Производство на биогаз

ВЕИ енергетикaТехнически статииСп. Енерджи ревю - брой 2, 2011

Видове инсталации, използвани суровини

Биогазът е горим газ, много близък по химичен състав с природния газ. Разликата основно е в относителния дял на метана. В природния газ съдържанието на метан СН4 е около 95-97%, докато за биогаза относителният дял на метана е 50-75%, което обуславя и неговата по-ниска калоричност. Биогазът е без цвят и мирис и освен метан съдържа още въглероден диоксид (CO2), азот, амоняк (NH3), серен диоксид (SO2), сероводород (H2S), и водород в зависимост от използваната суровина. Той може да се използва като гориво за производство на електроенергия, топлина или пара, или като автомобилно гориво, като използването му спомага за редуциране на вредните емисии в атмосферата, тъй като се явява сравнително чисто гориво. За производството му се използват различни технологии, основаващи се на хидролитични и ферментационни процеси на високомолекулна органична материя в условията на анаеробна среда.

Производствен процес

В процеса на производство на биогаз се използват определени бактерии за разграждане на органичната материя в среда без кислород. Процесът е познат като анаеробно разлагане. По време на този процес се обработва органична материя от отпадъци, което има редица предимства. От една страна това спомага за запазване на околната среда чиста, а от друга се получава метан, който се причислява към възобновяемите енергийни източници. Страничният продукт от процеса е получаването на твърда утайка, която е подходящо да се използва за наторяване. Използваната суровина за производството на биогаз е биомаса, включваща растителни и животински отпадъци, при разлагането на които се образува смес от газове, наречена биогаз.

Технологиите за производство на биогаз

са най-често използваните технологии за стабилизиране на първични и вторични утайки от пречиствателните станции за отпадни води, при обработка на отпадни води от различни производствени процеси от хранително-вкусовата промишленост, пивоварната и др. промишлености, при третиране на органичните фракции от твърдите битови отпадъци. Съответно, в зависимост от съдържанието на сухо вещество в субстрата, биогазовите инсталации се подразделят на биогазови инсталации, работещи с течни субстрати, съдържанието на сухо вещество в които е под 30% и инсталации, работещи с твърди битови отпадъци, където съдържанието на сухо вещество в отпадните субстрати е над 35%.

Инсталации с периодично и непрекъснато зареждане

Инсталациите за производство на биогаз, в зависимост от режима на зареждане на ферментатора, могат да бъдат подразделени на инсталации с периодично зареждане на ферментатора и инсталации с непрекъснато зареждане и периодично извличане на биошлама.

При инсталациите с периодично производство ферментаторът се зарежда напълно и след точно определено време, обикновено времето, за което се извършва пълно ферментиране на биомасата, той се изпразва. Всяка инсталация за производство на биогаз, както и всякакъв тип суровина се приемат за подходящи за инсталациите с периодично производство. Условието е инсталацията да включва газхолдери с голям обем или няколко ферментатора, за да може да се осигури непрекъснатост по отношение на доставянето на биогаз. Днес, тази схема на работа на инсталацията не намира широко приложение, тъй като се приема за недостатъчно ефективна и подходяща предимно за малки биогазови стопанства.

Инсталациите с непрекъснат цикъл на работа се зареждат непрекъснато, а биошламът се извлича периодично. В този случай също няма специфични изисквания към инсталацията по отношение на проектирането, но използваната суровина е добре да бъде еднородна и в течно състояние. Производството на биогаз е постоянно, а количествата произведен газ са по-големи в сравнение с инсталациите с периодично зареждане. Това са по-често изгражданите инсталации днес, тъй като се характеризират със сравнително висока ефективност и равномерно подаване на биогаз. Възможно е и комбинирана работа на инсталацията. Ако се използва например едновременно слама и течни животински отпадъци, бавно изгниващата слама се използва като периодичен товар, с които се зарежда ферментаторът два пъти в годината, докато течните отпадъци се подават и отвеждат постоянно.

Условно, биогазовите инсталации могат да бъдат разделени на малки, средни, големи и много големи инсталации в зависимост от капацитета на ферментатора. Като малки обикновено се определят инсталации с полезна вместимост на ферментатора до 150 m3 , като средни, инсталации с вместимост на ферментатора до 500 m3 , инсталациите с вместимост до 1500 m3 се определят като големи, а като много големи - тези с вместимост на ферментатора над 1500 m3.

