Биогазовые установки

Биогаз – это горючая газовая смесь, состоящая из 50÷70% метана (CH4), которая образуется из органических соединений в процессе микробиологического анаэробного процесса. Также в состав биогаза входят 30÷40% углекислого газа (CO2) и небольшие количества сероводорода (Н2S), аммиака (NН3), водорода (H2) и оксида углерода (CO). Получают биогаз в промышленных объёмах преимущественно из органических отходов, основываясь на управляемом процессе разложения органики в анаэробных (бескислородных) условиях. Образование биогаза можно разделить на четыре фазы:
Гидролизная фаза. Во время гидролизной фазы, в результате жизнедеятельности бактерий устойчивые субстанции (протеины, жиры и углеводы) разлагаются на простые составляющие (аминокислоты, глюкозу, жировые кислоты).
Кислотообразующая фаза.
Образованные во время гидролизной фазы простые составляющие разлагаются на органические кислоты (уксусная, пропионовая, масляная), спирт, альдегиды, водород, диоксид углерода, а также такие газы как аммиак и сероводород. Этот процесс протекает до тех пор, пока развитие бактерий не замедлится под воздействием образованных кислот.
Ацитогенная фаза. Из кислот, образованных во время кислотообразующей фазы, под воздействием ацитогенных бактерий вырабатывается уксусная кислота.
Метаногенез. Уксусная кислота разлагается на метан, углекислый газ и воду.
Ключевые параметры производства биогаза.
Анаэробные условия. Бактерии могут активно работать только в условиях отсутствия кислорода. В конструкции биогазовой установки изначально предусмотрено соблюдение этого условия.
Влажность. Производство биогаза осуществляется только во влажной среде, ведь только в ней бактерии могут жить, питаться и размножаться.
Температура. Оптимальным режимом для всех групп бактерий является диапазон 35-40С. Присутствует система автоматического контроля.
Период брожения. Количество произведённого газа постепенно растёт соответственно увеличению длительности брожения, вначале оно происходит быстрее, по мере возрастания продолжительности брожения – медленнее. В итоге наступает такой момент, когда дальнейшее пребывание в ферментаторе будет нецелесообразно с экономической точки зрения. Наши специалисты используют научный подход и опираются на многолетний опыт при расчёте эффективного времени пребывания бактерий в реакторе.
рН. Гидролизные и кислотообразующие бактерии в кислой среде с уровнем pH 4,5-6,3 достигают оптимума своей активности, тогда как бактерии, образующие уксусную кислоту и метан, могут жить только при нейтральном или слабощелочном уровне pH 6,8-8. Для всех бактерий действительным является правило: если уровень pH превышает оптимальный, то они становятся медленнее в своей жизнедеятельности, что задерживает образование биогаза. Оптимальный уровень pH для жизнедеятельности и метанообразования – pH 7.
Подача субстрата. Продукты обмена веществ каждой группы бактерий являются питательными веществами для последующей группы бактерий. Все они работают с разной скоростью. Бактерии нельзя «перекармливать», т.к. тогда одна из групп не успеет произвести еду для следующей. Поэтому в каждом конкретном проекте рассчитывается и программируется периодичность подачи субстрата.
Подготовка сырья. Размер бактерий 1/1000 мм. Чем мельче частички субстрата, тем больше поверхность соприкосновения их с бактериями, в результате чего период брожения будет сокращаться, а метанообразование ускоряться. Для этого при необходимости проводится дополнительное измельчение субстратов перед подачей в ферментатор.
Перемешивание. Важно не только для избегания появления корки и осадка, но и для того, чтобы биогаз выводился на поверхность (помогает пузырькам газа подниматься).
Стабильность процесса. Микроорганизмы привыкают к определённому «рациону». Изменения, если они вносятся, должны быть постепенными.
Необходимо. Избегать попадания в ферментатор: антибиотиков, химических и дезинфицирующих средств, кислот и большого количества тяжёлых металлов.
Более подробно об образовании биогаза узнавайте у наших консультантов.

