Pobierz prezentację
Pobieranie prezentacji. Proszę czekać
1
Fermentacja
3
C/N=10:1-25:1 N/P/S=7:1:1 ChZT/N=400:7-1000:7
Optymalny skład wsadu C/N=10:1-25:1 N/P/S=7:1:1 ChZT/N=400:7-1000:7
5
Pozostałe substancje pokarmowe
- rozpuszczalne formy K, Na, Fe, Mg, Ca - pierwiastki śladowe: Mo, Mn, Cu, Zn, Co, Ni, Se, W Dostępność pierwiastków śladowych może ograniczać obecność H2S w cieczy osadowej
6
Wilgotność substratów
- fermentacja mokra – zawartość suchej masy do 15% - fermentacja półsucha – zawartość suchej masy ok. 20% - fermentacja sucha – maksymalna zawartość suchej masy 40%
7
Temperatura - ograniczenie temperatury:
- odporność materiału biologicznego (denaturacja białka) - dezaktywacja enzymów
12
Substancje toksyczne obecne w surowcach
- tlen - siarczany - kationy metali - metale ciężkie - niektóre związki organiczne (detergenty, pestycydy)
17
Produkty przemian – inhibitory procesu
Kwasy lotne: - octowy - propionowy - masłowy
19
Wodór Rys. 5.9
20
Amoniak
22
Siarkowodór - działanie toksyczne
- tworzenie trudno rozpuszczalnych związków z pierwiastkami śladowymi
24
Podstawowe parametry procesu fermentacji
- szybkość fermentacji - stopień przereagowania - stabilność przemian
25
Hydrauliczny czas zatrzymania
HRT=Vk/VD [d] Vk [m3] – objętość komory VD [m3/d] – objętość dobowa dopływu celuloza>hemicelulozy>białka>tłuszcze>węglowodany
26
Czas zatrzymania ciał stałych
SRT=(Vk*Ck)/(V0C0) [d] Ck [kg/m3] – stężenie ciał stałych w objętości komory C0 [kg/m3] – stężenie ciał stałych w odpływie V0 [m3/d] – objętość dobowa osadów usuwana z komory - komora z pełnym wymieszaniem, z przepływem tłokowym SRT=HRT - reaktor z zatrzymaniem biomasy SRT>HRT - w efektywnych systemach SRT/HRT=3
27
ŁD=VD*CD [kg/d] CD [kg/m3] – stężenie ciał stałych w dopływie
Ładunek dobowy ŁD=VD*CD [kg/d] CD [kg/m3] – stężenie ciał stałych w dopływie
28
Obciążenie komory ładunkiem
OKŁ=(VD*CD)/Vk=(L*D)/Vk=CD/HRT [kg/(m3*d)]
29
Iloraz masy odpadów ulegających biodegradacji i masy mikroorganizmów
B/M=VD*CD/(Vk*C0-Vk*CSNB) CSNB [kg/m3]– stężenie niebiodegradowalnych substancji organicznych
30
Stopień rozkładu substancji organicznych
SRSO=(SD-S0)/SD SD – zawartość s.m.o. w dopływie S0 - zawartość s.m.o. w odpływie
31
Wydajność fermentacji
- jednostkowa produkcja biogazu - efektywność fermentacji - szybkość produkcji biogazu
32
Jednostkowa produkcja biogazu
JPB=G/ŁD [m3/kg s.m.o.] G [m3/d] – dobowa produkcja biogazu
33
Efektywność fermentacji
Ge=G/Gmax Gmax [m3/d] – dobowa produkcja biogazu w warunkach optymalnych (wyznaczona laboratoryjnie)
34
Szybkość produkcji biogazu
SPB =G/Vk [m3/(m3*d)] SPB=JPB*OKŁ
35
Warunki technologiczne procesu
- wilgotność substratu (fermentacja sucha, półsucha, mokra) - temperatura fermentacji (fermentacja mezofilowa, termofiowa) - przepływ substncji (ciągły, okresowy) - liczba stopni fermentacji - sposób mieszania (mechaniczny, strumieniem gazu, perkolacją)
36
Typ reaktora - z pełnym wymieszaniem (technologie mokre)
- o przepływie tłokowym (technologie suche) - perkolacyjne
37
Reaktory z pełnym wymieszaniem
38
Techniki mieszania - mieszadła mechaniczne - recyrkulacja zawiesiny
- wewnętrzne mieszanie hydrauliczne - sprężonym gazem
39
Reaktory o przepływie tłokowym
- zawartość s.m % - konieczne zawracanie części odpadów w celu zaszczepienia - korzystne dla prowadzenia procesu w zakresie termofilowym
40
Reaktory perkolacyjne
- działanie okresowe - rolę mieszania spełnia cyrkulacja wód procesowych - surowe odpady są zaszczepiane przefermentowanymi odpadami z innego reaktora
41
Technologie jednostopniowe
43
Obciążenie komory ładunkiem
44
Sprawność fermentacji
45
Zwiększenie wydajności fermentacji
48
Fermentacja sucha - zawarotść s.m. do 40%
- duża produkcja biogazu na jednostkę pojemności reaktora
49
Przygotowanie odpadów do fermentacji
- brak potrzeby usuwania frakcji ciężkich i lekkich - transport przy pomocy przenośników taśmowych, podajników ślimakowych i pomp do transportu bardzo lepkich cieczy
51
Obciążenie komór ładunkiem
52
Sprawność fermentacji
54
Technologie wielostopniowe
Proces prowadzony w kilku bioreaktorach połączonych szeregowo, w których panują odmienne warunki środowiskowe Warianty: - w I reaktorze (upłynniającym) prowadzi się hydrolizę i fazę kwaśną, w II fazę octanogenną i metagenną - w I reaktorze wstępny rozkład substancji organicznych w warunkach termofilowych, a w II fermentacja mezofilową lub odwrotnie (fermentcja dwustopniowa, zmiennotemperaturowa)
