Karen Lee, redaktor, Progressive Dairyman
Beztlenowa komora fermentacyjna w mleczarni Dallmann East River Dairy w Brillion w stanie Wisconsin nie tylko trawi odpady z gospodarstwa. System odzyskiwania składników odżywczych za komorą fermentacyjną nie tylko pomaga oczyścić biogaz, ale także usuwa nadmiar azotanów i przekształca je w nawóz nadający się do sprzedaży.
Stworzony jako miejsce badań i rozwoju dla DVO Inc., jest jednym z czterech systemów odzyskiwania składników odżywczych działających w kraju. Dwa znajdują się w mleczarniach w stanie Waszyngton, a jeden na fermie drobiu w Ohio.
Steve Dvorak, prezes DVO Inc., twierdzi, że część tej technologii została opracowana we współpracy z programem podoktoranckim na Uniwersytecie Stanowym w Waszyngtonie.
W tej mleczarni w Wisconsin proces rozpoczyna się, gdy obornik jest zgarniany z czterech obór wolnostanowiskowych do kanału, który przenosi obornik do kanału odbiorczego, gdzie jest mieszany przed wejściem do dwustopniowej mieszanej beztlenowej komory fermentacyjnej.
Jak mówi Dvorak, jest to system dwustopniowy, ponieważ działają w nim dwie formy bakterii. Pierwszy zestaw bakterii to bakterie kwasotwórcze, które rozkładają długołańcuchowe cząsteczki węgla. Bakterie metanogenne wykorzystują następnie mniejsze cząsteczki węgla do produkcji metanu i dwutlenku węgla.
"Staramy się stworzyć optymalne środowisko, aby zachęcić bakterie do jedzenia więcej i podwojenia swojej populacji tak szybko, jak to możliwe" - mówi Dvorak, zauważając, że komora fermentacyjna jest utrzymywana w temperaturze 101 ° F, która jest podobna do temperatury układu pokarmowego krowy.
Biogaz z komory fermentacyjnej składa się z metanu, dwutlenku węgla i siarkowodoru. Usuwając wszystkie te związki, firma Dvorak odnotowała 97-procentową redukcję nieprzyjemnego zapachu pozostałych materiałów.
Separator usuwa ciecz i wysyła cząstki stałe do stosu na ściółkę. Mleczarnia Dallmann East River wykorzystuje odpady stałe do ściółkowania krów w tym gospodarstwie i jałówek w innej lokalizacji. Nadmiar ciał stałych jest sprzedawany sąsiadom na ściółkę.
Biorąc pod uwagę, że substancje stałe zawierają znaczne ilości azotu, fosforu i potasu, gospodarstwo jest w stanie zmniejszyć obciążenie gleby substancjami odżywczymi, znajdując dodatkowe zastosowania poza aplikacją na polu.
Pozostała część cieczy składa się z wody, amonu, fosforu i potasu.
W systemie odzyskiwania składników odżywczych ciecze są przesyłane przez zbiornik napowietrzający, który ma dyfuzory na dnie, które doprowadzają powietrze z zewnątrz. Dzięki agresywnemu napowietrzaniu uwalniany jest gaz zatrzymany w cieczy. Ciecz zostaje pozbawiona części dwutlenku węgla, całego siarkowodoru i dużej ilości amoniaku, mówi Dvorak.
Powietrze wypełnione substancjami odżywczymi jest następnie przesyłane przez wieżę odpędzającą wypełnioną plastikowym medium. Jest ono płukane kwasem siarkowym, który wciąga siarkowodór i amoniak do roztworu i wytwarza siarczan amonu, popularny nawóz komercyjny.
"Wyeliminowaliśmy ostatnie ślady zapachu i wyprodukowaliśmy nawóz" - mówi Dvorak. "Usunęliśmy 70 do 80 procent azotu z cieczy. Jeśli rolnik miał wcześniej problem z azotanami, teraz może rozprowadzać płyn w tej samej objętości bez problemów".
Komercyjny nawóz generowany przez ten system ma od 38 do 40 procent wartości odżywczej 8-0-0-9. Gdyby został wysuszony, jego wartość odżywcza wynosiłaby 21-0-0-24. Może on być wykorzystywany w gospodarstwie lub sprzedawany rolnikom lub pobliskiej spółdzielni.
Dallmann East River Dairy generuje od 200 do 250 galonów nawozu siarczanu amonu dziennie. Po zakończeniu budowy i wypełnieniu piątej obory wolnostanowiskowej w Ohio będzie w stanie wygenerować 2000 galonów dziennie, ze względu na wyższą zawartość azotu w oborniku i wielkość operacji.
Kolejną zaletą, szczególnie w przypadku drobiu, jest to, że usunięta ciecz z pierwszego zbiornika napowietrzającego może być odprowadzana z powrotem do komory fermentacyjnej w celu rozcieńczenia obornika o wyższej zawartości ciał stałych bez obawy o dodanie azotanów, które mogą zabić bakterie w komorze fermentacyjnej.
W tym gospodarstwie drugi zbiornik napowietrzający pompuje biogaz z komory fermentacyjnej i wykorzystuje ciecz z pierwszego zbiornika, która jest uboga w dwutlenek węgla i siarkowodór, aby usunąć te cząsteczki z biogazu, pozostawiając czysty metan, który można wykorzystać jako sprężony gaz ziemny (CNG).
"Musimy przejść na CNG. CNG w rolnictwie to przyszłość" - mówi Dvorak, zauważając, że gospodarstwa rolne i firmy transportowe są zainteresowane zasilaniem CNG w swoich ciężarówkach.
"To czystsza energia", dodaje. Do końca 2013 roku w Wisconsin będzie 35 stacji przeładunkowych CNG.
Na razie czysty biogaz w tej mleczarni zasila 600-kilowatowy silnik, a cała energia elektryczna jest sprzedawana poza gospodarstwo.
Ciepło odpadowe z silnika jest wykorzystywane do ogrzewania komory fermentacyjnej i innych obszarów gospodarstwa, a także do podgrzewania ciepłej wody.
Ciecz z drugiego zbiornika napowietrzającego jest podawana z powrotem do pierwszego zbiornika napowietrzającego, gdzie jest odrywana i przesyłana do zbiornika flotacji rozpuszczonym powietrzem (DAF).
Zbiornik ten został niedawno zainstalowany w celu przetwarzania cieczy tuż przed laguną. Tutaj pozostałe ciała stałe
w cieczy unoszą się do góry, są odtłuszczane i wysyłane do stosu ciał stałych na ściółkę. Ciecz jest teraz obniżana do 0,1 całkowitej zawiesiny ciał stałych i wysyłana do wyłożonej gliną laguny magazynowej.
Z laguny nieorganiczna ciecz jest nawadniana na rosnące uprawy, aby zapewnić im wodę o niewielkiej wartości nawozowej.
W wyniku działania całego systemu 85% fosforu jest obecnie zawarte w ciałach stałych.
Według Dvoraka, system odzyskiwania składników odżywczych po fermentacji został opracowany jako sposób na poszerzenie bazy firmy i wejście na rynek drobiu, ale z pewnością ma on również swoje zalety dla gospodarstw mlecznych.