Биогаз способы его получения

Получение биогаза

Биогаз получают путем переработки различных видов органических отходов.

Биогаз — это возобновляемое и экологически чистое топливо, изготовленное из 100% местного сырья, которое подходит для различных областей применения, включая топливо для автомобильного транспорта и промышленного использования. Влияние производства биогаза на круговую экономику еще более усиливается за счет органических питательных веществ, извлекаемых в процессе производства.

Получение биогаза осуществляется из широкого спектра сырья. Наибольшую роль в процессе производства биогаза играют микробы, питающиеся биомассой.

Сбраживание, осуществляемое микроорганизмами, приводит к образованию метана, который можно использовать локально или преобразовывать в биогаз, эквивалентный по качеству природному газу, что позволяет транспортировать биогаз на большие расстояния.

Этапы получения биогаза

Получение биогаза происходит с использованием устоявшейся технологии, включающей несколько этапов:

1. Биологические отходы измельчают на более мелкие кусочки и суспендируют, чтобы подготовить их к процессу анаэробного сбраживания. Суспендирование означает добавление жидкости в биоотходы для облегчения обработки.
2. Микробам нужны теплые условия, поэтому биоотходы нагреваются примерно до 37 °C.
3. Фактическое производство биогаза происходит посредством анаэробного сбраживания в больших резервуарах в течение примерно трех недель.
4. На заключительной стадии, газ очищается путем удаления примесей и углекислого газа.

После этого биогаз готов к использованию предприятиями и потребителями, например, в сжиженном виде или с последующей закачкой в сеть газопроводов

Характеристики и свойства биогаза

Биогаз, полученный в процессе сбраживания, состоит в среднем из:

• 50-80% метана
• 15-45% углекислого газа
• 5% другие газы (в основном водород и азот)

Превращение разнообразных материалов в газ

Получение биогаза начинается с прибытия сырья на биогазовую установку. Можно использовать разнообразные виды как твердого, так и шлакоподобного сырья.

Материалы, пригодные для получения биогаза, включают в себя:

• биоразлагаемые отходы предприятий и промышленных объектов, такие как излишки лактозы от производства безлактозных молочных продуктов;
• испорченные продукты из магазинов
• биоотходы, произведенные потребителями
• шлам от очистных сооружени
• навоз и полевая биомасса от сельского хозяйства

Материал обычно доставляется в приемную яму биогазовой установки на грузовике или транспортном средстве для утилизации отходов.

Доставка твердых веществ, таких как биоотходы, далее будет подвержена дроблению, чтобы сделать консистенцию как можно более равномерной. В этот момент вода, содержащая питательные вещества, полученные на следующей стадии производственного процесса, также смешивается с исходным сырьем, чтобы снизить содержание твердого вещества примерно до одной десятой от общего объема.

Это также происходит, когда от смеси отделяются нежелательные не биоразлагаемые отходы, такие как упаковочная пластмасса устаревших пищевых отходов из магазинов. Эти отходы доставляются на очистные сооружения, где они используются для выработки тепла и электроэнергии. Биомасса, прошедшая через суспензию, объединяется с биомассой, подаваемой в виде суспензии на биогазовую установку, и перекачивается в резервуар предварительного варочного котла, где ферменты, выделяемые бактериями, расщепляют биомассу до еще более тонкой консистенции.

Затем биомасса санируется перед поступлением в собственно биогазовый реактор (варочный котел). При дезинфекции любые вредные бактерии, обнаруженные в материале, удаляются путем нагревания смеси до температуры выше 70 °C в течение одного часа. После дезинфекции масса закачивается в главный реактор, где получается биогаз. Дезинфекция позволяет использовать продукт удобрения в сельском хозяйстве.

Превращение микробов биомассы в газ

В биогазовом реакторе начинается микробиологическое действие, и биомасса вступает в постепенный процесс ферментации.

На практике это означает, что микробы питаются органическими веществами, такими как белки, углеводы и липиды, и их переваривание превращает их в метан и углекислый газ.

Большая часть органического вещества распадается на биогаз — смесь метана и углекислого газа — примерно за три недели. Биогаз собирается в сферическом газовом держателе сверху биогазовых реакторов.

