Блог системах очистки сточных вод, водоподготовке и применяемых для очистки воды химических реагентах

Некоторым субстратам, являющимся небезопасными в использовании с точки зрения эпидемиологии, требуется предварительная гигиеническая обработка. Чаще всего она заключается в предварительном прогреве субстрата в течение одного часа при температуре в семьдесят градусов Цельсия.

К обработке субстрата перед анаэробным сбраживанием относится и его аэробное предварительное компостирование. Для этого он подвергается целенаправленному вентилированию примерно от двух до четырех дней, что инициирует начала аэробного окисления, идущего с выделением тепла, то есть процесса компостирования, в результате чего субстрат нагревается до температуры от сорока до пятидесяти градусов Цельсия.

С точки зрения теории, для обеспечения максимальной стабильности процесса анаэробного сбраживания, необходимо непрерывное пропускание субстрата через реакторную емкость. Но на практике этот процесс является в основном квазинепрерывным, то есть субстрат подается порционно, в течение суток от одного до нескольких раз.

Поддающиеся штабелированию субстраты также необходимо транспортировать до участка их смешивания с жидкой составляющей, при мокром сбраживании, или же до подачи в установку для получения биогаза, при сухом.

Шнековая подача штабелируемых субстратов в рабочую зону реактора производится ниже уровня находящейся в нем жидкости, что позволяет предотвратить возможный выход образующегося биогаза. Это может быть один вертикальный шнек, при условии расположения установки дозирования на самом реакторе, или же целая система, состоящая из последовательно подключенных восходящих шнеков.

В зависимости от условий сбраживания и применяемых технологий, используются реакторы различной конструкции. Подразделяются они на технологии полного перемешивания, поршневого потока и специальные виды.

Реакторы, использующие технологию поршневого потока, используют технологию, основанную на вытесняющих свойствах свежего субстрата. При его подаче образуется поршневой поток, и перемешивание в реакторе осуществляется перпендикулярно ему за счет направляющего канала, или оборудованных лопастями валов.

Порционная технология используется в стационарных реакторах, или же контейнерных установках мобильного типа. Она заключается в разовом помещении биомассы в реактор, где производится сбраживание субстрата, и герметизации установки.

Кроме рассмотренных ранее широко распространенных технологий анаэробного сбраживания, используемых в установках для получения биогаза, развивается и ряд других, так называемых специальных технологий, имеющих в своей основе принципиально новые подходы.

В конструкцию любого реактора установок для получения биогаза входит теплоизолированная емкость, где происходит процесс брожения, собственно и являющаяся реактором, система отопления, агрегаты для перемешивания и системы удаления осадка и перебродившей субстратной массы.

Системы перемешивания в реакторах биогазовых установок обычно представлены тяговыми или месильными мешалками. Выбор того, или иного типа механизма, зависит от вязкости перемешиваемой среды и концентрации содержащейся в ней твердой фазы, иногда оба типа комбинируются в одной конструкции, что позволяет достичь большей эффективности при перемешивании разнородной многокомпонентной среды.

Кроме основного оборудования, реакторы могут быть оснащены и дополнительным оборудованием, позволяющим обеспечить более высокое качество протекающего процесса.

Из реакторов, работающих по технологии полного перемешивания, извлечение перебродившего субстрата производится путем его перетока, работающего по принципу сифона

Так как процессы анаэробного сбраживания проходят при температурах преимущественно мезофильного и термофильного режимов, то для сохранения тепла реакторы должны иметь слой теплоизоляции.

Зачастую предполагается раздельное хранение и использование твердой и жидкой фазы сброженного субстрата. Отделенная жидкость может быть использована для затравки новых порций субстрата, перкуляционного распыления или же в качестве жидкого органического удобрения.

К еще одному типу дополнительного оборудования относятся нагревательные системы, необходимые для обеспечения постоянной температуры, так как анаэробные микроорганизмы, обеспечивающие процессы сбраживания, являются весьма чувствительными ее резким колебаниям.

Для хранения жидких перебродивших остатков применяются емкости, изготовленные из бетона, а так же нержавеющей или эмалированной стали. Они могут иметь круглую или прямоугольную форму и могут частично находиться ниже почвенного уровня.

В связи с тем, что в разные периоды процесса анаэробного сбраживания выделение биогаза меняется по интенсивности, и он собирается неравномерными объемами, необходимо наличие емкости для его хранения, то есть газгольдера. К этим хранилищам биогаза предъявляются определенные требования, связанные с безопасностью.

В том случае, если по каким-либо причинам, к которым относятся технические работы или понижение качества биогаза, требуется его уничтожение, используются факельные установки.

Влажность биогаза в реакторе может доходить до ста процентов, причем ее величина зависит от температуры биогаза. Поэтому, для удаления из биогаза паров воды, что необходимо для дальнейших стадий его очистки, используются просушивание методами конденсации, адсорбции и абсорбции.

Для повышения качества биогаза применяется сепарирование углекислого газа, фактически представляющее процесс его обогащения. Это позволит увеличить долю метана в биогазе, чтобы он мог соответствовать требованиям качества для природного газа его подачи в сеть

Для использования очищенного биогаза в газовых сетях, необходимо довести его состав и состояние в соответствии требованиями, предъявляемыми к качеству природного газа. В первую очередь он должен подвергнуться одорированию, необходимому для обнаружения утечек газа.

Самым распространенным вариантом использования биогаза является получение тепловой и электрической энергии, с приоритетом того, или иного направления в зависимости от условий его переработки.

Основными агрегатами теплоэлектростанций, работающих на биогазе, являются двигатели внутреннего сгорания и согласованные с ними генераторы.

В первую очередь к таким разработкам относятся двигатели Стирлинга, являющиеся двигателями горячего газа, или детандерами.

Блочные теплоэлектростанции, которые на сегодняшний день являются самой распространенной технологией преобразования биогаза в электроэнергию и тепло, могут быть ориентированы преимущественно в том, или другом направлении.

Среди вариантов использования биогаза не только на блочных теплоэлектростанциях, самым распространенным является его подача в сети природного газа.

После сбраживания субстрата в реакторах установок для получения биогаза образуются остатки от брожения. Их свойства в первую очередь определяются составом субстрата, на основе которого происходят процессы анаэробного сбраживания.

В перебродивших субстратах, помимо полезных, могут содержаться также и вредные вещества, к которым относятся тяжелые металлы, концентрация которых определяется видом используемого субстрата.

При хранении остатков от брожения из них может идти выделение метана, закиси азота, аммиака и других веществ, имеющих запах. После процесса анаэробного брожения, идущего с разложением сложной органики, в остатках наблюдается большое количество аммонийных соединений, при окислении которых кислородом воздуха при хранении сброженного субстрата происходит выделение аммиака.