محطات الغاز الحيوي هي نظام طاقة لامركزي يؤدي إلى الاكتفاء الذاتي في متطلبات الحرارة والطاقة، وفي ذا ت الوقت يحافظ على النظام البيئي من التلوث، حيث تعمل محطة الغاز الحيوي على استقرار النفايات العضوية من خلال عملية بيولوجية طبيعية في غياب الهواء وتحويل النفايات إلى غاز حيوي وأسمدة حيوية.
تعتبر هذه المرافق مناسبة تمامًا للمواد العضوية الرطبة وتستخدم بشكل شائع لمعالجة النفايات القابلة للتحلل مثل نفايات الورق وقصاصات العشب وبقايا الطعام والصرف الصحي وفضلات الحيوانات. تشتمل مكونات محطة الغاز الحيوي الحديثة على جمع السماد، والهاضم اللاهوائي (عملية التخمير)، ومحطة معالجة النفايات السائلة، وتخزين الغاز، ومعدات توليد الكهرباء والحرارة.
عمل محطة الغاز الحيوي
يتم تخزين السماد الحيواني الطازج في خزان التجميع قبل معالجته إلى خزان التجانس المجهز بخلاط لتسهيل عملية تجانس تدفق النفايات. ومن ثم يتم تمرير النفايات المختلطة بشكل موحد من خلال جهاز طحن للحصول على حجم جسيمات موحد يتراوح من 5 إلى 10 ملم حيث يتم ضخها في أجهزة هضم لاهوائية ذات سعة مناسبة حيث يتم استقرار النفايات العضوية. في عملية الهضم اللاهوائي (التخمير)، يتم تحويل المواد العضوية إلى غاز حيوي عن طريق سلسلة من مجموعات البكتيريا إلى غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون. ولأن غالبية أجهزة الهضم العاملة تجاريًا عبارة عن مفاعلات ذات تدفق سدادي ومفاعلات كاملة الخلط تعمل عند درجات حرارة متوسطة، لذلك يختلف نوع الهاضم المستخدم باختلاف قوام المادة الخام ومحتوى المواد الصلبة فيها، ومع عوامل استثمار رأس المال، ومع الغرض الأساسي من الهضم.
يحتوي الغاز الحيوي على كمية كبيرة من غاز كبريتيد الهيدروجين الذي يجب التخلص منه بسبب طبيعته شديدة التآكل وسميته العاليه. لذلك تتم إزالة كبريتيد الهيدروجين في وحدة إزالة الكبريت البيولوجية حيث تتم إضافة كمية محدودة من الهواء إلى الغاز الحيوي مع وجود بكتيريا هوائية متخصصة تعمل على أكسدة كبريتيد الهيدروجين إلى كبريت عنصري.
وبعد ذلك يتم تجفيف الغاز وتنفيسه في وحدة مشتركة للحرارة والطاقة إلى مولد لإنتاج الكهرباء والحرارة. ويعتمد حجم نظام الحرارة والطاقة المشترك على كمية الغاز الحيوي المنتج يوميًا. حاليًا، يُستخدم الغاز الحيوي أيضًا كوقود في البويلرات (مراجل)، حيث يتم تمرير الركيزة المهضومة من خلال مكابس لولبية لنزح المياه ثم يتم إخضاعها للتجفيف والتكييف بالطاقة الشمسية لإعطاء سماد عضوي عالي الجودة. وتتم معالجة المياه في محطة معالجة النفايات السائلة على أساس عملية الحمأة المنشطة والتي تتكون من خزان تهوية ومصفاة ثانوية. ويتم إعادة تدوير مياه الصرف الصحي المعالجة لتلبية متطلبات المصنع الداخلية.
يعد المختبر الكيميائي ضروريًا للمراقبة المستمرة للمعايير البيئية المهمة مثل الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي، والطلب على الأكسجين الكيميائي، والأحماض الدهنية المتطايرة، ودرجة الحموضة، والأمونيا، ونسبة الكربون إلى النيتروجين في مواقع مختلفة من أجل التشغيل الفعال والصحيح لهذه العملية. وأيضاً تتم المراقبة المستمرة لمحطة الغاز الحيوي باستخدام نظام المراقبة عن بعد مثل نظام التحكم الإشرافي والحصول على البيانات (ٍSCADA)، حيث يسهّل هذا النظام التحكم عن بعد و الحصول على ردود فعل وتعديلات فورية، مما يؤدي إلى توفير الطاقة.
ترجمة: احمد قاسم العلاونة
احمد قاسم العلاونة لديه من الخبرة سنتين في مجال المكبات الهندسية الصحية ومجال تشغيل وصيانة محركات التي تعمل على الغاز الحيوي
Note: The original English version of the article is available at this link.
