Как добиться эффективности биогенератора

Для эффективной работы установки, производящей биогаз, кроме строго анаэробной среды, придется соблюдать ряд требований. Во-первых, поддерживать в реакторе опти­мальные температурный и кислотный режимы. Во-вторых, постоянно следить за наличием питательных веществ в сбра­живаемой среде, обеспечивая низкое содержание в данной среде веществ-ингибиторов, то есть веществ, препятствую­щих жизнедеятельности микроорганизмов.

Вообще-то образование метана идет в достаточно ши­роком интервале температур (8—60 °С), при этом при опре­деленных температурах в процессе сбраживания участвуют определенные виды бактерий.

Обычно различают три характерных уровня температур, предпочтительных для отдельных видов бактерий. Психрофильный режим идет при температуре 8—20 °С, мезофильный — при 30—40 °С, термофильный — при 45—60 °С. Более производительны термофильный и мезофильный ре­жимы сбраживания, однако все три режима имеют как свои преимущества, так и недостатки. Режимы с более высокими температурами требуют больших затрат энергии на поддер­жание оптимальной температуры, зато благодаря сокраще­нию продолжительности сбраживания удается значительно сократить объем биореактора и таким образом увеличить производительность биогазовой установки. Однако часто поддержание в биомассе высоких температур на практике связано с большими затратами энергии на обогрев и термо­регуляцию биореакторов, что в свою очередь значительно удорожает процесс получения биогаза. Так, стоимость энер­гии, необходимой для подогрева содержимого бродильной камеры при термофильном сбраживании, настолько велика, что превышает всякие выгоды, связанные с более быстрым, чем в других случаях, сбраживанием. Отсюда следует, что в условиях домашнего хозяйства практическое значение име­ет только мезофильное (30—40 °С) или психрофильное (8— 20 °С) метановое сбраживание. (О способах обеспечения со­ответствующих температурных режимов этих способов сбра­живания будет рассказано ниже).

Для нормального протекания брожения необходима слабощелочная реакция среды (рН=6,7—7,6). При оптималь­ной (ровной) активности кислотообразующих и метановых бактерий (то есть при установившемся процессе брожения) значение рН поддерживается в желательных пределах «ав­томатически». Однако иногда кислотообразующие бактерии начинают размножаться быстрее, чем метановые, из-за чего концентрация летучих жирных кислот в бродильной камере возрастает и происходит так называемое «закисление», в ре­зультате чего выход биогаза снижается, а кислотность био­массы увеличивается. В этом случае в содержимое биореак­тора следует добавить горячую воду, известковое молоко, соду. При нарушении баланса между азотом и углеродом его восстанавливают добавлением в биомассу коровьей мочи.

Основой беспрепятственного размножения анаэробных бактерий служит, естественно, наличие питательных веществ в сбраживаемой среде. И почти все питательные вещества, необходимые для роста метановых бактерий, содержат экскременты животных, являющиеся основным сырьем для производства биогаза. Разнообразие видового состава ме-танообразующих бактерий позволяет использовать практи­чески все виды жидких и твердых органических отходов. Но лучшая органическая масса для получения биогаза — навоз крупного рогатого скота в смеси с растительными остатками (влажность биомассы не менее 85—90%).

Сбраживаемая органическая масса не должна содер­жать веществ (антибиотики, растворители и т. п.), отрица­тельно влияющих на жизнедеятельность микроорганизмов. Не способствуют «работе» микроорганизмов и некоторые не" органические вещества, поэтому нельзя, например, исполь­зовать для разбавления навоза воду, оставшуюся после стир­ки синтетическими моющими средствами.

Выработка биогаза зависит и от многих других причин. Например, на поверхности органической массы периодичес­ки образуются плавающая корка, мешающая выходу биога­за. Поэтому ее необходимо устранить, перемешивая содер­жимое биореактора 1—2 раза в сутки. Перемешивание спо­собствует также равномерному распределению температуры и кислотности в биомассе, находящейся в камере сбражи­вания.

Для полного разложения органического вещества, как правило, необходимо длительное время. А при этом продол­жительность сбраживания, учитывая присущую данному виду отходов скорость разложения, зависит от требуемой степе­ни разложения органического вещества. Обычно макси­мальный выход биогаза и лучшие по качеству удобрения наб­людаются при разложении органического вещества (навоза) до 30—33 %. Заметим, что при пребывании биомассы в био­реакторе в течении 14—15 дней полнота ее разложения сос­тавляет 25%.

При непрерывном способе сбраживания, когда выгруз­ка определенного объема «отработавшего» в реакторе ор­ганического вещества происходит одновременно с загрузкой такого же объема свежего материала, выделяется наиболь­шее количество биогаза, и при такой организации процесса для малогабаритных биогазовых установок в приусадебных хозяйствах доза ежесуточной загрузки обычно не превышает 4—5 % полезного объема камеры сбраживания.