60
Zalety perkolacji - tlenowy proces wymywania z odpadów substancji łatwo biodegradowalnych - możliwość przetwarzania odwodnionych odpadów na paliwo zastępcze - znaczne zmniejszenie masy odpadów - produkcja gazu w 2-4 dni - małe zapotrzebowanie terenu - modułowa konstrukcja instalacji - niskie koszty inwestycyjne, samowystarczalność energetyczna,niskie koszty eksploatacyjne
62
Technologie o działaniu okresowym
63
Sucha fermentacja okresowa
64
Zalety i wady technologii okresowych
- tańsze rozwiązania reaktorów - wszystkie substraty mają ten sam czas przetrzymania - z reguły wymagane jest kilka reaktorów - wyższe koszty eksploatacji (personel, organizacja) - nierównomierność ilościowo-jakościowa produkcji biogazu - niekiedy niższy stopień rozkładu
65
Kofermentacja - odpady z rolnictwa lub przemysłu rolno-spożywczego
- osady ściekowe - frakcja organiczna odpadów komunalnych - bioodpady zbierane selektywnie
67
Produkty procesu fermentacji - biogaz
69
Właściwości składników biogazu
- Metan: gaz wysokoenergetyczny, nietoksyczny, bezwonny, lżejszy od powietrza, granica wybuchowości w powietrzu 5-15% - dwutlenek węgla – gaz inertny, bezbarwny, bezwonny, cięższy od powietrza - amoniak – gaz lżejszy od powietrza o specyficznym ostrym zapachu, powoduje łzawienie - siarkowodór – bezbarwny, toksyczny gaz, cięższy od powietrza, w niskich stężeniach wykazuje charakterystyczny zapach zgniłych jaj - gaz fermentacyjny jest nasycony parą wodną, kondensat ma silnie kwaśny odczyn (pH=1-4) i wykazuje dużą korozyjność
70
Wykorzystanie biogazu
- produkcja energii cieplnej - produkcja energii elektrycznej - zasilanie sieci gazu ziemnego - produkcja paliwa do silników pojazdów - wykorzystanie w procesach technologicznych (np. produkcja metanolu)
71
Produkcja energii cieplnej
- kotłownie gazowe
72
Produkcja energii elektrycznej
- silniki spalinowe - turbiny gazowe - ogniwa paliwowe
73
Zasilanie sieci gazu ziemnego
Usunięcie dwutlenku węgla, siarkowodorów, amoniaku i pary wodnej
74
Produkcja paliwa do silników pojazdów
- sprężenie do ciśnienia bar - odsiarczanie i usuwanie dwutlenku węgla przez wymywanie wodą - odwodnienie gazu metodą zmiennociśnieniową - usunięcie halogenowanych związków organicznych przez soprpcję na węglu aktywnym - sprężenie gazu do ciśnienia bar
75
Oczyszczanie biogazu - zapobieganie korozji instalacji i urządzeń
- spełnianie wymagań co do jakości biogazu
76
Odwadnianie i suszenie biogazu
Wydzielenie skondensowanej wody: - filtry gruboziarniste (substancje stałe i skondensowana woda) - przegrody mikroporowate (siatki druciane, zatrzymywanie kropel wody) - cyklony - łapacze wilgoci (kondensacja i wydzialanie wody w wyniku ekspansji biogazu) - spusty wodne na gazociągu
77
Suszenie biogazu Etap I – zimne suszenie – schłodzenie i przepuszczenie przez mikroporowate przegrody Etap II – suszenie w suszarkach adsorpcyjnych - suszarki krzemionkowe (ewentualnie węgiel aktywny lub sita molekularne) - suszarki glikolowe
78
Usuwanie siarkowodoru
- dawkowanie chlorku żelaza do komory fermentacyjnej - dawkowanie powietrza (tlenu) do systemu biogazu - adsorpcja na zasadowych złożach tlenków żelaza - absorpcja w roztworach substancji wiążących siarkowodór - procesy absorpcyjno-utleniające - adsorpcja na węglu aktywnym - złoża biologiczne
79
Usuwanie dwutlenku węgla
- wymywanie w skruberach (sorpcja fizyczna lub chemiczna) - adsorpcja zmiennociśnieniowa - separacja membranowa
80
Inne zanieczyszczenia
Halogenowane węglowodory - adsorpcja na węglu aktywnym Organiczne związki krzemu – absorpcja w rozpuszczalnikach organicznych
81
Materiał przefermentowany
- zmniejszenie zawartości substancji organicznej - rozkład związków odorotwórczych - rozdrobnienie cząstek stałych - poprawa zdolności do odwadniania - częściowa lub całkowita higienizacja
82
Składniki odżywcze (N,P,K)
Składniki odżywcze pozostają w większości w materiale przefermentowanym. Fermentat zawiera ok. 25% azotu dostępnego dla roślin i wykazuje wyższe pH niż surowiec.
83
Obróbka końcowa - odwadnianie - kompostowanie (stabilizacja tlenowa)
- konfekcjonowanie
84
Ciecz osadowa - zawracanie do instalacji przygotowania zawiesiny
- uzupełnianie wodą w celu zapobieżenia akumulacji soli - ścieki technologiczne można wykorzystywać jako ciekły nawóz, do nawadniania pryzm kompostowych lub kierować do oczyszczalni ścieków
Podobne prezentacje
© 2024 SlidePlayer.pl Inc.
All rights reserved.