Биогазовые установки состоят из следующих элементов: камеры сбраживания (реактора, ферментатора, метантенка), нагревательного устройства (теплообменника), устройства для перемешивания н газгольдера.

Метантенки выполняют наземными, полузаглубленными и заглубленными в грунт. В жарких и теплых районах устраивают наземные метантенки, выкрашенные в черный цвет для использования солнечной радиации; в холодных районах отдают предпочтение заглубленным метантенкам для сохранения теплоты.

Камеры сбраживания изготовляют различной формы: цилиндри-ческне, кубические, в виде параллелепипеда и более сложной конструкции. Они бывают одно- и двухсекционными, устанавливаются вертикально, горизонтально, горизонтально-наклоно. Метантенки изготов-ляют из металла, пластмассы, железобетона. Схема заглубленного односекционного метантенка приведена на рис. 15.4.

Для поддержания необходимой для сбраживання температуры целесообразно применять нагревательные устройства.

Подогрев жидкого субстрата осуществляют перед загрузкой или в камере сбраживания. В зависимости от степени изоляции камер и трубопроводов потребность в теплоте может достигнуть 30 % энергии, выделяемой биогазом. Нагревательные устройства, как правило, совмещают с перемешивающим. На рис. 15.5 изображены схемы нагревательных я перемешивающих устройств. Теплообменники размещают различным способом: в стене камеры (рис. 15.5, а), в нижней части реактора (рис. 15.5,6), в цилиндрической рубашке шнека смесителя (рис. 15.5,в), по периметру камеры в виде змеевика (рис. 15.5,д). Используется также метод подогрева субстрата при помощи пара (рис. 15.5,е).

Для перемешивания субстрата применяют механические, гидрав- лические и газовые устройства.

Различают четыре вида конструкции биогазовой установки: простейшне, без подвода теплоты и перемешивания сбраживаемого субстрата; без подвода теплоты, но с перемешиванием субстрата; с предварительной подготовкой субстрата для сбраживания, подводом теплоты, перемешиванием, контролем и управлением анаэробным процессом.

В простых, большей частью небольших, установках, возводимых собственными силами, емкость для газа помещают под бродильной камерой (рис. 15.7). В таких установках невозможно получить высокую степень разложения субстрата, возникают трудности с разрушением плавающей корки и с удалением шлама.

В странах Восточной Азии распространены эластичные реакторы, имеющие форму пузыря. Их изготовляют из плотной прорезиненной или пластмассовой оболочки, усиленной прослойками из ткани. Оболочка заглублена в полусферическую выемку в грунте (рис. 15.8).

В Азии (Китае, Индии, Корее и др. странах) широко распространена простая биогазовая установка «Габор» (рис. 15.9), которую используют в мелких хозяйствах в районах с теплым или жарким климатом. Установка размешается под землей. Камера сбраживания и газдольдер уравновешены между собой. Подогрев и перемешивание субстрата не применяются. Продолжительность сбраживания 40 дней и более. Выход газа 0,3—0,5 м³ в расчете на 1 м³ камеры сбраживания.

Схема биогазовой установки фирмы «Дормштадт» для фермы изображена на рис. 15.10. Технологический процесс проточный с цикличным выполнением операций. Навоз из животноводческой фермы предварительно отделяется от посторонних примесей. Для этого служит отде-литель. Теплоносителем служит горячая вода или пар, получаемый в котле, работающем на газообразном топливе. Из емкости субстрат перекачивается в метантенк, где происходит анаэробное сбраживание навоза. Требуемая температура поддерживается с помощью теплообменника, размещенного в межстенном пространстве метантенка. Из метантенка биогаз поступает в газгольдер.

В совхозе «Россия» Золотоношского района Черкасской области работает установка для анаэробвого сбраживания жидкого навоза на свинокомплексе 24 тыс. гол. (рис. 15.11). Суточный выход навоза на комплексе 280—350 м³. Жидкий навоз подвергается механической и биологической обработке.

При механической обработке выделяют твердую фракцию, при биологической — активный ил. Общее количество осадка — 100—150 м³/сут. Установка перерабатывает 20 м³/сут осадка после биологической обработки. При этом исходный осадок подается в открытую емкость (30 м³) и для смешения и нагревания в специаль-ный теплообменник (типа труба в трубе). Рециркуляция массы осуществляется с помощъю фекального насоса по схеме: емкость для смешнвання — теплообменник — емкость для смешивания. Нагретый до 35 °С осадок тем же насосом подается в метантенк объемом 200 м³, где также подогревается теплообменником до температуры 30 - 35 °С. Источником теплоты для подогрева осадка служит котел (КВ-300М), который работает на жидком топливе. Осадок в реакторе постоянно перемешивается за счет перекачивания массы насосом из нижних слоев в верхние.

Выход биогаза изменяется в пределах от 60 м3/сут до 100 м3/сут. В процессе эксплуатацин биогаз может использоваться вместе с жид-ким топливом в котле КВ-300М. При этом экономия основного топлива составляет 20—30 %.

В СНГ используют целый ряд биогазовых установок (табл. 15.2).

Таблица 15.2.

Технико-экономнческие показатели биогазовых установок