Промышленной получение биогаза

Процессы биометаногенеза применяются в промышленности для получения биогаза – заменителя природного газа. Метаногенный консорциум, применяемый в промышленности, несмотря на сложность своего состава, обладает достаточно надежной авторегуляцией, дающей эффективные результаты при получении биогаза.

Метанотенк простейшей конструкции

Простейшей конструкцией метантенка является обычная бродильная яма в грунте с фикисированным объемом газа. Очень важно обеспечить достаточное, но слабое перемешивание. Обычно время сбраживания отходов составляет около 5-14 суток. Растительные отходы перерабатываются дольше (20 суток и более)

Аппараты второго поколения

Аппараты второго поколения (для разбавленных субстратов) имеют конструкцию, обеспечивающую высокий выход биогаза (до 4 – 5 м³ в сутки на 1 м³ объема рекатора) за счет почти полной (90-95%) биоконверсии отходов – в основном пищевой и микробиологической промышленности. Работа при повышенных температурах требует затрат энергии для начального прогрева биореактора во время его запуска, но скорость процесса в 2-3 раза выше по сравнению с мезофильными условиями.

Двухстадийная установка

В двухстадийных установках разделены стадии метаногенеза. В первом аппарате происходит процесс анаэробного разложения органики с образованием кислот, окислов углерода и водорода (кислотная стадия). Полученная бражка поступает во второй аппарат, в котором происходит процесс образования метана. В такой системе можно независимо варьировать условия ферментации (скорость протока рН, температуру) в каждом аппарате с учетом создания оптимальных условий для развития микроорганизмов-деструкторов в первом и метаногенов во втором. Применение такой биосистемы позволяет интенсифицировать процесс в 2-3 раза.

Рис. Состав биогаза

Состав газа меняется в зависимости от состава исходного сырья и условий протекания процесса в биореакторе. Основным компонентом биогаза является метан (80-85%). Помимо метана биогаз содержит СО₂ (15-20%) и небольшие количества азота, водорода и других газов. Примеси водорода, этана, этилена и пропана улучшают топливные характеристики биогаза, в то время как присутствие сероводорода и SO₄ снижают его качество. Неочищенный биогаз используют как заменитель природного газа в быту для обогрева жилищ и приготовления пищи; в качестве топлива в стационарных установках, вырабатывающих электроэнергию. После преварительной очистки его применяют как горючее для двигателей внутреннего сгорания.

Использование газа

Метанобразующие бактерии превращают в метан до 90-95% используемого углерода и только около 5-10% включают в образование биомассы. Благодаря этому до 80-90% исходной лрганической массы, перерабатываемой в процессах сбраживания и метаногенеза, превращается в биогаз. Из 1 кг отходов можно получить до 1 л биогаза за сутки. При утилизации и переработке навоза сельскохозяйственных ферм можно полностью обеспечить потребности в энергии комплекса из 30 голов крепного рогатого скота или 500 свиней, а анаэробная переработка навоза от 4090 голов крупного рогатого скота позволяет обеспечить топливом поселок из 300 небольших домов.

Использование твердого остатка

Образующийся в процессах мутаногенеза жидкий или твердый шлам вывозится на поля и используется в качестве удобрений, так как при термофильном процессе патогенные энтеробактерии, энтеровирусы, а также паразитарные популяции практически полностью погибают. Твердый остаток процесса может быть использован также в качестве исходного сырья для получения ряда биологически активных соедтений в процессах химического гидролиза или микробиологического синтеза.

Поиск по сайту: