Zbiorniki biogazu

Służą do gromadzenia nadwyżek biogazu, utrzymując ciągłość ruchu biogazowni i urządzeń kogeneracyjnych. .

Zbiorniki biogazu rolniczego muszą spełniać wymagania  Rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej z dnia 13 stycznia 2023r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle rolnicze i ich usytuowanie (Dz.U.2023.poz.297).

§ 7. Odległości komór fermentacyjnych i zbiorników biogazu rolniczego powinny wynosić co najmniej:

  1.   20 m od pomieszczeń przeznaczonych na pobyt ludzi oraz od budynków inwentarskich;
  2.   20 m od budynków innych niż budynki inwentarskie, niepowiązanych technologicznie z instalacją służącą do otrzymywania biogazu rolniczego;
  3.   15 m od składu węgla i koksu;
  4.   15 m od komór fermentacyjnych i zbiorników biogazu rolniczego, które są elementem odrębnych instalacji służących do otrzymywania biogazu rolniczego;
  5.   25 m od studni lub ujęć wód, jeżeli nie ustanowiono strefy ochronnej na podstawie przepisów ustawy z dnia 20 lipca 2017 r. – Prawo wodne (Dz. U. z 2022 r. poz. 2625 i 2687), linii brzegu wód powierzchniowych oraz pasa morskiego;
  6.   15 m od silosów na zboże i pasze;
  7.   5 m od granicy działki sąsiedniej

§ 22.

  1. W instalacjach służących do otrzymywania biogazu rolniczego powinny być stosowane niskociśnieniowe zbiorniki biogazu rolniczego wykonane z metalu, żelbetu lub tworzyw elastycznych.
  2.  Zbiorniki powłokowe biogazu rolniczego wykonane z tworzyw elastycznych powinny być zabezpieczone ogrodzeniem o wysokości co najmniej 1,8 m.
  3.  Odległość ogrodzenia od płaszcza zbiornika biogazu rolniczego powinna wynosić co najmniej 0,85 m.
  4.  Dopuszcza się odległość mniejszą niż odległość określona w ust. 3 pod warunkiem wykonania ogrodzenia w sposób uniemożliwiający sięgnięcie do płaszcza zbiornika biogazu rolniczego.
  5.  Zbiorniki biogazu rolniczego wykonane z metalu lub żelbetu mogą być nieobudowane.
  6.  Podziemne zbiorniki biogazu rolniczego mogą być obciążone jedynie znajdującym się nad nimi gruntem. 

§ 23. Komory fermentacyjne i zbiorniki biogazu rolniczego powinny być zaprojektowane i wykonane w sposób zabezpieczający przed:

  1.  pożarem lub wybuchem;
  2.  zamarznięciem przewodów doprowadzających i odprowadzających gaz;
  3.  kondensacją gazu;
  4.  korozją powodowaną przez substancje zawarte w gazie, w szczególności przez amoniak i siarkowodór.

§ 25. 1. Komory fermentacyjne i zbiorniki biogazu rolniczego powinny być chronione od elektryczności statycznej.

 2. Instalacje elektryczne powinny być prowadzone w rurach o stopniu ochrony nie niższym niż IP-54. W przypadku stosowania mieszadeł nurkowych stopień ochrony powinien wynosić IP-68.

§ 26. Tworzywa elastyczne, z których wykonuje się zbiorniki biogazu rolniczego, powinny charakteryzować się:

  1.  wytrzymałością na rozrywanie wynoszącą co najmniej 15 N/cmb;
  2.  przepuszczalnością metanu nie większą niż 10 cm3 /m2 h bar;
  3.  odpornością na działanie temperatur w granicach od −30°C do +50°C;
  4.  możliwością odprowadzania ładunków elektrostatycznych.

§ 44. 1. Wokół instalacji służących do otrzymywania biogazu rolniczego ustala się strefy bezpieczeństwa, w zależności od łącznej pojemności komór fermentacyjnych i zbiorników biogazu rolniczego, mierzone od zewnętrznych krawędzi skrajnych budowli i urządzeń budowlanych wchodzących w skład tych instalacji.

 2. W przypadku instalacji służących do otrzymywania biogazu rolniczego, które mają pojemność:

  • 1) do 350 m3 – strefa bezpieczeństwa wynosi co najmniej 3 m;
  • 2) ponad 350 m3 do 700 m3 – strefa bezpieczeństwa wynosi co najmniej 5 m;
  • 3) ponad 700 m3 – strefa bezpieczeństwa wynosi co najmniej 8 m.

 3. Strefa bezpieczeństwa powinna być oddzielona ogrodzeniem o wysokości co najmniej 1,5 m oraz oznakowana tablicami ostrzegawczymi: „Instalacja służąca do otrzymywania biogazu rolniczego. Zagrożenie wybuchem. Używanie ognia otwartego i palenie tytoniu zabronione.”.

