PROSPECTS FOR THE USE OF BIOFILTERS IN BIOGAS PLANTS
Abstract
The article deals with the current state of manure wastewater processing in digesters with biofilters that provide improved fermentation of organic matter due to the artificial accumulation of methane-forming microorganisms. The influence of biofilters on the stabilization of methanogenesis processes, expansion of the pH range and temperature conditions, which contributes to the efficiency of biogas plants, is analyzed. The basic requirements for biofilter materials and methods of their use are determined. A biofilter is one of the main elements of a cooperative biogas plant, where a biofilm is formed mainly from an association of anaerobic microorganisms that decompose organic matter and convert it into methane, hydrogen, and carbon dioxide without oxygen. The advantage of such biofilters, compared to aerobic ones, is lower electricity consumption and biogas production. The prospects for the use of anaerobic biofilters in biogas technologies for different types of organic raw materials are investigated. The prospects for the use of biofilters in biogas plants are considered: creating favorable conditions for the development of methane-forming microorganisms, increasing the energy efficiency of biogas plants, expanding the range of raw materials for fermentation, environmental benefits and reducing harmful emissions, extending the life of digesters and reducing the need for equipment cleaning, the possibility of integrating biofilters into industrial and municipal biogas projects. The use of biofilters in biogas plants helps to improve the performance of the anaerobic digestion process, reduce operating costs, expand the raw material base, and reduce the environmental burden. The introduction of biofiltration technologies into biogas complexes in Ukraine can become one of the key areas for improving bioenergy and contribute to the country’s energy independence.
References
2. Болтянський Б. В. Енерго- та ресурсозбереження в тваринництві: підручник/ Б. В. Болтянський та ін. К.: Видавничий дім «Кондор», 2020. 410 с.
3. Ningsih, L. M., Hasanudin, U., Roubík, H. (2024). The Use of Biofilter in Anaerobic Baffled Reactor to Improve Quality of Methane Concentration and Effluent as Liquid Organic Fertiliser. Journal of Ecological Engi- neering, 25(9), 226–234. https://doi.org/10.12911/22998993/191261
4. Roy Posmanik, Amit Gross, Ali Nejidat. Effect of high ammonia loads emitted from poultry-manure digestion on nitrification activity and nitrifier-community structure in a compost biofilter. Ecological Engineering. Volume 62, 2014. P. 140–147. ISSN 0925-8574. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2013.10.033.
5. Біотехнологія відходів тваринницьких підприємств : монографія / Захаренко М. О. та ін. Київ, 2015. 380 с.
6. Болтянський, Б., Сиротюк, С., Коробка, С., Стукалець, І. Аналіз методів удосконалення процесу пере- робки органічних відходів тваринництва у метантенках. Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету, 2024, 14(1). https://doi.org/10.32782/2220-8674-2024-24-1-6
7. Di Trapani, D., Christensso, M. and Odegaard, H. Hybrid activated sludge/biofilm process for the treatment of municipal wastewater in a cold climate region: A case study. Water Sci. Technol. 2011. Vol. 63. Р. 1121–1129.
8. Murto, M. , Bjornsson, L. and Mattiasson, B. Impact of food industrial waste on anaerobic co-digestion of sewage sludge and pig manure. Journal of Environmental Management. 2004. Vol. 70, Issue 2. Р. 101–107. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2003.11.001
9. Ратушняк Г. С., Джеджула В. В. Інтенсифікація біоконверсії коливальним перемішуванням субстрату. Вінниця : УНІВЕРСУМ, 2008. 117 с.
10. Xiao, G. Y. and Ganczarczyk, J.. Structural features of biomass in a hybrid MBBR reactor. Environ. Technol. 2006. Vol. 27. Р. 289–298. https://doi.org/10.1080/09593332708618643
11. Куріс Ю. В. Біоенергетичні установки. Обладнання та технології переробки органовмісних енергоресурсів: підручн. [для наук, інжен.-техн. прац. та фахівців з альтерн. джерел енергії, як навч. посібн. для студ. вищих навч. закл.]. Запоріжжя : ЗДІА, 2012. 348 с.