Дигестат используется в качестве удобрения или садовой почвы

Остаточные твердые вещества и жидкости, образующиеся при получении биогаза, называются дигестатом. Дигестатпоступает в реактор после варочного котла и оттуда далее в резервуары для хранения. Дигестаты хорошо подходят для таких применений, как удобрение полей.

Также Дигестаты могут быть центрифугированы для разделения твердой и жидкой частей.

Твердые дигестаты используются, например, в качестве удобрений, в сельском хозяйстве или в озеленении, а также могут превращаться в садовую почву в процессе созревания с использованием компостирования.

Дигестаты центрифугируют для получения достаточного количества технологической воды для суспендирования биологических отходов в начале процесса. Это помогает сократить использование чистой воды. Центрифугированная жидкость богата питательными веществами, в частности азотом, которые могут быть дополнительно отделены с помощью таких методов, как технология отгонки, и использованы в качестве удобрений или источников питательных веществ в промышленных процессах.

Чистый биогаз помогает двигаться к низкоуглеродистому обществу

Газ уже был бы готов к нескольким применениям прямо из держателя газа биогазовой установки. Однако перед впрыском в сеть газопроводов или в качестве топлива для транспортных средств он все равно будет подвергаться очистке.

В этом процессе модернизации газ фильтруется и подается в колонны, где он очищается каскадной водой при очень определенных давлении и температуре. Вода эффективно поглощает содержащиеся в газе соединения углекислого газа и серы.

Биогаз также может быть очищен с использованием других методов, таких как пропускание через фильтры с активированным углем для удаления примесей.

Конечный модернизированный биогаз, закачиваемый в газовую сеть, составляет не менее 95% и обычно около 98% метана. Модернизированный биогаз все еще содержит пару процентов углекислого газа, поскольку его дальнейшее отделение от метана неэффективно с экономической точки зрения, не говоря уже о целесообразности использования газа. Биогаз тщательно высушивают перед впрыском в газовую сеть, чтобы предотвратить конденсацию в зимних отрицательных условиях.

Полученный биогаз может быть использован для таких целей, как заправка муниципальных транспортных средств для утилизации отходов, городских автобусов или частных автомобилей. В то же время газ служит доказательством тех практических действий, которые ведут нас к низкоуглеродному обществу будущего.

Решения для активной дегазации полигонов ТБО

Источник

Биогаз

Определение понятия

Биогаз – это газ, получаемый в результате микробного разложения биомассы различного состава.

Биогаз состоит в основном из метана (55-70%) и диоксида углерода (45-30%), но также содержит некоторые включения, которые обычно удаляются в биогазовой станции.
По своим свойствам биогаз наиболее близок к природному газу, состоящему из 80-98% метана. Он не имеет ни цвета, ни запаха.

Наиболее часто биогаз используется для выработки электрической энергии.
Биогаз также можно очищать от двуокиси углерода CO2 и доводить до свойств природного газа (метана). Такой обогащенный биогаз называется биометаном. Чаще всего такая очистка производится с помощью воды. После очистки газ не отличается от природного метана как по составу, так и по свойствам.

Свойства биогаза

Таблица. Основные характеристики биогаза

Запас энергии в 1 м3 биогаза	6-6,5 кВтч
Теплотворная способность	6000-7500 ккал /м3
Плотность биогаза	1,16-1,27 кг / м3
Температура возгорания	650-750 С
Давление биогаза в реакторе	0,05 атм.
Давление биогаза перед потребителем	Поднимается до требуемого

Получение биогаза

Биогазовые установки представляют собой строительные объекты, состоящие из герметичных реакторов, оснащённых комплексом систем подачи сырья, подогрева, перемешивания, канализации (воздушной газовой и электрической).

Биогазовые установки производят биогаз путем контролируемого сбраживания биомассы в анаэробных условиях.

Для производства биогаза пригодно большинство отходов пищевой промышленности и сельского хозяйства, а также специально выращенные энергетические растения. Биогазовые установки могут работать как на моно-сырье, так и на смеси.

Также биогазовую установку можно рассматривать в качестве активной системы очистки окружающей среды и утилизации отходов. Любые другие системы очистки потребляют энергию, а не производят. Биогазовая установка перерабатывает отходы в биогаз и биоудобрения.

