У біогазовому виробництві застосовуються різноманітні концепції станцій. Вони відрізняються в залежності від ряду характеристик процесу (див. таблицю).
Вміст сухої речовини (СР) у сировині розрізняє рідку та тверду ферментацію, проте розмежування щодо вмісту СР доволі умовне. На сьогодні практично всі сільськогосподарські біогазові станції експлуатуються у режимі рідкої (вологої) ферментації у добре впізнаваних резервуарах циліндричної форми.
Для сировинної бази, що застосовується у таких станціях вміст сухої речовини складає < 15%, оскільки при більш високому вмісті сухої речовини, матеріал не підлягає перекачуванню.
З метою утилізації гною застосовується виключно рідка ферментація, а сировина попередньо підлягає значному подрібненню та доведенню до відповідної вологості процесу біогазового виробництва шляхом розведення рідиною. Дана попередня підготовка робить гній придатним до перекачування та перемішування, як невід’ємних та обов’язкових до забезпечення процесів.
Таблиця 1: Класифікація процесів виробництва біогазу за різними критеріями (Джерело: Сидорчук, 2013)
Суха ферментація цікава підприємствам, що не мають рідкого гною або рідких відходів та побічної сировини, але мають наявні обсяги рослинної сировини, що тюкуються. На відміну від вологої ферментації, процес сухого зброджування не передбачає ні перекачування, ні перемішування сировини під час процесу біогазового виробництва.
Проте, як і в умовах рідкої ферментації, процес сухого зброджування потребує відповідного рівня вологості середовища. Дана умова виконується шляхом змішування сировини з ферментаційною рідиною безпосередньо перед подачею сировини на зброджування або шляхом безперервного розпилювання ферментаційної рідини протягом зброджування.
Першочергово, процес сухої ферментації тюкованої органічної біомаси розроблявся для переробки рослинних решток, а сьогодні набув широкого застосування у сільському господарстві завдяки можливості енергетичного перетворення біомаси із вмістом сухої речовини від 20 до 40%.
Сировина, для якої може застосовуватись суха ферментація включає:
- твердий гній,
- енергетичні рослини (силос кукурудзи, силос зернових, силос трав тощо),
- рослинні рештки (відходи соломи, відходи зернових тощо),
- зелені відходи,
- біовідходи (відходи кухонь, гостинно-ресторанного бізнесу, супермаркетів тощо).
В залежності від температури процесу зброджування та режиму роботи, промислові біогазові станції класифікують, як психрофільні, мезофільні та термофільні.
Температурні межі даних режимів коливаються, що пояснюється специфічними властивостями метаногенних бактерій. Найчастіше біогазові установки експлуатують у мезофільному температурному режимі завдяки високій стабільності та, одночасно, достатньому рівню виходу газу нетто.
Значний вплив на перебіг процесу ферментації має подача свіжого субстрату до резервуару зброджування. Налагоджений процес подачі сировини сприяє забезпеченню стабільності загального процесу біогазового виробництва.
За кількістю ступенів зброджування розрізняють біогазові установки, в яких усі мікробіологічні процеси відбуваються у просторі та часі паралельно один до одного, так зване одноступеневе зброджування, та біогазові станції, в яких перші етапи процесу (зрідження, гідроліз та окислення) просторово відокремлені від етапів утворення оцтової кислоти та метану, так зване багатоступеневе зброджування.
Просторово дане відокремлення здійснюється або за допомогою декількох резервуарів, або відокремленням зон зброджування безпосередньо у ферментері.
На практиці багатоступенева технологія біогазового виробництва частіше знаходить застосування завдяки більшій стабільності та вищому ступеню розщеплення органічної речовини.