Z betonu czy tworzywa sztucznego?

Każdy biogazowy inwestor staje przed koniecznością wyboru odpowiedniej wielkości zbiorników fermentacyjnych oraz silosów, które pozwolą na jak najdłuższe magazynowanie substratów. Czym się kierować, by wybrać najlepsze?

Wymiary fermentorów ustalane są na podstawie badań wydajności biogazowej poszczególnych substratów (jednostek badających substraty jest coraz więcej). Oczywiście można przyjąć też dane zawarte w literaturze fachowej, wówczas jednak nie będą zgodne ze stanem faktycznym i możliwe, że wpłyną negatywnie na wyniki pracy instalacji.

W przypadku gnojowicy, ale też każdego innego substratu, np. kiszonki, uzyskiwane są następujące dane, które służą później do ustalania wymiarów fermentorów:

• pH,
• sucha masa (%),
• sucha masa organiczna (%),
•  ilość uzyskiwanego biogazu (m3/kg świeżej masy),
• zawartość metanu (CH4) w biogazie (%).

Należy zwrócić uwagę, jak istotne są konkretne substraty względem pojemności zbiorników, bowiem fermentacja gnojowicy w stosunku np. do odpadów z przemysłu mięsnego jest do pięciu razy mniej wydajna, a tym samym zbiorniki do pięciu razy większe.

Szczelność i ogrzewanie

Po ustaleniu odpowiedniej mocy instalacji biogazowej, na podstawie badanych substratów oraz ich dostępności, kolejnym krokiem jest wybór dostawcy. Należy wziąć pod uwagę, że zbiorniki fermentacyjne pełnią kluczową rolę każdej instalacji i muszą zapewnić odpowiednie warunki dla wysokiej wydajności. Zbiorniki powinny więc być maksymalnie szczelne, bowiem bakterie biogazowe giną w obecności tlenu. Izolacja zbiorników musi zapewnić temperaturę odpowiednią dla bakterii zarówno w okresie zimowym, jak i letnim, czyli na poziomie 35-420C (w przypadku fermentacji mezofilnej, na którą głównie decydują się technolodzy w kraju). Zbiorniki trzeba też wyposażyć w odpowiedni system ogrzewania wsadu. Ich budowa powinna pozwolić na właściwe i wydajne napełnianie oraz opróżnianie. Konstrukcja zaś umożliwić bezproblemowy montaż systemów mieszania – tak, aby nie doprowadzać do występowania kożucha, jak również sedymentacji na dnie zbiornika. Poza wskazanymi wcześniej elementami, zbiorniki należy wyposażyć w aparaturę pomiarową. Na rynku dostępne są zarówno technologie stalowe (głównie emaliowane, szkliwione oraz z tzw. workiem), jak też betonowe (monolityczne, prefabrykowane). Zbiorniki posiadające zawieszony worek, wykonany z membrany EPDM lub HDPE, kuszą ceną, ale inwestorzy rzadko się na nie decydują. Być może dlatego, że ciągle wiele obaw budzi wykonanie szczelnych otworów m.in. na mieszadła oraz czujniki.

Pękały betonowe stropy

Na niemieckim rynku, na którym działa około 8 tysięcy instalacji biogazowych, przeważają zbiorniki betonowe monolityczne. Przemawia za nimi m.in. możliwość zagłębienia ich w gruncie, jeśli pozwalają na to warunki glebowe. Jednak zachodni sąsiedzi mieli z nimi wiele problemów, ponieważ pękały betonowe stropy, co powodowało kłopoty ze szczelnością i w efekcie zmuszało do zburzenia instalacji. Należy bowiem pamiętać, jak agresywną mieszaniną jest biogaz, w którym duże stężenie siarkowodoru doprowadza do korozji (stężenie H2S powyżej 1000 ppm). Dlatego zbiorniki monolityczne i prefabrykowane w miejscu obecności gazu wykleja się specjalną membraną, np. HDPE i dodaje cement odporny na siarczany.
 

Poza wymienionymi powyżej zbiornikami występują również te z tworzyw sztucznych. Są one jednak stosowane w cieplejszych regionach świata i nie muszą być tak odporne na warunki atmosferyczne. Nie są nawet wyposażone w systemy ogrzewania.

Więcej mniejszych

Duże znaczenie w przypadku zbiorników fermentacyjnych ma stosunek wysokości do szerokości. Tymczasem ze względów kosztowo-konstrukcyjnych ściany zbiorników betonowych nie mogą być zbyt wysokie. Przy zastosowaniu membran pojedynczych lub nawet podwójnych mamy wówczas do czynienia z dużymi stratami ciepła ze względu na powierzchnię. Problem sprawia również dogrzanie takiej masy zimą. Z tego względu projektanci i inwestorzy często decydują się na więcej mniejszych zbiorników. Kłopoty z ciepłem nie dotyczą zbiorników wykonanych ze stali, których wysokość może być nawet dwukrotnie większa.

Inwestorzy decydują się na zastosowanie większej liczby zbiorników wraz ze wzrostem mocy instalacji. Zaleca się, by zbiorniki na poferment nie były wykonywane w formie otwartych lagun, lecz zamkniętych obiektów, ponieważ można w ten sposób odzyskać do 15 procent biogazu.

Cały artykuł w najnowszym numerze „Agroenergetyki”