Биогаз — это газ, который выделяется в результате брожения биомассы. Это вещество без цвета и запаха, которое на 70 % состоит из метана и на 30 % — из углекислого газа. Обладает очень высокой производительностью тепла: при сжигании 1 м³ биогаза выделяется столько же тепла, сколько при сжигании 1,5 кг каменного угля. Получение биогаза — это не единственная цель работы биогазовой станции. Немаловажным фактором является то, что основным сырьем для ее работы выступают органические отходы пищевой промышленности и сельского хозяйства. Зачастую вывоз и захоронение таких остатков производства требует больших затрат. Утилизация отходов в установках для производства биогаза приносит не только экологическую пользу, но и дает положительный финансовый эффект. Биогаз из установки сжигают в когенераторах для получения тепловой и электрической энергии, что дает прирост доходов предприятия.
Биогазовый комплекс — это сложный инженерный объект, который состоит из нескольких модулей, объединенных в единую систему. Ниже мы приводим ориентировочный перечень оборудования и подсистем, которые в той или иной комбинации входят в состав биогазовой станции.
- Система хранения субстрата (биомассы).
- Модуль взвешивания и подачи сухих видов субстрата.
- Модуль загрузки жидкого субстрата.
- Ферментатор и дображиватель.
- Система подогрева субстрата (поддержка температурного режима).
- Система массообмена в ферментаторе (механическое, гидравлическое или барботажное перемешивание).
- Газгольдер и газовое хозяйство.
- Система очистки биогаза.
- Когенератор.
- Сепаратор для разделения жидкой и твердой фракции отработанного субстрата (получение жидкого и твердого органического удобрения).
- Резервуары для хранения дигестата (лагуны).
- Контрольный пункт для операционного управления биогазовой станцией.
- Лаборатория для контроля характеристик субстрата.
- Электрощитовая.
- Насосная станция.
- Санитарные помещения для персонала.
При проектировании и выборе оборудования принимают во внимание вид используемого сырья и конечную цель (производство тепловой энергии для собственных нужд или выпуск электроэнергии с целью продажи), а также особенности сырья и производства.
Сырье (навоз сельскохозяйственных животных или иной пригодный для использования органический материал) подается в емкость сбора сырья. Из этой емкости оно поступает в биореактор (метантенк), представляющий собой герметичный сосуд. В метантенке сырье подогревается до нужной температуры, которая устанавливается в зависимости от выбранного типа брожения. Также создается необходимое давление. В условиях полной анаэробности и отсутствия света происходит разложение органических веществ с последующим выделением биогаза. Биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), далее проходит систему очистки и подается в когенерационную станцию, осуществляющую выработку тепла и электричества. Отработанная масса удаляется из реактора и является готовым к использованию органическим удобрением.