Comment atteindre l'efficacité du biogénérateur. Schéma, description

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Comment atteindre l'efficacité du biogénérateur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Pour le fonctionnement efficace d'une installation de biogaz, en plus d'un environnement strictement anaérobie, un certain nombre d'exigences devront être remplies. Tout d'abord, pour maintenir une température et des conditions d'acidité optimales dans le réacteur. Deuxièmement, surveiller en permanence la présence de nutriments dans le milieu fermenté, en garantissant une faible teneur en substances inhibitrices dans ce milieu, c'est-à-dire des substances qui empêchent l'activité vitale des micro-organismes.

En effet, la formation de méthane se produit dans une gamme assez large de températures (8-60°C), tandis que certains types de bactéries participent au processus de fermentation à certaines températures.

On distingue généralement trois niveaux de température caractéristiques, qui sont préférés pour certains types de bactéries. Le mode psychrophile est à une température de 8-20°C, mésophile - à 30-40°C, thermophile - à 45-60°C. Modes de fermentation thermophiles et mésophiles plus productifs, cependant, les trois modes ont à la fois leurs avantages et leurs inconvénients. Les modes avec des températures plus élevées nécessitent plus d'énergie pour maintenir la température optimale, mais en réduisant la durée de la digestion, il est possible de réduire considérablement le volume du bioréacteur et ainsi d'augmenter la productivité de l'usine de biogaz.

Cependant, dans la pratique, le maintien de températures élevées dans la biomasse est souvent associé à des coûts énergétiques élevés pour le chauffage et la thermorégulation des bioréacteurs, ce qui augmente considérablement le coût de la production de biogaz. Ainsi, le coût de l'énergie nécessaire pour chauffer le contenu de la chambre de fermentation dans la fermentation thermophile est si élevé qu'il dépasse tous les avantages associés à une fermentation plus rapide que dans d'autres cas. Il s'ensuit que seule la fermentation méthanique mésophile (30-40°C) ou psychrophile (8-20°C) a une importance pratique dans les conditions domestiques.

Pour le déroulement normal de la fermentation, une réaction légèrement alcaline du milieu est nécessaire (pH = 6,7-7,6). Avec une activité optimale (lisse) des bactéries acidifiantes et méthanogènes (c'est-à-dire avec un processus de fermentation régulier), la valeur du pH est maintenue "automatiquement" dans les limites souhaitées. Cependant, parfois, les bactéries acidogènes commencent à se multiplier plus rapidement que celles du méthane, ce qui entraîne une augmentation de la concentration d'acides gras volatils dans la chambre de fermentation et une soi-disant "acidification", à la suite de quoi le rendement en biogaz diminue et l'acidité de la biomasse augmente. Dans ce cas, de l'eau chaude, du lait de chaux, de la soude doivent être ajoutés au contenu du bioréacteur. Si l'équilibre entre l'azote et le carbone est perturbé, il est rétabli en ajoutant de l'urine de vache à la biomasse.

La base de la reproduction sans entrave des bactéries anaérobies est, bien sûr, la présence de nutriments dans le milieu fermenté. Et presque tous les nutriments nécessaires à la croissance des bactéries méthaniques sont contenus dans les excréments animaux, qui constituent la principale matière première pour la production de biogaz. La diversité de la composition spécifique des bactéries méthanogènes permet l'utilisation de presque tous les types de déchets organiques liquides et solides. Mais la meilleure masse organique pour la production de biogaz est le fumier de bétail mélangé à des résidus végétaux (la teneur en humidité de la biomasse n'est pas inférieure à 85-90%).

La masse organique fermentée ne doit pas contenir de substances (antibiotiques, solvants, etc.) qui nuisent à l'activité vitale des micro-organismes. Certaines substances non organiques ne contribuent pas au «travail» des micro-organismes. Par conséquent, par exemple, l'eau laissée après le lavage avec des détergents synthétiques ne peut pas être utilisée pour diluer le fumier.

La production de biogaz dépend également de nombreux autres facteurs. Par exemple, une croûte flottante se forme périodiquement à la surface de la masse organique, interférant avec le dégagement de biogaz. Par conséquent, il doit être éliminé en remuant le contenu du bioréacteur 1 à 2 fois par jour. L'agitation contribue également à une répartition uniforme de la température et de l'acidité de la biomasse dans la chambre de digestion.

Pour la décomposition complète de la matière organique, cela prend généralement beaucoup de temps. Et en même temps, la durée de la fermentation, compte tenu du taux de décomposition inhérent à ce type de déchets, dépend du degré de décomposition requis de la matière organique. Habituellement, le rendement maximum de biogaz et les meilleurs engrais de qualité sont observés avec la décomposition de la matière organique (fumier) jusqu'à 30-33%. Notez que lorsque la biomasse reste dans le bioréacteur pendant 14 à 15 jours, l'intégralité de sa décomposition est de 25 %.

Avec une méthode de digestion continue, lorsqu'un certain volume de matière organique "usée" dans le réacteur est déchargé simultanément avec le chargement du même volume de matière fraîche, la plus grande quantité de biogaz est libérée, et avec une telle organisation du processus pour les petites installations de biogaz dans les parcelles domestiques, la dose de charge quotidienne ne dépasse généralement pas 4 à 5% du volume utilisable de la chambre de fermentation.

Auteur : Shomin A.A.

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