Биогазовая установка своими руками. Получение биогаза
Получение биогаза
Экологически чистую энергию можно получать путем преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью солнечных коллекторов, а также из биогаза и микробного этанола.
Биогаз — это смесь из 65 % метана, 30 % СО2, 1 % сероводорода и незначительных примесей азота, кислорода, водорода и угарного газа. Энергия, заключенная в 28 м3 биогаза, эквивалентна энергии: 16,8 м3 природного газа; 20,8 л нефти; 18,4 л дизельного топлива. В основе получения биогаза лежит процесс метанового брожения, или биометаногенез — процесс превращения биомассы в энергию.
Биометаногенез — сложный микробиологический процесс, в котором органическое вещество разлагается до диоксида углерода и метана в аэробных условиях. Микробиологическому анаэробному разложению поддаются практически все соединения природного происхождения, а также значительная часть ксенобиотиков органической природы. В анаэробном процессе биометаногенеза выделяют три последовательные стадии, в которых участвуют свыше 190 различных микроорганизмов. На первой стадии под влиянием экстрацеллюлярных ферментов ферментативному гидролизу подвергаются сложные многоуглеродные соединения — белки, липиды и полисахариды. Вместе с гидролитическими бактериями функционируют и микроорганизмы — бродильщики, которые ферментируют моносахариды, органические кислоты.
На второй стадии (ацидогенез) в процессе ферментации участвуют две группы микроорганизмов: ацетогенные и гомоацетатные. Ацетогенные Н2 -продуцирующие микроорганизмы ферментируют моносахариды, спирты и органические кислоты с образованием Н2, СО2, низших жирных кислот, в основном ацетата, спиртов и некоторых других низкомолекулярных соединений. Деградация бутирата, пропионата, лактата с образованием ацетата происходит при совместном действии ацетогенных Н2 -продуцирующих и Н2 -утилизирующих бактерий. Гомоацетатные микроорганизмы усваивают Н2 и СО2, а также некоторые одноуглеродные соединения через стадию образования ацетил-КоА и превращения его в низкомолекулярные кислоты, в основном в ацетат.
На заключительной третьей стадии анаэробного разложения отходов образуется метан. Он может синтезироваться через стадию восстановления СО2 молекулярным водородом, а также из метильной группы ацетата. Некоторые метановые бактерии способны использовать в качестве субстрата формиат, СО2, метанол, метиламин и ароматические соединения: Особое место в утилизации отходов занимает метановое сбраживание. Оно позволяет получать из местного сырья биогаз как локальный источник энергии, а также улучшать качество органического удобрения и защищать окружающую среду от загрязнений. Экологически чистые источники энергии не влияют отрицательно на окружающую среду. Современные источники энергии — ГЭС, ТЭС, АЭС — вызывают серьезные нарушения во внешней среде. ГЭС (гидроэлектростанции) служат причиной затопления территорий, изменения ландшафта, гибели биоценозов. ТЭС (теплоэлектростанции) загрязняют атмосферу, нарушают альгологический баланс, вызывают отчуждение земель. АЭС (атомные электростанции) создают угрозу радиационного загрязнения. Сжигание нефти и газа вызывает повышение концентрации СО2, образование смога и, кроме того, уменьшение ресурсов нефти и газа.
90—95 % используемого углерода метанообразующие бактерии превращают в метан и лишь 5 — 10% углерода превращаются в биомассу. В литературе имеются данные о способности метанообразующих бактерий в анаэробных условиях одновременно синтезировать и окислять метан.
В зависимости от температуры протекания процесса метановые бактерии разделяют на мезо- и термофильные. Оптимальная температура для мезофильных бактерий от 30 до 40 "С, а для термофильных от 50 до 60 °С. В целом термофильный процесс метаногенеза идет интенсивнее мезофильного, притом в этих условиях анаэробной переработки отходов субстрат обеззараживается от патогенной микрофлоры и гельминтов. При анаэробной переработке отходов животноводческих ферм микрофлора метантенков (анаэробных ферментеров) формируется преимущественно из микрофлоры желудочно-кишечного тракта данного вида животных и микрофлоры окружающей среды. Из наиболее часто встречающихся культур следует отметить Lactobacillus acidophilus, Butyrivibrio fibrisolvens, Peptostreptococcus productus, Bacteroides uniformis, Eubacterium aerofa-ciens. К числу целлюлозоразлагающих бактерий микрофлоры жвачных относятся Bacteroides succinoqenes и Ruminococcus flavefaciens. Из рубца и навоза жвачных были изолированы такие метанообразующие бактерии, как Methanobacterium mobile, Methanobrevibacter ruminantium и Methanosarcina ssp. После определенного срока работы метантенка при установленном температурном режиме и на постоянном субстрате образуется сравнительно стабильный консорциум микроорганизмов. В ходе изучения микрофлоры свиного навоза при метановом брожении выделено около 130 различных бактерий.
Первую стадию разрушения сложных органических полимеров осуществляют бактерии из родов Clostridium, Bacteroides, Ruminococcus, Butyrivibro. Главные продукты ферментации — ацетат, пропионат, сукцинат, Н2 и СО2. Конечными продуктами ферментации целлюлозы и гемицеллюлозы под действием бактерий, выделенных из рубца жвачных и кишечника свиней, являются различные летучие жирные кислоты.
Бактерии второй, или ацетогенной, фазы, относящиеся к родам Syntrophobacter, Syntrophomonas и Desulfovibrio, вызывают разложение пропионата, бутирата, лактата и пирувата до ацетата, Н2 и СО2 — предшественников метана. Ряд микроорганизмов способны синтезировать ацетат из СО2 в термофильных условиях, к их числу принадлежат Clostridium formicoaceticum, Acetobacterium woodii, метановые бактерии из родов Methanothrix, Methanosarcina, Methanococcus, Methanogenium и Methanospirillum.
Для получения биогаза можно использовать отходы сельского хозяйства, испорченные продукты, стоки крахмалперерабатывающих предприятий, жидкие отходы сахарных заводов, бытовые отходы, сточные воды городов и спиртовых заводов. Процесс ведется при температуре 30—60 "С и рН 6 — 8. Этот способ получения биогаза широко применяют в Индии, Китае, Японии. В настоящее время для производства биогаза чаще используют вторичные отходы (отходы животноводства и сточные воды городов), чем первичные (отходы зерноводства, полеводства, хлопководства, пищевой, легкой, микробиологической, лесной и других отраслей), обладающие сравнительно низкой реакционной способностью и нуждающиеся в предварительной обработке.
