Анаэробное сбраживание навоза с получением биогаза

Анаэробное сбраживание навоза с получением биогаза осуществляется в специальных биогазовых установках, основными элементами которых являются герметические емкости (рис. 8.1).

Технологический процесс обработки навоза осуществляется следующим образом. Из животноводческого копительную емкость 2, далее фекальным насосом 3 его загружают в метантенк 4 (емкость для анаэробного сбраживания навоза). Биогаз, образующийся в процессе брожения, поступает в газгольдер 5 и далее к потребителю. Для нагрева навоза до температуры брожения и поддержания теплового режима в метантенке установлен теплообменник б, через который протекает горячая вода, нагреваемая в котле 7. Сброженный навоз выгружают в навозохранилище 8.

В метантенке обеспечиваются все необходимые параметры процесса (температура, концентрация органических веществ, кислотность и др.). Метантенк имеет тепловую изоляцию, позволяющую обеспечивать и поддерживать на заданном уровне температурные режимы сбраживания, в нем также имеется устройство для постоянного перемешивания навоза. Поступление навоза в метантенк регулируется так, чтобы процесс сбраживания протекал равномерно.

Во время сбраживания в навозе развивается микрофлора, которая последовательно разрушает органические вещества до кислот, а последние под действием синтрофных и метанообразующих бактерий превращаются в газообразные продукты — метан и углекислоту. Степень разложения органического вещества при анаэробном сбраживании навоза составляет 25—45 %.

- Деградация органических веществ при метаногенезе осуществляется как многоступенчатый процесс, в котором углеродные связи постепенно разрушаются под действием различных групп микроорганизмов. Согласно современным воззрениям, анаэробное превращение практически любого сложного органического вещества в биогаз проходит через четыре последовательных стадии гидролиз сложных биополимерных молекул (белков, липидов, по
лисахаридов и др.) на более простые мономеры: аминокислоты, углево
ды, жирные кислоты и др.;

- ферментация (брожение) образовавшихся мономеров до еще более простых веществ — низших кислот и спиртов, при этом образуются также углекислота и водород;

- ацетогенная стадия, на которой образуются непосредственные предшественники метана: ацетат, водород, углекислота;

- метаногенная стадия, которая ведет к конечному продукту расщепления сложных органических веществ — метану.

Первичные анаэробы разлагают органические вещества до предшественников метана: водорода и углекислоты, ацетата, метанола, метиламидов, формиата. Ввиду субстратной специфичности метаногенов их развитие без трофической связи с бактериями предыдущих стадий невозможно. В свою очередь, метановые бактерии, используя вещества, продуцируемые первичными анаэробами, определяют возможность и скорость реакций, осуществляемых этими бактериями. Центральным метаболитом, осуществляющим регуляторную функцию в метанообразующем сообществе, является водород. За счет поддержания низкого парциального давления водорода в системе становится возможным его межвидовой перенос, меняющий метаболизм первичных анаэробов в сторону образования непосредственных предшественников метана. Если водород из системы не удаляется, то образуются более восстановленные продукты — летучие жирные кисло ты и спирты. Метаболизм этих соединений осуществляется синтрофны-ми бактериями, для жизнедеятельности которых необходимо связывание образующегося водорода метановыми бактериями.

Комментировать