РОЗДІЛ 27. Технології продуктування біогазу

При будівництві біогазової установки з бетонним, цегельним або кам'яним реактором, необхідно забезпечити газо- і водонепроникність реактора. Необхідно покрити реактор зсередини шаром речовини, здатного витримати температури до 60°С и стійкого до впливу органічних кислот і сірководню. Вибір місця розташування установки.

Місце розташування установки залежить від декількох факторів - наявності вільних площ, віддаленості від житлових приміщень, місця складування відходів, розташування місць утримання тварин і т.д. У залежності від глибини залягання грунтових вод, зручності завантаження і вивантаження сировини реактор може мати наземне, частково або цілком занурене положення. Реактор може бути розміщений над поверхнею землі на фундаменті, занурен у землю або встановлений усередині приміщення, у якому знаходяться тварини. Реактор повинний мати люк, необхідний для проведення періодичних профілактичних і ремонтних робіт усередині реактора. Між корпусом і кришкою повинна бути прокладка з гуми або спеціального герметизуючого складу. По можливості рекомендується підземне розміщення, тому що воно дозволяє зменшити капіталовкладення і виключає використання додаткового устаткування для завантаження сировини, значно поліпшує якість терморегулювання, а також дає можливість використовувати дешеві теплоізоляційні матеріали - глину і солому.

Вибір конструкції біогазової установки.

В даний час розроблено безліч конструкцій біогазових установок, що підходять для роботи в різних кліматичних умовах. Вибір конструкції біогазової установки - найважливіший етап процесу планування. До вибору конструкції потрібно мати представлення про базові проблеми, можливі для біогазової установки. У місцевостях з порівняно холодним кліматом, ізоляція і підігрів реактора важливі для круглорічної роботи установки. Кількість і тип сировини, що переробляється, впливають на розмір і тип установки і конструкції систем завантаження і вивантаження сировини. Вибір конструкції установки також залежить від наявності будівельних матеріалів.

Термоізоляційні матеріали.

Більшість біогазових установок були побудовані без забезпечення теплоізоляції реактора. Відсутність теплоізоляції дозволяє установці працювати тільки протягом теплого часу року. Термоізоляційні матеріали повинні мати гарні ізолюючі властивості, бути дешевими і доступними. Підходящими матеріалами для установок з підземним або напівпідземним розташуванням реактора є солома, глина, шлак, сухий гній. Утеплення реактора виробляється пошарово. Наприклад, для підземного реактора після підготовки котловану спочатку укладають шар поліетиленової плівки для запобігання контакту теплоізоляції з грунтом, потім засипають шар соломи, потім глини на дно котловану, після чого встановлюють реактор. Потім у простір, що залишився, між реактором і фунтом знову засипають шари ізоляційних матеріалів до верхньої частини реактора, після чого роблять досипання глини зі шлаком товщиною не менш 300 мм.

Рис. 27.9. Конструкції реактора і систем завантаження і вивантаження:

а - циліндричний реактор з верхнім завантаженням; б - циліндричний реактор з нижнім завантаженням; у - циліндричний двохсекціний реактор; м - похилий реактор; д - траншейний реактор з покриттям, що плаває; е - горизонтальний секційний реактор.

Контрольно-вимірювальні прилади.

Контрольно-вимірювальні прилади, установлювані на реактори, включають контроль рівня сировини в реакторі, контроль температури і тиску усередині реактора, визначення водневого показника.

Розрахунок добового виходу біогазу підраховується в залежності від типу сировини і добової порції завантаження

Баланс між потребою в енергії і виходом біогазу.

Необхідність в енергії для кожного індивідуального господарства визначається виходячи із суми всіх дійсних і майбутніх споживчих ситуацій, таких як готування їжі, освітлення, виробництво енергії. Необхідно також враховувати споживання біогазу на підігрів сировини в реакторі, що складає від 10% до 27% у залежності від часу року. Кількість біогазу, необхідну господарству, можна визначити по кількості енергії, споживаної раніше. Наприклад, спалювання 1 кг дров аналогічно спалюванню 650 літрів або 0,65 м3 біогазу, спалювання 1 кілограма кізяка -0,7 м біогазу, а 1 кг вугілля -1,1м біогазу. Необхідний обсяг біогазу для готування їжі може бути визначений на підставі часу, щодня затрачуваного на готування їжі. Необхідна кількість біогазу для готування однієї порції їжі для однієї людини складає 0,15-0,3 м3 біогазу. Для кип'ятіння 1 літра води необхідно 0,03 - 0,05 м3 біогазу. Для опалення 1 м2 житлової площі необхідно близько 0,2 м3 біогазу в добу. Побутові пальники споживають 0,20 - 0,45 м3 у годину.

Обслуговування біогазової установки.

Щоденні операції:

Для оптимальної експлуатації біогазових установок велике значення мають добова доза завантаження свіжого гною і періодичність її внесення. Доза завантаження - величина непостійна і залежить від виду сировини, температури зброджування і концентрації сухої речовини в сировині. При малих дозах добового завантаження сировини, що не перевищують 1-5 % обсягу реактора в добу, біогазу виділяється менше, ніж при великих дозах у 10-20%. Однак при великих дозах щодобового завантаження зміст метану в біогазі скорочується, а зміст вуглекислого газу - збільшується. Оптимальною дозою добового завантаження для установок з мезофільною температурою продуктування з погляду якості біогазу можна вважати 6-10% від повного обсягу сировини, що завантажується, при тривалості зброджування 10-20 доб. Оптимальною дозою завантаження для термофільного режиму можна вважати 15-25% при тривалості продуктування від 4 до 8 доб. При використанні психофільного режиму зброджування рекомендується завантажувати не більш 2% при щодобовому додаванні нової сировини. Якщо використовується метод порціонного завантаження, то реактор завантажується відразу на 2/3 і сировина переробляється без додавання свіжого гною в плині 40 і більш днів. Добова доза повинна вноситися в реактор не цілком, а поступово рівними порціями через однакові проміжки часу 4-6 разів у добу. Після завантаження чергової порції рекомендується здійснювати перемішування сировини. Стан і робота перемішуючих пристроїв повинна перевірятися щодня. Про те, як протікає процес зброджування сировини в реакторі, можна судити по інтенсивності виділення біогазу, а також по кольору зброджуваної маси на виході з реактора.

Відсутність біогазу або його слабке утворення свідчить про низьку активність мікроорганізмів і може бути виявлена по сірому кольорі зброджуваної маси. Причиною цього може бути також недолік мікроорганізмів, що приводить цо загасання процесу зброджування, для поновлення якого потрібне введення живильних розчинів з високою концентрацією мікроорганізмів і, отже, з потенціалом кращого газоутворення. При надлишку живильних речовин можливе утворення кислот і зниження активності мікроорганізмів. Колір зброджуваної сировини в цьому випадку змінюється на чорний, а на його поверхні може утворитися біла плівка. Нейтралізувати кислоти можна введенням рослинної золи або вапняної води. Якщо зброджувана маса має темно-коричневий колір і при цьому на її поверхні утворюється піна, то можна вважати, що йде нормальний процес продуктування.

Щотижневі операції:

• контроль водяних затворів;

• відновлення газових фільтрів;