Мезофильные и термофильные режимы
Существует учение о мезофильном (30-40 ° C) и термофильном (44-55 ° C) режимах. Многие и до сих пор считают, что мезофильный является более стабильным биологическим процессом, а термофильный – более быстрым и продуктивным, но менее стабильным. 20 лет назад мы сами в это верили и даже учили наших заказчиков и студентов.
Теперь мы знаем, что мезофильная / термофильная доктрина неверна. Бактерии адаптируются к температуре от 30 до 55 ° C. Мы эксплуатируем биогазовые установки 20 лет с температурой реактора от +30 ° C до +55 ° C и не можем обнаружить никаких различий в выходе метана и стабильности процесса. Наверное, даже есть бактерии выживающие и при больших температурах.
На практике различия между выходами биогаза в различных диапазонах температур можно объяснить физически. Объяснением является более высокое содержание водяного пара в биогазе. Кажется, что при более высокой рабочей температуре биогаза больше. Но дело только в водяном паре, который конденсируется при охлаждении.
Абсолютная температура реактора не имеет значения. Более важно, как достигается температура реактора и насколько стабильно поддерживается. Повышение температуры на 2 ° C в течение недели может убить всю биологию. Особенно уязвимы биогазовые установки, страдающие от недостатка питательных микроэлементов.
Охлаждение менее вредно для бактерий, чем нагревание. Они просто становятся медленнее и ленивее. Если планируется постоянное переключение на более низкую температуру, снижение не должно составлять более 1,5 ° C в неделю. Это гарантирует, что бактерии смогут адаптироваться, и не произойдет падения производительности.
Но если реактор внезапно похолодел с 52 ° C до 44 ° C, например, из-за поломки ТЭЦ, а рабочая температура до поломки составляла 52 ° C, нагрев до 52 ° C должен быть как можно скорее.
Оптимальная температура в реакторе определяется исходя из:
- погодных условий региона
- температуры сырья на входе
- естественной температуры сырья
- типа сырья (жидкое или твердое)
- хим состава сырья
Можно выделить две крайности: моно-ферментация жидкого навоза в холодном климате и моно-ферментация травяного / кукурузного силоса в тропиках.
При моноферментации жидкого навоза по крайней мере половина отходящего тепла ТЭЦ предназначена для нагрева жидкого навоза до температуры, например 37 °C. Также обратите внимание на естественную температуру животных 37-38 °C. Бактерия в навозе изначально привыкла к температуре +37 °C Итак, предпочтительная температура 37-38 °C. Но если в суровую зиму температура не может быть достигнута, установка будет хорошо работать при температуре 30-32 ° C, если адаптироваться медленно. Был в практике даже случай когда реактор работал при температуре +27 °C потому что невозможно было увеличить температуру стоков выше.
Если обрабатывается только силос из травы, необходим почти нулевой нагрев. Благодаря самонагреву в ходе реакции вырабатывается достаточно тепла для поддержания температуры ферментации. В зависимости от температуры наружного воздуха отопление необходимо только в очень холодные дни. Здесь более критичен неконтролируемый саморазогрев, происходящий летом в жаркие дни. Итак, для травы в тропиках мы предпочитаем режимы 44-55 ° C с опцией охлаждения.
Еще нужно помнить об опасной зоне 41-42 С где бактерия нестабильна. Мезофильный диапазон может быть близок к опасным режимам. Поэтому для некоторых видов сырья мы вибираем более высокую температуру специально чтобы избежать сллучайного захода в опасный диапазон.
Для некоторых видов сырья выбор низкой рабочей температуре может вообще обосновываться составом сырья. Например, для помета, при брожении которого обрауется большое количество аммония, лучше низкая температура потому что при низкой температуре меньше ингибирование аммонием. Однако, если в станции предусмотрена нейтрализация аммония химическим способом, то температура не играет такой роли применимо к фактору аммония.
