Pateiktas teorinis metano dujų gamybos iš biomasės anaerobinio pūdymo būdu pagrindas.

Buvo paaiškintas bakterijų vaidmuo laipsniškai transformuojant organines medžiagas, aprašomos būtinos sąlygos intensyviausiai biodujų gamybai. Šiame straipsnyje bus pateikti praktiniai biodujų jėgainių įgyvendinimai su kai kurių improvizuotų projektų aprašymu.

Kylant energijos kainoms, o daugeliui gyvulių ir smulkių ūkių savininkų kyla problemų dėl atliekų šalinimo, į rinką atsirado biodujų pramonės kompleksai ir nedidelės biodujų gamyklos privatiems namams. Interneto vartotojas, naudodamasis paieškos sistemomis, gali nesunkiai rasti įperkamą galutinį sprendimą, atitinkantį biodujų gamyklą ir jos kainą, susisiekti su įrangos tiekėjais ir susitarti dėl biodujų generatoriaus statybos namuose ar ūkyje.

Biodujų pramonės kompleksas

Bioreaktorius – biodujų gamyklos pagrindas

Talpykla, kurioje vyksta anaerobinis biomasės skilimas, vadinamas bioreaktorius, fermentatorius arba metatankas. Bioreaktoriai yra visiškai sandarūs, su fiksuotu arba plūduriuojančiu kupolu, su nardymo varpo konstrukcija. Varpiniai psichofiliniai (nereikalaujantys kaitinimo) bioreaktoriai yra atviro rezervuaro su skysta biomase pavidalu, į kurį panardinamas baliono ar varpo formos konteineris, kuriame surenkamos biodujos.

Surinktos biodujos daro slėgį balionui, todėl jis pakyla virš bako. Taigi varpas atlieka ir dujų bako funkciją – laikina susidariusių dujų saugykla.

Biodujų reaktoriaus varpinės konstrukcijos trūkumas yra tai, kad negalima sumaišyti substrato ir jo šildyti šaltuoju metų periodu. Taip pat neigiamas veiksnys yra stiprus kvapas ir antisanitarinės sąlygos dėl atviro dalies substrato paviršiaus.

Be to, dalis susidarančių dujų pateks į atmosferą, užteršdamos aplinką. Todėl šie bioreaktoriai naudojami tik amatinėse biodujų gamyklose neturtingose ​​karšto klimato šalyse.

Siekiant užkirsti kelią aplinkos taršai ir panaikinti nemalonius kvapus, namų ir didžiosios pramonės biodujų jėgainių reaktoriai turi fiksuotą kupolinę konstrukciją. Konstrukcijos forma dujų susidarymo procese neturi didelės reikšmės, tačiau naudojant balioną su kupolo formos stogu, žymiai sutaupoma statybinių medžiagų. Bioreaktoriuose su fiksuotu kupolu yra antgaliai, skirti įpilti naujų biomasės dalių ir pašalinti panaudotą substratą.

Pagrindinės biodujų gamyklų rūšys

Kadangi fiksuoto kupolo konstrukcija yra priimtiniausia, dauguma paruoštų bioreaktorių sprendimų yra tokio tipo. Priklausomai nuo pakrovimo metodo, bioreaktoriai yra skirtingos konstrukcijos ir skirstomi į:

• Porcija, su vienu visos biomasės pakrovimu, o po žaliavų perdirbimo – pilnai iškraunant. Pagrindinis šio tipo bioreaktorių trūkumas yra netolygus dujų išsiskyrimas apdorojant substratą;
• nuolatinis žaliavų pakrovimas ir iškrovimas, dėl kurio pasiekiamas vienodas biodujų išsiskyrimas. Dėl bioreaktoriaus konstrukcijos pakrovimo ir iškrovimo metu biodujų gamyba nesustoja ir nėra nuotėkio, nes purkštukai, per kuriuos įpilama ir pašalinama biomasė, yra pagaminti iš vandens sandariklio, kuris neleidžia susidaryti dujoms. nuo pabėgimo.

Paketiniai biodujų reaktoriai gali būti bet kokios konstrukcijos, neleidžiančios dujoms nutekėti. Taigi, pavyzdžiui, vienu metu Australijoje buvo populiarūs kanaliniai metano tankai su elastine pripučiama arka, kur nedidelis viršslėgis bioreaktoriaus viduje išpūtė patvaraus polipropileno burbulą. Bioreaktoriaus viduje pasiekus tam tikrą slėgio lygį, buvo įjungtas kompresorius, išpumpuojantis susidariusias biodujas.

Fermentacijos tipas šioje biodujų gamykloje gali būti mezofilinis (su silpnu kaitinimu). Dėl didelio pripučiamo kupolo ploto kanalinius bioreaktorius galima montuoti tik šildomose patalpose arba karšto klimato regionuose. Konstrukcijos pranašumas yra tai, kad nereikia tarpinio imtuvo, tačiau didelis trūkumas yra elastingo kupolo pažeidžiamumas mechaniniams pažeidimams.

Pastaruoju metu populiarėja periodiniai bioreaktoriai su sausa mėšlo fermentacija, nepridedant vandens į substratą. Kadangi mėšlas turi savo drėgmę, tai jos pakaks organizmų gyvavimui, nors reakcijų intensyvumas sumažės.

Sauso tipo bioreaktoriai atrodo kaip sandarus garažas su sandariai užsidarančiomis durimis. Biomasė į reaktorių pakraunama naudojant frontalinį krautuvą ir tokioje būsenoje išlieka iki viso dujų generavimo ciklo pabaigos (apie pusę metų), nereikia dėti substrato ir jo nemaišyti.

„Pasidaryk pats“ biodujų gamykla

Pažymėtina, kad daugumoje bioreaktorių, kaip taisyklė, uždaroma tik dujų generavimo zona, o skysta biomasė įleidimo ir išleidimo angose ​​yra veikiama atmosferos slėgio. Perteklinis slėgis bioreaktoriaus viduje išstumia dalis skysto substrato patenka į purkštukus, todėl biomasės lygis juose yra šiek tiek didesnis nei rezervuaro viduje.

Šios namų gamybos bioreaktorių konstrukcijos yra populiarios tarp liaudies meistrų, kurie savarankiškai savo rankomis gamina biodujų įrenginius namams, leidžiančius daugkartinio naudojimo rankiniu būdu pakrauti ir iškrauti substratą. Savo rankomis gamindami bioreaktorius daugelis meistrų eksperimentuoja su visiškai sandariais konteineriais, kaip dujų laikiklį naudodami keletą guminių kamerų iš didelių transporto priemonių ratų padangų.

Žemiau esančiame vaizdo įraše naminės biodujų gamybos entuziastas, naudodamas statinių, pripildytų paukščių išmatomis, pavyzdį, įrodo galimybę iš tikrųjų gauti degiųjų dujų namuose, perdirbant paukštienos atliekas į naudingą trąšą. Vienintelis dalykas, kurį galima pridėti prie šiame vaizdo įraše aprašyto dizaino, yra tai, kad ant naminio bioreaktoriaus reikia įdėti manometrą ir apsauginį vožtuvą.

