Инструкции за определяне на национални технически изисквания към съоръженията за третиране на биоотпадъците


Анаеробно разграждане на биоотпадъци: основни технологии



страница2/9
Дата16.10.2018
Размер0.62 Mb.
#90008
1   2   3   4   5   6   7   8   9

1Анаеробно разграждане на биоотпадъци: основни технологии.


С течение на годините, проучванията и практическия опит, свързан с третирането на широка гама от органични материали (биоотпадъци) в съоръженията за производство на биогаз са довели до обособяване на няколко различни технологии за производство на биогаз.

1.1Видове технологии и процеси


Основните критерии за входящите материали и видовете технологии и процеси са:

  • съдържание на сухо вещество в субстрата;

  • температурен профил на процеса на ферментация;

  • система на зареждане на субстрата (непрекъсната – прекъсната система на партиди);

  • брой реактори в серия;

  • тип на реакторите (вертикални - хоризонтални, в зависимост от начина на смесване на материалите).

1.1.1Съдържание на сухо вещество


Основните разлики в процесите на анаеробно разграждане се дължат на съдържанието на сухо вещество в сместа, която се подава в биореактора (ферментатора). Технологиите за анаеробно разграждане могат да бъдат разделени в следните групи:

  • мокра ферментация (анаеробно разграждане), където субстрата трябва да съдържа сухо вещество по-малко от 10%;

  • суха ферментация (анаеробно разграждане), където субстрата трябва да съдържа сухо вещество повече от 20%;

  • полусухо анаеробно разграждане при което процесите се провеждат при средно съдържание на сухо вещество (между 10 и 20%) и са по-рядко срещани.

Мократа ферментация води началото си от първите приложения на процеса анаеробно разграждане на утайки от пречиствателни станции за отпадъчни води. Течните отпадъци и биоотпадъците се характеризират с високо съдържание на влага и сравнително ниско замърсяване на основните субстрати.

Сухата ферментация е технология, специално разработена за третиране на смесени битови отпадъци или органични отпадъци, богати на сухи или почти водонеразтворими фракции от дърво, пластмаса и т.н., за да се избегне предварителното третиране, поддръжка и последващи разходи.


Фигура 2: Система за мокра ферментация във вертикални реактори



Фигура 3: Хоризонтална система за суха ферментация, (източник: „Kompogas“)


1.1.2Температурен профил


Втората класификация се основава на температурата, при която се извършва процеса на анаеробно разграждане. По отношение на температурата се идентифицират следните видове процеси:

  • психрофилни процеси (средна температура 20°C);

  • мезофилни процеси (средна температура 38°C);

  • термофилни процеси (средна температура 55°C).

Мезофилните и термофилните процеси са най-разпространените в индустриален мащаб. Психрофилните процеси, обикновено се характеризират с ниски капиталови разходи и разходи за управление, както и със "стабилни" биологични реакции. Термофилните реактори, от друга страна, могат да постигнат по-високи специфични производства на биогаз, въпреки че поддържането на подходящ баланс на процеса може да бъде по-трудно и по-скъпо.


1.1.3Система на зареждане на входящите материали (биоотпадъци)


Системите за зареждане на реактора определят дали процеса е непрекъснат или прекъснат, като в последния случай, биореактори се зареждат периодично (всеки ден или през няколко часа) с определено количество биоотпадъци (партиди), като се произвежда еквивалентно количество ферментационен продукт (остатъчна органична фракция). Технологиите за зареждане на партидите се считат за по-лесни за управление, докато непрекъснатите процеси предоставят възможност за по-високо специфично производството на биогаз, където микробната кинетика постоянно се подържа в най-добра форма.