Budowa zbiorników

W zależności od budowy zbiorniki biogazu można dzielić na:

  • stalowe, dzwonowe (obecnie nie stosowane)
  • tworzywowe, sferyczne, o kształcie półsfery lub 3/4 sfery
  • poduszkowe
  • membranowe, dachowe, jako przykrycia zbiorników fermentacyjnych z funkcją gromadzenia biogazu
  • membranowe, kontenerowe

Zbiorniki można też dzielić na mokre i suche. Zbiorniki mokre montowane są bezpośrednio nad komorą fermentacyjną, stanowiąc jednocześnie jej przykrycie. Mogą mieć kształt stożkowy lub sferyczny. Są najtańszą formą zbiorników, ale zawarty w nich biogaz nie nadaje się bezpośrednio do spalania i może być tylko wstępnie deponowany. Podstawowymi zbiornikami biogazu w biogazowniach, są zbiorniki suche, gdzie gromadzi się gaz odsiarczony i pozbawiony wilgoci.

Zbiorniki sferyczne

Wykonywane są jako dwumembranowe, a nawet trzymembranowe, z powłok poliestrowych, pokrytych na zewnątrz PVC. Średnice zbiorników dochodzą do kilkudziesięciu metrów, wysokości do około 20m. Całkowita pojemność waha się od kilku do ponad 20.000m3. Zbiorniki wykonywane są w kształcie półsferycznym, lub 3/4 sfery.

Fot. Zbiornik 3/4 sfery

Zbiorniki sferyczne zbudowane są z dwóch osobnych zbiorników: wewnętrznego biogazu i zewnętrznego. Pomiędzy nimi istnieje przestrzeń powietrzna, w której ciśnienie regulowane jest dwuchawą. Stopień napełnienia zbiornika wewnętrznego, jak i ciśnienie wypełniającego go biogazu, stabilizowane jest przez ciśnienie panujące w zewnętrznym zbiorniku. Poziom napełnienia kontrowany jest jednocześnie na bieżąco sondą ultradźwiękową umieszczoną na szczycie zewnętrznego zbiornika. Sonda mierzy odległość od membrany zbiornika biogazu, wyłączając dopływ gazu, gdy przekroczy ona minimalną wartość. 

Rys. Budowa zbiornika sferycznego biogazu. Ozn. A-zewnętrzna membrana, B- membrana wewnętrzna zbiornika biogazu, C-system nawiewu powietrza, D- zawór zwrotny powietrza, E- wentylatory nadmuchowe, F- pierścień kotwiczący zbiornik, G- zawór bezpieczeństwa na doprowadzeniu gazu, H- okno inspekcyjne, I – sonda ultradźwiękowa.

Gaz dopływa do zbiornika rurami ze stali nierdzewnej. Na dopływie umieszcza się dodatkowo zawór bezpieczeństwa chroniący zbiornik przed nadmiernym wzrostem ciśnienia, przy uszkodzeniu sondy ultradźwiękowej. W przypadku fermentorów do fermentacji mokrej, wstępny zbiornik biogazu znajduje się w ich górnej części, pod przykryciem dachowym. Także tutaj stosuje sie rozwiązanie dwumebranowe (rys. poniżej)

Rys. Zbiornik biogazu umieszczony nad fermentorem. Ozn. A-Membrana zewnętrzna, B- membrana wewnętrzna, C- system przepływu powietrza, D- strop z linami do usuwania biologicznego siarkowodoru, E- pierścień kotwiczny zbiornika, F- zawór zwrotny powietrza, G- wentylator promieniowy, H- odprowadzenie biogazu, I- zawór bezpieczeństwa, J – okno wziernika

Gromadzący sie biogaz jest wstępnie pozbawiany siarkowodoru przez oczyszczanie biologiczne za pomocą bakterii siarkowych (pisałem o tym powyżej). Po opuszczaniu zbiornika poddawany jest dalszej obróbce (odwadnianie, usuwanie dwutlenku węgla, siarkowodoru, itp.).

Zbiorniki poduszkowe

Są najtańszym rozwiązaniem w biogazowniach małej mocy. Wykonywane są jako bezciśnieniowe, wypełniane w całości biogazem do momentu osiągnięcia maksymalnego poziomu. Z uwagi na gęstość biogazu, z reguły mniejszą od gęstości powietrza, zbiorniki poduszkowe muszą być kotwione do podłoża, lub zamykane w osobnych kontenerach. Te ostatnie rozwiązania noszą nazwę zbiorników kontenerowych.

Zbiorniki poduszkowe niezabudowane mają najczęściej kanciasty kształt, lecz mogą występować również w formie wydłużonego walca. Poduszki wykonane się z materiału poliestrowego, obustronnie pokrytego PVC, a więc odpornego na warunki atmosferyczne.

Fot. Po prawej zbiornik poduszkowy biogazu (Biogaz&folie)

Zbiorniki kontenerowe to rozwiązanie stosowane min. przez firmę Siga-Tech. Zbiornik ma postać cylindryczną i składa się z membrany poliestrowej pokrytej PVC. Całość zamknięta jest w prostopadłościennym kontenerze o szczelnej budowie. 

Rys. Zbiornik biogazu kontenerowy (Siga-Tech)

Właściwe ciśnienie biogazu regulowane jest w przestrzeni międzypowłokowej (pomiędzy membraną wewnętrzną, a obudową kontenerową). Gaz dopływa do membrany wewnętrznej powodując sprężanie wewnętrznego zbiornika i jego nacisk na ściany kontenera. Powietrze doprowadzane jest do przestrzeni międzyzbiornikowej i na bieżąco odprowadzane na zewnątrz kontenera. Poziom wypełnienia kontroluje system ciśnieniowy.  Zbiorniki firmy Siga-Tech produkowane są o wielkościach 12 i 26m3 biogazu.