Нагрузка по оСВ

Органическая нагрузка объема ферментера является основной величиной измерения ферментера, которая, однако, не используется для прямого выражения производительной мощности установки.

Все рассматриваемые в рамках данной программы биогазовые установки достигают величин общей нагрузки ферментера свыше 1,1 вплоть до величины 9,9 кг оСВ/(м3раб. об. в день) (БГУ 44 и БГУ 47, изображение 3-24). Установки сухой ферментации отличаются частично особенно высоким показателем общей нагрузки ферментера. Установки 47 и 49 достигают максимальных величин нагрузки ферментера, однозначно выделяясь на фоне других установок, а БГУ 57 имеет, напротив, минимальное значение нагрузки ферментера, равное 1,1.

Здесь проявляются различные концепции биогазовых установок, работающих по технологии сухой ферменташш. БГУ 57 отличается от установок влажной ферментации только использованием субстрата с высокой долью СВ, в остальном же ее эксплуатация ни чем не отличается от эксплуатации традиционных установок влажной ферментации. Установки сухой ферментации БГУ 47 и 49 работают в одноступенчатом режиме по технологии идеального вытеснения и достигают, тем самым, высоких показателей нагрузки ферментера.

Несмотря на невысокую концентрацию энергии субстратной смеси, биогазовые установки северо-восточного региона (БГУ 01 -14) достигают, благодаря большим объемам органического сырья, сравнительно высокие показатели нагрузки ферментера по сравнению с установками, которые используют большие объемы возобновляемого сырья. Это связано с качеством загружаемой органической массы.

В то время как загружаемая органическая масса в системах с использованием навозной жижи состоит из уже переваренного пищеварительной системой материала, который имеет небольшие доли быстро расщепляемых веществ, в органическом сырье установок, работающих на возобновляемом сырье, превалируют быстро доступные и легко окисляемые вещества.

На величину нагрузки ферментера оказывает влияние число фаз технологического процесса, так многоступенчатые установки, как правило, используют ферментеры большего объема. Эксплуатация одноступенчатых установок осуществляется со средним показателем нагрузки ферментера, равным 4,5 кг оСВ/(м3 раб. об. в день), в отличие от многоступенчатых установок, где этот показатель равен 2,2 кг оСВ/(м3 раб. об. в день).

Это наглядно демонстрирует диаграмма статистического распределения нагрузки ферментера. Одноступенчатые установки работают с показателем нагрузки ферментера по оСВ. равным минимум 2,0 кг оСВ/(м3 раб. об. в день), в то время как многоступенчатые установки имеют показатель нагрузки ферментера, который составляет всего лишь 1,1 кг оСВ/(м3 раб. об. в день).

В многоступенчатых установках не выявляется явной связи между величиной нагрузки ферментера и содержанием оСВ в субстратных смесях. В одноступенчатых установках, напротив, в связи с очень высокой величиной нагрузки установок 47,49, 51 и 52 такая связь выявляется.

В некоторых установках первая фаза частично характеризуется очень высокой нагрузкой, в то время как последующая фаза отличается едва ощутимой нагрузкой. Так, установки с горизонтально расположенным ферментером (БГУ 48, 50, 54 и 59) достигают на первой фазе очень высокие значения нагрузки свыше 15 кг оСВ/(м3 раб. об. в день); установка БГУ 12, оборудованная обычным вертикальным ферментером с мешалкой, также достигает на первой фазе высокое значение нагрузки, равное 40 кг оСВ/(м3 раб. об. в день), так как рабочий объем первой фазы составляет всего 770 м3.

Установки БГУ 06,09,17 и 40 являются единственными установками, на которых свежий субстрат загружается и на последующей, второй фазе технологического процесса, что по результатам первой программы измерения параметров биогаза приводит к существенному увеличению показателя использования субстрата. На установках, использующих системы прямой загрузки сырья, проектировка технических возможностей для загрузки сырья и на последующие фазы технологического процесса должна осуществляться заранее, так как переоборудование БГУ с оснащением дополнительными механизмами требует очень высоких затрат. На этих четырех установках смонтированы такие устройства, которые позволяют использовать гибкую систему управления загрузками субстрата.

Следует учитывать, что значения нагрузки ферментера субстратом и значение общей нагрузки ферментера, вкл. рециркулят, могут довольно сильно отличаться друг от друга. Значения нагрузки ферментера общим загруженным материалом и значения нагрузки ферментера субстратом сопоставлены друг с другом. Диаграмма отображает влияние процесса рециркуляции, который применяется на одной трети всех рассматриваемых установок для лучшего перемешивания материала в ферментере.

На двух установках с горизонтальным расположением ферментера (БГУ 48 и БГУ 54) почти 60 % органической нагрузки ферментера основано на процессе рециркуляции и только порядка 40% - на субстрате. Следует отметить, что доля расщепляемых органических веществ в рециркулирующей фракции существенно снижена по сравнению с субстратом, вследствие этого круговорот веществ обременен большой долей инертного органического материала.

Массивная рециркуляция материала из последующих фаз технологического процесса приводит к выравниванию нагрузки ферментера. С одной стороны, такой пропесс имеет преимущество в том, что часть свежего субстрата поступает и на последующие фазы, но с другой стороны схема эксплуатации не совсем соответствует технологическим особенностям каскада реакторов.

Это можно наглядно продемонстрировать на примере установок 48 и 06: На БГУ 48 в 1 фазу ежедневно загружается в общей сложности 17,4 т оСВ, на 2 фазу -14,5 т и на 3 фазу - 12,6 т. Так как материал постоянно циркулирует, свежая масса подается и на последнюю фазу, т.е. ни в одном из ферментеров не проходит процесс полного сбраживания массы. На этой установке большое значение имеет использование газонепроницаемого хранилища для остатков ферментирующей массы, так как перебраживание массы и выработка значительных объемов метана продолжается.

Примечательна разница между БГУ 16 и БГУ 18, которые представляют собой конструктивно идентичные установки с практически идентичным коэффициентом использования мощности БТЭЦ (ср. гл. 3.2.8.1). В то время как БГУ 16, как это уже было описано, работает в основном без загрузки навозной жижи, доля навозной жижи КРС в сырье установки 18 составляет до 31 %. Объем загрузки обладающего большим потенциалом энергии возобновляемого сырья на установке 16 составляет 180 т в неделю, а на установке 18 - 186 т в неделю.

Однако в то время как в процессе рециркуляции массы на установке БГУ 16 требуется еженедельно 725 т материала для поддержания способности содержимого реактора к перемешиванию, на установке 18 для этого требуется всего 237 т.