Ежегодно в мире образуется огромное количество органических отходов бытового, коммерческого, промышленного и сельскохозяйственного происхождения, которые представляют собой крайне нестабильную и неконтролируемую смесь бумаги, картона, пищевых отходов, пластмассы, резины, стекла, строительного мусора, металлов и др. Только в городах образуется 400-450 млн., тонн твердых бытовых отходов (ТБО), причем на одного жителя в среднем приходится 250-700 кг/год. Количество ТБО ежегодно увеличивается на 3-6%, что существенно превышает скорость прироста населения Земли.
Механическая сортировка ТБО технически сложна и пока не находит широкого применения. Прямая переработка или сжигание огромных количеств отходов технически довольно проблематична, экологически опасна и экономически неэффективна. Доминирующим методом обращения с бытовыми отходами было и остается размещение и захоронение ТБО на мусоросвалках и специальных полигонах. Полигоны эти размещены вблизи городов и принимают, соответственно, городские отходы. В этих условиях отходы подвергаются интенсивному биологическому разложению, которое сопровождается выделением свалочного газа.
Макрокомпонентами свалочного газа являются метан (CH4) и диоксид углерода (CO2), их соотношение может меняться от 40-70% до 30-60% соответственно. В качестве сопутствующих компонентов присутствуют азот (N2), кислород (O2), водород (H2), а также различные органичные соединения. Состав свалочного газа обуславливает ряд его специфических свойств. Прежде всего, свалочный газ горюч, его средняя калорийность составляет примерно 5500 Ккал на м3. В определенных концентрациях он токсичен. Конкретные показатели токсичности определяются наличием ряда микропримесей, таких, например как сероводород (Н2S). Обычно свалочный газ обладает резким неприятным запахом.
В среднем газогенерация истощается в свалочном теле в течение 10-50 лет, при этом удельный выход газа составляет 120-200 куб. м на тонну ТБО. Как правило, наиболее интенсивно процесс биоконверсии отходов протекает в первые 5 лет, за которые выделяется около 50% полного запаса газа. При этом свалочный газ представляет собой реальную опасность в связи с риском возгорания или взрыва, а также отрицательным влиянием на здоровье людей.
Самый эффективный способ сократить выброс в атмосферу метана с полигонов ТБО – это его сбор и утилизация. Свалочный газ начали извлекать во многих странах в начале 80-х гг. с целью предотвращения экологических проблем, пожаров и взрывов. Позже широкое распространение получило энергетическое использование свалочного газа. Осуществление проектов по регенерации энергии свалочного газа способствует сокращению выброса парниковых газов и загрязняющих воздух веществ, что положительно сказывается на качестве воздуха и снижает потенциальный риск для здоровья человека. Кроме того, подобные проекты снижают зависимость от отдельных энергоносителей, способствуют экономии, создают рабочие места и помогают развитию экономики на местах. В международном масштабе существуют значительные возможности для расширения применения энергии свалочного газа.
Подготовка современного полигона ТБО включает уплотнение и гидроизоляцию дна, устройство дренажной системы для отвода фильтрационных вод, прокладку труб для сбора образующего биогаза. Пласты ТБО формируются на полигоне при завозке их автотранспортом. Образующийся при биоконверсии органических составляющих ТБО свалочный газ поступает через вертикальные скважины в коллектор. Далее газ принудительно подаётся в пункт газоподготовки для отделения от газового конденсата. Подготовленный газ направляется в газгольдер либо непосредственно подаётся в блок когенерационных установок. Вырабатываемая генераторами электрическая и тепловая энергия по сетям подается потребителям.

Целесообразность применения того или иного способа утилизации свалочного газа зависит от конкретных условий хозяйственной деятельности на полигоне ТБО и определяется наличием платежеспособного потребителя энергоносителей, полученных на основе использования свалочного газа. В большинстве развитых стран этот процесс стимулируется государством с помощью специальных законов. Экономические показатели проектов по добыче и использованию свалочного газа могут быть достаточно рентабельными, особенно при наличии вблизи свалки промышленного потребителя газа.
Компания «Энергобиокомплект» занимается разработкой и внедрением проектов утилизации свалочного газа. Мы предоставляем услуги по обследованию полигонов ТБО, подготовке детальных отчётов о перспективах добычи свалочного газа на конкретных полигонах, проектирования систем сбора и утилизации свалочного газа, поставки оборудования и пуско-наладочных работ.