Метод работы биогазовой установки на твердых субстратах

Метод, при которому происходит брожение твердых веществ часто неправильно называют сухой ферментацией. Хотя это определение неправильно, но термин прижился и упоминается в новом Заоне ЕС о энергии. Важно еще раз упоменуть о том, что при любой форме брожения неизбежным условиемявляется наличие влаги, меняется лишь в зависимости от типа установки метод ее работы.

Многие разработчики биогазовых установок, которые предлагают неосредственно подавать твердые субстраты в ферментатор называюь свою систему «метод сухой ферментации». Однако разумеется, что эти системы относятся к мокрым методам переработки.

Установками по брожению твердых субстратов являются такие установки, в которых субстрат подается в штабелированном виде в ферментатор где и проходит процесс брожения без дальнейшего его передвижения. Пропитанный бродильной жижей субстрат пребывает в резервуаре на протяжении всего брожения и по окончанию процесса в таком же виде без дополнительных манипуляций (напр. сепарирования) вынимается из ферментатора.

Метод последовательной переработки твердого вещества

В прошлом предпринималось много попыток по последовательной переработке сельскохозяйственных субстратов в твердом виде, тоесть без дополнительной жидкости. Разные методы, как например DRANCO (англ. Dry Anaerobic Composting – сухое анаэробное компостирование), компогаз, ATF (сокр. с немецкого - анаэробная сухая ферментация), а также метод А-3 (анаэробное-аэробное-анаэробное) были разработаны для брожения биоотходов и не требуют сейчас дальнейшего описания.

Дальнейшие эксперименты проводились в Швейцарии Веллингером и Басерга в 90-х гг. по применению метода ANACOM (англ. Anaerobic-composting of manure). В нем прибегали к подаче твердого вещества через обогреваемую трубу с верху в ферментатор объемом 10 м3.

Переброженый субстрат снизу выводился из ферментатора с помощью донного скребкового транспортера и выводящего шнека. Но и этот метод, несмотря на хорошие намерения лишь экспериментом и не был доработан до состояния, пригодного для практического использования.

Метод работы с твердыми меществами по периодическому принципу

После того как методы последовательного брожения твердых веществ не приобрели практического использования в сельском хозяйстве, было предпринято множество попыток по применению периодического процесса обработки твердых веществ.

Метод пленочной трубки

Этот метод заимствован у сислосной техники. Твердый материал при помощи машины прессуется в пленочную трубку, закрывается воздухонепроницаемо и перегнивает внутри. В этом случае не перколируют бродильную жижу, шланг также не требует подогрева. Заполненный шланг из фольги можно также положить на подогреваемый поддон. Преимущество этого метода в очень низких игвестиционных затратах на строительство и технику, поскольку технику можно использовать очень разносторонне.

Все-же необходимо учесть стоимость пленки. Проблемной стороной является сильная зависимость от температуры окружающей среды, как правило низкое содержание воды, невыровнянная концентрация внутри массы. В целом, если не предпринять дальнейших строительных/технических мер, то для флоры брожения создаются не лучшие условия.

Контейнерный метод

В конце 90-х проф. Хофманн из Трисдорфа/Миттельфранкен интенсивно занимался брожением твердых веществ. Первые опыты происходили при помощи выдвижных контейнеров в закрывающихся боксах, пристроенных к экспериментальной установке Хольстенского общества в Гамбурге-Бергедорфе.

В закрытые контейнеры подается бродильная жижа, где она и циркулирует. Эта техника давала обнадеживающие на успех результаты и планировалась для применения в небольших хозяйствах (максимальный размер контейнера 30 м3). Но до последнего времени результаты себестоимости тоны в годовом обороте были слишком велики.

Метод коробочного ферментатора

Уже с 1997 года известен практический опыт по ферментации твердых веществ в 14 бетонных боксах на работающей на компосте установке в Голландии. Похожие по типу строительства установки предлагаются в Германии многими фирмами. Речь идет о коробочном ферментаторе, внешне похожем на гараж (поэтому часто также называют гаражный ферментатор).

Боксы наполняются и выгружаются через газонепроницаемый приемник при помощи колесного погрузчика. Стекающая при брожении жижа (перколат) собирается в цистерны, подогревается и разбрызгивается над субстратом. Кроме того применяется подогрев пола.

Опыты, проведенные университетом г. Хоенхайма как и Институтом сельскохозяйственной техники Ваенштефан на действующих установках показали, что при помощи этого метода можно перебраживать твердые субстраты. Субстраты, имеющие склонность к сильному уплотнению в ферментаторе, (без достаточного наличия структурного материала) не подходят для моноброжения. Кроме того было установлено, что этот метод дает хорошие показатели выхода газа только при наличии достаточного количества затравочного материала.

Метод передвижного силосного бункера (Биогазовые установки Химгау)

С помощью этого метода был начат новый этап развития. В этой по настоящему простой конструкции ферментатор состоит из пригодных для движения, бетонированных бассейнов с газонепроницакмым мембранным уплотнителем. Бассейны сделаны таким образом, что их можно наполнять или опорожнять при помощи колесного погрузчика либо фронтального погрузчика. После наполнения бассейн до краев заливают перколатом и выступающий через края корм орошают перколатом. Ферментатор оснащают донным подогревом. Теплопотери из-за большой поверхности газовой мембраны должны быть минимизированы при помощи размещенной на субстрате изоляционной пленки.

Метод одновременной сухой и влажной переработки: этот метод, запатентованный инженрым бюро Look Consultants (Гамбург), включает в себя комбинированное брожение твердого и жидкого материала. Брожение твердых веществ происходит параллельно в коробочных ферментаторах, а жидкие субстраты размещаются в соответственных ферментаторах для мокрой переработки. Обмен перколяционной жидкостью между обеими системами происходит благодаря круговороту процессуальной воды