Bioreaktoriaus našumo skaičiavimai

Biodujų kiekį lemia naudojamų žaliavų masė ir kokybė. Internete galima rasti lenteles, kuriose nurodomas įvairių gyvūnų susidarančių atliekų kiekis, tačiau šeimininkams, kuriems kasdien tenka valyti mėšlą, ši teorija nereikalinga, nes jie per savo žinias žino būsimo substrato kiekį ir masę. savo praktika. Pagal kiekvieną dieną atsinaujinančių žaliavų prieinamumą galima apskaičiuoti reikiamą bioreaktoriaus tūrį ir paros biodujų gamyba.

Atlikę skaičiavimus ir patvirtinę bioreaktoriaus projektą, galite pereiti prie jo statybos. Medžiaga gali būti gelžbetoninis konteineris, pilamas į žemę, arba plytų mūras, užsandarintas specialia danga, kuri naudojama baseinams apdoroti.

Taip pat galima pastatyti pagrindinį namų biodujų gamyklos rezervuarą iš geležies, padengtos antikorozine medžiaga. Maži pramoniniai bioreaktoriai dažnai gaminami iš didelio tūrio, chemiškai atsparių plastikinių rezervuarų.

Pramoninėse biodujų gamyklose substrato cheminei sudėčiai ir jo rūgštingumo lygiui koreguoti naudojamos elektroninės valdymo sistemos ir įvairūs reagentai, o į biomasę dedama specialių medžiagų - fermentų ir vitaminų, kurie skatina mikroorganizmų dauginimąsi ir gyvybinę veiklą bioreaktoriaus viduje. . Mikrobiologijos kūrimo procese atsiranda vis daugiau atsparių ir veiksmingesnių bakterijų metanogenų padermių, kurių galima įsigyti iš biodujų gamyba užsiimančių įmonių.

Biodujų siurbimo ir valymo poreikis

Nuolat gaminant dujas bet kokios konstrukcijos bioreaktoriuje atsiranda poreikis išpumpuoti biodujas. Kai kurios primityvios biodujų gamyklos susidariusias dujas gali deginti tiesiai netoliese įrengtame degiklyje, tačiau dėl bioreaktoriaus perteklinio slėgio nestabilumo liepsna gali išnykti ir vėliau išsiskirti. nuodingų dujų. Tokios primityvios biodujų gamyklos, prijungtos prie viryklės, naudojimas yra kategoriškai nepriimtinas, nes galima apsinuodyti toksiškais žaliavinių biodujų komponentais.

Todėl beveik bet kurioje biodujų gamyklos schemoje yra dujų talpyklos ir dujų valymo sistema. Kaip naminį valymo kompleksą galite naudoti vandens filtrą ir naminį indą, užpildytą metalo drožlėmis, arba įsigyti profesionalių filtravimo sistemų. Laikinam biodujų saugojimui skirtas rezervuaras gali būti pagamintas iš kamerų iš padangų, iš kurių dujos karts nuo karto kompresoriumi išpumpuojamos į standartinius propano balionus, skirtus saugoti ir vėliau naudoti.

Kaip alternatyva privalomam dujų bako naudojimui gali būti suvokiamas patobulintas plūduriuojančio kupolo bioreaktorius. Patobulinimas susideda iš koncentrinės pertvaros pridėjimo, kuri sudaro vandens kišenę, kuri veikia kaip vandens sandariklis ir neleidžia biomasei liestis su oru. Slėgis plūduriuojančio kupolo viduje priklausys nuo jo svorio. Praleidus dujas per valymo sistemą ir reduktorių, jas galima naudoti buitinėje krosnyje, periodiškai išleidžiant orą iš bioreaktoriaus.

Substrato šlifavimas ir maišymas bioreaktoriuje

Biomasės maišymas yra svarbi biodujų susidarymo proceso dalis, suteikianti bakterijoms prieigą prie maistinių medžiagų, kurios gali susikaupti bioreaktoriaus dugne. Kad biomasės dalelės geriau susimaišytų bioreaktoriuje, jas prieš kraunant į metano rezervuarą reikia susmulkinti mechaniškai arba rankiniu būdu. Šiuo metu pramoninėse ir namų gamybos biodujų gamyklose naudojami trys substrato maišymo būdai:

1. mechaniniai maišytuvai, varomi elektros varikliu arba rankiniu būdu;
2. cirkuliacinis maišymas su siurbliu arba propeleriu, pumpuojančiu substratą bioreaktoriaus viduje;
3. burbuliuojantis maišymas pučiant jau esamas biodujas į skystą biomasę. Šio metodo trūkumas yra putų susidarymas ant pagrindo paviršiaus.

Mechaninis substrato maišymas bioreaktoriaus viduje gali būti atliekamas rankiniu būdu arba automatiškai įjungiant elektros variklį naudojant elektroninį laikmatį. Biomasės maišymas vandens srove arba burbuliuojantis gali būti atliekamas tik naudojant elektrinius variklius, valdomus rankiniu būdu arba naudojant programinį algoritmą.

Šis bioreaktorius turi mechaninį maišytuvą

Substrato šildymas mezofilinėse ir termofilinėse biodujų gamyklose

Optimali temperatūra dujų susidarymui yra pagrindo temperatūra 35-50ºC. Šiai temperatūrai palaikyti, įvairūs šildymo sistemos- Vanduo, garai, elektra. Temperatūros valdymas turi būti atliekamas naudojant termojungiklį arba termoporas, prijungtas prie pavaros, kuri reguliuoja bioreaktoriaus šildymą.

Taip pat reikia atsiminti, kad atvira liepsna perkaitins bioreaktoriaus sienas, o viduje sudegs jo biomasė. Išdegęs substratas sumažins šilumos perdavimą ir šildymo kokybę, o karštoji bioreaktoriaus sienelė greitai subyrės. Vienas geriausių variantų – vandens šildymas iš namo šildymo sistemos grįžtamojo vamzdžio. Būtina įrengti elektrinių vožtuvų sistemą, kad būtų galima išjungti bioreaktoriaus šildymą arba pajungti substrato šildymą tiesiai iš katilo, jei per šalta.

Substrato šildymas bioreaktoriuje kaitinimo elementų pagalba bus naudingas tik tuo atveju, jei bus alternatyvi elektros energija, gaunama iš vėjo generatoriaus ar saulės baterijų. Tokiu atveju šildymo elementus galima prijungti tiesiai prie generatoriaus arba akumuliatoriaus, o tai pašalins brangius įtampos keitiklius iš grandinės. Norint sumažinti šilumos nuostolius ir sumažinti substrato šildymo išlaidas bioreaktoriuje, būtina jį maksimaliai apšiltinti naudojant įvairius šildytuvus.

Praktinės patirtys, kurios neišvengiamos statant biodujų jėgaines savo rankomis

Kad ir kiek literatūros perskaitytų pradedantysis nepriklausomos biodujų gamybos entuziastas ir kad ir kiek vaizdo įrašų žiūrėtų, praktiškai daug ko teks išmokti patiems, o rezultatai, kaip taisyklė, bus toli nuo apskaičiuotųjų.