Основное преимущество биогаза состоит в том, что он является возобновляемым источником энергии. Его производство будет так же длительно, как существование жизни на Земле.
biofile.ru
Получение биогаза. Продуценты. Технология получения метана — Мегаобучалка
Технологически метановое брожение подразделяют на два этапа: созревание метанового биоценоза и ферментацию. В течение первого этапа развиваются бактерии, участвующие в анаэробном разложении исходных органических веществ и продуктов их распада. В результате деятельности этих микроорганизмов создаются оптимальные условия для активного биосинтеза метана.
Несмотря на сложность и далеко неполную изученность, такая биологическая система достаточно надежна и проста для получения биогаза в промышленных масштабах.
Метановое брожение жидких органических веществ осуществляется в строго анаэробных условиях при 30—40 °С (мезофильный процесс) или 52-60 °С (термофильный процесс). Ферментацию проводят в реакторах (метантенках) объемом от одного до нескольких тысяч кубических метров. Метантенки выполняются из железобетона или металла. Они могут иметь разную форму и конструкцию, от кубической до цилиндрической, расположены горизонтально или вертикально. Лучшей признается яйцеобразная конструкция. Ферментация протекает непрерывно, полупериодически и периодически.
Сырье, содержащее 2—12% органических веществ, подается в метантенк через теплообменник, где оно подогревается или охлаждается до температуры ферментации в метантенке. Место введения сырья в реактор и отбора сброженной массы зависит от конструкции метантенка. Реакторы снабжаются мешалками для перемешивания бродящей массы с целью ускорения процессов и теплообменниками для поддержания необходимой температуры внутри реактора. Образующиеся газы удаляются через газовый колпак, расположенный в верхней части метантенка. Газ, содержащий 50—85 % метана и 15—50 % СО2, по газопроводу поступает в газохранилище — газгольдер, откуда подается в газовую сеть.
Скорость процесса определяется температурой ферментации (в термофильных условиях она в 2—3 раза выше, чем в мезофильных), химическим составом сырья, его вязкостью, плотностью бактериальной ассоциации и степенью перемешивания. Ферментация протекает при значениях рН среды, равных 7,0—8,5. При более низком или высоком значении рН она обычно тормозится или прекращается совсем. Снижение величины рН среды («прокисание») связано с нарушением равновесия скоростей образования летучих жирных кислот (муравьиной, уксусной, особенно пропионовой, а также масляной) и дальнейшим их превращением, заканчивающимся образованием метана. Подобные дефекты вызываются, как правило, увеличением поступления в реактор легкосбраживаемых углеводов, а также нарушением соотношения углерода и азота в субстрате. Оптимальные значения соотношений C:N находятся в пределах 11 —16:1. Повышение значений рН среды (> 8,5) связано либо с высокой концентрацией азотсодержащих органических веществ в субстрате и образованием из них в процессе брожения больших количеств аммония, либо наличием в среде значительных концентраций щелочно-земельных металлов.
Указанные нарушения процесса обычно устраняются остановкой загрузки ферментера новыми порциями сырья. В результате избыток образовавшихся жирных кислот постепенно конвертируется в метан, рН среды повышается до необходимых оптимальных значений, и процесс продолжается. В некоторых случаях уменьшают объем загрузки сырья в реактор.
Важным моментом промышленной технологии получения метана является скорость поступления сырья в реактор или время выдерживания сырья в реакторе. Указанные параметры зависят прежде всего от скорости конверсии органических веществ в метан. Чем интенсивнее процесс брожения, тем выше скорость загрузки сырья в реактор, меньше время выдерживания сырья в реакторе и рентабельнее сам процесс. Существующие в настоящее время нормы скорости загрузки сырья находятся в пределе 7—20 % объема субстрата от рабочего объема ферментера в сутки. Следовательно, цикличность процесса равна 5—14 сут. Однако разработаны технологии, в которых цикличность сокращена до 5—15 ч, или скорость загрузки в пределах 150—400 % в сутки. С большей скоростью происходит образование метана при наличии хорошо растворимых и легко разлагаемых бактериями органических соединений (некоторые виды жидких отходов пищевой, микробиологической и других отраслей промышленности, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье). Медленнее сбраживаются отходы сельскохозяйственного производства (животноводства и растениеводства), содержащие твердые органические включения.
Применяемые широко в настоящее время в практике метантенки относятся к реакторам первого поколения. В них все процессы протекают в одной емкости без разделения на стадии или фазы, бактериальные клетки находятся во взвешенном состоянии и по мере нарастания удаляются вместе со сброженной массой. Важным условием нормального функционирования таких реакторов является необходимость поддержания равенства скоростей размножения бактерий и поступления сырья в реактор при условии, что концентрация органического вещества в сырье составляет не менее 2 %.
При меньших концентрациях органического вещества плотность бактериальных клеток на единицу объема реактора резко падает, и процесс практически останавливается.
Этот недостаток реакторов первого поколения полностью устраняется при использовании реакторов второго поколения, в которых бактерии при необходимой для процесса плотности находятся в закрепленном (иммобилизованном) состоянии. В реакторах второго поколения можно сбраживать субстраты с низким содержанием органических соединений (0,5 % сухих веществ) при высокой скорости пропускания через: реактор (такие реакторы часто называют «анаэробными фильтрами»). В качестве носителей для закрепления бактерий широко используются галька, керамические, полихлорвиниловые, полиуретановые кольца и стекловолокно. Применение реакторов второго поколения позволяет резко повысить процессы деструкции и соответственно снизить их объемы, что имеет важное значение при их широком производстве и эксплуатации.
В последние годы в практику внедряются технологии, основанные на разделении процесса метанового брожения на стадии—фазы: кислотную и метановую. Двухфазный процесс осуществляется в двух реакторах, соединенных последовательно. Скорость поступления сырья и объемы реакторов рассчитываются так, чтобы в первом протекала только стадия образования кислот, значение рН среды не должно быть выше 6,5. Такая бражка подается во второй реактор, в котором с большой скоростью протекает непосредственно образование метана. Двухфазный процесс позволяет увеличить его общую скорость в два-три раза. Иногда в практике при использовании двухфазного процесса с целью дополнительного получения товарного биогаза процесс брожения в первом ферментере проводят при 35—37 °С, во втором — при 55 °С. При нормальных условиях ферментации на каждую тонну сброженного органического вещества образуется до 300—600 м3 биогаза. Процент разложения органических веществ до метана зависит от скорости процесса и времени выдерживания сырья в реакторе, обычно эта величина равна 30—60 %.
