Для біогазового виробництва у біогазових станціях застосовують різноманітні види та типи ферментерів. В залежності від моделі, ферментери працюють шляхом сухої ферментації або рідкої ферментації. Для ефективного зброджування ферментер повинен бути не тільки газо- та водонепроникним, але й непрозорим. Також він потребує ефективного перемішування, оптимальної теплоізоляції та опалення, яке недорого отримувати з теплової енергії з біогазу, що генерує когенераційний модуль.
Ферментери біогазових установок: конструкції, мішалки та системи опалення
У біогазовій станції конструкція ферментеру тісно пов’язана із типом процесу зброджування. В залежності від того, застосовується суха або волога ферментація, розрізняють 3 види перебігу зброджування:
- процес із повним перемішуванням,
- процес із поздовжнім перемішуванням,
- періодичний процес зброджування.
Крім того, існують рішення із застосуванням поєднання декількох видів процесів.
Конструкційне рішення 1: ферментер із повним перемішуванням
Згідно статистичних даних за 2017 рік, понад 90 % операторів біогазових станцій у світі застосовують ферментери із повним перемішуванням. Це конструкційне рішення ферментера зазвичай циліндричного виконання із бетонним фундаментом та стінками із залізобетону або сталі. Дах даного типу ферментера має газонепроникне покриття.
Цей тип резервуару для зброджування може виконуватись із великим робочим об’ємом понад 6000 м³ і в принципі ідеально підходить для всіх видів субстратів. В основному ферментери із повним перемішуванням застосовуються для вологою ферментації, тобто для субстратів, що здатні до перекачування, і дуже рідко у об’єктах сухої ферментації.
Конструкційне рішення 2: ферментер із поздовжнім перемішуванням
Поздовжнє перемішування значним чином обмежує можливі робочі об’єми ферментерів. У горизонтальному виконанні такий ферментер матиме максимальний об’єм 800 м³, а у вертикальному – до 2500 м³. Горизонтальний ферментер такої біогазової установки зазвичай споруджується сталевим і може виконувати роль приймального резервуару первинної ферментації на потужних станціях. Ферментери із поздовжнім перемішуванням підходять, як для вологої, так і для сухої ферментації.
Конструкційне рішення 3: періодичний процес ферментації
На ринку біогазових установок дане конструкційне рішення пропонується у вигляді мобільних контейнерних систем або стаціонарного залізобетонного ферментеру. Блоки такої біогазової установки, зазвичай, з’єднуються паралельно, кожен блок герметичний і окремо заповнюється субстратом. Найтиповіше дане конструкційне рішення пропонується для насипних субстратів, тому ідеально підходить для сухої ферментації.
Перемішування та перемішуючі пристрої біогазової установки
Ферментер потребує тієї чи іншої форми перемішування з метою насичення кожної нової порції сировини метаногенними мікроорганізмами, що вже присутні у ферментері, а також з метою гомогенізації зброджуваної маси субстратів загалом. Окрім того, мішалка покликана забезпечувати оптимальний розподіл тепла у площині ферментера, відсутність шарів субстрату та оптимальне виділення біогазу з субстратів.
Основна відмінність полягає у способі перемішування, зокрема, розрізняють механічне, гідравлічне та пневматичне перемішування.Механічне перемішування у ферментері відбувається, до прикладу, за допомогою занурюваної мішалки, мішалки із похилою віссю та осьової мішалки.
Гідравлічне перемішування у біогазовій станції реалізується шляхом подачі субстрату через форсунки та насоси, що спричинюють перемішування потоками власне зброджуваної сировини. Такий тип перемішування характеризується появою тонких плаваючих шарів субстратів, тому підходить виключно для біогазової установки, що експлуатується на рідких субстратах.
Пневматичне перемішування передбачає подачу бульбашок біогазу у простір ферментера. Але і тут технічно неминуче мають місце плаваючі шари сировини та утворення кірки на поверхні зброджуваної маси.
Опалення ферментера та ізоляція біогазової станції
Оптимальний процес ферментації може бути забезпечений виключно за належної системи обігрівання ферментера. Без додаткової допомоги ззовні власне процес ферментації не здатний досягти необхідної промислової температури для ефективної вологої або сухої ферментації.
Температура навколишнього середовища часто буває надто спекотною для біогазової станції влітку, та явно занадто низькою взимку. Спираючись на теплоізоляцію, виготовлену з таких матеріалів, як мінеральні волокна або піноскло, оптимальні умови для мікроорганізмів у ферментері біогазової станції створюються та підтримуються цілий рік. Одночасно гарантується і найвища ефективність біогазової установки.
Наступним блоком біогазової установки є резервуар для накопичення та зберігання дегістату.