Современная очистная установка может быть вместимостью от 500 до 4500 м3. Крупные емкости строятся из бетона и стали. Стальные емкости покрывают изоляционным материалом, а поверхность, нахо­дящуюся в контакте с содержимым реактора, — эпоксидной смолой или аналогичным материалом.

Содержимое перемешивают с помощью крыльчатки или винтового насоса, расположенных в емкости, а также путем прокачки жидкости через внешний обводной трубопровод или путем повторной циркуля­ции отходящих газов. Перемешивание и нагрев часто чередуются или осуществляются одновременно. Перемешивание служит в основном для предотвращения образования поверхностных корок, особенно при переработке сельскохозяйственных отходов.

Нагревание необходимо потому, что при умеренной температуре окружающей среды реакция протекает слишком медленно. Нагрев до 30—45 °С одновременно обеспечивает высокую скорость реакции и в тоже время позволяет избежать чрезмерных расходов.

Примечание.

Реактор должен работать по возможности непрерывно, так как прерывистая робота малоэффективна.

Для обеспечения непрерывной подачи материала устанавливается специальная емкость, а для отвода используется уровень. Небольшие очистные сооружения часто имеют систему загрузки партиями (при наличии первичных и вторичных сточных осадков). Время нахожде­ния жидкости в реакторе обычно составляет от 10 до 30 дней. В случае трудно сбраживаемых материалов и при температурах, ниже опти­мальных, эти сроки могут увеличиваться до нескольких месяцев.

Реакторы для навоза, других органических отходов и растительных остатков мало отличаются от систем описанных выше. Поскольку сто­имость реакторов для отбросов и. сточных вод при проектировании их только для производства биотоплива крайне высокая, был пред­ложен ряд более дешевых вариантов, например:

♦ резинопластиковые надувные емкости;

♦ емкости, вырытые в земле и выстланные специальными мате­риалами.

Такие варианты должны рассматриваться как экспериментальные, так как их срок службы значительно короче, чем срок службы более прочных и надежных систем, описанных выше.

В табл. 7.4 показаны выход, продуктивность и степень превращения сырья при анаэробном разложении биомассы. Цифры представляют собой типичные значения, взятые из литературы; соответственно ясно, что все три параметра не высоки по сравнению с другими мето­дами обогащения биомассы.

Наиболее легко превращаемым материалом является навоз нежвач­ных животных, а также легкогидролизуемый крахмал, белки и моно­сахариды. Растительные остатки, отходы целлюлозы и навоз жвачных трудно разлагаются и требуют длительного нахождения в реакторе.

Загрузка реактора зависит от типа материала. Обычно поступаю­щий материал содержит 3% твердых частиц при максимальном их содержании 5%.

Примечание.

Были сконструированы реакторы для более концентрированного материала, однако здесь возникает проблема с перекачкой.

Разлагаемая часть отходов (летучие твердые частицы) может составлять до 90% общего количества твердых частиц, но обычно их доля составляет около 70%.

Были предложены и испытаны другие типы реакторов (автоклавов): ♦ клеточно-рециркуляционный (контактный) реактор;

♦ анаэробные фильтры;

♦ реакторы с псевдосжиженным слоем и с восходящим взвешен­ным слоем осадков.

Последний тип получил распространение, так как флоккулиро­ванная биомасса остается в реакторе, сток является сравнительно чистым, а закачка сырья, служащего пищей микроорганизмам, про­водится в основание реактора.

При такой конструкции время нахождения жидкости в реакторе значительно короче, однако эта конструкция пригодна только для обработки растворов и суспензий с низким содержанием органиче­ского вещества. Такая технология больше подходит для очистки сточ­ных вод, чем для производства биотоплива.

Хранение биогаза обычно считается крайне дорогостоящим. Стоимость газометров может в 4 раза превышать капитальные затраты, на строительство самого реактора.

Примечание.

Поэтому газ должен быть или немедленно использован, или удален.

Газ используется, прежде всего, для нагревания реактора до рабо­чей температуры. При наличии излишков, биогаз может быть исполь­зован в силовых установках или в качестве топлива для двигателей.

Для нагрева автоклавов могут также быть использованы вода, охлаждающая генераторы, или выделившееся теплота. Состав биогаза делает его малопригодным для подобного использования, так как он высокоагрессивен и приводит к разрушению большинства обычных насосов и трубопроводов. Сероводород способствует коррозии двига­теля и должен быть удален; диоксид углерода и влага, содержащаяся в газе, снижает ценность топлива для двигателей внутреннего сгорания, которые не будут работать на смесях, содержащих более 45% С02.

Состав газа, выделяющегося при анаэробном разложении. Метан — 20—80%. Двуокись углерода — 15—16%. Вода — 2—3%. Азот — 0,5—1%. Сероводород — до 1%.

Однако теплотворная способность биогаза обычно достаточна для использования его в модифицированных бойлерах, дизельных и кар­бюраторных двигателей, устанавливаемых, в частности на крупных очистных сооружениях. Для транспортных средств необходимы ком­прессоры для снижения объема газа до приемлемого уровня.