В соответствии с долей возобновляемого сырья в субстратной смеси, значения содержания сухого вещества в субстратной смеси варьирует достаточно сильно от 12,5 (БГУ 10) до 36,3 % свежей массы (БГУ 29) (таблица 3-2). Установки сухой ферментации являются не единственными установками, величина содержания СВ в которых составляет более 30% СМ; БГУ 16, 29 и 31 также достигают таких показателей, не получая при этом технологического бонуса.
Статистическое распределение содержания СВ в субстратных смесях и характеристики последней фазы демонстрируют сравнимые результаты. 26 % установок используют субстратные смеси с содержанием СВ более 30 % СМ. На последней фазе 35 % установок имеют содержание СВ более 8 %. Переработка масс с таким высоким содержанием СВ возможна только путем подачи твердых компонентов через системы прямой загрузки или путем приготовления пульпы за счет смешивания с более жидкими материалами. Для этого, как правило, используется материал из ферментера. Более 80 % установок не имеют приемного бункера, подача твердых компонентов в первый ферментер осуществляется с помощью систем прямой загрузки.
Содержание оСВ в субстратной смеси и характеристики последней фазы представлены на изображении 3-14. При этом все установки сухой ферментации (БГУ 47 59), за исключением установок 49 и 58, имеют содержание оСВ минимум 30% СМ. На общем фоне выделяется установка 29, имеющая очень высокое содержание оСВ, так как в качестве сырья используются большие объемы кукурузного зерна и шрота злаковых культур, что наглядно продемонстрировано на изображении 3-16. Анаэробное брожение приводит к очень сильному снижению содержания оСВ, так, что за исключением одноступенчатых установок 47, 49, 51, 52 и 56, ни на одной другой установке содержание оСВ на последней фазе не превышает 10 % СМ. Минимальное содержание оСВ находится на уровне 5 % СМ.
Так как при анаэробном разложении разлагаются исключительно органические компоненты, разница между содержанием СВ и оСВ в субстратных смесях меньше, чем на последней фазе. Поэтому показатели содержания оСВ на последней фазе в 66 % случаев находятся ниже 6 % СМ, в то время как всего лишь ок. 15 % все установок имеют такие же показатели относительно содержания СВ (изображение 3-15). Содержание оСВ в ходе технологического процесса достигает значения значительно менее 5 % СМ (изображение 3-14 и таблица 3-2) только в установках, расположенных в северо-восточном регионе страны, которые в качестве сырья используют навозную жижу.
В связи с очень очевидной зависимостью величины содержания оСВ от доли использования возобновляемого сырья (коэффициент корреляции г = 0,89, изображение 3-16), биогазовые установки северо-восточного региона (БГУ 01 14) вследствие очень большой доли навозной жижи в сырье явно контрастируют с остальными установками, расположенными в других регионах.
При применении в установках силоса и других материалов с повышенной кислотностью в качестве сырья, привел к возникновению погрешности измерения, которая до сих пор не поддается однозначной количественной оценке. Величины СВ и, тем самым, оСВ по этим видам субстратов были определены с занижением, так как при определении СВ в соответствии с DIN 12880 нагревание до 105 °C приводит к исчезновению долей летучих органических кислот.
Так как и все другие методики определения, как, например, с помощью ультразвука или NIRS (спектроскопия в ближней инфракрасной области), калибруются в соответствии с традиционной методикой по DIN, погрешность остается. Поэтому в дальнейшем изложении результатов исследования никакие другие показатели, кроме показателей нагрузки установок, не будут представлены в их соотнесенности с величинами СВ или оСВ, а будут лишь рассмотрены по отношению к данным величинам.
В период проведения исследовательской работы было установлено, что содержимое реакторов установок с высокой долей возобновляемого сырья имеет очень вязкую консистенцию, хотя и содержание СВ по сравнению с установками, в которых в качестве массы для брожения используются биоотходы, не было значительно повышенным. Это привело к тому, что использованной техники для перемешивания очень часто было просто недостаточно для того, чтобы перемешать материал в достаточной степени. Хотя этот эффект возникает, прежде всего, на первой фазе, значительно высокие показатели вязкости по сравнению с показателями установок, работающих на биоотходах или навозной жиже и имеющих аналогичные величины содержания СВ, были установлены и на последующих фазах технологического процесса. Поэтому следует сделать вывод также и о скорее худшей проникающей способности остатка переброженной массы из установок с высокой долей возобновляемого сырья при его использовании в качестве удобрения, в отличие от остатка массы из систем, работающих на навозной жиже
Для точного представления такого измененного соотношения между содержанием СВ и вязкостью было проведено количественное описание вязкости с применением бачка (время слива после заправки цилиндра определенным объемом материала и открытия сливной трубы до полного опорожнения резервуара). На изображении 3-18 приведены результаты всех проведенных измерений вязкости. В ходе измерений была выявлена очевидная связь между измеренным временем слива и содержанием СВ.
Эта зависимость не является линейной, так как время слива и, тем самым, вязкость массы, сверхпропорционально увеличивается с увеличением содержания СВ. Результаты наглядно демонстрируют тот факт, что содержание СВ свыше 10 % приводит к значительному увеличению вязкости массы и, вследствие этого, оказывает большое влияние на способность материала ферментера к перемешиванию. Это в свою очередь необходимо учитывать при выборе размеров устройств для перемешивания субстрата в рамках проектирования биогазовых установок.