Концентрация метана в образующемся биогазе зависит от химического состава субстрата: углеводы дают больше углекислого таза, жиры — больше метана (до 85%). Чем больше восстановлен субстрат, тем выше концентрация метана.
Метановое брожение — процесс эндотермический, требует постоянного подогрева для поддержания необходимой температуры ферментации. Как правило, метантенки и сырье подогреваются за счет сжигания образующегося биогаза. В среднем на поддержание требуемой температуры ферментации расходуется от 15— 20 % (мезофильный процесс) до 30—50 % (термофильный процесс) биогаза. Поэтому одним из важных моментов эксплуатации метантенков является их хорошая теплоизоляция.
Рассмотренный выше процесс метанового брожения касался использования только жидких субстратов. В последние годы широкое развитие имеет технология твердофазной метангенерации, или получение биогаза, при деструкции органических веществ с влажностью 30—40 %. Такие процессы уже имеют практическое применение в США и некоторых странах Западной Европы, например, при переработке городского твердого мусора. Основное условие такого процесса — анаэробиоз и необходимая влажность.
Кроме этого для получения биогаза можно использовать отходы сельского хозяйства, испорченные продукты, стоки крахмалперерабатывающих предприятий, жидкие отходы сахарных заводов, бытовые отходы, сточные воды городов и спиртовых заводов. Процесс ведется при температуре 30 — 60°С и рН 6 — 8. Этот способ получения биогаза широко применяют в Индии, Китае, Японии. В настоящее время для производства биогаза чаще используют вторичные отходы (отходы животноводства и сточные воды городов), чем первичные (отходы зерноводства, полеводства, хлопководства, пищевой, легкой, микробиологической, лесной и других отраслей), обладающие сравнительно низкой реакционной способностью и нуждающиеся в предварительной обработке.
Биогаз кроме метана и углекислого газа может содержать примеси сероводорода (до 2%), что требует его соответствующей очистки.
Теплотворная способность биогаза составляет 5—7 ккал/м3 и зависит от концентрации в нем СО2. Один кубический метр биогаза эквивалентен 4 кВт/ч электроэнергии, 0,62 л керосина, 1,5 кг угля, 3,5 кг дров, 0,43 кг бутана. Он может быть использован для получения тепловой энергии, электроэнергии, заменить моторное топливо. Из биогаза можно получить «синтез-газ» (смесь угарного газа и молекулярного водорода), из которого синтезируют метанол, или искусственный бензин.
Образующийся в процессе метанового брожения шлам (жидкий или твердый) является хорошим органо-минеральным удобрением. Он может также использоваться для производства ценных биологически активных соединений, применяемых в медицине и сельском хозяйстве.
Перечисленные выше физические особенности биогаза и относительная простота его получения, возможность использования в качестве сырья для его производства разнообразных отходов положительным образом отразились на создании и развитии биогазовой промышленности в ряде стран. В России метановое брожение широко применяется в системе биологической очистки городских сточных вод на станциях аэрации. В метантенках сбраживают осадки сточных вод и активный ил, образующийся в аэротенках. Две станции, обслуживающие город с населением 8 млн. человек, дают в год 110 млн. м3 биогаза. Термофильное метановое брожение отходов микробиологической промышленности используют в нашей стране для производства биогаза и кормового препарата витамина B12. Два цеха, перерабатывающие жидкие стоки ацетоно-бутиловой промышленности, производят в год до 7 млн. м3 биогаза и до 1 т витамина B12. В Венгрии мезофильное метановое брожение применяется для промышленного производства кристаллического препарата витамина B12 медицинского назначения.
В США широкое развитие получает производство биогаза при переработке городского твердого мусора. Например, в пригородах Нью-Йорка действует станция, производящая в год 100 млн. м3 биогаза.
Современное состояние проблем и перспектив в области получения биогаза свидетельствует о том, что анаэробная конверсия органических отходов в метан — наиболее конкурентоспособная область биоэнергетики. Основное преимущество биогаза состоит в том, что он является возобновляемым источником энергии. Его производство будет так же длительно, как существование жизни на Земле.
megaobuchalka.ru
Установки для получения биогаза | Полезное своими руками
В последнее время все большее внимание привлекают нетрадиционные, с технической точки зрения, источники энергии: солнечное излучение, морские приливы и волны и многое другое. Некоторые из них, например ветер, находили широкое применение и в прошлом, а сегодня переживают второе рождение. Одним из "забытых" видов сырья является и биогаз, использовавшийся еще в Древнем Китае и вновь "открытый" в наше время.
Что же такое биогаз?
Этим термином обозначают газообразный продукт, получаемый в результате анаэробной, то есть происходящей без доступа воздуха, ферментации (перепревания) органических веществ самого разного происхождения. В любом крестьянском хозяйстве в течение года собирается значительное количество навоза, ботвы растений, различных отходов.
Обычно после разложения их используют как органическое удобрение. Однако мало кто знает, какое количество биогаза и тепла выделяется при ферментации. А ведь эта энергия тоже может сослужить хорошую службу сельским жителям.
Биогаз - смесь газов. Его основные компоненты: метан (Ch5) - 55-70% и углекислый газ (СО2) - 28-43%, а также в очень малых количествах другие газы, например - сероводород (h3S).
В среднем 1 кг органического вещества, биологически разложимого на 70%, производит 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды и 0,3 кг неразложимого остатка.
Факторы, влияющие на производство биогаза
Поскольку разложение органических отходов происходит за счет деятельности определенных типов бактерий, существенное влияние на него оказывает окружающая среда. Так, количество вырабатываемого газа в значительной степени зависит от температуры: чем теплее, тем выше скорость и степень ферментации органического сырья. Именно поэтому, вероятно, первые установки для получения биогаза появились в странах с теплым климатом. Однако применение надежной теплоизоляции, а иногда и подогретой воды позволяет освоить строительство генераторов биогаза в районах, где температура зимой опускается до - 20oС. Существуют определенные требования и к сырью: оно должно быть подходящим для развития бактерий, содержать биологически разлагающееся органическое вещество и в большом количестве воду (90-94%). Желательно, чтобы среда была нейтральной и без веществ, мешающих действию бактерий: например, мыла, стиральных порошков, антибиотиков.
