Производства биогаза: принципы строения и работы устройства

Для обеспечения жизни современного общества необходимо все большее количество энергии. Но запасы нефти и газа имеют свойство заканчиваться, и поэтому ученые всего мира заинтересованы в создании альтернативных источников энергии. Таким источником успешно становится биогаз. Что включает в себя такое понятие? Это газ, который получают вследствие метанового или водородного брожения биологических масс. Метановое разложение происходит при участии трех видов бактерий: гидролизных, кислотообразующих и метанообразующих. Каждые последующие бактерии питаются предыдущими - это типичная цепочка питания.

Интересно знать, что биогаз люди использовали еще очень давно, в 1 веке до нашей эры. Это были народы, населявшие современную территорию Германии и называющиеся Алеманами. Их место жительства находилось на заболоченной местности, где в ямах болот скапливался газ. Люди создали кожаные тенты и накрывали ими эти места, а другой конец подводили к дому.

Биогаз в своем составе содержит метана 50-87%, углекислого газа 15-30%, а также незначительные доли водорода и сероводорода.

Биогазовые установки

Биогазовые установки оснащены блочными теплоэлектроцентралями, которые производят тепловую и электрическую энергию. Эти приборы очень просты в эксплуатации и не требуют частого ремонта. Для того, чтобы назвать такую установку качественной, необходимо, чтобы в ее состав входило немало элементов: реактор, мешалки, газгольдер, газовая система, насосная станция, сепаратор, емкость гомогенизации, загрузчик твердого или мягкого сырья, приборы контроля, система безопасности, КИПиА с визуализацией. В целом, можно сказать, что биогазовое устройство - это приспособление, которое осуществляет переработку органических отходов (сырья) в биогаз.

Биореактор является своеобразным прибором, который осуществляет перемешивание культурной среды во время синтеза (микробиологического). Для производства биогаза применяют аэробно-анаэробный биореактор (его называют комбинированным). В таком случае тепловыделение в аэробном процессе применяется для разогрева анаэробной среды. Главный принцип работы заключается в создании наиболее оптимальных условий для дыхания, подвода питания, а также отвода метаболитов.

Биогазовые станции

Такие станции включают в себя комплексную систему инженерных установок. Сюда включены устройства для подготовки сырья, выработки биогаза и органических удобрений, очищения и хранения полученного биогаза, а также для производства тепла и электроэнергии. Что касается мощности, требуемой для работы такой системы, то она варьирует от 100 киловатт до нескольких десятков мегаватт. Требуемый человеческий ресурс насчитывает 10-15 человек. Конечными продуктами, которые вырабатывают биогазовые станции, есть электроэнергия, тепло, сжиженный газ, углекислый газ, вода и удобрения.

Сырье для получения биогаза

Список этих продуктов оказывается длинным и разнообразным. Сюда входят органические отходы: навоз, птичий помет, свекольный жом, пивная дробина, любые отходы рыбного и забойного производств, бытовые отходы, трава, отходы молочного производства, биодизеля, производства соков, производства крахмала и патоки, а также чипсов. Кроме этих выгодных продуктов сырьем для получения биогаза могут быть специально выращенные кукуруза или сильфий, а еще водоросли. Иногда выращивают свеклу, траву, подсолнечник, силос, зерно.

Получение биогаза

Для получения этого ресурса необходим целый комплекс мер. Кроме все написанного, потребуется ряд других вспомогательных условий. Например, анаэробные условия, которые изначально предвидены в системе и стадиях производства. Важно соблюдать уровень PH, влажность и температуру для создания благоприятной среды жизни и размножения бактерий. Особое значение приобретает равномерная подача субстрата и регулярная подача питательных веществ. Нужно помнить про период брожения: его увеличение увеличивает количество произведенного газа. Перемешивание позволит предотвратить образование осадка и корочки, а также оно помогает выводить появившийся газ. Другими словами: необходимо тщательно соблюдать стабильность всех стадий процесса получения биогаза.

Технология биогаза.

Технология биогаза включает в себя 4 этапа:

1. Гидролиз. Здесь участвуют аэробные гидролизные бактерии, а конечным продуктом считается аминокислоты, моносахариды и жирные кислоты.

2. Повышение кислотности. Тут задействованы кислотообразующие бактерии. На выходе появляются двуокись углевода и органические кислоты.

3. Образование уксусной кислоты с помощью бактерий, образующих эту уксусную кислоту. Получаемые продукты: двуокись углерода, водород и уксусная кислота.

4. Образование метана при участии бактерий, которые его вырабатывают. На заключительном этапе мы получаем метан, воду и двуокись углерода.

Технология биогаза предполагает еще и другие процессы: одностадийный и двустадийный. В одностадийном процессе нет раздела по месту протекания разложения. А двустадийный процесс применяют для быстро разлагаемого сырья.

Выгоды биогазовой станции

Главным преимуществом биогазовых станций является экологичность. В большинстве случаев производство потребляет энергию, а не вырабатывает ее, как это приспособление. А любые отходы станции не имеют неприятного запаха благодаря тому, что процесс происходит без доступа воздуха.

Другими ее плюсами считаются сами конечные продукты производства: биогаз и биоудобрения. Это очень полезные продукты, которые образуются из отходов различных производств и служат дальнейшим целям человеческого ремесла. Учитывая все вышесказанное про биогазовые станции, можно заключить, что строительство ее считается очень экономичным и экологичным делом. Тут не образуются коллоиды, и не происходит выброс метана в окружающую среду. Скорее даже наоборот - производства биогаза позволяет предотвращать выброс этого вредного вещества. Выгоды биогазовой станции поистине бесценны для современного общества и окружающей среды в целом.