Dwustadialny bioreaktor do wytwarzania biogazu

INSTYTUT CHEMII I TECHNIKI JĄDROWEJul. Dorodna 16, 03-195 Warszawa• Proces fermentacji metanowej może być prowadzony, wzależności od dostępności i typu surowców, w sposób jednolub dwustadialny z wyraźnym rozdzieleniem procesuhydrolizy od fermentacji zasadniczej, z okresowym, quasi –ciągłym lub ciągłym podawaniem substratów.• W pracy przedstawiono polskie rozwiązanie bioreaktoraoparte na patencie nr 197595.- Przepływowy reaktor dwustadialny: hydrolizer – fermentorz quasi – ciągłym podawaniem surowców.- Mieszanie zawiesiny w fermentorze strugami cieczyzasilającej oraz strugami cyrkulacji wymuszonych.2

INSTYTUT CHEMII I TECHNIKI JĄDROWEJul. Dorodna 16, 03-195 WarszawaCelem pracy było przygotowanie wytycznych dla projektubiogazowni o mocy około 400 kW pracującej w opraciu opolską technologię wykorzystując jako substraty produktyrolnicze i odpady rolno – spożywcze pochodzęce głównie zGospodarstwa Rolniczego Komorowo takie jak: obornikkrowi na słomie rzepaczanej, kiszonki kukurydzy, wywarypogorzelniane, wysłodki, serwatki, kiszonki traw i inne.3

INSTYTUT CHEMII I TECHNIKI JĄDROWEJul. Dorodna 16, 03-195 WarszawaCharakterystyka wybranych materiałów wsadowychSubstrat Sucha masa %Sucha masaorganiczna %C:NObornik na słomie rzepaczanej 21,7 62,6 24Kiszonka kukurydzy 36,6 63,4 38Serwatka 6 80 -Trawa świeża 18 74 16Kiszonka trawy 20 75 30Wysłodki 86 40 -4

INSTYTUT CHEMII I TECHNIKI JĄDROWEJul. Dorodna 16, 03-195 WarszawaSchemat ćwierćtechniczej, doświadczalnej instalacji dwustadialnej omocy ok. 10 kW zbudowanej w Szewni Dolnej w opraciu o patent.Objętość hydrolizera – 1,5 m 3 (zapełnienie 75-80%)Objętość fermentora - 8m 3 (zapełnienie 65-70%)5

INSTYTUT CHEMII I TECHNIKI JĄDROWEJul. Dorodna 16, 03-195 WarszawaProwadzono proces fermentacji mezofilnej mieszaninyobornika na słomie rzepaczanej i kiszonki kukurydzy zdodatkiem serwatki oraz mieszanki kiszonek traw ikukurydzy w stosunku 1:1.Wsad – zawiesina o zawartości suchej masy około 8,5%porcjami 250 – 300 kg raz na dobę.Średni czas przebywania biozawiesiny 23 – 25 dni.6

INSTYTUT CHEMII I TECHNIKI JĄDROWEJul. Dorodna 16, 03-195 Warszawa• Skład gazu oznaczano miernikami bezpośrednio nainstalacji oraz chromatograficznie analizowano pobranepróbki gazu.• Skład zawiesiny oraz cieczy pofermentacyjnejoznaczano z wykorzystaniem fotometru.• W okresie stabilnej pracy instalacji otrzymano:- Stężenie metanu w biogazie w przedziale 58 – 69 %,- Uzysk biogazu na poziomie 0,35 – 0,45 m 3 /kg.s.m- Zawartość H 2 S w biogazie ok 400 – 500 ppm. Przyprzerobie obornika około 1400 – 1500 ppm.7

INSTYTUT CHEMII I TECHNIKI JĄDROWEJul. Dorodna 16, 03-195 WarszawaModelowanie metodami CFD struktury przepływu wfermentorze: struga zasilająca8

INSTYTUT CHEMII I TECHNIKI JĄDROWEJul. Dorodna 16, 03-195 WarszawaModelowanie metodami CFD struktury przepływu wfermentorze: strugi cyrkulacyjne9

INSTYTUT CHEMII I TECHNIKI JĄDROWEJul. Dorodna 16, 03-195 WarszawaSchemat biogazowni o mocy 400 kWObjętość hydrolizera – 75 m 3 (zapełnienie 80%)Objętość fermentora – 1050 m 3 (zapełnienie 60%)10

INSTYTUT CHEMII I TECHNIKI JĄDROWEJul. Dorodna 16, 03-195 WarszawaWnioskiPrzebadano w skali ćwierćtechnicznej proces przerobu wybranych surowcówpochodzenia rolniczego i odpadów rolniczych, w celu uzyskania biogazu.W proponowanej technologii w stabilnym procesie otrzymano biogaz o zawartościmetanu od 58 do 69 % z wydajnością od 0,35 do 0,45 m 3 /kg. suchej masy.Sformułowano wytyczne do projektu instalacji przemysłowej o mocy 400 kW.Praca wykonana w ramach podetapu badawczego 2.1.B „Prace projektowo –konstrukcyjne biogazowni” w zadaniu 4 „Opracowanie zintegrowanychtechnologii wytwarzania paliw i energii z biomasy, odpadów rolniczych i innych”dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju z programustrategicznego badań naukowych i rozwoju „Zaawansowane technologiepozyskiwania energii”11