Получение биогаза
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 (рис.1А) 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 4м и глубиной 2м (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. 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 2,5м - из листовой двухмиллиметровой стали. В верхней его части и собирается газ.
Автор этого проекта выбрал вариант собирания газа в отличив от других установок с помощью трубы, находящейся внутри ферментатора и имеющей три подземных ответвления - к трем хозяйствам. Кроме того, вода в канавке гидрозатвора проточная, что предотвращает обледенение в зимнее время. 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 (рис. 1Б). Ее ферментатор сделан в яме, имеющей квадратное поперечное сечение размерами 2х2 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 "ушках" 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 запито примерно 400 л коровьей мочи. Через 7 - 8 дней установка уже полностью обеспечивала владельцев газом.
Аналогичную конструкцию имеет и генератор биогаза, рассчитанный на прием 6 м3 смешанного навоза (от коров, овец и свиней). Этого оказалось достаточно, чтобы обеспечить нормальную работу газовой плиты с тремя конфорками и духовкой.
Еще одна установка отличается любе пытной конструктивной деталью: рядом с ферментатором уложены присоединенные к нему с помощью Т-образного шланга три большие тракторные камеры, соединенные и между собой (риг. 2). В ночное время, когда биогаз не используется и накапливается под колоколом, возникает опасность, что последний из-за избыточного давления опрокинется. Резиновый резервуар служит дополнительной емкостью. Ферментатора размером 2х2x1,5 м вполне достаточно для работы двух горелок, а при увеличении полезного объема установки до 1 м3 можно получить количество биогаза, достаточное и для обогрева жилища.
Особенность этого варианта установки - устройство колокола 138 см и высотой 150 см из прорезиненного полотна, применяемого для изготовления надувных лoдок. Ферментатор представляет собой металлический резервуар 140х380 см и имеет объем 4,7 м3. Колокол вводится в находящийся в ферментаторе навоз на глубину не менее 30 см для обеспечения гидравлического заслона выходу биогаза в атмосферу. В верхней части разбухающего резервуара предусмотрен кран, соединенный со шлангом; по нему газ поступает к газовой плите с тремя конфорками и колонке для нагрева воды. Чтобы обеспечить оптимальные условия для работы ферментатора, навоз смешивается с горячей водой.
Наилучшие результаты установка показала при влажности сырья 90% и температуре 30-35°C.
Для обогрева ферментатора используется и эффект теплицы. Над емкостью сооружается металлический каркас, который покрывают полиэтиленовой пленкой: при неблагоприятных погодных условиях она сохраняет тепло и позволяет заметно ускорить процесс разложения сырья.
В Румынии генераторы биогаза используются и в государственных или кооперативных хозяйствах. Вот один из них. Он имеет два ферментатора емкостью по 203 м3, закрытых каркасом с полиэтиленовой пленкой (рис. 3). Зимой навоз обогревается горячей водой. Производительность установки составляет 300-480 м3 газа в день. Такого количества вполне хватает для обеспечения всех потребностей местного агропромышленного комплекса.
Практические советы
Как уже отмечалось, решающую роль. в развитии процесса ферментации играет температура: нагрев сырья с 15oC до 20oC может вдвое увеличить производство энергоносителя. Поэтому часто генераторов имеет специальную систему подогрева сырья, однако большинство установок не оборудовано ею; они используют лишь тепло, выделяемое в процессе самого разложения органических веществ. Одним из важнейших условий нормальной работы ферментатора является наличие надежной ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ.
Кроме того, необходимо свести к минимуму потери тепла при очистке и наполнении бункера ферментатора.
Необходимо помнить также о необходимости обеспечения биохимического равновесия, Иногда темпы производства бактериями кислот выше, чем темпы их потребления бактериями второй группы, В этом случае кислотность массы растет, а выработка биогаза снижается. Положение может быть исправлено либо уменьшением ежедневной порции сырья, либо увеличением его растворимости (по возможности, горячей водой), либо, наконец, добавкой нейтрализующего вещества - например известкового молока, стиральной или питьевой соды.
Производство биогаза гложет уменьшиться за счет нарушения соотношения между углеродом и азотом. В этом случае в ферментатор вводят вещества, содержащие азот, - мочу или в небольшом количестве соли аммония, используемые обычно в качестве химических удобрений (50 - 100 г на 1 м3 сырья).
Следует помнить, что высокая влажность и наличие сероводорода (содержание которого в биогазе может достигать 0,5%) стимулируют повышенную коррозию металлических частей установки. Поэтому состояние всех остальных элементов ферментатора следует регулярно контролировать и в местах повреждений тщательно защищать: лучше всего свинцовым суриком - в один или два слоя, а затем еще двумя слоями любой масляной краски.
В качестве трубопровода для транспортировки биогаза от выпускного патрубка в верхней части колокола установки до потребителя могут использоваться как трубы (металлические или пластмассовые), так и резиновые шланги. Их желательно вести в глубокой траншее, чтобы исключить разрывы из-за замерзания зимой конденсировавшейся воды. Если же транспортировка газа с помощью шланга осуществляется по воздуху, то для отвода конденсата необходимо специальное устройство.
Самая простая схема такого приспособления представляет собой U-образную трубку, присоединенную к шлангу в самой нижней его точке (рис. 4). Длина свободной ветви трубки (х) должна быть больше, чем выраженное в миллиметрах водяного столба давление биогаза. По мере того как в трубку стекает конденсат из трубопровода, вода выливается через ее свободный конец без утечки газа. 
В верхней части колокола целесообразно также предусмотреть патрубок для установки манометра, чтобы по величине давления судить о количестве накопленного биогаза.
Опыт эксплуатации установок показал, что использование в качестве сырья смеси разных органических веществ дает больше биогаза, чем при загрузка ферментатора одним из компонентов. Влажность сырья рекомендуется немного уменьшать зимой (до 88-90%) и повышать летом (92-94%). Вода, которую используют для разбавления, должна быть теплой (желательно 35-40°C).
