Лекція 8 Особливості вибору установок з використанням біопалива.

Основні вимоги до установок з використанням біопалива, вибір виду палива, вибір типу і розміру метантенка.

Параметри й оптимізація процесу зброджування

Кислотоутворюючі й метаноутворюючі бактерії зустрічаються в природі повсюдно, зокрема в екскрементах тварин. Наприклад, у травній системі великої рогатої худоби міститься повний набір мікроорганізмів, необхідних для зброджування гною, а сам процес метанового шумування починається ще в кишечнику. Тому гній ВРХ часто застосовують як сировину, що завантажується в новий реактор, де для початку процесу зброджування досить забезпечити наступні умови:

• підтримку анаеробних умов у реакторі;

• дотримання температурного режиму;

• доступність живильних речовин для бактерій;

• вибір правильного часу зброджування й своєчасне завантаження й вивантаження сировини;

• дотримання кислотно-лужного балансу;

• дотримання співвідношення вмісту вуглецю й азоту;

• вибір правильної вологості сировини;

• регулярне перемішування;

• відсутність інгібіторів процесу.

Дотримання температурного режиму

Температурні режими процесу зброджування

Підтримка оптимальної температури є одним з найважливіших факторів процесу зброджування. У природних умовах утворення біогаза відбувається при температурах від 0°C до 97°C, але з урахуванням оптимізації процесу переробки органічних відходів для одержання біогаза й біодобрив виділяють три температурних режими:

• психофільний температурний режим визначається температурами до 20 - 25°C,

• мезофільний температурний режим визначається температурами від 25°C до 40°C і

• термофільний температурний режим визначається температурами понад 40°C.

Мінімальна середня температура

Ступінь бактеріологічного виробництва метану збільшується зі збільшенням температури. Але, тому що кількість вільного аміаку теж збільшується з ростом температури, процес зброджування може сповільнитися. У середньому біогазові установки без підігріву реактора демонструють задовільну продуктивність тільки при середньорічній температурі близько 20°C або вище або коли середня денна температура досягає щонайменше 18°C. При середніх температурах в 20-28°C виробництво газу непропорційно збільшується. Якщо ж температура біомаси менша 15°C, вихід газу буде такий низький, що біогазова установка без теплоізоляції й підігріву перестає бути економічно вигідною.

Оптимальна температура

Відомості щодо оптимального температурного режиму різні для різних видів сировини, але на підставі емпіричних даних, оптимальною температурою для мезофільного температурного режиму є 34 - 37°C, а для термофільного 52 - 54°C. Психофільний температурний режим дотримується в установках без підігріву, у яких відсутній контроль за температурою. Найбільш інтенсивне виділення біогаза в психофільному режимі відбувається при 23°C.

Зміни температури

Процес біометанації дуже чутливий до змін температури. Ступінь цієї чутливості у свою чергу залежить від температурних рамок, у яких відбувається переробка сировини. При процесі ферментації можуть бути припустимі зміни температури в межах:

• психофільний температурний режим: ± 2°C на годину;

• мезофільний температурний режим: ± 1°C на годину;

• термофільний температурний режим: ± 0,5°C на годину.

До переваг термофільного процесу зброджування відносяться: підвищена швидкість розкладання сировини й, отже, більш високий вихід біогазу, а також практично повне знищення хвороботворних бактерій, що містяться у сировині.

Недоліками термофільного розкладання є: велика кількість енергії, необхідна на підігрів сировини в реакторі, чутливість процесу зброджування до мінімальних змін температури й більш низька якість одержуваних біодобрив.

При мезофильном режимі зброджування зберігається високий амінокислотний склад біодобрив, але знезаражування сировини не таке повне, як при термофільному режимі.