Todėl daugelis pradedančiųjų meistrų, gaudami biodujas, eina nepriklausomų eksperimentų keliu, pradedant nuo mažų konteinerių, nustatant, kiek dujų iš turimų žaliavų pagamina jų nedidelė eksperimentinė biodujų gamykla. Komponentų kainos, metano išeiga ir būsimos visos veikiančios biodujų gamyklos statybos sąnaudos lems jos gyvybingumą ir pagrįstumą.

Viršuje esančiame vaizdo įraše meistras demonstruoja savo biodujų gamyklos galimybes, pažymėdamas, kiek biodujų bus pagaminta per vieną dieną. Jo atveju, pumpuojant aštuonias atmosferas į kompresoriaus imtuvą, susidarančių dujų tūris po perskaičiavimų, atsižvelgiant į bako tūrį 24 l, bus apie 0,2 m².

Šis biodujų kiekis, gaunamas iš 200 litrų statinės, nėra reikšmingas, tačiau, kaip parodyta kitame šio vedlio vaizdo įraše, tokio dujų kiekio pakanka valandai deginti vieną krosnelės degiklį (15 minučių padauginus iš keturių baliono atmosferų). , kuris yra dvigubai didesnis už imtuvą).

Kitame žemiau esančiame vaizdo įraše meistras pasakoja apie biodujų ir biologiškai grynų trąšų gavimą apdorojant organines atliekas biodujų gamykloje. Reikia turėti omenyje, kad organinių trąšų vertė gali viršyti susidarančių dujų savikainą, tuomet biodujos taps naudingu šalutiniu kokybiškų trąšų gamybos proceso produktu. Kita naudinga ekologiškų žaliavų savybė yra galimybė jas laikyti tam tikrą laikotarpį, kad būtų galima naudoti tinkamu laiku.

Technologija nėra nauja. Jis pradėjo vystytis dar XVIII amžiuje, kai chemikas Janas Helmontas atrado, kad mėšlas išskiria dujas, kurios gali užsidegti.

Jo tyrimus tęsė Alessandro Volta ir Humphry Devi, kurie dujų mišinyje rado metano. XIX amžiaus pabaigoje Anglijoje gatvių šviestuvuose buvo naudojamos biodujos iš mėšlo. XX amžiaus viduryje buvo aptiktos bakterijos, gaminančios metaną ir jo pirmtakus.

Faktas yra tas, kad mėšle pakaitomis dirba trys mikroorganizmų grupės, kurios minta ankstesnių bakterijų atliekomis. Pirmosios pradeda veikti acetogeninės bakterijos, kurios srutose ištirpdo angliavandenius, baltymus ir riebalus.

Anaerobiniais mikroorganizmais apdorojant maistinių medžiagų atsargas susidaro metanas, vanduo ir anglies dioksidas. Dėl vandens buvimo biodujos šiame etape negali degti – jas reikia išvalyti, todėl jos praleidžiamos per valymo įrenginius.

Kas yra biometanas

Dujos, gautos skaidant mėšlo biomasę, yra gamtinių dujų analogas. Jis yra beveik 2 kartus lengvesnis už orą, todėl visada kyla aukštyn. Tai paaiškina gamybos technologiją dirbtiniu būdu: jie palieka laisvą vietą viršuje, kad medžiaga galėtų išsiskirti ir kauptis, iš kur ji vėliau siurbliais išpumpuojama naudoti savo reikmėms.

Metanas stipriai prisideda prie šiltnamio efekto atsiradimo – daug daugiau nei anglies dioksidas – 21 kartą. Todėl mėšlo perdirbimo technologija yra ne tik ekonomiškas, bet ir aplinką tausojantis būdas sutvarkyti gyvulinės kilmės atliekas.

Biometanas naudojamas šiems poreikiams:

• maisto gaminimas;

• automobilių vidaus degimo varikliuose;

• privataus namo šildymui.

Biodujos išskiria daug šilumos. 1 kubinis metras prilygsta 1,5 kg anglies sudeginimui.

Kaip gaminamas biometanas?

Jo galima gauti ne tik iš mėšlo, bet ir iš dumblių, augalinės masės, riebalų ir kitų gyvulinių atliekų, žaliavų perdirbimo likučių iš žuvies parduotuvių. Priklausomai nuo žaliavos kokybės, energijos talpos, priklauso galutinė dujų mišinio išeiga.

Mažiausiai gaunama iš 50 kubinių metrų dujų vienai tonai galvijų mėšlo. Daugiausia – 1300 kubinių metrų perdirbus gyvulinius riebalus. Šiuo atveju metano kiekis yra iki 90%.

Viena iš biologinių dujų rūšių yra sąvartyno dujos. Jis susidaro irstant šiukšlėms priemiesčių sąvartynuose. Vakarai jau turi įrangą, kuri apdoroja gyventojų atliekas ir paverčia jas kuru. Kaip verslo rūšis, tai neriboti ištekliai.

Pagal savo žaliavų bazę patenka:

• maisto pramone;

• gyvulininkystė;

• paukštininkystė;

• žvejybos ir perdirbimo įmonės;

• pieninės;

• alkoholinių ir nealkoholinių gėrimų gamyba.

Bet kuri pramonė yra priversta išmesti savo atliekas – tai brangu ir nepelninga. Namuose, naudojant nedidelį naminį instaliaciją, vienu metu galima išspręsti kelias problemas: nemokamas namo apšildymas, žemės tręšimas kokybiškomis maistinėmis medžiagomis, likusiomis po mėšlo apdorojimo, vietos atlaisvinimas ir kvapų pašalinimas.

Biokuro technologija

Visos bakterijos, dalyvaujančios biodujų susidaryme, yra anaerobinės, tai yra, joms gyvybei nereikia deguonies. Tam sukonstruoti visiškai sandarūs fermentacijos rezervuarai, kurių išleidimo vamzdžiai taip pat nepraleidžia oro iš išorės.

Supylus žaliavinį skystį į baką ir pakėlus temperatūrą iki norimos vertės, bakterijos pradeda veikti. Pradeda išsiskirti metanas, kuris kyla nuo srutų paviršiaus. Jis siunčiamas į specialias pagalves ar rezervuarus, po to filtruojamas ir patenka į dujų balionus.

Bakterijų naudojamas skystis kaupiasi apačioje, iš kur periodiškai išsiurbiamas ir siunčiamas saugoti. Po to į rezervuarą pumpuojama nauja mėšlo dalis.

Bakterijų veikimo temperatūros režimas

Norint mėšlą perdirbti į biodujas, būtina sudaryti tinkamas sąlygas bakterijoms veikti. kai kurie iš jų aktyvuojasi aukštesnėje nei 30 laipsnių temperatūroje – mezofiliniai. Tuo pačiu procesas vyksta lėčiau ir pirmuosius produktus galima gauti per 2 savaites.