Сырье подается порциями, по крайней мере один раз в сутки. После первой загрузки ферментатора нередко сначала вырабатывается биогаз, который содержит более 60% углекислого газа и поэтому не горит. Этот газ удаляют в атмосферу, и через 1 - 3 дня установка начнет функционировать нормально.
electro-shema.ru
Способ получения биогаза
Изобретение относится к способам переработки органических отходов с использованием биотехнологических процессов с получением при этом биогаза. Способ получения биогаза включает предварительную обработку органического субстрата путем доведения до влажности 92% с последующим измельчением, введение катализатора, сбраживание в анаэробной среде, сбор биогаза. В качестве катализатора используют четырехкомпонентную смесь, содержащую четыре класса ферментов протеазу, амилазу, липазу и целлюлазу в их массовом соотношении 3,2:0,3:15,6:1,0, катализатор вводят в объеме 0,01 г/кг от массы сухого органического субстрата, а сбраживание в анаэробной среде осуществляют при температуре от 17°C до 20°C. Использование заявляемого способа получения биогаза позволит получить хороший выход метана при сравнительно небольших концентрациях ферментной смеси. Техническим результатом настоящего изобретения является интенсификация процесса метанового брожения навоза с увеличением выхода биогаза и повышенным содержанием метана в нем. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к способам переработки органических отходов с использованием биотехнологических процессов и получения при этом биогаза.
Биогаз - это дешевый и доступный способ получения энергии. В настоящее время разработано и применяется достаточно большое количество технологий получения биогаза, основанных на использовании различных вариантов температурного режима, влажности, концентрации микробной массы, длительности протекания реакции и т.д. Однако на сегодня актуальным остается вопрос поиска наиболее эффективных, дешевых и доступных способов интенсификации процесса получения биогаза при невысоких температурных режимах, в условиях Сибири.
Известен способ получения биогаза из органических материалов (патент WO 2012/123331, номер заявки РСТ/ЕР2012/054022, дата приоритета заявки 11.03.2011 г., дата публикации 20.09.2012 г., класс МПК C02F 11/04, C02F 3/28.) В качестве биоорганического материала в данном случае используют навоз, сточные воды, бытовые отходы. Способ предполагает посев микроорганизмов в перерабатываемый органический материал, добавление коллоидного раствора, содержащего наночастицы железа, проведение анаэробной реакции, сбор биогаза. Наночастицы железа при этом получают из сыворотки крови животных. Температура прохождения реакции сбраживания составляет от 40°С до 60°С. Концентрации наночастиц железа предлагаются в разных диапазонах.
Существенным недостатком указанного выше способа является сложность его применения на небольших сельскохозяйственных предприятиях и достаточно высокий температурный режим сбраживания.
Также известен способ увеличения выхода биогаза в процессе сбраживания органосодержащих отходов (патент RU2458868, заявка №2010151066, дата приоритета 13.12.2010 г., дата публикации 20.08.2012 г.) Способ включает внесение в сбраживаемые отходы стимулирующей добавки, содержащей измельченную фитомассу амарант багряный и последующую обработку полученной смеси ультразвуком с частотой 22 кГц. При этом усиливается проницаемость клеточных мембран, активизируются обменные процессы внутри клеток. За счет этого ускоряется процесс метанового брожения.
Способ достаточно сложен и является дорогостоящим для применения мелкими фермерскими хозяйствами.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является разработка в этой области - способ переработки органического материала фирмы DSM ip ASSETS (патент WО 2013/000928, заявка РСТ/ЕР2012/0623 86, дата приоритета 29.06.2011 г., дата публикации 03.01.2013 г.) Способ предлагает переработку органического материала с использованием ферментов, а именно протеазы, липазы, фитазы, гемицеллюлазы, целлюлазы. Процесс состоит из двух стадий. На первой стадии органический материал подвергают тепловой обработке при температуре от 65°С до 120°С и влажности субстрата 95%. Делается это для того, чтобы уменьшить количество жизнеспособных бактерий и снизить их активность. Предполагается, что снижение количества жизнеспособных бактерий не влияет на выход биогаза в дальнейшем. На втором этапе проводится ферментация смеси. При этом выбирается один или более ферментов из числа предложенных. Процесс производства биогаза происходит при температуре от 40°С до 60°С. При этом предлагается производить расчет количества вносимых ферментов в зависимости от кислотно-щелочного баланса перерабатываемой смеси. По указанному выше способу предлагается перерабатывать сельскохозяйственные отходы, сточные воды, бытовые отходы.
Недостатком данного способа является сложность и высокий температурный режим проведения процесса получения биогаза. Не предложен универсальный ферментный состав. Для проведения этого процесса в условиях предприятия требуется хорошо укомплектованная лаборатория.
Задачей настоящего изобретения является разработка доступного и недорогого для мелких фермерских хозяйств способа получения биогаза.
Техническим результатом настоящего изобретения является интенсификация процесса метанового брожения навоза с увеличением выхода биогаза и повышенным содержанием метана в нем.
Предложен способ получения биогаза, включающий предварительную обработку органического субстрата, в частности навоза, полученного в результате жизнедеятельности сельскохозяйственных животных и птицы, предварительно доведеного до влажности 92%, путем добавления воды, с последующим измельчением, введение катализатора, сбраживание в анаэробной среде, сбор биогаза.
Отличием является то, что в качестве катализатора используют четырехкомпонентную смесь, содержащую четыре класса ферментов протеазу, амилазу, липазу и целлюлазу в их массовом соотношении 3,2:0,3:15,6:1, катализатор вводят в объеме от 0,01 г/кг от массы сухого органического субстрата, а сбраживание в анаэробной среде осуществляют при температуре от 17°С до 20°С.
Термин «катализатор» - вещество, ускоряющее реакцию в результате взаимодействия с реагирующими соединениями, но не входящее в состав образовавшихся продуктов.
Термин «органический субстрат» предполагает использование навоза, полученного в результате жизнедеятельности сельскохозяйственных животных и птицы.
Термин «анаэробное сбраживание» относится к описанию процесса разложения органического субстрата микроорганизмами, осуществляющими свою жизнедеятельность в бескислородной среде, с сопутствующим синтезом метана, двуокиси углерода и в небольших количествах сероводорода.
Ферменты (энзимы) - вещество белковой природы, присутствующее в живых организмах и способное ускорять протекающие в них реакции. Ферменты являются катализаторами.
В основу предлагаемого изобретения положено свойство ферментов расщеплять питательные вещества на более мелкие частицы, облегчая их усвояемость метаногенерирующими бактериями для улучшения их жизнедеятельности, результатом которой является получение биогаза с высоким содержанием метана. Кроме того, ферменты как катализаторы способны ускорять течение реакции и при комнатной температуре.
Ферменты, расщепляющие углеводы, называются амилолитическими или амилазами, белки (протеины) протеолитическими или протеазами, жиры (липиды) - липотическими или липазами.
