Menu

Jak działa?

Biogazownie » Jak działa?

Jak działa biogazownia rolnicza? Kilka podstawowych informacji o funkcjonowaniu biogazowni.

Instalacja produkcji biogazu dobierana jest w zależności od stosowanych substratów (zawartości suchej masy, składu, pochodzenia itp.), ilości substratów, techniki procesowej, objętości zbiorników, wielkość agregatu kogeneracyjnego do skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Skład biogazu oraz jego ilość zależą głównie od składu chemicznego podawanych fermentacji związków organicznych, zachowania warunków procesu fermentacji oraz czasu przebywania substratów w reaktorze.

Etapy procesu technologicznego biogazowni:
- dostarczenie, składowanie i przygotowanie substratów
- wprowadzenie substratów (wsadu) do komory fermentacyjnej
- fermentacja – uzyskanie biogazu
- uzdatnianie i wykorzystanie biogazu
- zagospodarowanie odpadów pofermentacyjnych




Substraty w postaci płynnej jak i substraty które są zanieczyszczone np. ziemią dostarczane są do zbiornika wstępnego przygotowania masy. Zbiornik wstępny wyposażony jest w tzw. zgarniacz piasku, który oczyszcza dno zbiornika niedopuszczając do osiadania zanieczyszczeń na dnie zbiornika. Substraty stałe wprowadza się do zbiorników za pomocą specjalnych stacji dozujących, które zapewniają dobowe zaopatrzenie w substrat. Kontenery podawcze wyposażone są w wagę, która pozwala na dokładne dozowanie substratu wg założeń technologicznych Niektóre substraty z przetwórstwa rolno - spożywczego wymagają również higienizacji lub pasteryzacji w specjalnie do tego celu zaprojektowanych ciągach technologicznych. Dostarczone substraty w fermentatorze głównym jak i w komorze drugiego stopnia są przy pomocy zestawu mieszadeł wprowadzone w ruch wirowy co pozwala na pełne przemieszanie masy i jej odgazowanie. Powstały biogaz gromadzony jest w zbiorniku biogazu wykonany z elastycznej folii. Przy pomocy wentylatora wytworzony biogaz podany jest na układ schodzenia i przygotowania do spalenia w BHKW. Ze spalenia biogazu otrzymujemy energię elektryczną i ciepło. Wytworzone energie są wykorzystane wg założeń technologicznych. Powstała masa z procesu fermentacyjnego nazywana potocznie masą pofermentacyjną jest bardzo dobrym nawozem naturalnym który posiada bardo bogate NPK i jest wykorzystany do nawożenia pól uprawnych.



Podstawy w zakresie wiedzy o fermentacji beztlenowej

Fermentacja odbywa się w czterech fazach: hydrolizy, acydofilnej, octanogennej, metanogennej. Bakteriom należy stworzyć dobre warunki bytowania. O poprawnej fermentacji decydują następujące parametry:

- temperatura odpowiednia dla danego typu bakterii
- zawartość suchej masy w substratach poddawanych procesowi
- hydrauliczny czas retencji, ustalany ze stosunku dopływu substratów do pojemności fermentatora (odpowiednio długi czas zapewni prawie całkowity rozkład substancji i zapobiegnie wymywaniu bakterii ze zbiornika)
- eliminacja inhibitorów procesu takich jak antybiotyki, środki ochrony roślin itp.


Bardzo ważne jest aby utrzymać stałą temperaturę podczas trwania procesu w całej objętości zbiornika i nie zmieniać zawartości składu oraz ilości wsadu w niekontrolowany sposób.
Wyróżniamy trzy rodzaje fermentacji w zależności od zakresu temperatur:

- psychrofilowa w temp. 10 – 25 °C
- mezofilowa w temp. 32 – 38 °C
- termofitowa w temp. 52 – 55 °C


Proces fermentacji jest monitorowany przy pomocy wskaźników poprawności przebiegu procesu, jego zawartości kwasów organicznych i wartości siarkowodoru. Takie parametry jak hydrauliczny czas retencji oraz obciążenie fermentatora ładunkiem zanieczyszczeń pozwalają nam do optymalnego wyboru wielkości komory fermentacyjnej. Hydrauliczny czas retencji substratu w fermentatorze musi być dostosowany do rodzaju wsadu w taki sposób, aby zagwarantować jego pełny rozkład. Rożne substancje organiczne ulęgają rozkładowi w rożnym tempie, dlatego zależy on również od rodzaju materiału wsadowego. Przykładowo hydrauliczny czas retencji wynosi ok. 20 dni dla samej gnojowicy, natomiast dla roślin energetycznych do 60 dni Obciążenie fermentatora ładunkiem zanieczyszczeń jest stosunkiem ilości dostarczonego materiału, jego uwodnienia i zawartości substancji organicznych do pojemności komory fermentacyjnej. Obciążenie komory ma zasadniczy wpływ na przebieg procesu fermentacji i produkcji gazu. Mieszanie biomasy jest niezbędne w celu zapewnienia przebiegu procesu w sposób jednorodny w całej objętości komory, utrzymania jednakowej cieplny i jednakowej konsystencji, umożliwienia łatwiejszego odgazowania i przeciwdziałania tworzeniu się kożucha. Mieszanie zwiększa dostęp do cząstek substancji organicznych, zapobiega rozwarstwianiu się biomasy i spadkowi aktywności bakterii. Ważne jest, żeby biomasa była jednorodnie mieszana w całej objętości komory fermentacyjnej. Inhibitory procesu są to substancje, które już w niewielkich ilościach działają toksycznie na bakterie i zakłócają proces rozkładu (opóźniają przebieg procesu fermentacji). Przykładowo przy nadmiarze azotu może dojść do powstania amoniaku, który już w niewielkich stężeniach hamuje wzrost bakterii i może doprowadzić want do zniszczenia całej ich populacji. Powyżej 3.000 g/m³ toksycznie wpływa na bakterie metanowe, a w przedziale 1.500 – 3.000 g/m³ jest inhibitorem procesu. Bakterie metanogenne wymagają odczynu obojętnego tj. pH ok. 7 (zazwyczaj pomiędzy 6.8 – 7.2). W przypadku szybkiego rozkładu substancji organicznych do niższych kwasów organicznych w pierwszym etapie przemian obserwuje się obniżenie odczynu masy fermentacyjnej do pH 6.2 – 6-5. Aby temu zapobiec można dodać wapna lub świeżej gnojowicy w celu zmiany odczynu. pH poniżej 6.2 ma toksyczny wpływ na bakterie. Wykorzystanie pulpy pofermentacyjnej , by mogła być wykorzystana do rozprowadzenia w celu nawożenia lub ulepszenia gleby, musi spełnić wymogi zgodne z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 14.11 2007 roku w sprawie odzysku R10. Masa pofermentacyjna jest pełnowartościowym nawozem naturalnym posiadającym pełen zakres minerałów.

W przypadku podjęcia decyzji o budowie biogazowni należy w pierwszej kolejności sprawdzić:

- możliwość przyłączenia do sieci energetycznej
- prawo do gruntu pod budowę biogazowni i pod przyłącze energetyczne
- czy wybrana działka jest ujęta w planie zagospodarowania przestrzennego z przeznaczeniem pod taką inwestycje.
- dostępność i ilość substratów
- ocenę kosztów opłacalności inwestycji
- ocenę możliwości uzyskania zezwoleń i akceptacji społecznej
- warunki środowiskowe,
- decyzja środowiskowa
- uzyskanie pozwolenia na budowę