Контроль процесса получения биогаза и управление им
Как узнать, что биогазовая установка хорошо работает? Поскольку производство биогаза протекает в закрытой системе, то возникает зависимость от внешних признаков определения правильности протекания процессов ферментатора.
Для биогазовых установок, в которых произведенный газ с помощью генератора преобразовывают в электроэнергию, индикатором может являться поточное производимое его количество. Такие установки разарабатываются под определенную мощность генерирующего устройства. Если вырабатывается постоянное количество тока, то установка работает хорошо.
В этом смысле можно также предпринимать определенные меры по оптимизации, таковыми могут являться, например согласование работы отдельных агрегатов между собой с учетом потребляемой ими электроэнергии, оптимизация профилактических ремонтных работ с соответствующим понижением расходных материалов, субстрат-менеджмент, начинающийся с последовательности подачи, выборе сортов, консервировании и согласовании групп материалов между собой.
Но перед тем как заняться этапом оптимизации установки, необходимо достичь стабильного процесса работы. Высокое постоянное производство газа с небольшими ежедневными колебаниями является первым знаком стабильности процесса. В самом простом случае стабильный и равномерный процесс можно определить по постоянной наполненности газгольдера.
Еще одной возможностью для контроля является сравнение количества выработанного биогаза по сравнению с количеством, которое должен был дать субстрат вследствие расчетов. Если соотнести это производство газа с количеством ежедневноподаваемого органического субстрата (оСВ/день), то получим выход биогаза для конкретной установки.
Специфическое производство газа, выраженное в м3 биогаза на м3 объема ферментатора в день, может выступать контрольным параметром для конкретной установки.
Если эти параметры производительности будут стабильными, значит процесс протекает стабильно, хотя они и не дают нам информации о качестве газа. Если сделать пропорцию между вырабатываемым количеством электроэнергии и количеством переработанного газа, то можно дать оценку качества газа. Поскольку, если количество тока падает при том же уровне потребеления газа, то это связано с плохим качеством биогаза (если конечно исключить технические поломки в генераторе).
Если количество ежедневно производимого газа слишком низкое, то причина этого кроется либо в субстрате, либо в используемой технике.
Со стороны субстрата есть только четыре фактора, влияющих на снижение либо очень низкое количество вырабатываемого газа:
- неправильный состав субстрата (переокисление из-за содержания, как правило, слишком большого количества легко разлагаемого субстрата либо через задержки вызванные азотом, если смесь содержит много азота),
- слишком большая загрузка ферментатора (перекармливание),
- слишком мало субстрата (недокармливание)
- недостаток питательных веществ либо присутствие вредных веществ.
Только после полной уверенности в исключении влияния 1-3 факторов, стоит заниматься исследованиями на возможное присутствие таких специфических факторов микроэлементы или вредные вещества.
С технической точки зрения, факторами, влияющими на производство газа чаще всего становятся системы подачи, мешалки и температура. Чтобы контролировать и регулировать протекание процесса, необходимо, замерить некоторые параметры и задокументировать их. К этому особенно относятся такие параметры:
- температура субстрата в ферментаторе,
- количество произведенного газа и электричества,
- вид и количество ежедневно подаваемых субстратов,
- ежедневные измерения уровня серы и аммиака необходимо для определенных субстратов либо при изменении состава смеси субстрата.
- регулярный контроль загрузки ферментатора и времени брожения
- регулярное замерение образования жирных кислот либо буферного резерва, либо концентрации ионов Н+ в газе, особенно при изменении состава смеси субстрата.
При учете этих параметров, можно контролировать либо рассчитывать все важнейшие характеристики процесса, относящиеся к производству газа и электроэнергии (сравнение должно быть-фактически существует), загрузка ферментатора, время брожения, температура, качество газа, концентрация серы и азота. При этом помогают не одни только даные, но и тенденции, показывающие в каком направлении развивается процесс. Для учета и расчета этих параметров существуют специально для этого разработанные компьютерные программы, облегчяющие контроль за предприятием.
Ниже перечислены мероприятия по поддержке стабильного течения процесса, которые уже упоминались ранее:
- температура субстрата в ферментаторе должна соблюдаться как можно точно и должна регулироваться с помощью термостата
- равномерная подача субстрата
- избегать подачи больших порций холодного субстрата
- изменения состава субстрата производить медленно и пошагово; это же касается и изменения рациона питания животных
- избегать подачи замедляющих развитие веществ в большой концентрации
- достаточно частое и длительное перемешывание; если во время и после перемешивания образовывается слишком большое количество газа, это указывает на недостаточное перемешивание.