Termofilinės bakterijos veikia nuo 50 iki 70 laipsnių temperatūroje. Biodujų gavimo iš mėšlo terminai sutrumpinami iki 3 dienų. Šiuo atveju atliekos yra fermentuotas dumblas, kuris naudojamas laukuose kaip trąša pasėliams. Dumble nėra patogeninių mikroorganizmų, helmintų ir piktžolių, nes veikiant aukštai temperatūrai jie žūva.

Yra speciali termofilinių bakterijų rūšis, galinti išgyventi iki 90 laipsnių įkaitintoje aplinkoje. Jų dedama į žaliavas, kad paspartėtų fermentacijos procesas.

Sumažinus temperatūrą, sumažėja termofilinių arba mezofilinių bakterijų aktyvumas. Privačiuose namų ūkiuose mezofilai naudojami dažniau, nes jiems nereikia specialiai šildyti skysčio, o dujų gamyba yra pigesnė. Vėliau, kai gaunama pirmoji dujų partija, jas galima panaudoti reaktoriui šildyti termofiliniais mikroorganizmais.

Svarbu! Metanogenai nepakenčia staigių temperatūros pokyčių, todėl žiemą juos būtina nuolat šiltai laikyti.

Kaip paruošti žaliavas pilti į reaktorių

Gaminant biodujas iš mėšlo, nebūtina į skystį specialiai dėti mikroorganizmų, nes jų jau yra gyvūnų ekskrementuose. Tik reikia palaikyti temperatūros režimą ir laiku įpilti naujo mėšlo tirpalo. Jis turi būti tinkamai paruoštas.

Tirpalo drėgnumas turi būti 90% (skystos grietinės konsistencija), todėl sausų rūšių ekskrementai pirmiausia užpildomi vandeniu – triušių, arklių, avių, ožkų išmatos. Kiaulių mėšlo gryno pavidalo skiesti nereikia, nes jame yra daug šlapimo.

Kitas žingsnis – mėšlo kietųjų dalelių suskaidymas. Kuo mažesnė frakcija, tuo geriau bakterijos apdoros mišinį ir tuo daugiau dujų išeis. Norėdami tai padaryti, įrenginiuose naudojama maišyklė, kuri nuolat veikia. Tai sumažina kietos plutos susidarymo ant skysčio paviršiaus riziką.

Biodujoms gaminti tinka tos mėšlo rūšys, kurių rūgštingumas didžiausias. Jie dar vadinami šaltais – kiauliena ir karve. Rūgštingumo sumažėjimas sustabdo mikroorganizmų veiklą, todėl pradžioje reikia stebėti, kiek laiko jie visiškai apdoroja rezervuaro tūrį. Tada pridėkite kitą dozę.

Dujų apdorojimo technologija

Apdorojant mėšlą į biodujas, paaiškėja:

• 70% metano;

• 30% anglies dioksido;

• 1% vandenilio sulfido ir kitų lakiųjų junginių priemaišų.

Kad biodujos taptų tinkamos naudoti ūkyje, jos turi būti išvalytos nuo priemaišų. Vandenilio sulfidui pašalinti naudojami specialūs filtrai. Faktas yra tas, kad lakieji vandenilio sulfido junginiai, ištirpę vandenyje, sudaro rūgštį. Tai prisideda prie rūdžių atsiradimo ant vamzdžių ar rezervuarų sienelių, jei jie pagaminti iš metalo.

• Susidariusios dujos suspaudžiamos 9–11 atmosferų slėgiu.

• Jis tiekiamas į vandens rezervuarą, kuriame priemaišos ištirpsta skystyje.

Pramoniniu mastu valymui naudojamos kalkės arba aktyvuota anglis, taip pat specialūs filtrai.

Kaip sumažinti drėgmės kiekį

Yra keletas būdų, kaip savarankiškai atsikratyti vandens priemaišų dujose. Vienas iš jų – mėnulio principas. Dujos teka aukštyn per šaltą vamzdį. Skystis kondensuojasi ir teka žemyn. Norėdami tai padaryti, vamzdis pernešamas po žeme, kur temperatūra natūraliai mažėja. Jai kylant kyla ir temperatūra, o išdžiūvusios dujos patenka į saugyklą.

Antrasis variantas yra vandens sandariklis. Išėjusios dujos patenka į indą su vandeniu ir ten išvalomos nuo priemaišų. Šis būdas vadinamas vienpakopiu, kai vandens pagalba iš karto išvalomos biodujos nuo visų lakiųjų medžiagų ir drėgmės.

Kokie įrenginiai naudojami biodujoms gaminti

Jei įrenginį planuojama įrengti šalia ūkio, geriausias variantas būtų sulankstomas dizainas, kurį lengva transportuoti į kitą vietą. Pagrindinis įrenginio elementas – bioreaktorius, į kurį pilamos žaliavos ir vyksta fermentacijos procesas. Didelės įmonės naudoja cisternas 50 kubinių metrų tūrio.

Privatūs ūkiai stato požeminius rezervuarus kaip bioreaktorius. Jie klojami iš plytų į paruoštą duobę ir padengiami cementu. Betonas padidina konstrukcijos saugumą ir neleidžia patekti orui. Kiekis priklauso nuo to, kiek žaliavos gaunama iš augintinių per dieną.

Paviršiaus sistemos taip pat populiarios namuose. Jei pageidaujama, įrenginį galima išardyti ir perkelti į kitą vietą, skirtingai nei stacionarų požeminį reaktorių. Kaip bakas naudojamos plastikinės, metalinės arba polivinilchlorido statinės.

Pagal valdymo tipą yra:

• automatinės stotys, kuriose be žmogaus įsikišimo vykdomas žaliavų atliekų papildymas ir išsiurbimas;

• mechaninis, kai visas procesas valdomas rankiniu būdu.

Siurblio pagalba galima palengvinti rezervuaro, į kurį patenka atliekos po fermentacijos, ištuštinimą. Kai kurie meistrai siurblius naudoja dujoms iš pagalvių (pavyzdžiui, automobilio kamerų) pumpuoti į valymo įrenginius.

Naminės gamyklos biodujoms iš mėšlo gaminti schema

Prieš statydami biodujų gamyklą savo vietovėje, turėtumėte susipažinti su galimu pavojumi, kuris gali susprogdinti reaktorių. Pagrindinė sąlyga yra deguonies nebuvimas.

Metanas yra sprogios dujos ir gali užsidegti, tačiau tam jis turi būti įkaitintas virš 500 laipsnių. Jei biodujos bus sumaišytos su oru, susidarys viršslėgis, dėl kurio reaktorius suardys. Betonas gali įtrūkti ir nebus tinkamas tolesniam naudojimui.

Vaizdo įrašas: Biodujos iš paukščių išmatų

Kad slėgis nenuplėštų dangčio, naudojamas atsvaras, apsauginė tarpinė tarp dangčio ir bako. Talpykla nėra pilnai užpildyta – turėtų būti bent 10% tūrio dujų išleidimo angai. Geriau – 20 proc.

