Technologia

Proces biotechnologiczny w  BIOGAZOWNI ROLNICZEJ

Proces produkcyjny polega na przetwarzaniu surowców pochodzenia roślinnego w procesie mokrej fermentacji metanowej na biogaz, który przetwarzany jest na energię elektryczną i ciepło w jednostkach kogeneracji. 

Technologia w biogazowniach rolniczych zakłada przetwarzanie kiszonki kukurydzy i gnojowicy w różnych proporcjach. W zależności od ilości dostępnej gnojowicy do procesu może być dozowana woda technologiczna w celu rozcieńczania fermentującej biomasy.Kiszonka z kukurydzy jest dozowana w zależności od mocy biogazowni do jednej dwóch lub większej ilości głównych komór fermentacji za pośrednictwem zasobnika substratów stałych. 

Kiszonka kukurydzy gromadzona jest w silosie kiszonki i dostarczana do zasobnika kiszonki ładowarką. Substraty płynne są dowożone i przetłaczane do zbiornika wstępnego. Dozowanie substratów ze zbiornika wstępnego i zasobnika odbywa się automatycznie.

Substraty stałe za pośrednictwem zasobnika i systemu przenośników ślimakowych są transportowane bezpośrednio do komory fermentacji. Substraty płynne dozowane są do komór fermentacji pompowo.

Prowadzenie procesu technologicznego jest możliwa w dwóch opcjach: fermentacja dwustopniowa jako fermentacja wstępna i fermentacja wtórna lub fermentacja jednostopniowa prowadzona w jednej lub w wielu komorach równocześnie. 

1.   Fermentacja dwustopniowa

Fermentacja wstępna zachodzi z komorze fermentora, gdzie dozowana będzie całość kiszonki z kukurydzy, po procesie fermentacji wstępnej fermentująca biomasa przetłaczana jest sukcesywnie do komory fermentacji wtórnej – komora dofermentora gdzie zachodzi proces dofermentowania. W obu zbiornikach fermentacyjnych zachodzi proces intensywnej produkcji biogazu. Zbiorniki fermentacyjne wykonywane są jako żelbetowe lub stalowe, przykryte dachem membranowym stanowiącym zbiornik biogazu. We wszystkich zbiornikach fermentacyjnych zainstalowana jest instalacja grzewcza zapewniająca utrzymanie stabilnej temperatury procesu w zakresie 37-43 st. C

2.   Fermentacja jednostopniowa 

Fermentacja zachodzi z komorze lub komarach fermentorów, gdzie dozowana będzie całość kiszonki z kukurydzy, po procesie fermentacji fermentująca biomasa przetłaczana będzie sukcesywnie do komory pofermentacyjnej. Zbiorniki fermentacyjne wykonywane są jako żelbetowe lub stalowe, przykryte dachem membranowym stanowiącym zbiornik biogazu. We wszystkich zbiornikach fermentacyjnych zainstalowana jest instalacja grzewcza zapewniająca utrzymanie stabilnej temperatury procesu w zakresie 37-43 st. C

Biogaz powstający w procesie fermentacji podlega procesowi odsiarczania: w przestrzeni gazowej reaktorów zachodzi proces biologicznego odsiarczania polegający na dozowaniu niewielkich ilości powietrza co przyczynia się do rozwoju bakterii redukujących stężenie siarkowodoru w biogazie. Wstępnie odsiarczony biogaz przepływa przez ujęcia biogazu z komór fermentacyjnych do sieci biogazu, którą transportowany jest do urządzeń sprężania i uzdatniania II stopnia. II stopień uzdatniania polega na odwodnieniu polegającym na wykraplaniu wilgoci na skutek spadku temperatury gazu. Skropliny z biogazu w postaci kondensatu spływają grawitacyjnie do studni kondensatu, z której przepompowywane są do zbiornika magazynowego cieczy pofermentacyjnej.

W przypadku dużej zawartości siarkowodoru możliwe jest odsiarczanie biogazu mechaniczne w odsiarczalniku ze złożem stałym, takie rozwiązanie zazwyczaj stosowane jest w przypadku stosowania bardziej złożonych substratów takich jak wywar gorzelniany. 

Tak przygotowany biogaz kierowany jest do jednostki kogeneracyjnej, gdzie jego energia chemiczna ulega konwersji do energii elektrycznej i cieplnej. Energia elektryczna wykorzystywana jest na pokrycie potrzeb własnych obiektu i zasilania sieci elektroenergetycznej. Ciepło z kogeneracji ma postać gorącej wody lub pary technologicznej i jest wykorzystywane do pokrycia potrzeb własnych obiektu z możliwością wykorzystania do innych celów użytkowych. W przypadku niewykorzystania całego ciepła z kogeneracji w postaci wody do celów użytkowych jego nadmiar kierowany jest na chłodnicę wentylatorową.

Ciecz pofermentacyjna przetłaczana jest do zbiornika magazynowego, zapewniającego wymaganą retencję magazynową w okresie ograniczonego wykorzystania rolniczego.

Efektywna produkcja biogazu wymaga utrzymania ściśle określonych warunków fizykochemicznych. Proces zachodzi tylko w warunkach beztlenowych w pH 6,5-7,5. Optymalna temperatura fermentującej biomasy zależy od gatunków mikroorganizmów, które uczestniczą w fermentacji. Tak zwane – psychrofile produkują biogaz w temperaturach 8-20 °C. Częściej proces prowadzi się w temperaturach z przedziału 20-40 °C, w którym zawiera się optimum (35-43 °C) dla gatunków mezofilnych. Wśród metanogenów są również termofile, które funkcjonują w temperaturach 55-65 °C. Produkują one biogaz wydajnie, ale są bardziej wrażliwe na fluktuacje środowiska, w którym żyją. Zakładana temperatura prowadzenia procesu przy pomocy technologii Hanga Corp w biogazowniach rolniczych instalacji wynosi 38-43 st.C