Опытным путем был определен и доказан оптимальный состав смеси ферментов протеазы, амилазы, липазы и целлюлазы в их массовом соотношении 3,2:0,3:15,6:1.
Осуществимость заявляемого способа подтверждается экспериментальными данными.
Эксперимент проводился на лабораторных биогазовых установках, вместимостью реакторов 20 л., оснащенных термометрами, системой подачи сырья и удаления переброженного остатка, системой газоотведения и емкостью для накопления биогаза.
На протяжении всего периода ферментации температура в метантенках поддерживалась на уровне от 17°С до 20°С. Длительность эксперимента составила 24 дня. В качестве субстрата использовали навоз крупнорогатого скота, доставленный из крестьянско-фермерского хозяйства «Бабичев» (Ленинск-Кузнецкий район, Кемеровской области). Для исключения влияния качества исходного субстрата на результат исследования каждая партия навоза была сформирована при определенных режимах кормления стада.
Органический субстрат доводили до уровня влажности 92%, путем добавления воды, затем измельчали. Отдельно в условиях стерильности готовили смесь ферментов в заданном соотношении. Четырехкомпонентную смесь, содержащую четыре класса ферментов протеазу, амилазу, липазу и целлюлазу в их массовом соотношении 3,2:0,3:15,6:1 вносили на первой, гидролитической стадии брожения в количествах 0,01; 0,05; 0,1; и 0,5 грамма на килограмм сухого органического вещества (сокращенно С.О.В.) в предварительно подготовленную навозную массу.
Эксперимент показал, что ферментные препараты в их заданном соотношении, вводимые в метантенк с целью ускорения гидролитических процессов справляются со своей задачей довольно неплохо. Небольшая концентрация вводимой четырехкомпонентной смеси в количестве 0,01 г/кг С.О.В. дает увеличение биогаза и в его составе метана. Увеличение смеси ферментов до 0,05 г/кг С.О.В. способствует увеличению выхода биогаза. Однако, при этом возрастают и затраты на вносимую смесь. Дальнейшее увеличение дозировок смеси ферментов показало свою нецелесообразность, так как выход биогаза при этом практически не изменяется, а содержание метана уменьшается.
Влияние различных концентраций полученной смеси на выход и качество биогаза показаны на фиг. 1, где контрольный опыт показан 1, опыт с добавлением композиции в количестве 0,01 г/кг С.О.В. показан 2, опыт с добавлением композиции в количестве 0,05 г/кг С.О.В. показан 3, в количестве 0,1 г/кг С.О.В. - 4, в количестве 0,5 г/кг С.О.В. - 5. Результаты эксперимента определялись на 6 день, на 12 день, на 18 день и на 24.
Таким образом, получены результаты эксперимента, подтверждающие влияние существенных признаков заявляемой формулы на технический результат. Определено оптимальное соотношение ферментов (протеазы, амилазы, липазы, целлюлазы), при котором в условиях комнатной температуры возможно протекание анаэробного сбраживания органического субстрата с выделением биогаза, содержащего до 57% метана.
Для облегчения использования заявляемого способа в условиях небольших фермерских хозяйств, проведен поиск готовых композиций, содержащих необходимые ферменты в нужном соотношении.
Наиболее подходящим вариантом оказалась мультиэнзимная композиция торговой марки Totalase Ultra, широко применяемая при производстве стиральных биопорошков для выведения пятен различной природы (www.biokhim.com/rus/catalog). Totalase Ultra включает все четрые класса ферментов: протеазу, амилазу, липазу и целлюлазу в нужном соотношении. Применение мультиэнзимной композиции торговой марки Totalase Ultra в количестве 0,01 г/кг С.О.В. дает также хороший результат по выходу биогаза.
Использование заявляемого способа получения биогаза позволит получить хороший выход метана при сравнительно небольших концентрациях ферментной смеси.
Способ получения биогаза, отличающийся тем, что органический субстрат (навоз), предварительно обработанный, доведенный до влажности 92% путем добавления воды, измельчают, вводят катализатор, в качестве смеси ферментов используют четырехкомпонентную смесь, содержащую четыре класса ферментов протеазу, амилазу, липазу и целлюлазу в их массовом соотношении 3,2:0,3:15,6:1,0, смесь ферментов вводится в количестве 0,01 г/кг массы сухого органического субстрата, а сбраживание в анаэробной среде осуществляют при температуре от 17°С до 20°С.
www.findpatent.ru
Биогазовая установка своими руками —
Дата публикации: 29 декабря 2014
Возрастающая популярность альтернативных методов получения тепловой и электрической энергии привела к желанию многих владельцев загородных домов и коттеджей получить определенную автономию от внешних поставщиков энергии. Тем более, что «покупная» энергия проявляет постоянную тенденцию к повышению цены, и содержание загородного хозяйства с каждым днем обходится все дороже. Установка для получения биогаза является отличной альтернативой для внешних энергетических источников. Как минимум, она может обеспечить дом горючим газом для плиты, а при повышении мощности (если в наличии имеется достаточно своих или покупных отходов) – обеспечить и отопление, и электроэнергию как для дома, так и для всего приусадебного хозяйства.
Кому нужны биогазовые установки
Биогазовые установки используются для получения горючих газов из биологического сырья. Так что нужны они везде, где требуется использовать горючие газы. То есть, для получения тепловой и электрической энергии.В первую очередь биогазовые установки необходимы для тех хозяйств, где имеется много сырья в виде биологических отходов. Таким образом можно не только сделать производство безотходным, но и значительно повысить его рентабельность – за счет самостоятельного производства энергии, отсутствия затрат на приобретение как тепловой, так и электрической энергии.
Владимир Рашин, конструктор биогазовой установки и фермер из Перми, на собственном опыте доказал, что аграрное производство, самостоятельно утилизирующее отходы с помощью соответствующего устройства, полностью обеспечивает свои потребности в тепловой и электрической энергии, а также в горючем газе. В его перепелином хозяйстве биогаз используется для обогрева помещений (как жилых, так и подсобных и производственных), для выработки электроэнергии, в кухонных плитах, а также для заправки автотранспорта – все автомобили фермы Рашина работают на биогазе. В данном случае основным сырьем для биогазовой установки является перепелиный помет. На выходе, кроме биогаза, получается еще и органическое удобрение, которое тоже приносит ферме дополнительный доход.