Фигура 4: Система за анаеробно разграждане на партиди (източник: „Bekon“)


1.1.4Едноетапни и многоетапни технологии


Последното технологично нововъведение при процеса на анаеробно разграждане е свързано с използването на серия от биореактори. В действителност, в резултат на верижната реакция, която води до производството на метан от комплексни органични вещества се получават междинни метаболити, които могат да имат отрицателно влияние върху другите етапи на процеса. По-специално, в първите етапи на хидролиза се образуват големи количества летливи мастни киселини, които забавят образуването на метан от бактериите. В тази връзка, физическото сепариране на входящите материали (биоотпадъците) на различни етапи от процеса може да подобри общото функциониране/протичане на процеса. Този процес се извършва чрез многоетапни технологии с две или повече серии биореактори, по концептуално различен начин от едноетапните технологии, където целия процес се осъществява в един единствен биореактор (или няколко такива, включени паралелно). При многоетапните технологии може да бъде постигнато 10-20% увеличение на производството на биогаз в сравнение с едноетапните, заедно с осъществяване на по-лесен контрол на биологичния процес. Освен това, в случай на поява на грешки в един от реакторите, е възможно временно да се пропусне изпълнението на един от етапите на процеса, без да се прави компромис с цялото производство. От друга страна, предимствата на едноетапните технологии са в това, че са по-евтини и изискват по-малко пространство от многоетапните.

1.1.5Тип на реакторите


В зависимост от формата на биореакторите могат да бъдат разграничени следните различни технологии:

  • непрекъснати системи, които могат да бъдат:

    • вертикални системи с пълно смесване на материала (обикновено съвпадат със системите за мокра ферментация, виж Фигура 2);

    • изправени вертикални системи (суха ферментация);

    • хоризонтални поточния реактори (суха ферментация, виж Фигура 3);

  • прекъснати системи на партиди.

Обикновено ферментационните реактори са проектирани като серия от определен брой реактори, като „батерия“ от няколко броя контейнери (биоклетки), за да се достигне непрекъснат процес, с почти последователно производство на биогаз (виж Фигура 4).

1.1.6Технология на смесване на входящите материали (биоотпадъци)


Вертикалните реактори с пълно смесване на материала се считат за "класическа мокра ферментация" и все още са най-разпространените (вж. Фигура 2). Обикновено смесването се извършва чрез механични бъркалки или хидравлично. За да се смеси щателно материала, сместа трябва да бъде достатъчно влажна.

В непрекъснатите системи за сухо анаеробно разграждане, материалът се движи през реактора, без до голяма степен да се смесва със свежи или стари материали.

В системите за суха прекъсната ферментация на партиди, материалът трябва да бъде достатъчно стабилизиран, за да може да се натоварва с челен товарач (Фигура 4). За разлика от непрекъснатите системи за суха ферментация, прекъснатите системи за суха ферментация на партиди не са снабдени със смесителни устройства.

1.1.7Блок-схема на процеса


В зависимост от технологията, процесът на анаеробно разграждане на биоотпадъци протича на няколко етапа, които могат да се обобщят със следната обща диаграма.


Забележка: пунктираните стрелки означават допълнителни приложения, а пунктираните правоъгълници допълнителни процеси. Трябва да се обърне особено внимание на органичната фракция, получена след процеса на анаеробна ферментация, която може да се съхранява и употребява директно в почвата или по-вероятно да бъде допълнително третирана чрез компостиране.

Фигура 5: Блок-схема на процеса на анаеробно разграждане


Каталог: static -> media -> ups -> tiny -> file -> Press -> Konsultacii -> 2013 -> december
file -> Екология и околна среда
file -> Проект план за действие за опазването на червеногушата гъска (branta ruficollis) в българия за периода 2017 – 2026
file -> Проект план за действие за опазване на белоглавия лешояд (gyps fulvus)
file -> Екология и околна среда
Konsultacii -> Проект! Техническо ръководство за третиране на утайките от градските пречиствателни станции за отпадъчни води
december -> За определяне на национални технически изисквания към съоръженията за


Сподели с приятели:
1   2   3   4   5   6   7   8   9




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница