Как отмечалось ранее, основным способом получения биогаза является анаэробное брожение биомассы. Что же собой представляет процесс анаэробного брожения?
Анаэробное брожение – это разложение органических веществ с помощью микроорганизмов без доступа кислорода в герметических резервуарах – метантенках. Различают до 50 видов метанообразующих анаэробных микроорганизмов, которые образуют симбиотические группировки и формируют микрофлору метантенка.
Какие же органические вещества могут подаваться в метантенки?
• органические отходы различных производств сельского хозяйства;
• навоз свиней и крупного рогатого скота;
• помет птиц;
• отходы жизнедеятельности человека;
• растительные остатки (солома, ботва, трава и другие остатки, не использованные непосредственно в качестве корма);
• осадки сточных вод животноводческих и птицеводческих предприятий;
• стоки перерабатывающих предприятий, содержащих сахар;
• бытовые отходы;
• сточные воды городов, спиртовых заводов и тому подобное.
Биометаногенез происходит в четыре этапа:
- гидролиз - преобразование с помощью бактерий сложных полимерных материалов на простые растворимые соединения, доступные другим микроорганизмам;
- ацидогенез - превращение сахаров и аминокислот в водород, углекислый газ, аммиак и органические кислоты;
- ацетогенез - превращение органических кислот в аммиак, уксусную кислоту, углекислый газ и водовод;
- метаногенеза - превращение археями-метаногенами этих продуктов в углекислый газ и метан.
Составляющие и свойства биогаза
Технологические схемы биогазовых установок зависят от объемов переработки и свойств материала, который сбраживается, теплового режима, способов загрузки и сбраживания субстрата и ряда других факторов.
Принципиальная схема анаэробной установки включает навозосборник (приемное устройство), метантенк (биореактор), котел (теплообменник), газгольдер и навозохранилище.
Продуктами биогазовой установки является газ, твердые и жидкие удобрения. При этом, содержание питательных веществ в полученном удобрении увеличивается на 15% по сравнению с привычным навозом. Такое удобрение не содержит гельминтов, болезнетворных бактерий и семена сорняков и может применяться без традиционных выдержек и хранения, а жидкий экстракт используется непосредственно для полива кормовых трав, овощей и т. п. Благодаря использованию вышеупомянутых удобрений можно увеличить урожайность на 50%.
Ориентировочный выход биогаза в зависимости от вида и количества сырья:
Технология получения биогаза из свалочного газа несколько отличается от стандартного анаэробного брожения, поскольку разложение органической части твердых бытовых отходов (ТБО) происходит непосредственно на свалке (полигоне) в анаэробных условиях, возникающих вскоре после их санитарного захоронения. Биомассу мусорных свалок не обязательно перемещать в отдельную емкость или резервуар (метантенк), поскольку она уже выделяет газ и для ускорения этого процесса достаточно ограничить доступ кислорода и сделать скважины непосредственно на свалке.
Принципиальная схема биогазовой установки ТБО включает: системы добычи, сбора, подачи, осушки и очистки газа и когенерационную установку.
Какие же основные направления использования биогаза?
• топливо для генерирующих установок (выработка электрической и тепловой энергии);
• заменитель природного газа;
• биотопливо для автомобилей;
• снижение пожарной опасности на полигонах ТБО;
• факельное сжигание с целью устранения неприятных запахов на полигонах ТБО.