Една биогазова инстлация може да включва един или повече ферментатора. Инсталациите с един фермантатор за момента се оказват не особено актуални в европейските страни. По-често срещано решение са инсталациите с повече от един ферментатор. Целта е да се гарантира равномерно производство на биогаз при намалени експлоатационни рискове. Ферментаторите се свързват успоредно или последователно.

В зависимост от използваните суровини

инсталациите за производство на биогаз могат да се подразделят в няколко категории: селскостопански инсталации за производство на биогаз, в които се обработват предимно суровини със селскостопански произход като течен и твърд тор, остатъци от растителни култури и странични продукти, енергийни култури; инсталации за третиране на отпадни води; инсталации за преработка на твърди битови отпадъци; промишлени инсталации за биогаз и инсталации за получаване на сметищен газ.

Селскостопанските инсталации за биогаз в зависимост от техния относителен размер, функция и разположение могат да бъдат категоризирани като малки, средни до големи и централизирани коферментационни инсталации. Като малки обикновено се определят фамилните инсталации за биогаз. Фермерските инсталации обикновено се определят като средни до големи, като такива се определят и централизираните коферментационни инсталации. Инсталациите за биогаз от фермерски тип могат да имат различни проектни размери и да произвеждат биогаз по различни технологии, но като цяло работят на един и същ принцип. Торът се събира в предварителен резервоар, след което се изпомпва към биореактора. Самият биореактор представлява херметично затворен и топлоизолиран резервоар, в който се поддържа постоянна температура. Често той е оборудван със система за разбъркване, с която се подпомага смесването и хомогенизирането на субстрата. Времето за престой варира от 20 до 40 дни и зависи от вида на субстрата и температурата на ферментация.

Централизираните (съвместни) инсталации за коферментация се захранват с оборски тор и течни фракции, които се доставят от няколко ферми. Твърди се, че по този начин се постига намаляване на разходите, времето и работата по транспортирането на тора към инсталацията. Времето за престой е 12-25 дни.

При пречистването на отпадните води основните замърсяващи вещества се отделят във вид на утайки. Тяхното отделяне и обезвреждане е сред най-трудно изпълнимите и скъпи етапи от процеса на пречистване на водите. Един от основните процеси, прилагани при обработката на утайките, е процесът на анаеробно стабилизиране, целта на който е разграждането на органичните вещества и намаляване на крайното количество на утайките. Биогазът се явява продукт именно от този процес.

За производството на биогаз могат да се използват и органични отпадъци, които често биват депонирани в сметища или изгаряни. В този случай от особена важност е произходът на органичните отпадъци. Кухненските отпадъци например са с голямо съдържание на влага и се считат с неподходяща структура за използването им като суровина за компостиране, но в същото време са подходящи за анаеробно разграждане. Органичните битови отпадъци могат също да се доставят като косубстрат в инсталации за коферментация, работещи с оборски тор.

Анаеробните процеси са широко използвани и при обработката на промишлени отпадъци. Те се използват при обработката на различни индустриални отпадни води от хранително-вкусовата промишленост, селското стопанство и фармацевтичната промишленост.

Сметищата също могат да се разглеждат като големи анаеробни инсталации за получаване на биогаз. Тук обаче процесът е в по-малка степен контролиран и зависи от възрастта на сметището. Съответно, за производството на биогаз се използват твърди отпадъци.

Инсталациите за производство на биогаз могат да бъдат изградени като наземни или с подземни и полувкопани ферментатори. Според специалисти, съвременните инсталации за биогаз се разположени наземни поради предимствата на използването на готови конструкции. Основен проблем при този тип съоръжения се явяват топлозагубите от стените на фарментатора и определянето на необходимата дебелина на топлоизолацията. Предимство на подземните и полувкопаните ферментатори е възможността да се осигури равномерен температурен режим при по-малки разходи.

Производство на биогаз в България

Според специалисти, България е страна с голям потенциал за производство на биогаз. До момента обаче, има изградена само една подобна инсталация - за обезвреждане и оползотворяване на сметищния газ на депо Суходол, открита в края на 2010 г.





Top