaj stopniowo, zaczynając od małej dawki i obserwując proces (np. FOS/TAC, pH, skład gazu).

Wymagania praktyczne

UPPZ kat. 2 (art. 9 rozp. 1069/2009): z wyjątkiem obornika, treści przewodu pokarmowego, mleka, siary i jaj do biogazowni dopuszczone wyłącznie po sterylizacji ciśnieniowej i trwałym znakowaniu (art. 13 lit. e ppkt i); metoda 1 — rozdrobnienie do maks. 50 mm, temperatura w rdzeniu powyżej 133 °C przez min. 20 min bez przerwy, ciśnienie bezwzględne min. 3 bar (rozp. 142/2011, zał. IV rozdz. III); materiał kat. 1 nie ma drogi do biogazowni (art. 12 rozp. 1069/2009).
Higienizowanego substratu nie podawać do komory na gorąco (FNR 2010, rozdz. 3 — higienizacja).

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Flotat (osad z flotacji, ang. DAF skimmings) powstaje w oczyszczalniach ścieków przemysłowych, w których cząstki tłuszczu i zawiesiny są wynoszone na powierzchnię przez pęcherzyki powietrza i zgarniane. Najczęściej pochodzi z zakładów mięsnych, ubojni i mleczarni. Zestawienie obejmuje flotat z przetwórstwa sera oraz osady zgarniane z flotacji z innej pracy. Każdy zakład produkuje flotat o nieco innym składzie, bo zależy on od procesu produkcyjnego, stosowanych koagulantów i czasu zatrzymania.

Właściwości istotne dla fermentacji

Flotat jest mieszaniną tłuszczów, białek i wody, często z dodatkiem chemikaliów używanych w oczyszczaniu, takich jak sole żelaza lub glinu albo polimery. Lipidy mają wysoki potencjał energetyczny, ale ich rozkład uwalnia długołańcuchowe kwasy tłuszczowe, które w nadmiarze hamują metanogenezę, powodują flotację biomasy i pienienie. Dlatego dawkę trzeba wprowadzać stopniowo i w mieszance z innymi substratami. Białka z kolei uwalniają amoniak, a jego stężenie trzeba kontrolować. Materiał bywa zmienny i może zawierać zanieczyszczenia, na przykład resztki środków czystości i dezynfekcyjnych.

Jak czytać rozrzut wyników

Wyniki pochodzą od zakładów o odmiennych profilach: jeden to przetwórstwo sera, inny odzwierciedla zgarniane osady z flotacji innego rodzaju. Skład flotatu różni się udziałem tłuszczu, białka i wody oraz obecnością koagulantów, więc przeliczenie na suchą masę organiczną nie usuwa tych różnic. Wpływ ma również sposób przygotowania próbki (temperatura zgarniania, rozdzielanie faz), stosunek substratu do inokulum i adaptacja osadu do tłuszczów. Testy tłustych substratów są szczególnie wrażliwe na zbyt wysokie obciążenie inokulum.

W praktyce biogazowni

Flotat jest w biogazowniach ceniony za wysoką produkcję biogazu z jednostki masy, ale wymaga infrastruktury: zbiornika podgrzewanego, aby można go było pompować, oraz stopniowego dozowania. Udział w dawce powinien być ograniczony i kontrolowany, a w procesie należy obserwować lotne kwasy tłuszczowe, odczyn i skłonność do pienienia. Pochodzenie ze zwierzęcego przemysłu spożywczego oznacza, że obowiązują przepisy o ubocznych produktach zwierzęcych, w tym wymagania dotyczące kategorii materiału, higienizacji i dokumentacji. Konkretne zasady zależą od kategorii i rodzaju instalacji, więc należy je sprawdzić dla swojego zezwolenia.

Metodyka w skrócie

BMP to ilość metanu uzyskana z suchej masy organicznej (s.m.o., ang. VS) w teście okresowym, podawana w m³ CH₄ na tonę s.m.o. (liczbowo tyle samo co NmL CH₄/g VS w publikacjach) i przeliczona na warunki normalne (0 °C, 101,325 kPa). Średnia ważona daje każdej publikacji łączną wagę 1, dzieloną po równo między jej wyniki dla danego substratu — praca z dwudziestoma odmianami nie przeważa pracy z jedną próbką. W programach międzylaboratoryjnych jednostką jest laboratorium (łączna waga 1), a w jego obrębie waga testu rośnie z liczbą butelek (powtórzeń). Wyniki po obróbce wstępnej (np. termicznej, chemicznej, enzymatycznej) pokazujemy osobno i nie wliczamy ich do średniej.

Linie ciągłe to krzywe zmierzone w testach. Gdy publikacja podaje tylko wynik końcowy, rysujemy przebieg modelowy kinetyki pierwszego rzędu, B(t) = B₀·(1 − e^−kt): z publikacji pochodzi wyłącznie punkt końcowy, a kształt krzywej służy jedynie wizualizacji — nie odczytuj z niego produkcji w konkretnym dniu. Dla tego substratu przyjęto k = 0,091 d⁻¹ (brak danych kinetycznych dla grupy – przyjęto medianę wszystkich dostępnych stałych k (93 wartości) = 0.091 d⁻¹).

Statystyki opisują rozrzut opublikowanych wyników — to zestawienie opisowe, a nie metaanaliza ani gwarancja uzysku w instalacji.

Pełna metodyka i zasady korekt

Bibliografia

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.