12. Komar A. S. Methodological approaches to the optimization of machine technologies of animal waste disposal. Scientific research in the modern world. Proceedings of the 8th International scientific and practical conference. Perfect Publishing. Toronto, Canada. 2023. Pp. 194–198.
13. Комар А. С. Шляхи підвищення якості виробництва біодобрив. Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету, 2024, 14(2). https://doi.org/10.32782/2220-8674-2024-24-2-2
14. Komar A. Definition of priority tasks for agricultural development. Abstracts of XIV International Scientific and Practical Conference. «Multidisciplinary research». Bilbao, Spain 2020. Рр. 431–433.
15. Скляр О. Г., Комар А. С. Теоретичні аспекти моделювання машинної технології утилізації органічних відходів. Праці ТДАТУ: наукове фахове видання. Запоріжжя: ТДАТУ, 2023. Вип. 23, т. 1. С. 104–114. DOI: 10.31388/2078-0877-2023-23-1-104-115.
16. Skliar А., Skliar R. Justification of conditions for research on a laboratory biogas plan. MOTROL: Motoryzacja I Energetyka Rolnictwa. Lublin, 2014. Vol.16. No2, b. Pp. 183–188.
17. Скляр О. Г., Скляр Р. В. Біоконверсні технології прискореної переробки відходів тваринництва в екологічно безпечні добрива. Науковий вісник ТДАТУ. Мелітополь: ТДАТУ, 2021. Вип. 11, том 2. № 3. DOI: 10.31388/2220-8674-2021-2-3.
18. Акулов В. Д. Шляхи підвищення енергетичної ефективності біогазової установки. Праці ТДАТУ: наукове фахове видання. Запоріжжя : ТДАТУ, 2024. Вип. 24. Т. 2. С. 27–36. DOI: 10.32782/2078-0877-2024-24-2-3.
19. Комар А. С. Удосконалення конструкції біогазової установки з рекуперацією теплоти збродженої біомаси. Праці ТДАТУ: наукове фахове видання. Запоріжжя : ТДАТУ, 2024. Вип. 24. Т. 3. С. 62–70. DOI: 10.32782/2078-0877-2024-24-3-5.
20. Скляр Р. В. Аналіз методів визначення часу перебування та навантаження на метантенк. Вісник ХНТУСГ ім. П. Василенка. 2014. Вип. 148. С. 405–412.
21. Скляр Р. В. Методи інтенсифікації процесів метанового зброджування. Науковий вісник ТДАТУ. 2014. Вип. 4, т. 1. С. 3–9. URL: http://nauka.tsatu.edu.ua/e-journals-tdatu/pdf4t1/3.pdf
22. Gerardo Buelna, Rino Dubé, Nicolas Turgeon. Pig manure treatment by organic bed biofiltration. Desalination. Volume 231. Issues 1–3, 2008. P. 297–304, ISSN 0011-9164. https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.11.049
23. Болтянський Б. В. Аспекти вдосконалення технології виробництва біогазу. Праці ТДАТУ: наукове фахове видання. Запоріжжя : ТДАТУ, 2024. Вип. 24. Т. 1. С. 89–100. DOI: 10.32782/2078-0877-2024-24-1-6.
24. Skliar O. Directions of increasing the efficiency of energy use in livestock. Current issues of science and education. Abstracts of XIV International Scientific and Practical Conference. Rome. 2021. Pp. 171–176.
25. Скляр Р. В. Основні принципи побудови та аналіз математичних моделей технологічних процесів. «Молодь і технічний прогрес в АПК»: матеріали Міжнародної науково-практичної конференції. Харків : ХНТУСГ. 2021. С. 263–266.