Taigi, norint pagaminti bioreaktorių su visais jūsų svetainėje esančiais įrenginiais, jums reikia:

• Gerai pasirinkti vietą taip, kad ji būtų toliau nuo būsto (niekada nežinai nuo ko).

• Apskaičiuokite apskaičiuotą mėšlo kiekį, kurį gyvūnai išskiria per dieną. Kaip skaičiuoti - skaitykite toliau.

• Nuspręskite, kur nutiesti pakrovimo ir iškrovimo vamzdį, taip pat vamzdį, skirtą susidariusiose dujose kondensuotis drėgmei.

• Nuspręskite dėl atliekų rezervuaro vietos (numatytosios trąšos).

• Iškaskite duobę, remiantis žaliavų kiekio skaičiavimais.

• Pasirinkite konteinerį, kuris tarnaus kaip mėšlo rezervuaras, ir įdėkite jį į duobę. Jei planuojamas betoninis reaktorius, duobės dugnas užpilamas betonu, sienos išklotos plytomis ir tinkuojamos betono skiediniu. Po to turite duoti laiko išdžiūti.

• Reaktoriaus ir vamzdžių jungtys taip pat sandarinamos rezervuaro klojimo etape.

• Įrenkite liuką reaktoriaus apžiūrai. Tarp jų uždedamas hermetiškas sandariklis.

Jei klimatas šaltas, prieš betonuodami ar montuodami plastikinį rezervuarą, jie apgalvoja, kaip jį šildyti. Tai gali būti šildymo įrenginiai arba juosta, naudojama „šiltų grindų“ technologijoje.

Darbo pabaigoje patikrinkite, ar reaktoriuje nėra nuotėkio.

Dujų kiekio apskaičiavimas

Iš vienos tonos mėšlo galima gauti apie 100 kubinių metrų dujų. Kyla klausimas, kiek kraiko per dieną duoda augintiniai:

• vištiena - 165 g per dieną;

• karvė - 35 kg;

• ožka - 1 kg;

• arklys - 15 kg;

• avis - 1 kg;

• kiaulė - 5 kg.

Padauginkite šiuos skaičius iš galvų skaičiaus ir gausite apdorotų ekskrementų paros dozę.

Daugiau dujų gaunama iš karvių ir kiaulių. Jei į mišinį įmaišysite tokius energetiškai galingus augalus kaip kukurūzai, burokėlių viršūnės, soros, tada padidės biodujų kiekis. Drėgni augalai ir dumbliai turi didelį potencialą.

Daugiausia yra mėsos perdirbimo įmonių atliekose. Jeigu šalia yra tokių fermų, tuomet galima bendradarbiauti ir įrengti po vieną reaktorių visiems. Bioreaktoriaus atsipirkimo laikotarpis yra 1-2 metai.

Biomasės atliekos po dujų gamybos

Apdorojant mėšlą reaktoriuje, šalutinis produktas yra biodumblas. Anaerobinio atliekų apdorojimo metu bakterijos ištirpdo apie 30% organinių medžiagų. Likusi dalis išsiskiria nepakitusi.

Skysta medžiaga taip pat yra metano fermentacijos šalutinis produktas ir taip pat naudojama žemės ūkyje šaknims tręšti.

Anglies dioksidas yra atliekų frakcija, kurią biodujų gamintojai siekia pašalinti. Bet jei ištirpinsite jį vandenyje, šis skystis taip pat gali būti naudingas.

Pilnas biodujų augalinių produktų naudojimas

Norint visiškai panaudoti po mėšlo perdirbimo gautus produktus, būtina prižiūrėti šiltnamį. Pirma, organines trąšas galima naudoti ištisus metus auginant daržoves, kurių derlius bus stabilus.

Antra, anglies dioksidas naudojamas kaip viršutinis tręšimas - šaknis ar lapija, o jo išeiga yra apie 30%. Augalai sugeria anglies dvideginį iš oro ir tuo pačiu geriau auga bei įgyja žaliąją masę. Jei pasikonsultuosite su šios srities ekspertais, jie padės sumontuoti įrangą, kuri anglies dioksidą iš skystos formos paverčia lakia medžiaga.

Vaizdo įrašas: Biodujos per 2 dienas

Faktas yra tas, kad gyvulininkystės ūkiui išlaikyti gali būti gaunama daug energijos išteklių, ypač vasarą, kai nereikia šildyti karvidės ar kiaulidės.

Todėl rekomenduojama užsiimti kita pelninga veikla – aplinkai draugišku šiltnamiu. Likusią produkciją galima laikyti šaldomose patalpose – dėl tos pačios energijos. Šaldymo ar bet kuri kita įranga gali veikti naudojant dujinio akumuliatoriaus pagamintą elektros energiją.

Naudoti kaip trąšą

Be dujų generavimo, bioreaktorius naudingas tuo, kad atliekos naudojamos kaip vertingos trąšos, kuriose sulaikomas beveik visas azotas ir fosfatai. Į dirvą įterpus mėšlą, negrįžtamai prarandama 30-40 % azoto.

Siekiant sumažinti azoto medžiagų praradimą, į dirvą įterpiami švieži ekskrementai, tačiau tuomet išsiskiriantis metanas pažeidžia augalų šaknų sistemą. Po mėšlo perdirbimo metanas naudojamas savo reikmėms, išsaugomos visos maisto medžiagos.

Kalis ir fosforas po fermentacijos pereina į chelatinę formą, kurią augalai pasisavina 90%. Žvelgiant bendrai, tada 1 tona fermentuoto mėšlo gali pakeisti 70 - 80 tonų paprastų gyvulių ekskrementų.

Anaerobinio apdorojimo metu išsaugomas visas mėšle esantis azotas, paverčiamas amonio forma, o tai padidina bet kurio pasėlio derlių 20%.

Tokia medžiaga nepavojinga šaknų sistemai ir gali būti naudojama likus 2 savaitėms iki pasėlių sodinimo atvirame lauke, kad organines medžiagas šį kartą galėtų apdoroti dirvožemio aerobiniai mikroorganizmai.

Prieš naudojimą biotrąšos praskiedžiamos vandeniu santykiu 1:60. Tam tinka ir sausos, ir skystos frakcijos, kurios po fermentacijos patenka ir į atliekų žaliavų rezervuarą.

Vienam hektarui reikia nuo 700 iki 1000 kg/l neskiestų trąšų. Atsižvelgiant į tai, kad iš vieno kubinio metro reaktoriaus ploto per dieną gaunama iki 40 kg trąšų, per mėnesį parduodant organines medžiagas galima aprūpinti ne tik savo, bet ir kaimyno sklypą.

Kokių maistinių medžiagų galima gauti išdirbus mėšlą

Pagrindinė fermentuoto mėšlo, kaip trąšos, vertė yra huminių rūgščių, kurios, kaip apvalkalas, sulaiko kalio ir fosforo jonus. Oksiduodami ore ilgalaikio saugojimo metu mikroelementai praranda savo naudingas savybes, tačiau, priešingai, jas įgyja anaerobinio apdorojimo metu.

