Опорожнение тяжелой массы в проточных биогазовых установках
В проточных биогазовых установках с вертикальными ферментаторами, вытекание субстрата в лагуну в большинстве случаев происходит вследствии проталкивания отработанной массы свежим субстратом. Поскольку отработанный материал тяжелее еще активного и выпускающего газ субстрата, то сливную трубу выводят почти с дна резервуара. Если свежий субстрат закачивают быстро, то вначале уровень субстрата в ферментаторе повышается и тем самым начинает давить на переброженный субстрат чтобы тот вытекал в лагуну.
Тяжелая масса, состоящая из песка, непереваренных остатков корма и т. п., часто не удается вывести описанным выше способом. Из-за разложения органической субстанции теряется вязкость субстрата. Таким образом теряется его способность удерживать песок во взвешенном состоянии.
Вследствие чего он выпадает в осадок. Поэтому ничего не даст, если установить песколовку перед ферментатором. Лишь если вязкость уже в свежем субстрате настолько незначительная – например в жидком свинном навозе, что могут возникнуть осадочные наслоения, то опорожнение песка будет иметь смысл.
Следует также обратить внимание чтобы целью эксплуатации каждой биогазовой установки должно быть использование как можно более свежего субстрата в ферментаторе. Длительное ожидание с промежуточным пребыванием в сепараторе для песка является нецелесообразным.
Принципиально, существует четыре варианта борьбы с осадками в ферментаторе:
- Постоянно перемешивают с такой силой, чтобы тяжелые вещества пребывали во взвешенном состоянии.
- Кроме «обычного» перелива, ведущего в дображиватель, предусмотрительно устанавливают один или более отводов для осадков.
- Тяжелым веществам дают возможность осесть, ферментатор время от времени открывают и выгружают осадок
- Резервуар с самого начала оснащают устройством по удалению песка. При строительстве устанавливаются пескоулавливающие ниши, механические скребки и опорожняющие шнеки.
Если осадок образовывается в уже существующем ферментаторе, то в первую очередь необходимо попытаться путем сильного перемешивания в нижней части перед подачей получить как можно хорошее перемешивание содержимого ферментатора. Путем подачи свежего навоза также происходит регулярное удаление части тяжелых материалов. В зависимости от вязкости, от содержания СВ и количества осаждающихся компонентов это требует большей работы мешалки. При этом следует учесть, что это отражается не только на размере инвестиций, но и на производственных затратах. Поэтому такой вариант применим только к уже построенным установкам, где (временно) используют содержащие большое количество осаждающихся веществ субстраты.
Донный слив состоит из трубы, соединяющей кратчайшим путем с резервуаром предварительного смешивания либо специальный улавливающий резервуар. Еще не затвердевшие осадочные наслоения можно сливать через нее при открывании шибера, если они находятся в непосредственной близости от сливного отверстия. Для вертикальных ферментаторов с плоским или слегка наклоненным дном эффективность такого шага резко ограничивается. В дальнейшем при сливе, тоесть в ситуации, когда уровень субстрата понижается, необходимо предпринять соответствующих конструкторских решений для того, чтобы предотвратить образование в ферментаторе низкого давления.
Очень прагматическим решением, особенно актуальным для биогазовых установок с двумя ферментаторами, является принятие определенного количества осаждающихся слоев. В зависимости от количества осадков необходимо каждые 4-5 лет открывать ферментатор и полностью очищать его. Это длится как минимум один день. Для этого уже на этапе планирования необходимо предусмотреть соответствующее отверстие и/или подъезд. Для эксплуатации важно знать, что используемый объем резервуара с течением времени постепенно уменьшается из-за увеличения оседающих отложений. В такой же мере естественно также ухудшается стабильность процесса. Преимущество этого метода предельно понятно: он работает. На практике также оказалось, что частое открывание резервуара будет необходимым также для проведения ремонтно-профилактических работ либо для замены на более мощные компоненты. Недостатком конечно же является потеря газа и стабильности процесса, который придется возобновлять.
Если возникнет необходимость удаления большего количества тяжелых материалов, то уже на стадии планирования необходимо предусмотреть монтаж специального устройства для удаления. К сожалению для ферментаторов с плоским либо слегка наклоненным дном до сих пор не было найдено оптимального решения. Уровень технического развития позволяет установить донный скребок, приводящийся в движение расположенным внешне двигателем. Приводной вал располагается в ферментаторе вертикально. Кронштейн донного скребка делает ротационные движения вокруг центрального вала. На рукаве устанавливаются выводящие уголки, подающие тяжелые материалы в зумпф для осадка. Оттуда тяжелые материалы при помощи длинного шнека поступают в плоский бункер или контейнер. Шнек должен быть настолько высоким, чтобы он выступал за уровень наполнения субстратом.
Описанная выше техника достигает границ своих возможностей тогда, когда выпадает большое количество тяжелых материалов или в сопереработку берется большое количество соломы. Настает такой момент, когда потенциал скребка исчерпывается, при чем максимальное количество подаваемого материала в зависимости от вида бродильного субстрата и параметров предприятия сильно отличаются.
До последнего времени на работающих предприятиях эмпирическим путем определяли как долго должен работать донный скребок и выводящий шнек ежедневно, в зависимости от вносимого материала, чтобы обеспечить надежное удаление тяжелых материалов.
Если перемешивание в ферментаторе ведется централизованно сверху и резервуар имеет мешалки соответствующей мощности, то осаждаемость ограничивается лишь придонным уровнем. В придонной зоне устанавливаются вытяжки для шлама, с номинальным внутренним диаметром 200 мм, в зависимости от объема резервуара около 3-6 штук. Эти вытяжки ежегодно подключают к резервуарам (цистернам) для транспортировки навоза под давлением, заполняемые под собственным давлением.