Биогазовые установки, подобные установке Владимира Рашина, могут значительно повысить рентабельность любого сельскохозяйственного производства. В качестве сырья для получения биогаза может быть использован не только навоз, но и различные отходы деревообрабатывающих производств (кора, опилки и так далее), и практически любые органические вещества.
Кроме того, биогазовые установки могут использоваться и в загородных домах и коттеджах, даже при отсутствии у таких хозяйств фермерской направленности. Бытовых отходов любого хозяйства будет достаточно, чтобы обеспечить сырьем индивидуальную биогазовую установку, и если не обеспечить хозяйство полностью тепловой и электрической энергией, то по крайней мере снизить затраты на приобретение такой энергии. К тому же, кроме бытовых отходов в любом загородном хозяйстве имеются еще и отходы с приусадебного участка (сорняки, обрезки веток и так далее). Ну а обеспечить горючим газом кухонную плиту можно даже с помощью мини-биогазовой установки в дачных условиях.
Принцип получения биогаза
Получение биогаза осуществляется путем анаэробного (то есть, без доступа кислорода) сбраживания биомассы, которое обеспечивается специальными бактериями. В процессе участвуют три вида бактерий: гидролизные, кислотообразующие и метанобразующие.
Биогазовая установка состоит из нескольких частей (емкостей). Сначала сырье поступает в предварительную емкость, где тщательно перемешивается и измельчается (в случае твердой фракции) до однородной массы. Затем измельченное сырье поступает в реактор (емкость, где осуществляется непосредственно брожение биомассы).
Реактор обычно изготавливается из железобетона, обладающего кислотоустойчивостью. Эта емкость полностью герметична. Для того, чтобы ускорить процесс брожения, жидкость в емкости подогревается и перемешивается. Чаще всего для обогрева реактора используется когенерационная установка – в такой установке необходимо охлаждение теплоэлектрогенератора, и отведенное тепло поступает в реактор. Также тепло может поступать от специального водогрейного котла.
После того, как процесс брожения завершен, из реактора выработанный газ поступает в газгольдер, где выравнивается давление, а затем биогаз поступает уже в теплоэлектрогенератор (газовый или дизель-газовый), в результате чего и производится тепловая или электрическая энергия.
Кроме биогаза в реакторе оседает твердая фракция – органические удобрения, которые затем могут быть использованы на полях. Также из реактора получают жидкие удобрения – после выделения газа. И жидкие, и твердые удобрения являются концентрированными, и активно используются в сельском хозяйстве.
Промышленные биогазовые установки имеют автоматическое управление. Автоматика отвечает и за поступление сырья в установку, и за перемешивание, контролирует температуру, работу генератора и так далее. Также подобные установки оснащаются аварийными факельными устройствами – на случай остановки двигателя, тогда газ просто сжигается. Кроме того, нередко промышленные биогазовые установки оснащаются линией для упаковки жидких удобрений, в этом случае удобрения разливаются в небольшие (до 1 л) бутылки.
Индивидуальная биогазовая установка
Принцип работы индивидуальной биогазовой установки такой же, как и у промышленной. Правда, мини-установки редко оснащают автоматическими устройствами для перемешивания субстрата и прочей автоматикой – из-за значительного удорожания бытовой установки при такой комплектации. Чаще всего в этих установках имеются только устройства контроля температуры, работы генератора и так далее, а все обслуживание мини-биогазовой установки осуществляется вручную.
Бытовые биогазовые установки применяются в основном для производства горючего газа для кухонных нужд, если в хозяйстве не имеется животноводческой или растениеводческой направленности. Однако, все больше проявляется тенденция к использованию мини-установок для обеспечения загородных домов и коттеджей полным энергетическим комплексом, то есть, не только «кухонным» газом, но и тепловой, и электрической энергией. Причем, это уже не зависит от наличия в хозяйстве крупного или мелкого скота, сырье для домашних биогазовых установок просто приобретается в ближайшем хозяйстве. Это может быть как навоз, так и отходы деревообрабатывающих производств.
Биогазовая установка своими руками
Строительство биогазовых установок, даже мини, для бытовых нужд, обходится недешево. И, хотя сроки окупаемости такого оборудования относительно невелики (5-7 лет), далеко не каждый хозяин готов или имеет возможность вложить необходимую сумму. Да, плюсы очевидны: через непродолжительное время с помощью мини-биогазовой установки можно получить практически полную автономию от покупных источников энергии, перевести свое хозяйство на самообеспечение, да еще и иметь в качестве дополнительных бонусов бесплатные удобрения. Однако, платить деньги нужно сегодня, а плюсы проявятся только через несколько лет. Поэтому многие владельцы загородных домов и коттеджей задаются вопросом: как сделать биогазовую установку самостоятельно?
Мини-биогазовая установка не так и сложна, и с ее сооружением вполне можно справиться. При этом экономится существенная сумма. К тому же, имеются проекты биогазовых установок, использующие подручные средства и материалы (например, с реактором-колоколом, причем, колокол может быть изготовлен из резины, и так далее). То есть, самодельные установки про производству биогаза – это приобретение желаемых бонусов за минимальные деньги.
При строительстве биогазовой установки необходимо произвести точный расчет – какова должна быть ее производительность. Для этого следует учесть всех желаемых потребителей биогаза (например, кухонную плиту, автомобильную технику и так далее). Если биогаз планируется использовать для получения электрической и/или тепловой энергии, то расчет должен включать в себя всех потребителей энергии. На основании расчета создается проект биогазовой установки.
Самодельные установки для производства биогаза широко представлены в Интернете. Можно найти и образцы расчетов, и чертеж устройства, и подробное описание. Огромный выбор устройств позволит изготовить как сложную установку с несколькими камерами, так и упрощенный вариант (например, такое простое устройство, как выгребная яма, накрытая резиновым колоколом с приспособлением для отвода газа). Каждый желающий сможет выбрать самодельную установку в соответствии со своими желаниями, возможностями и умениями. Особенно полезны в этом случае описания, сопровождаемые пошаговыми фотографиями или видео.
Изготовление биогазовой установки своими руками позволяет сэкономить до 50% стоимости устройства, что значительно ускоряет окупаемость оборудования. К тому же, изготовление для начала самой простой установки, позволяет оценить необходимость такого оборудования в хозяйстве, а также вкладывать деньги постепенно, что для многих значительно легче, чем сразу заплатить всю нужную сумму.
С.Варган
Как работает биогазовая установка?altenergiya.ru
Биогаз | Кинезиолог
Определение понятия
Биогаз – это газ, получаемый в результате микробного разложения биомассы различного состава.