Мокрый способ получения биогаза

«Мокрый» способ переработки в биогаз органических отходов из возобновляемого сырья получил самое широкое распространение. Он отлично подходит для сырья с высоким содержанием влаги. При «мокром» способе сырье разбавляется до влажности 90% и перекачивается в биореакторы насосами. Реакторы герметично закрыты и работают без доступа кислорода. В процессе непрерывной работы свежее сырье подается порциями из предварительного резервуара в нижнюю часть реактора. Порциями же отводится перебродившая масса. В утепленном предварительном резервуаре и реакторе происходит подогрев биомассы и перемешивание. Материал всех ёмкостей и реакторов — сталь с покрытием или железобетон. В реакторе поддерживается наиболее благоприятная мезофильная температура для бактерий 37-40 С. Перемешивание происходит периодически. Периодические остановки необходимы для того чтобы масса успела расслоиться и с перебродившей массой не происходил слив свежего сырья.

Сухой способ получения биогаза

Ещё недавно биогазовые технологии были сосредоточены лишь на «мокрой ферментации». Новая система сухой ферментации позволяет производить биогаз из твердых отходов, загрязненных неорганическими включениями. Это означает, что можно перерабатывать в биогаз даже обычный городской мусор. При этом не требуется разбавление субстрата до состояния прокачки. Сухой способ ферментации позволяет сбраживать субстраты с 50% влажностью. Отходы загружаются в ферментатор и сбраживаются без доступа кислорода. Постоянная подача бактериального сырья происходит при помощи рециркуляции перебродившего жидкого фильтрата, который распыляется над органическими отходами в реакторе. В процессе не происходит перемешивания, перекачки либо переворачивания субстрата, также свежее сырье не подается. Излишки фильтрата собираются через дренажную систему в емкость, а затем распыляются над биомассой в реакторе. Сбраживание происходит в благоприятном мезофильном режиме в диапазоне 34-37°C. Для этого стены и пол реактора имеют подогрев.

Cхема работы биогазовой станции по «сухому способу»

Сырьё для получения биогаза

Субстрат	Выход м3/т
Навоз КРС (природный 85-88% вл.)	54
Навоз КРС самосплавный (95% вл.)	22
Навоз свинной природный (85% вл.)	62
Навоз свинной самосплавный (95% вл.)	25
Птичий помет клеточный (75% вл.)	103
Птичий помет подстилочный (60% вл.)	90
Силос кукурузный	180
Свежая трава	200
Молочная сыворотка, 94% вл.	22
Зерно, мука, хлеб	538
Фруктовый и овощной жом ( 80% вл.)	108
Свекольный жом (78% вл.)	119
Меласса	633
Барда зерновая ( 93% вл.)	40
Барда меласная ( 90% вл.)	50
Пивная дробина (82% вл.)	99
Мезга кукурузная (80% вл.)	85
Мезга картофельная (91% вл.)	32
Жир (чистый, 0% вл.)	1300
Жир из жироловок (жировая пульпа)	250
Отходы бойни (только кровь, каныга, мягкие ткани)	300
Корнеплодные овощи	100
Технический глицерин	500
Рыбные отходы	300
Твердые бытовые отходы	100

Улучшающие добавки

Улучшающие добавки для сырья — это смесь из энзимов (ферментов), пробиотиков и микроэлементов, улучшающих деятельность микроорганизмов, осуществляющих брожение.
Использование добавки позволяет увеличить выход биогаза от 20 до 40% без изменений конструкции биогазовой станции. Кроме того, добавка облегчает работу оператора за счёт стабилизации процесса; она также повышает содержание метана в биогазе. За счет добавки извлекается весь биогаз в реакторе основного брожения без этапа дображивания. Таким образом, можно строить биогазовые станции в 2 раза дешевле, либо извлекать из сырья дополнительно энергию. Добавка используется на многих биогазовых станциях в Германии и дает гарантированное увеличение выхода биогаза. Есть станции, где достигнут выход биогаза 260 м3 / тонны силоса или 45% рост выхода биогаза.
Расход составляет 1-2 кг / сутки для биогазовой станции электрической мощностью 1 МВт (24000 кВтч электроэнергии в сутки).

Источник