Humatai teigiamai veikia fizinę ir cheminę dirvožemio sudėtį. Dėl organinių medžiagų įterpimo net ir sunkiausi dirvožemiai tampa pralaidesni drėgmei. Be to, organinės medžiagos yra maistas dirvožemio bakterijoms. Jie toliau apdoroja likučius, kurių anaerobai nesuvalgė, ir išskiria humino rūgštis. Dėl šio proceso augalai gauna maistines medžiagas, kurios visiškai pasisavinamos.

Be pagrindinių – azoto, kalio ir fosforo – biotrąšoje yra ir mikroelementų. Tačiau jų skaičius priklauso nuo žaliavos – augalinės ar gyvūninės kilmės.

Dumblo laikymo būdai

Fermentuotą mėšlą geriausia laikyti sausoje būsenoje. Tai palengvina pakavimą ir transportavimą. Sausosios medžiagos praranda mažiau naudingų savybių ir gali būti laikomos uždarytos. Nors per metus tokios trąšos nė kiek nesugenda, toliau jas reikia uždaryti maiše ar inde.

Skystos formos turi būti laikomos uždarose talpyklose su sandariais dangteliais, kad neištekėtų azotas.

Pagrindinė biotrąšų gamintojų problema – prekyba žiemą, kai augalai ilsisi. Pasaulinėje rinkoje tokios kokybės trąšų kaina svyruoja nuo 130 USD už toną. Jei sukursite koncentratų pakavimo liniją, per dvejus metus galėsite grąžinti savo reaktorių.

Sveiki, mieli skaitytojai! Esu projekto Fertilizers.NET kūrėjas. Malonu matyti kiekvieną iš jūsų savo puslapiuose. Tikiuosi, kad straipsnyje pateikta informacija buvo naudinga. Visada atviras bendravimui - komentarai, pasiūlymai, ką dar norite pamatyti svetainėje ir net kritika, galite man parašyti VKontakte, Instagram ar Facebook (apvalios piktogramos apačioje). Visa taika ir laimė! 🙂

Šiuolaikinis pasaulis pastatytas ant nuolat didėjančio vartojimo, todėl ypač greitai išsenka mineraliniai ir žaliavų ištekliai. Tuo pačiu metu daugybėje gyvulininkystės ūkių kasmet susikaupia milijonai tonų dvokiančio mėšlo, o jo sutvarkymui išleidžiama nemažai lėšų. Žmonės taip pat neatsilieka biologinių atliekų gamyboje. Laimei, sukurta technologija, leidžianti vienu metu spręsti šias problemas: kaip žaliavą naudoti bioatliekas (pirmiausia mėšlą), gauti aplinkai nekenksmingą atsinaujinantį kurą – biodujas. Naudojant tokias inovatyvias technologijas, atsirado nauja perspektyvi pramonės šaka – bioenergija.

Kas yra biodujos

Biodujos yra laki, bespalvė, bekvapė, dujinė medžiaga. Jame yra 50-70 procentų metano, iki 30 procentų jo yra anglies dioksidas CO2 ir dar 1-2 procentai - dujinės medžiagos - priemaišos (išvalius nuo jų gaunamas gryniausias biometanas).

Šios medžiagos kokybiniai fizikiniai ir cheminiai rodikliai yra artimi įprastoms aukštos kokybės gamtinėms dujoms. Mokslininkų teigimu, biodujos pasižymi labai aukštomis šiluminėmis savybėmis: pavyzdžiui, šiluma, išsiskirianti deginant vieną kubinį metrą šio natūralaus kuro, prilygsta pusantro kilogramo anglies šilumai.

Biodujų išsiskyrimas vyksta dėl ypatingos rūšies bakterijų – anaerobinių – gyvybinės veiklos, o mezofilinės bakterijos suaktyvėja, kai aplinka įkaista iki 30–40 laipsnių Celsijaus, o termofilinės bakterijos dauginasi aukštesnėje – iki +50 laipsnių temperatūroje. .

Veikiant jų fermentams, organinės žaliavos suyra, išsiskiriant biologinėms dujoms.

Žaliavos biodujoms

Ne visos organinės atliekos yra tinkamos perdirbti į biodujas. Pavyzdžiui, paukštynų ir kiaulių fermų kraikas gryno pavidalo negali būti naudojamas kategoriškai, nes jie yra labai toksiški. Norint iš jų gauti biodujų, į tokias atliekas reikia įpilti skiediklių: siloso masės, žaliosios žolės masės, taip pat karvių mėšlo. Paskutinis komponentas yra tinkamiausia žaliava aplinkai nekenksmingam kurui gauti, nes karvės minta tik augaliniu maistu. Tačiau taip pat turi būti kontroliuojamas sunkiųjų metalų priemaišų, cheminių komponentų, aktyviųjų paviršiaus medžiagų kiekis, kurių iš esmės neturėtų būti žaliavoje. Labai svarbus momentas – antibiotikų ir dezinfekavimo priemonių kontrolė. Jų buvimas mėšle gali užkirsti kelią žaliavos masės skilimui ir lakiųjų dujų susidarymui.

Papildoma informacija. Neįmanoma visiškai apsieiti be dezinfekavimo priemonių, nes kitaip ant biomasės, veikiant aukštai temperatūrai, pradeda formuotis pelėsis. Taip pat būtina sekti ir laiku išvalyti mėšlą nuo mechaninių priemaišų (vinių, varžtų, akmenų ir kt.), kurios gali greitai sugadinti biodujų įrangą. Biodujoms gauti skirtų žaliavų drėgnumas turi būti ne mažesnis kaip 80-90%.

Dujų susidarymo mechanizmas

Kad biodujos išsiskirtų iš organinių žaliavų beorės fermentacijos metu (moksliškai vadinama anaerobine fermentacija), būtinos atitinkamos sąlygos: sandarus indas ir aukštesnė temperatūra. Jei tai daroma teisingai, susidarančios dujos pakyla į viršų, kur jos atrenkamos naudojimui, o lieka puikios bioorganinės žemės ūkio trąšos, kuriose gausu azoto ir fosforo, tačiau nėra kenksmingų mikroorganizmų. Norint, kad procesai vyktų teisingai ir visiškai, labai svarbus temperatūros režimas.

Visas mėšlo pavertimo ekologišku kuru ciklas yra nuo 12 dienų iki mėnesio, tai priklauso nuo žaliavos sudėties. Iš vieno litro naudingojo reaktoriaus tūrio gaunama apie du litrus biodujų. Jei naudojami pažangesni modernizuoti įrenginiai, biokuro gamybos procesas pagreitėja iki 3 dienų, o biodujų gamyba padidėja iki 4,5-5 litrų.

Žmonės pradėjo tyrinėti ir naudoti biokuro gavybos iš ekologiškų natūralių šaltinių technologiją nuo XVIII amžiaus pabaigos, o buvusioje SSRS pirmasis biodujų gamybos įrenginys buvo sukurtas dar praėjusio amžiaus 40-aisiais. Šiais laikais šios technologijos tampa vis svarbesnės ir populiaresnės.

