Биогаз — газ, получаемый метановым брожением биомассы. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий. Данная технология крайне перспективна и выгодна в экономическом плане. Представляем вашему вниманию описание технологии и процесса производства биогаза.

 

 

 

 

Цели использования биогазовой технологии:

• Производство высококалорийной энергии
• Производство высококачественных удобрений
• Уменьшение интенсивности запахов
• Уменьшение агрессивного разъедающего действия
• Улучшение показателей текучести
• Уменьшение загрязнения воздуха аммиаком и метаном
• Предотвращение потери питательных веществ
• Уменьшение вымывания нитратов
• Лучшая приспособляемость к потреблению растениями
• Улучшение здоровья растений
• Гигиенизация гноя
• Уменьшение способности к прорастанию у семян сорняков
• Переработка органических отходов
• Экономия на затратах подключения к канализации

Биогаз образуется с помощью бактерий в процессе разложения органического материала при анаэробных (без доступа воздуха) условиях и представляет собой смесь метана и других газов в следующих пропорциях:

• Метан CH4 40 — 70%
• Углекислый газ CO2 30 — 60%
• Другие газы 1 — 5%
• Водород H2 0 — 1%
• Сероводород H2S 0 — 3%

Состав биогаза

Теплотворная способность одного кубометра биогаза составляет в зависимости от содержания метана 20-25 МДЖ/ м3, что эквивалентно сгоранию 0,6 — 0,8 литра бензина, 1.3 — 1.7 кг дров или использованию 5 — 7 кВт электроэнергии.

Биологический процесс брожения

В процессе сбраживания сырья в биогазовых установках бактерии, производящие метан, разлагают органическое вещество и возвращают продукты разложения в виде биогаза и других компонентов в окружающую среду. Знание процесса сбраживания необходимо для выбора конструкции, строительства и эксплуатации биогазовых установок.

Состав сырья и производство биогаза

В принципе, все органические вещества подвержены процессам брожения и разложения. Однако в простых биогазовых установках предпочтительно перерабатывать только однородные и жидкие органические отходы: экскременты и урину скота, свиней и птиц.

В более сложных биогазовых установках можно перерабатывать и другие виды органических отходов — растительные остатки и твердые мусорные отходы. Объем вырабатываемого биогаза зависит от типа используемого сырья и температуры процесса сбраживания.

Производство

Существуют промышленные и кустарные установки. Промышленные установки отличаются от кустарных наличием механизации, систем подогрева, гомогенизации, автоматики. Наиболее распространённый промышленный метод — анаэробное сбраживание в метантенках.

Принцип работы установки

Биомасса (отходы или зеленая масса)периодически подаются с помощью насосной станции или загрузчика в реактор. Реактор представляет собой подогреваемый и утепленный резервуар оборудованный миксерами. Материалом промышленного резервуара чаще всего служит железобетон или сталь с покрытием. В малых установках иногда используются композиционные материалы. В реакторе живут полезные бактерии питающиеся биомассой. Продуктом жизнедеятельности бактерий является биогаз. Для поддержания жизни бактерий требуется подача корма, подогрев до 35-38 °С и периодическое перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), затем проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор). Реактор работает без доступа воздуха, герметичен и неопасен.

Для сбраживания некоторых видов сырья в чистом виде требуется особая двухстадийная технология. Например, птичий помет, спиртовая барда не перерабатываются в биогаз в обычном реакторе. Для переработки такого сырья необходим дополнительно реактор гидролиза. Такой реактор позволяет контролировать уровень кислотности, таким образом бактерии не погибают из-за повышения содержания кислот или щелочей. Возможна переработка этих же субстратов по одностадийной технологии, но при коферментации (смешивании) с другими видами сырья, например, с навозом или силосом.

Факторы, влияющие на процесс брожения:

• Температура
• Влажность среды
• Уровень рН
• Соотношение C : N : P
• Площадь поверхности частиц сырья
• Частота подачи субстрата
• Замедляющие вещества
• Стимулирующие добавки

Для получения биогаза можно использовать растительные и хозяйственные отходы, навоз, сточные воды и т. п. В процессе ферментации жидкость в резервуаре имеет тенденцию к разделению на три фракции. Верхняя- корка, образованная из крупных частиц, увлекаемых поднимающимися пузырьками газа, через некоторое время может стать достаточно твердой и будет мешать выделению биогаза. В средней части ферментатора скапливается жидкость, а нижняя, грязеобразная фракция выпадает в осадок.

Бактерии наиболее активны в средней зоне. Поэтому содержимое резервуара необходимо периодически перемешивать хотя бы один раз в сутки, а желательно до шести раз. Перемешивание может осуществляться с помощью механических приспособлений, гидравлическими средствами (рециркуляция под действием насоса), под напором пневматической системы (частичная рециркуляция биогаза) или с помощью различных методов самоперемешивания.

Установки для получения биогаза. В Румынии генераторы биогаза получили широкое распространение. Одна из первых индивидуальных установок была введена в эксплуатацию еще в декабре 1982 года. С тех пор она успешно обеспечивает газом три соседствующие семьи, имеющие каждая по обычной газовой плите с тремя конфорками и духовкой.

  

Ферментатор находится в яме диаметром около 4 м и глубиной 2 м (объем примерно 21 м3), выложенной изнутри кровельным железом, сваренным дважды. Сначала электрической сваркой, а затем, для надежности, газовой. Для антикоррозионной защиты внутренняя поверхность резервуара покрыта смолой. Для такой постройки вам не нужны генеральные планы, но без детального проектирования установки конечно же, не обойтись.

Снаружи верхней кромки ферментатора сделана кольцевая канавка из бетона глубиной примерно 1 м , выполняющая функцию гидрозатвора. В этой канавке, заполненной водой, скользит вертикальная часть колокола, закрывающего резервуар. Колокол высотой около 2,5 м — из листовой двухмиллиметровой стали. В верхней его части и собирается газ.

Ферментатор загружается примерно 12 м3 свежего навоза, поверх которого выливается коровья моча (без добавления воды). Генератор начинает работать через 7 дней после наполнения.

Похожую компоновку имеет еще одна установка (см. рис.). Ее ферментатор сделан в яме, имеющей квадратное поперечное сечение размерами 2×2 и глубиной примерно 2,5 м.

Яма облицована железобетонными плитами толщиной 10-12 см, оштукатурена цементом и покрыта для герметичности смолой. Канавка гидрозатвора глубиной около 50 см также бетонная, колокол сварен из кровельного железа и может на четырех свободно скользить по четырем вертикальным направляющим, установленным на бетонном резервуаре.

Высота колокола примерно 3 м, из которых 0,5 м погружено в канавку.

При первом наполнении в ферментатор было загружено 8 м3 свежего коровьего навоза, а сверху залито примерно 400 л коровьей мочи.

Через 7-8 дней установка уже полностью обеспечивала владельцев газом.

{social}