Биогаз состоит в основном из метана (55-70%) и диоксида углерода (45-30%), но также содержит некоторые включения, которые обычно удаляются в биогазовой станции.По своим свойствам биогаз наиболее близок к природному газу, состоящему из 80-98% метана. Он не имеет ни цвета, ни запаха.
Наиболее часто биогаз используется для выработки электрической энергии.Биогаз также можно очищать от двуокиси углерода CO2 и доводить до свойств природного газа (метана). Такой обогащенный биогаз называется биометаном. Чаще всего такая очистка производится с помощью воды. После очистки газ не отличается от природного метана как по составу, так и по свойствам.
Свойства биогаза
Таблица. Основные характеристики биогаза
| Запас энергии в 1 м3 биогаза | 6-6,5 кВтч |
| Теплотворная способность | 6000-7500 ккал /м3 |
| Плотность биогаза | 1,16-1,27 кг / м3 |
| Температура возгорания | 650-750 С |
| Давление биогаза в реакторе | 0,05 атм. |
| Давление биогаза перед потребителем | Поднимается до требуемого |
Получение биогаза
Биогазовые установки представляют собой строительные объекты, состоящие из герметичных реакторов, оснащённых комплексом систем подачи сырья, подогрева, перемешивания, канализации (воздушной газовой и электрической).
Биогазовые установки производят биогаз путем контролируемого сбраживания биомассы в анаэробных условиях.
Для производства биогаза пригодно большинство отходов пищевой промышленности и сельского хозяйства, а также специально выращенные энергетические растения. Биогазовые установки могут работать как на моно-сырье, так и на смеси.
Также биогазовую установку можно рассматривать в качестве активной системы очистки окружающей среды и утилизации отходов. Любые другие системы очистки потребляют энергию, а не производят. Биогазовая установка перерабатывает отходы в биогаз и биоудобрения.
Мокрый способ получения биогаза
«Мокрый» способ переработки в биогаз органических отходов из возобновляемого сырья получил самое широкое распространение. Он отлично подходит для сырья с высоким содержанием влаги. При «мокром» способе сырье разбавляется до влажности 90% и перекачивается в биореакторы насосами. Реакторы герметично закрыты и работают без доступа кислорода. В процессе непрерывной работы свежее сырье подается порциями из предварительного резервуара в нижнюю часть реактора. Порциями же отводится перебродившая масса. В утепленном предварительном резервуаре и реакторе происходит подогрев биомассы и перемешивание. Материал всех ёмкостей и реакторов - сталь с покрытием или железобетон. В реакторе поддерживается наиболее благоприятная мезофильная температура для бактерий 37-40 С. Перемешивание происходит периодически. Периодические остановки необходимы для того чтобы масса успела расслоиться и с перебродившей массой не происходил слив свежего сырья.
Интерактивная схема работы биогазовой станции по "мокрому способу"
Сухой способ получения биогаза
Ещё недавно биогазовые технологии были сосредоточены лишь на «мокрой ферментации». Новая система сухой ферментации позволяет производить биогаз из твердых отходов, загрязненных неорганическими включениями. Это означает, что можно перерабатывать в биогаз даже обычный городской мусор. При этом не требуется разбавление субстрата до состояния прокачки. Сухой способ ферментации позволяет сбраживать субстраты с 50% влажностью. Отходы загружаются в ферментатор и сбраживаются без доступа кислорода. Постоянная подача бактериального сырья происходит при помощи рециркуляции перебродившего жидкого фильтрата, который распыляется над органическими отходами в реакторе. В процессе не происходит перемешивания, перекачки либо переворачивания субстрата, также свежее сырье не подается. Излишки фильтрата собираются через дренажную систему в емкость, а затем распыляются над биомассой в реакторе. Сбраживание происходит в благоприятном мезофильном режиме в диапазоне 34-37°C. Для этого стены и пол реактора имеют подогрев.
Cхема работы биогазовой станции по "сухому способу"
Сырьё для получения биогаза
| Субстрат | Выход м3/т |
| Навоз КРС (природный 85-88% вл.) | 54 |
| Навоз КРС самосплавный (95% вл.) | 22 |
| Навоз свинной природный (85% вл.) | 62 |
| Навоз свинной самосплавный (95% вл.) | 25 |
| Птичий помет клеточный (75% вл.) | 103 |
| Птичий помет подстилочный (60% вл.) | 90 |
| Силос кукурузный | 180 |
| Свежая трава | 200 |
| Молочная сыворотка, 94% вл. | 22 |
| Зерно, мука, хлеб | 538 |
| Фруктовый и овощной жом ( 80% вл.) | 108 |
| Свекольный жом (78% вл.) | 119 |
| Меласса | 633 |
| Барда зерновая ( 93% вл.) | 40 |
| Барда меласная ( 90% вл.) | 50 |
| Пивная дробина (82% вл.) | 99 |
| Мезга кукурузная (80% вл.) | 85 |
| Мезга картофельная (91% вл.) | 32 |
| Жир (чистый, 0% вл.) | 1300 |
| Жир из жироловок (жировая пульпа) | 250 |
| Отходы бойни (только кровь, каныга, мягкие ткани) | 300 |
| Корнеплодные овощи | 100 |
| Технический глицерин | 500 |
| Рыбные отходы | 300 |
| Твердые бытовые отходы | 100 |
Улучшающие добавки
Улучшающие добавки для сырья - это смесь из энзимов (ферментов), пробиотиков и микроэлементов, улучшающих деятельность микроорганизмов, осуществляющих брожение.Использование добавки позволяет увеличить выход биогаза от 20 до 40% без изменений конструкции биогазовой станции. Кроме того, добавка облегчает работу оператора за счёт стабилизации процесса; она также повышает содержание метана в биогазе. За счет добавки извлекается весь биогаз в реакторе основного брожения без этапа дображивания. Таким образом, можно строить биогазовые станции в 2 раза дешевле, либо извлекать из сырья дополнительно энергию. Добавка используется на многих биогазовых станциях в Германии и дает гарантированное увеличение выхода биогаза. Есть станции, где достигнут выход биогаза 260 м3 / тонны силоса или 45% рост выхода биогаза. Расход составляет 1-2 кг / сутки для биогазовой станции электрической мощностью 1 МВт (24000 кВтч электроэнергии в сутки).
Источники:
http://zorgbiogas.ru/biogas-plants?lang=ru
kineziolog.su