Biodujų privalumai ir trūkumai

Biodujos, kaip energijos šaltinis, turi neabejotinų pranašumų:

• jis padeda gerinti ekologinę situaciją tose vietose, kur jis plačiai naudojamas, nes, kartu su taršaus kuro naudojimo mažinimu, labai efektyviai naikinami bioatliekos ir dezinfekuojamos nuotekos, t.y. biodujų įranga veikia kaip valymo stotis;
• žaliavos šio iškastinio kuro gamybai yra atsinaujinančios ir praktiškai nemokamos – kol gyvuliai fermose bus šeriami, jie gamins biomasę, taigi ir kurą biodujų jėgainėms;
• įrangos įsigijimas ir naudojimas yra ekonomiškai naudingas - įsigijus biodujų elektrinę nebereikės jokių investicijų, ją lengva ir pigu prižiūrėti; pavyzdžiui, biodujų gamykla, skirta naudoti ūkyje, pradeda atsipirkti praėjus trejiems metams nuo paleidimo; nereikia tiesti inžinerinių komunikacijų ir elektros perdavimo linijų, biostoties paleidimo kaina sumažėja 20 procentų;
• nereikia atvesti tokių inžinerinių komunikacijų kaip elektros linijos ir dujotiekiai;
• biodujų gamyba stotyje, naudojant vietines organines žaliavas, yra ne atliekų įmonė, priešingai nei įmonės, naudojančios tradicinius energijos nešiklius (dujotiekius, katilines ir kt.), atliekos neteršia aplinkos ir nereikalauja joms vietos. saugojimas;
• naudojant biodujas į atmosferą išskiriamas tam tikras anglies dioksido, taip pat sieros kiekis, tačiau šie kiekiai, lyginant su tomis pačiomis gamtinėmis dujomis, yra minimalūs ir kvėpuojant pasisavinami žaliųjų erdvių, todėl bioetanolio indėlis į šiltnamio efektas yra minimalus;
• lyginant su kitais alternatyviais energijos šaltiniais, biodujų gamyba visada yra stabili, biodujų gamyklų veiklą ir produktyvumą gali valdyti pats žmogus (skirtingai nei, pavyzdžiui, saulės baterijų), sumontuojant kelias gamyklas į vieną arba atvirkščiai – išskaidant jas į atskiri skyriai, siekiant sumažinti nelaimingų atsitikimų riziką;
• išmetamosiose dujose naudojant biokurą anglies monoksido kiekis sumažėja 25 procentais, o azoto oksidų - 15 procentais;
• be mėšlo, kai kurių rūšių augalai gali būti naudojami biomasei kurui gauti, pavyzdžiui, sorgas padės pagerinti dirvožemio būklę;
• į benziną įpylus bioetanolio, padidėja jo oktaninis skaičius, o patys degalai tampa atsparesni smūgiams, ženkliai sumažėja jo savaiminio užsidegimo temperatūra.

Biodujos– nėra idealus kuras, jis ir jo gamybos technologija taip pat nėra be trūkumų:

• organinių žaliavų perdirbimo greitis biodujų gamybos įrenginiuose yra silpnoji technologijos vieta, palyginti su tradiciniais energijos šaltiniais;
• bioetanolis turi mažesnį šilumingumą nei kuras iš naftos – išsiskiria 30 procentų mažiau energijos;
• procesas gana nestabilus, jam palaikyti reikalingas didelis kiekis tam tikros kokybės fermentų (pvz., pakeitus karvių mitybą labai nukenčia mėšlo žaliavos kokybė);
• nesąžiningi biomasės gamintojai perdirbimo stotims gali gerokai nualinti dirvožemį padidėjus sėjai, tai pažeidžia teritorijos ekologinę pusiausvyrą;
• vamzdynuose ir rezervuaruose su biodujomis gali nukristi slėgis, dėl to smarkiai pablogės biokuro kokybė.

Kur naudojamos biodujos?

Visų pirma, šis ekologiškas biokuras naudojamas gyventojų buitiniams poreikiams tenkinti, kaip gamtinių dujų pakaitalas, šildymui ir maisto ruošimui. Įmonės gali panaudoti biodujas uždaram gamybos ciklui pradėti: ypač efektyvus jų panaudojimas dujų turbinose. Tinkamai sureguliavus ir pilnai sujungus tokią turbiną su biokuro gamykla, jos kaina konkuruoja su pigiausia branduoline energija.

Biodujų naudojimo efektyvumą apskaičiuoti labai paprasta. Pavyzdžiui, iš vieno galvijų vieneto galima gauti iki 40 kilogramų mėšlo, iš kurio pagaminama pusantro kubinio metro biodujų, kurių pakanka 3 kilovatams/val. elektros energijos pagaminti.

Nustačius ūkio elektros poreikį, galima nustatyti, kokio tipo biodujų elektrinę naudoti. Turint nedidelį karvių skaičių, biodujas geriausia gaminti namuose naudojant paprastą mažo galingumo biodujų gamyklą.

Jei ūkis labai didelis, o jame nuolat susidaro didelis kiekis bioatliekų, pravartu įsirengti automatizuotą pramoninio tipo biodujų sistemą.

Pastaba! Projektuojant ir pradedant eksploatuoti čia prireiks kvalifikuotų specialistų pagalbos.

Biodujų gamyklos statyba

Bet koks bioinstaliavimas susideda iš šių pagrindinių dalių:

• bioreaktorius, kuriame vyksta mėšlo mišinio biologinis skaidymas;
• organinio kuro tiekimo sistema;
• vienetas biologinėms masėms maišyti;
• prietaisai norimam temperatūros lygiui sukurti ir palaikyti;
• rezervuarai susidariusioms biodujoms patalpinti į juos (dujų laikikliai);

• konteineriai susidariusioms kietosioms frakcijoms ten patalpinti.

Tai yra visas pramoninių automatizuotų įrenginių elementų sąrašas, o biodujų gamykla privačiam namui suprojektuota daug paprasčiau.

Bioreaktorius turi būti visiškai sandarus, t.y. neleidžiama patekti deguonies. Tai gali būti metalinė cilindro formos talpykla, sumontuota ant grunto paviršiaus, šiems tikslams puikiai tinka buvę 50 kubinių metrų kuro bakai. Paruošti sulankstomi bioreaktoriai greitai montuojami / išmontuojami ir lengvai perkeliami į naują vietą.

Jei tikimasi nedidelės biodujų gamyklos, patartina reaktorių pastatyti po žeme ir pagaminti iš plytų arba betono rezervuaro, taip pat metalinių ar PVC statinių. Tokį bioenergetinį reaktorių galima pastatyti patalpoje, tačiau būtina užtikrinti nuolatinį oro vėdinimą.

Bunkeriai biologinėms žaliavoms ruošti yra būtinas sistemos elementas, nes prieš patekimą į reaktorių jį reikia paruošti: susmulkinti į daleles iki 0,7 milimetro ir pamirkyti vandenyje, kad žaliavos drėgnumas būtų 90. proc.

