Перспективные системы получения биогаза

Сельскохозяйственная биоэнергетика — одно из направле­ний эффективной переработки отходов сельскохозяйственно­го производства и навоза животноводческих предприятий, обеспечивающая получение подготовленных к непосредствен­ному использованию высококачественных органических удоб­рений и биологического газа, пригодного для использования в качестве топлива.

Биогаз, получаю­щийся в ходе брожения, представляет собой смесь из 65% метана, 30% углекислого газа, 1% сероводорода (H₂S) и незначительных количеств азота, кислорода, водорода и окиси углерода. Потенциальная энергия, заключенная в 28 м³ биогаза, эквивалентна энергии 16,8 м³ природного газа, 20,8 л нефти или 18,4 л дизельного топлива.

Технологический процесс переработки навоза и получения биогаза осуществляется на биоэнергетических установках, от­личающихся как по составу сооружений, оборудования, прин­ципу действия, так и параметрам процесса.

Выбор параметров технологического процесса систем получения биогаза зависит от вида и технологии содержания животных, природно-климатических условий, предъявляемых требований к сброженной массе и биогазу, санитарного со­стояния животноводческого предприятия, наличия сельскохо­зяйственных угодий, энергоисточников и др.

На практике нашли применение следующие технологиче­ские и конструктивные решения систем получения биогаза.

1. Малообъемные установки, распространенные преимуще­ственно в странах Юго-Восточной Азии и предназначенные для выработки биогаза на энергетические нужды одной или нескольких семей. Как правило, реактором слу­жит земляная траншея, имеющая сверху емкость для сбора выделяемого биогаза. Эти простые установки работают без подогрева и перемешивания. Недостатками подобных установок являются невозможность контролирования технологиче­ского процесса производства биогаза, низкая удельная газопроизводительность (около 0,3 м³ биогаза на 1 м³ емкости бродильной камеры в сутки), расслаивание сбраживаемой массы в реакторе и создание неблагоприятных условий для бактерий, участвующих в процессе сбраживания, и др.

2. Малогабаритные промышленные биогазовые (биоэнергетические) установки, которые изготавливают почти во всех странах для внутрихозяйственного производства биогаза с объемом реактора (метантентса) до 50 м³. Преимуществом таких установок является, наряду с их комплектностью, изготовлением и монтажом специализированными организациями, возможность максимальной механизации и ав­томатизации технологического процесса. Тем не менее эти установки ввиду небольшой мощности остаются низкоэффективными, их используют для экспериментальных целей и отработки технологического процесса.

3. Средние промышленные биоэнергетические установки, имеющие объем метантенка до 200-300 м³. Их поставляют специализированные фирмы для переработки навоза на небольших животноводческих фермах. Установки подобной мощ­ности находят за рубежом наибольшее применение, так как являются экономически выгодными.

4.Крупные промышленные биоэнергетические установки предназначены для переработки жидкого навоза животновод­ческих ферм и комплексов промышленного типа. Они имеют метантенки объемом 500-8000 м³. Такие установки более рентабельны и перспективны, так как наряду с получением высококачественных удобрений обеспечивают выработку товарного биогаза.

В соответствии с технологией жидкий навоз со свинофер­мы по напорному трубопроводу поступает в один из двух приемных резервуаров, откуда после усреднения и гомогени­зации его перекачивают в метантенки для сбраживания. Сбра­живание навоза проводится в мезофильном режиме при тем­пературе 38-40°С в течение 17 суток. Температура сбражи­ваемой массы в метантенках поддерживается на заданном режиме системами подогрева, состоящими из теплообменни­ков (котлов-теплообменников), трубопроводов и циркуляци­онных насосов. Биогаз, выделяемый при сбраживании, направ­ляется в центральную котельную.

Сброженный навоз отводится в вертикальные отстойники где находится 10-20 ч, а после осветления осадок направляется в центрифугу. Твердая фракция поступает в цех компостирования, жидкая перекачивается в пруды для хранения и в дальнейшем используется для полива сельскохозяйственных угодий.

Таблица 63