Системы очистки биогаза
Анаэробные системы очистки биогаза
Избыток активного ила может перерабатываться двумя способами: после высушивания как удобрение или же попадает в систему анаэробной очистки. Такие же способы очистки применяют и при сбраживании высококонцентрированных стоков, содержащих большое количество органических веществ. Процессы брожения осуществляются в специальных аппаратах - метатенках.
Распад органических веществ состоит из трех этапов:
растворение и гидролиз органических соединений;
ацидогенез;
метаногенез.
анаэробные системы очистки газа,очистка биогаза,Системы очистки биогаза
На первом этапе сложные органические вещества превращаются в масляную, пропионовую и молочную кислоты. На втором этапе эти органические кислоты превращаются в усксусную кислоту, водород, углекислый газ. На третьем этапе метанообразующие бактерии восстанавливают диокись углерода в метан с поглощением водорода. По видовому составу биоценоз метатенков значительно беднее аэробных биоценозов.
Насчитывают около 50 видов микроорганизмов, способных осуществлять первую стадию - стадию кислотообразования. Самые многочисленные среди них - представители бацилл и псевдомонад. Метанообразующие бактерии имеют разнообразную форму: кокки, сарцины и палочки. Этапы анаэробного брожения идут одновременно, а процессы кислотообразования и метанообразования протекают параллельно. Уксуснокислые и метанообразующие микроорганизмы образуют симбиоз, считавшийся ранее одним микроорганизмом под названием Methanobacillus omelianskii.
Процесс метанообразования - источник энергии для этих бактерий, так как метановое брожение представляет собой один из видов анаэробного дыхания, в ходе которого электроны с органических веществ переносятся на углекислый газ, который восстанавливается до метана. В результате жизнедеятельности биоценоза метатенка происходит снижение концентрации органических веществ и образование биогаза, являющегося экологически чистым топливом. Для получения биогаза могут использоваться отходы сельского хозяйства, стоки перерабатывающих предприятий, содержащих сахар, бытовые отходы, сточные воды городов, спиртовых заводов и т.д.
Метатенк представляет собой герметичный ферментер объемом в несколько кубических метров с перемешиванием, который обязательно оборудуется газоотделителями с противопламенными ловушками. Метатенки работают в периодическом режиме загрузки отходов или сточных вод с постоянным отбором биогаза и выгрузкой твердого осадка после завершения процесса. В целом, активное использование метаногенеза при сбраживании органических отходов - один из перспективных путей совместного решения энергетических и экологических проблем, который позволяет агропромышленным комплексам перейти на автономное энергообеспечение.
Одностадийная и регенеративная система очиски
Системы очистки биогаза позволяют производить очистку биогаза до состояния биометана (полного аналога природного газа с концентрацией метана в пределах 90-97%). После очистки газ может использоваться как моторное топливо для заправки автомобилей, либо подаваться в общую систему газоснабжения.
Одними из самых эффективных технологий очистки биогаза после анаэробного брожения являются одностадийная и регенеративная системы. В принцип действия установки по очистке биогаза данным методом, заложены оба вышеупомянутых технологических процесса по удалению СO2, примесей H2S, а также остатков влаги. Входящий биогаз первоначально сжимается до рабочего давления 8 - 10 бар. Затем газ подаётся в очистную колонну и очищается охлаждённой водой под давлением. Вода подаётся из охлаждающей системы сверху в противоположном направлении подачи газа. Таким образом, СO2 и примеси H2S удаляются в очистной колонне, благодаря их большей растворимости в воде по сравнению с метаном. Колонна наполнена специальным материалом для обеспечения хорошей пропускной способности газа и теплопроводности.
Процесс очистки наиболее эффективен, когда вода имеет низкую и постоянную температуру, для этого в комплектацию входит система охлаждения. Вода, использованная при очистке газа, содержит растворённый метан и другие газы, поэтому она сжимается до давления 2 бара и подаётся в колонну регенерации метана. Из воды извлекается газ и подаётся на вход системы очистки для рециркуляции.
Потери метана можно регулировать давлением в регенерационной колонне. Регенерация метана из воды происходит 3мя способами:
1. рекуперированный газ насыщенный углекислым газом, сероводородом и метаном перенаправляется по большому кругу очистки через повторное сжатие на входном компрессоре
2. Газ, извлечённый из нижней части колонны также перенаправляется на начальный этап сжатия
3. Рециркуляционная вода направляется в газоразделительную колонну для воздушного удаления СO2 и H2S. Затем воздух и вода из газоразделительной колонны направляется в колонну биологической очистки, которая наполнена шариками из качественного пластика, шарики являются носителями бактерий. В результате интенсивного смешивания бактерии удаляют остатки сероводорода и углекислого газа. Микроорганизмы, удалённые с шариков собираются в виде ила.
После очистной колонны стоит система осушки газа, которая состоит из осушающего модуля и угольного фильтра, система удаляет остатки воды из очищенного газа. Система осушки, самоочищающаяся и полностью контролируется электронной системой. Для оптимального контроля процесса уровень CO2, CH4, H2O, H2S и Wobbe-index постоянно фиксируются электронной системой контроля, результаты выводятся на дисплей системы.
Преимуществом данной системы очиски является низкая себестоимость очистки газа, благодаря использованию воды как основного компонента очистки биогаза.