Використання продуктів метанового бродіння

Органічне добриво, одержане в результаті метанового бродіння, має одну суттєву перевагу: воно не містить хвороботворних мікроорганізмів, навіть якщо вони були присутні в оброблюваному матеріалі. Хвороботворні мікроорганізми гинуть у процесі метанового бродіння. Це стосується навіть таких стійких організмів, як яйця гельмінтів. Добриво, одержуване в результаті метанового бродіння відходів, містить азот, фосфор, калій та інші елементи, необхідні для родючості ґрунту. В цьому добриві є все, що необхідно ґрунту, тому що при метановому бродінні з органічних залишків відокремлюється лише вуглець у вигляді СО₂ і СН₄. Інші елементи, що є в рослинному і тваринному організмах і взяті ними з ґрунту, знову повертаються в ґрунт.

Продукти метанового бродіння використовуються як харчові добавки для корму тварин у вигляді вітаміну В₁₂, який необхідний тваринам для нормального росту і не міститься в рослинах. У природі він утворюється мікроорганізмами у спеціальному відділі шлунку жуйних тварин, який називається рубцем. Раніше його добували з печінки жуйних тварин.

Оксид вуглецю, що утворюється при метановому бродінні, надходить в атмосферу і знову використовується рослинами. Його також можна застосовувати (після очищення) для виробництва холодоагентів (сухий лід), газованих напоїв тощо.

Неочищений біогаз також використовують для побутових потреб. Його можна застосовувати як паливо у стаціонарних установках, які виробляють електроенергію. Стиснутий газ у балонах придатний як пальне для машин і тракторів. Його можна подавати в газорозподільну мережу. В останніх випадках потрібно деяке очищення біогазу: сушка, видалення вуглекислоти і сірководню. Очищений біогаз нічим не відрізняється від метану з інших джерел, тобто природного і синтетичного газів, що одержують з вугілля.

Будова та принцип роботи біогазової установки

Біогазова установка складається з біореактора І (інша назва  метантенк, ферментатор, камера зброджування) і газгольдера ІІ (рис. 3.2).

Біореактор І складається із зовнішнього 1 і внутрішнього 2 корпусів, між якими міститься водяна рубашка 3 – місткість, що наповнюється водою через трубу 9 і служить для передачі тепла від нагрівача 20 до біомаси, що міститься в активній зоні біореактора 4, і виступає в якості теплоізолятора активної зони біореактора від зовнішнього середовища. Температура води за допомогою електронагрівача 20 та системи керування температурним процесом підтримується в межах +35 - +45^оС. Ця температура є оптимальною з точки зору протікання процесу метанової ферментації та енергетичних затрат біореактора. При заливанні води у водяну сорочку, повітря стравлюється через трубу 10 і вентиль 16. Для створення герметичності активної зони біореактора 4, зверху його накривають кришкою 5 із ущільнювачем.

Через трубу 6 в активну зону біореактора 4 заливається напів-рідка біомаса (наприклад, гноївка, суміш харчових відходів, трави з водою тощо). Труба 6 доходить майже до дна активної зони біореактора 4, тому свіжа біомаса подається в нижню частину активної зони реактора, тим самим витісняючи біомасу, що перебродила (шлам), через трубу 7. Для незмінності мікрофлори комплексу метаноутворюючих бактерій при заправці біореактора необхідно залишити в ньому не менше 1/3 старої біомаси, що дасть можливість швидкого розмноження мікроорганізмів. Для зливання всієї біомаси при технічному обслуговуванні біореактора служить труба 8. Герметичність біореактора забезпечують вентилі 16.

У реакторі при створенні оптимальної кислотності та температури й за відсутності кисню відбувається метанове бродіння, під час якого утворюється цінне органічне добриво та виділяється біогаз. Для запобігання утворенню кірки, забезпечення однорідності біомаси, застосовується мішалка 19, яка періодично перемішує біомасу в активній зоні реактора.

Рис. 3.2. Конструктивно-технологічна схема біогазової установки: І – біореактор; ІІ – газгольдер: 1 – зовнішній корпус біореактора; 2 – внутрішній корпус біореактора; 3 – водяна сорочка; 4 – активна зона біореактора; 5 – кришка; 6 – труба для подачі біомаси; 7 – труба для зливання шламу; 8 – труба для видалення шламу; 9 – труба для подачі води; 10 – труба для встановлення рівня води у водяній сорочці; 11 – газопровід; 12 – трубка для подачі біогазу; 13 – корпус газгольдера; 14 – циліндр-рівнемір; 15 – напрямна; 16 – кран; 17 – трубка для відведення біогазу з активної зони біореактора; 18 – трубка для відбору газу із газгольдера; 19 – мішалка; 20 – нагрівач

Біогаз із реактора через трубку 17 по газопроводу 11 і далі по трубі 12 надходить у газгольдер ІІ, де й зберігається. В цій установці застосовується "мокрий" газгольдер, який складається з двох порожнистих циліндричних місткостей: корпуса 13 і циліндра-рівнеміра 14, а також напрямної 15. Корпус газгольдера 13 наповнений водою, в якій як поплавок плаває порожнистий циліндр-рівнемір 14. Біогаз через трубку 12 надходить у внутрішню порожнину циліндра-рівнеміра 14, який, поступово наповнюючись біогазом за напрямною 15, піднімається над корпусом газгольдера, що дає змогу визначати наявність та об’єм газу в газгольдері ІІ. Із газгольдера біогаз відводиться по трубці 18 через кран 16 шляхом його видавлювання масою циліндра-рівнеміра 14.