Развитие сельскохозяйственной деятельности подразумевает наличие большого количества животноводческого и растениеводческого субстрата, который разумно не сразу выбрасывать на поля в качестве удобрений, а использовать как сырье с целью получения биогаза. Отходы, попадая в предварительную расходную емкость, перемешиваются с жомом и водой, доводятся до нужной консистенции и температуры. Перемешанная масса может попадать в реактор порциями, по истечении времени сбраживания и слива старой, но наиболее эффективный выход газа наблюдается, когда загрузка и слив массы непрерывны. Для каждой фазы сбраживания характерна определенная частота перемешивания и температурный режим. Тем самым возникает необходимость осуществления работы с регулируемым температурным режимом и перемешиванием для реактора в анаэробных условиях. В данной статье авторами предлагается к рассмотрению автоматическое независимое перемешивание в разных камерах, исходя из фаз сбраживания, а также автоматизированное управление обогрева камер для уменьшения энергопотребления и максимальной эффективности переработки.
На данный момент во всем мире эксплуатируется не менее 60 технических методов получения биогаза из растениеводческого и животноводческого субстрата. Анаэробное сбраживание — самый популярный, эффективный и надежный метод получения биогаза. При его сжигании в ГПД или ГТУ появляются тепловые и электроэнергетические ресурсы, направляемые как на поддержание температуры собственных нужд (18–60°C) реактора, так и в промышленную сеть. Анаэробное сбраживание осуществляется в реакторах разного вида, типа, конструкционных предпочтений и формы [2]. Также различают места установки реакторов, например, наземные и подземные, располагающиеся с точки зрения климатических условий и удобства их обслуживания.
Биомасса, смешиваясь в расходной емкости с жомом, разбавленная водой до нужной консистенции, попадает в реактор. Процесс реакции проходит при температуре не ниже 25 °C. Повышая температуру сбраживания, соответственно, повышается интенсивность прохождения реакции. При этом нежелательна пониженная температура обогрева, так как выход биогаза будет недостаточно эффективен. Слишком высокое значение температуры не приведет к повышенному получению биогаза, более того, это чревато потерями энергоресурсов. Так и с перемешиванием массы. На всех этапах эффективны разные циклы перемешивания (12–18 об./4–6 час.) в зависимости от стадии сбраживания. Исходя из этого возникает цель — создание реактора, в котором каждая фаза брожения будет проходить в своей камере, с отдельным перемешиванием и температурным режимом. Реактор должен учитывать основные параметры физического и химического состояния разбавленной массы и должен предусматривать непрерывную загрузку сырья. Компоновка реактора должна учитывать необходимые коммуникационные отверстия между расходной емкостью и реактором, обеспечивающую связь между камерами и сливом удобрений. Из настоящей цели складываются следующие задачи: