Agroenergetyka.pl

Energetyka, OZE w sieci: Agroenergetyka na FB
OZE grupa na FB / GL / Blog energetyczno - paliwowy
 
 
strona główna  Zarejestruj się  Ogłoszenia  Forum  Kontakt z Redakcją 


Artykuły
BIOGAZ
 

Mieszanie zawartości komór fermentacyjnych

Data: 2010-01-03
Mieszanie zawartości komór fermentacyjnych

Osad fermentacyjny ma postać aglomeratów – kłaczków. Zewnętrzna część kłaczka otoczona jest bakteriami kwasogennymi, bakteriami redukującymi siarczany oraz bakteriami homooctanowymi wiążącymi wodór z dwutlenkiem węgla, produkującymi octany. Pod zewnętrzną warstwą występują bakterie homooctanowe i metanowe zużywające wodór i dwutlenek węgla. W części środkowej dominują bakterie metanowe, rozkładające octany.
Zawartość komory fermentacyjnej nie jest jednorodna. Nie mieszana zawartość komory ulega rozwarstwieniu. Powierzchnia pokryta jest wówczas warstwą wyflotowanych zawiesin, a dno zawiera zagęszczony osad. Jest to zjawisko niekorzystne, redukujące szybkość przemian biochemicznych, a więc produkcję biometanu.



Istotnym parametrem fermentacji jest stopień wymieszania substratu. Waga stopnia i ciągłości mieszania wynika z następujących powodów:
  • zapewnia równomierny rozkład ciepła i substancji odżywczych w całej masie substratu,
  • zapobiega powstawaniu powierzchniowych kożuchów i złogów dennych,
  • zapewnia właściwe zaszczepienie dzięki wymieszaniu substratu świeżego z przefermentowanym,
  • ułatwia uwalnianie biogazu z substratu
Najprostszym sposobem mieszania substratu jest ciągłe dodawanie świeżego wsadu. Prądy konwekcyjne i wznoszenie pęcherzy gazu powoduje łagodne mieszanie się masy wsadu. O jednak zwykle nie wystarcza. Dlatego w fermentatorach montuje się aktywne mieszadła mechaniczne, urządzenia pneumatyczne lub pompy hydrauliczne. Najprostszym i wystarczająco efektywnym rozwiązaniem jest montaż mieszadeł mechanicznych. W praktyce stosuje się różnorodne rozwiązania – mieszadła śmigłowe, prętowe, łopatkowe, płytowe.

Stosunkowo wydajne i skuteczne jest mieszanie hydrauliczne. Świeży substrat jest wtłaczany do fermentatora pompami przez specjalnie ustawione dysze powodującymi stałe mieszanie wsadu w trakcie podawania substratu. Ten sposób mieszania jest efektywny jedynie w przypadku wsadu o wysokim stopniu upłynnienia.

Niewłaściwe mieszanie powoduje występowanie miejsc przegrzanych i niedogrzanych, miejsc o nierównym stężeniu produktów metabolizmu, tworzeniu się kożucha na powierzchni osadu. Celem mieszania jest nie tylko ujednorodnienie składu zawartości komory, ale również i ułatwienie odgazowania fermentującego wsadu. Istotnym problemem jest także niedopuszczenie do powstania na powierzchni cieczy "kożucha" utrudniającego odgazowanie. Przyjęta technologia mieszania musi zatem spełniać te wymagania za możliwie niską cenę. Na cenę tę składają się: zużycie energii na mieszanie, koszty urządzeń, serwisu, napraw i remontów. Stosowane są róże metody mieszania. Należą do nich:

Mieszanie pompowe - do mieszania stosowany jest zewnętrzny układ pomp wymuszający cyrkulację w komorze. Przy tym sposobie mieszania zapotrzebowanie mocy wynosi około 5,5 W×m-3 objętości komory.

Mieszanie przez wtłaczanie gazu - jest to intensywny sposób mieszania, ale najbardziej energochłonny. Polega na wtłaczaniu poprzez dno komory uzyskanego wcześniej biogazu, który przechodząc przez całą objętość komory miesza jej zawartość, a ponadto pozwala podwyższyć stężenie metanu w biogazie dzięki dodatkowej redukcji CO2 przez bakterie metanogenne. W tym przypadku zapotrzebowanie mocy wynosi około 10 W×m-3 objętości komory.

Mieszanie z zastosowaniem mieszaczy śrubowych - jest to w zasadzie mieszadło pompujące umieszczone w centralnej rurze transportowej. Dla tego sposobu mieszania zapotrzebowanie mocy wynosi około 4-7 W×m-3 objętości komory.

Mieszanie wolnoobrotowymi śmigłami - ruch osadu w komorze wymuszany jest zwykle dwoma wolnoobrotowymi śmigłami pracującymi w układzie pionowym. Śmigła o średnicy kilku metrów osadzone są na wspólnym wale, mają więc tę samą prędkość obrotową - kilka do kilkunastu obrotów na minutę.

Ostatni sposób mieszania uznawany jest za najmniej energochłonny. Zapotrzebowanie mocy wynosi około 1-1,5 W×m-3 objętości komory. Stosowane są dwa śmigła - jedno mniejsze, montowane blisko powierzchni cieczy dla likwidacji "kożucha", drugie większe, montowane głęboko, do mieszania w centralnej i dolnej części komory i zapobiegania osadzaniu się zanieczyszczeń na dnie. Śmigła przetłaczają czynnik z góry ku dołowi. Wytwarzany przez nie strumień zaśmigłowy wymywa zanieczyszczenia z dna, a następnie wymusza ruch wznoszący wzdłuż ścian zbiornika, sprzyjający odgazowaniu osadu. Średnice stosowanych śmigieł mają po kilka metrów. Pobór mocy zależy od charakterystyki hydraulicznej śmigieł, ich rozmiaru i prędkości obrotowej. Te dwa ostatnie parametry muszą być więc dobrane optymalnie, aby mieszanie było skuteczne, a pobór mocy umiarkowany.
Istnieje szereg istotnych aspektów konstrukcyjnych i montażowych. Należą do nich: konstrukcja i technologia samych śmigieł, problem łożyskowania stosunkowo długiego wału i jego sztywności. Ważnym problemem jest wyznaczenie obciążeń mechanicznych śmigieł występujących w różnych stanach ruchu mieszadła. Mieszadło w ciągu doby podlega kilkakrotnym rozruchom oraz krótkotrwałym okresom pracy "wstecz". Rozwiązanie konstrukcyjne całego układu odbija się na sposobie montażu, a także na możliwościach obsługi. Ważnym jest aby znaczna część czynności serwisowych mogła być wykonywana bez konieczności opróżniania zbiornika. Istotną sprawą jest również odporność użytych materiałów na korozyjne działanie mieszanego czynnika.
 
strona główna | polityka prywatności | nota prawna | partnerzy | kontakt | mapa serwisu | REKLAMA
Projekty HVAC | turbiny wiatrowe | Forum OZE
Copyright © Agroenergetyka.pl | design: Projekty internetowe