Технологии

Общие сведения о различных технологиях получения биогаза

11 января 2015

Автор статьи: Игорь Ливен

Статьи по теме:

Биогазовые установки различаются по нескольким критериям, в число которых входит содержание сухого вещества в субстратах, используемых для анаэробного сбраживания, виду загрузки и количеству фаз, содержащихся в этом процессе, а также температурному режиму его протекания.

Это могут быть установки

сухого (твердого) или мокрого сбраживания;
с порционной, квазинепрерывной и непрерывной загрузкой;
одно- или двухфазным прохождением;
психофильным, мезофильным, или же термофильным режимом анаэробного окисления.

В сухом сбраживании используются штабелируемые субстраты, а в мокром те, что способны перекачиваться. В целом, хотя между сухим и мокрым сбраживанием и не существует четко определенной границы, они условно классифицируются по содержащемуся в субстрате сухому веществу. В сухом сбраживании используется субстрат, содержащий не менее 30% сухого вещества, а для мокрого процесса верхняя его граница составляет примерно 12-15%. Это разделение является достаточно условным, так как многие субстраты, содержащие в основном мелкодисперсную фазу и растворенные вещества, и в которых содержание сухого вещества составляет примерно 20% , могут прекрасно перекачиваться. А для таких сырьевых материалов для получения биогаза, как овощная и фруктовая кожура, содержащих 10-12% сухого вещества, прекрасно поддающихся штабелированию, возможно сухое сбраживание. Режим загрузки, используемый в установке для получения биогаза, является механизмом обеспечения анаэробных микроорганизмов свежими порциями субстрата и определяет, таким образом, процесс образования биоэнергетического сырья.

Непрерывный и квазинепрерывный режим загрузки, при котором субстрат небольшими порциями подается в реактор от одного до нескольких раз в день, используют проточную и комбинированную накопительно-проточную технологию, накопительная в настоящее время по различным причинам экономического и технологического характера практически не используется. Проточная технология ранее использовалась для питания большинства установок для получения биогаза. Она заключается в подаче определенного количества свежего субстрата в реактор, с одновременным перемещением уже сброженного остатка в специально предназначенное для этого хранилище. Перемещаться в хранилище он может путем вытеснения, или же отбора из реактора одним из способов. Реактор при такой технологии загрузки остается всегда заполненным и его опорожнение производится только для осмотра и проведения регулярных ремонтных работ. При этом наблюдается оптимальная выработка биогаза и высокий уровень использования потенциала реактора. Но при этом существует возможность образования каналов, по которым поступающий в емкость реактора субстрат может быть вынесен из установки, без прохождения этапа сбраживания. Это может привести к его дображиванию в хранилище остатков и небезопасному выделению метана, являющегося взрывоопасным газом в том случае, если оно является открытым, как в большей части установок, использующих проточную технологию загрузки.

Получить консультацию специалиста Консультация

В комбинированной технологии, в которой проточная технология загрузки совмещена с накопительной, хранилище остатков является закрытым и используется в качестве накопительной емкости, перед которой располагается реактор проточного типа. При этом часть биогаза образуется при дображивании в накопителе, откуда он отбирается так же, как из проточного реактора. При этом увеличивается объем выхода биогаза и обеспечивается более равномерное его производство. Порционная загрузка предполагает разовое заполнение реактора несброженным субстратом и его там пребывание до окончания расчетного времени его пребывания, без добавления свежих порций во время этого процесса. После окончания рабочего цикла перебродившая масса удаляется из реактора, и туда загружается партия свежего субстрата. Часть «старого» материала может быть оставлена в реакторе анаэробного брожения для инициации следующего цикла. В этой технологии к реактору прилагаются резервуары для сырья и хранения сброженного осадка, необходимые для процесса быстрого опорожнения и заполнения реактивной емкости. При порционной технологии загрузки количество биогаза зависит от того, в какой период цикла анаэробного сбраживания идет его образование. Сначала его количество растет, достигая своего возможного максимума за несколько дней, а затем постепенно уменьшается.

Поэтому при использовании схемы с порционной загрузкой, в нее включаются несколько анаэробных реакторов, у которых начало цикла сдвинуто во времени, таким образом, достигается равномерное в количественном отношении образование биогаза. Однофазный и двухфазный процесс работы биогазовой установки определяется тем, одна, или обе фазы процесса биохимического окисления осадка, проходят в емкости анаэробного реактора. Первая фаза – это фаза гидролиза органических соединений, идущая с образованием простых спиртов и карбоновых кислот, а в течение второй фазы с участием метаногенных бактерий идет синтез метана, являющего основной энергетической составляющей биогаза. Установку, в которой приемная емкость является закрытой, можно рассматривать как использующую двухфазный процесс. В этом случае в первой емкости проходит фаза гидролиза, а в реакторе и так же закрытой емкости для хранения остатков основной является метановая фаза анаэробного процесса.

По температуре, при которой происходит процесс анаэробного сбраживания, различают три основных процесса.

Психофильный проходит при температуре до 25^оС и не требует специальных установок для подогрева, но при этом наблюдается незначительный выход биогаза, и, как правило, биогазовые установки, его использующие, являются нерентабельными.
Мезофильный режим протекает в основном при температуре 37-42^оС, поэтому требует дополнительного подогрева реактора, но в целом является достаточно экономичным и чаще всего используется в установках для получения биогаза.
Термофильный режим сбраживания проходит оптимально в диапазоне от 50 до 60^оС и используется в основном в тех случаях, когда необходимо высокотемпературное обеззараживание используемого субстрата.

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.