Technologia jednostopniowa polega na prowadzeniu całego procesu fermentacyjnego w jednej komorze (w jednym zbiorniku), tzn. poszczególne etapy fermentacji nie są rozdzielone przestrzennie. Czas trwania procesu to z reguły 14-16 dni, przy czym rozkładowi ulega ok. 45% substancji organicznej zawartej w substratach. Czas retencji 70-80 dni pozwala na rozłożenie 70-80% związków organicznych.

Rys.2 . Jednostopniowa komora fermentacyjna
Źródło: opracowanie własne

Technologie dwustopniowe polegają na rozdzieleniu procesu fermentacji na dwa reaktory. W metodzie dwu- lub wielostopniowej stosuje się rozdzielenie poszczególnych faz na różne zbiorniki, np. część procesu technologicznego odbywa się w zbiorniku zewnętrznym. W pierwszym z nich następuje hydroliza i fermentacja kwaśna, w drugim natomiast faza octanogenna i metanogenna. Dzięki temu tworzy się optymalne warunki do rozwoju mikroorganizmów w poszczególnych fazach procesu, co zwiększa stopień rozkładu substancji organicznej do 60-80%, pozwala na wyższą i bardziej stabilną produkcję biogazu oraz skraca czasu trwania fermentacji nawet do 4-6 dni. Technologie dwustopniowe wymagają jednak wyższych nakładów finansowych (dwa reaktory, dodatkowe wymienniki ciepła i pompy) oraz mogą stwarzać większe problemy przy kontroli parametrów procesu. Przyjmuje się, że substraty powinny być przekształcane w procesie dwustopniowym, gdy zawierają dużą ilość łatwo rozkładalnych substancji organicznych. Wykorzystanie dwóch komór fermentacyjnych racjonalne jest również dla prowadzenia w pierwszej z nich fermentacji termofilowej, natomiast w drugiej mezofilowej. 

Rys. 3. Komory fermentacyjne w technologii dwustopniowej
Źródło: opracowanie własne

 Technologie dwufazowe opierają się na rozdzieleniu zawiesiny wypływającej z reaktora hydrolizy na fazę ciekłą i stałą. Tylko faza ciekła (zawierająca ok. 70% składników metanogennych) kierowana jest do reaktora metanogenezy. Inny przykład technologii dwufazowych to poddawanie stałego surowca tlenowej hydrolizie, natomiast ścieków powstających w wyniku przemywania surowca, które przejmują organiczne zawiesiny i substancje rozpuszczalne, fermentacji beztlenowej. Metoda ta jest wykorzystana głównie do odpadów łatwo ulegających hydrolizie, np. odpadków kuchennych.

W zależności od zawartości suchej masy we wsadzie komór fermentacyjnych wyróżnia się fermentację mokrą i suchą. W rzeczywistości obydwa te rodzaje procesów fermentacji zachodzą w środowisku płynnym. Wyznacznikiem tego, czy fermentacja jest mokra, czy sucha, jest procentowa zawartość suchej masy.

Substraty poddawane fermentacji metodą mokrą zawierają poniżej 15% s.m. Jest to technologia powszechnie stosowana przy fermentacji osadów ściekowych i gnojowicy. Substraty przeznaczone do procesu powinny mieć konsystencję, pozwalającą na ich pompowanie. Powyżej tej wartości materiał traci możliwość przepompowywania, więc nie należy doprowadzać do takiego stanu. W praktyce prowadzona jest w większości przypadków fermentacja mokra, gdzie zawartość masy suchej jest mniejsza niż 12%.

Proces fermentacji mokrej wymaga przygotowania substratów strategicznych (głównych), przez ich rozdrobnienie, posortowanie, zakiszenie itp. W drugim etapie zwiększana jest wilgotność, dodawane są kosubstraty rozcieńczające, jak np. gnojowica, wywar z gorzelni, serwatka lub woda procesowa. Po całkowitym wymieszaniu wszystkich składników, rozpoczyna się proces fermentacji beztlenowej w reaktorze. Trzeci etap procesu obejmuje odbieranie, magazynowanie i rozdzielanie składników gazowych oraz ich wykorzystanie energetyczne i zagospodarowanie masy pofermentacyjnej.

W technologiach suchej fermentacji przerabiane są substraty o zawartości 20-40% s.m. Technologia ta jest często stosowana w fermentacji wysortowanych odpadów komunalnych. Jedynym procesem przygotowania wsadu jest usuwanie elementów o średnicy powyżej 40 mm. W przypadku zmieszanych odpadów komunalnych odbywa się to poprzez odsiew na sicie bębnowym, natomiast np. bioodpady segregowane u źródła przechodzą przez rozdrabniarki. Świeży wsad zaszczepiany jest masą bakteryjną przez wymieszanie z osadem przefermentowanym oraz recyrkulację wody procesowej. Przygotowana masa transportowana jest do hermetycznych komór fermentacyjnych. Po napełnieniu komory jest ona zamykana i pozostawiana na czas fermentacji, który najczęściej trwa kilkadziesiąt dni. W tym czasie zawartość komory jest zwilżana za pomocą systemu zraszaczy. Powstający biogaz odbierany jest z komory systemem przewodów gazowych. Po upływie odpowiednio dobranego czasu retencji komora jest otwierana, a jej zawartość usuwana i najczęściej kierowana do stabilizacji tlenowej, czyli kompostowania.

Rys. 4. Instalacja do suchej fermentacji odpadów w technologii Kompogas (Klingnau, Szwajcaria)
Źródło: Krzyśków A, Chybiński S., Krukowska-Szopa I., 2009: Zagospodarowanie bioodpadów w gminie. „Rady na bioodpady – kampania informacyjno-edukacyjna w zakresie zagospodarowania bioodpadów”, Legnica, Wrocław

Wybór technologii jest uwarunkowany doborem substratów, dostępnością terenu, powierzchnią gruntu jaką dysponuje biogazownia, typem i liczbą komór itp. Firmy realizujące budowę instalacji uzgadniają jej parametry i dobierają najlepsze rozwiązanie do konkretnej inwestycji.