Главная > О Биогазе > Книги о биогазе > Биогазовые установки. Практическое пособие > Метод работы биогазовой установки на жидких субстратах

Метод работы биогазовой установки на жидких субстратах

Работа на жидких субстратах по порционному принципу

Порционные ферментаторы для брожения во влажной среде в настоящее время не играют никакой важной роли. Чтобы наполнять и опустошать порционный ферментатор за один заход, кроме бродильной камеры необходимо иметь резервуар для предврительного содержания и склад отработынных субстратов. Каждый из них должен быть одинакового размера, что конечно же делает эту технологию дорогой.

Кроме того производство газа происходит неравномерно, которую можно выравнять, если работать одновременно с двумя меньшими ферментаторами, которые будут по очереди наполнятся и опустошаться с временем пребывания субстрата внутри этих резервуаров примерно в половину короче от обычного. Установка с такой схемо работы будет стоить значительно дороже, поскольку два маленьких резервуара стоят существенно дороже нежели один большой. Кроме того недостатком является также то, что при длительном хранении в резервуаре предварительного хранения до момента переливания содержимого в ферментатор уже начинаются процессы разложения, а следовательно и потери азота и метана.

По этим причинам такие установки совершенно не пользуются спросом. Компания WISA из г. Идена является их единственным разработчиком и имеет построенные обьекты, работающие по порционному принципу. В этом случае тенденция также идет в направлении работы на возобновляемом сыръе с проточными ферментаторами.

Типичные накопительные биогазовые установки
4.6: Типичные накопительные биогазовые установки

Технология, основанная на порционном принципе, всегда используется в тех случаях, если есть необходимость проанализировать субстрат или смесь субстратов в отношении их поведения в ферментаторе либо выхода газа. Поэтому большинство лабораторных экспериментов проводятся в порционном режиме. Все анализы выхода газа были проведены непосредственно на основе периодических экспериментов.

Метод сменных резервуаров

Метод сменных резервуаров уже упоминался, поскольку он сыграл важную роль во время первого сельскохозяйственного биогазового движения, начиная с 1954 г. Этот метод рассчитан на работу с 2 ферментаторами: с резервуара для предварительного хранения, вмещающего количество субстата для 1-2 дней работы, материал медленно но равномерно подают в ферментатор, в то время как другой перебраживает. Как только первый наполняется, переброженый материал выливается в резервуар-склад, после чего снова происходит наполнение с резервуара предварительного хранения. Резервуар-склад также необходимо время от вемени частично или полностью освобождать, вывозя перегной на соответствующие поля. Поэтому его объем должен быть больше нежели сменного резервуара.

4.7: Схема и модель проточно-накопительной установки

Этот метод характеризуется очень равномерным производством газа и хорошими гигиенизирующими качествами, поскольку на протяжении всего периода брожения не вносится свежего субстрата. Недостатками этого метода, как и порционного метода, являются высокие строительные затраты и большие теплопотери по сравнению с использованием одного ферментатора.

Кроме того проблематичным при использовании метода сменных резервуаров является и то, что при опорожнении резервуар необходимо проветривать, до тех пор, пока газгольдер не наполнится в достаточной мере чтобы заменить объем забранного переброженного субстрата.

Проточный метод

Большинство биогазовых установок во всем мире работают по проточному методу, либо в чистом виде, либо в комбинации с накопительным методом. Этот метод по сравнению с другими отличается тнм, что бродильная камера всегда заполнена и опорожняется лишь для ремонтов или удаления осадков. С небольшого резервуара предварительного хранения вносится жидкий свежий субстрат, а твердые субстраты вносятся с помощью специальных устройств в бродильную камеру многократно в течении дня, хотя в то же время автоматически на переливе резервуара точно такое же количество переброженного субстрата переходит в резервуар-склад или перекачивается в него.

Преимуществом проточного метода является равномерное производство газа, хорошая загруженность ферментатора, а следовательно, экономия на компактной постройке и низких теплопотерях. Кроме того можно использовать автоматизированную систему наполнения, напр. с помощью поплавкового переключателя в резервуаре предварительного хранения или при помощи таймера на наполняющем насосе.

Недостатками по сравнению с порционным методом и методом сменных резервуаров является в первую очередь то, что в зависимости от применяемых мешалок и типа резервуара происходит смешивание свежего субстрата с переброженным материалом, что ухудшает эффект гигиенизации (сравн. Главу 11).

Накопительный метод

Для этого метода характерно использование одного резервуара в качестве ферментатора и склада для хранения (Изобр. 4.6). При вывезении перегноя накопительный резервуар опорожняется почти полностью, небольшое его количество остается для прививания следующей порции субстрата. После этого комбинированный резервуар для брожения и хранения медленно наполняется. Преимущества накопительной установки в первую очередь состоят в экономии инвестиционных средств: необходимо иметь один большой, и таким образом сравнительно дешевый резервуар. Кроме того накопительные установки просты в эксплуатации и легко контролируются.

Существующие, открытые сверху резервуары-склады для навоза можно легко переделать на биогазовые установки. Недостатком является большая зависимость газопроизводства от уровня наполнения резервуара. Накопительные установки с твердым покрытием (Изобр. 4.6 с) должны иметь настолько большой объем газгольдера, чтобы при заборе перегноя не существовало опасности проникновения воздуха. Проблематичными в работе накопительных установок с пленочным покрытием являются большие теплопотери. На практике такие установки на сегодняшний день ледва ли играют какую нибудь роль.

Комбинированный проточно-накопительный метод

Комбинированные проточно-накопительные установки (Изобр. 4.7) используются в Германии наиболее часто. Они возникли, когда резервуары-склады проточных ферментаторов начали накрывать пленкой или твердым покрытием с целью минимизации потерь азота и добывать дополнительный биогаз. Практика показала что в первую очередь сильно загруженные ферементаторы с привычными на сегодняшний день длительными периодами хранения до 7 месяцев, можно получать от 20 до 40% выхода газа от общего количества. Как правило они не в достаточной мере заизолированы и не отапливаются, таким образом затраты на дополнительную добычу газа небольшие.

В новых установках, работающих по такому типу, склады также оснащают теплоизоляцией и отоплением чтобы расширить потенциальные возможности установки чтобы работать с более высокой загрузкой.

В особых случаях, особенно если ферментатор небольшой или если требуется большое количество удобрений, или за один раз требуется большое внесение удобрений, можно также частично опорожнять и проточный ферментатор. При этом конечно же также следует следить за тем, чтобы при опорожнении в накопителе было достаточное количество биогаза чтобы заменить забранное количество и предотвратить проникновение воздуха из-за низкого давления внутрь.


Включите JS

Часть чистой прибыли нашей компании, поступает в фонд помощи детям:

Фонд "Руки Добра"