Žaliavų tiekimo sistemos susideda iš žaliavų imtuvo, vandens vamzdyno ir siurblio paruoštai masei tiekti į reaktorių.

Jei bioreaktorius gaminamas po žeme, žaliavos talpykla dedama ant paviršiaus taip, kad paruoštas substratas, veikiamas gravitacijos, pats patektų į reaktorių. Taip pat žaliavos imtuvą galima pastatyti bunkerio viršuje, tokiu atveju reikalingas siurblys.

Atliekų išleidimo anga yra arčiau dugno, priešais žaliavos įleidimo angą. Kietųjų frakcijų imtuvas pagamintas stačiakampės dėžutės pavidalu, į kurią veda išleidimo vamzdis. Kai į bioreaktorių patenka nauja paruošto biosubstrato dalis, tokio pat tūrio kietųjų atliekų partija tiekiama į imtuvą. Ateityje jos bus naudojamos ūkiuose kaip puikios biotrąšos.

Susidariusios biodujos laikomos dujų laikikliuose, kurie paprastai yra ant reaktoriaus viršaus ir yra kūginės arba kupolo formos. Dujų laikikliai pagaminti iš geležies ir nudažyti aliejiniais dažais keliais sluoksniais (tai padeda išvengti korozinio sunaikinimo). Dideliuose pramoniniuose biologiniuose įrenginiuose biodujų rezervuarai gaminami atskirų rezervuarų, prijungtų prie reaktoriaus, pavidalu.

Kad gautos dujos suteiktų degių savybių, būtina jas pašalinti iš vandens garų. Biokuras yra laidu per vamzdį per vandens baką (hidraulinis užraktas), po kurio jis gali būti tiekiamas plastikiniais vamzdžiais tiesiai vartojimui.

Kartais galite rasti specialių maišelio formos PVC dujų laikiklių. Jie yra arti įrenginio. Maišelius pripildžius biodujų, jie atsidaro, jų tūris padidėja tiek, kad galėtų priimti visas susidarančias dujas.

Kad biofermentacijos procesai vyktų efektyviai, būtinas nuolatinis substrato maišymas. Kad biomasės paviršiuje nesusidarytų pluta ir sulėtintų rūgimo procesus, būtina ją nuolat aktyviai maišyti. Tam reaktoriaus šone montuojami panardinami arba pasvirę maišytuvai maišytuvo pavidalu, skirti mechaniniam masės maišymui. Mažoms stotims jos yra rankinės, pramoninėms - su automatiniu valdymu.

Anaerobinių bakterijų gyvybinei veiklai reikalinga temperatūra palaikoma naudojant automatizuotas šildymo sistemas (stacionariems reaktoriams), jos pradeda šildyti šilumai nukritus žemiau normos ir automatiškai išsijungia pasiekus normalią temperatūrą. Taip pat galite naudoti katilines, elektrinius šildytuvus arba į konteinerio su žaliavomis dugną įrengti specialų šildytuvą. Kartu būtina sumažinti bioreaktoriaus šilumos nuostolius, tam jis apvyniojamas stiklo vatos sluoksniu arba atliekama kita šilumos izoliacija, pavyzdžiui, iš putų polistirolo.

Biodujos pasidaryk pats

Privatiems namams biodujų naudojimas dabar labai aktualus – iš beveik nemokamo mėšlo galima gauti dujų buitinėms reikmėms ir namų bei fermų šildymui. Turėti nuosavą biodujų gamyklą – tai garantija nuo elektros energijos tiekimo nutraukimo ir kylančių dujų kainų, taip pat puikus būdas sutvarkyti biologines atliekas, taip pat nereikalingą popierių.

Pirmą kartą statant logiškiausia naudoti paprastas schemas, tokios konstrukcijos bus patikimesnės ir tarnaus ilgiau. Ateityje įrengimas gali būti papildytas sudėtingesnėmis detalėmis. 50 kvadratinių metrų namui pakankamas dujų kiekis gaunamas su 5 kubinių metrų fermentacijos bako tūriu. Norint užtikrinti pastovų temperatūros režimą, reikalingą tinkamai fermentacijai, galima naudoti šildymo vamzdį.

Pirmajame statybos etape bioreaktoriui iškasama tranšėja, kurios sienos turi būti sutvirtintos ir užsandarintos plastiko, betono mišinio ar polimeriniais žiedais (geriausia su tuščiu dugnu – juos reikės periodiškai keisti, kai bus naudojami). ).

Antrasis etapas yra dujų drenažo įrengimas polimerinių vamzdžių su daugybe skylių pavidalu. Montuojant reikia atsižvelgti į tai, kad vamzdžių viršūnės turi viršyti numatytą reaktoriaus užpildymo gylį. Išleidimo vamzdžių skersmuo turi būti ne didesnis kaip 7-8 centimetrai.

Kitas žingsnis yra izoliacija. Po to galima užpildyti reaktorių paruoštu substratu, po to jis įvyniojamas į plėvelę, kad padidėtų slėgis.

Ketvirtajame etape montuojami kupolai ir išleidimo vamzdis, kuris yra aukščiausiame kupolo taške ir jungia reaktorių su dujų baku. Dujų baką galima perkloti plytomis, ant viršaus sumontuotas nerūdijančio plieno tinklelis ir padengtas tinku.

Dujų bako viršutinėje dalyje dedamas liukas, kuris hermetiškai užsidaro, iš jo išimamas dujų vamzdis su vožtuvu slėgio išlyginimui.

Svarbu! Susidariusios dujos turi būti nuolat pašalinamos ir vartojamos, nes jų ilgalaikis laikymas laisvoje bioreaktoriaus dalyje gali išprovokuoti sprogimą nuo aukšto slėgio. Būtina pasirūpinti vandens sandarikliu, kad biodujos nesimaišytų su oru.

Biomasei šildyti galima sumontuoti gyvatuką, ateinantį iš namo šildymo sistemos – tai ekonomiškai daug naudingiau nei naudoti elektrinius šildytuvus. Išorinis šildymas gali būti atliekamas naudojant garus, tai pašalins žaliavų perkaitimą virš normos.

Apskritai „pasidaryk pats“ biodujų gamykla nėra tokia sudėtinga konstrukcija, tačiau ją įrengiant reikia atkreipti dėmesį į smulkiausias detales, kad išvengtumėte gaisrų ir sunaikinimo.

Papildoma informacija. Net ir paprasčiausio biologinio įrenginio statyba turi būti įforminta atitinkamais dokumentais, būtina turėti technologinę schemą ir įrangos montavimo žemėlapį, būtina gauti Sanitarinės epidemiologinės stoties, priešgaisrinių ir dujų tarnybų pritarimą.

Šiais laikais alternatyvių energijos šaltinių naudojimas įgauna pagreitį. Tarp jų labai perspektyvus bioenergijos subsektorius yra biodujų gamyba iš organinių atliekų, tokių kaip mėšlas ir silosas. Biodujų gamybos stotys (pramoninės ar mažo namo) gali išspręsti atliekų šalinimo, ekologiško kuro ir šilumos, taip pat kokybiškų žemės ūkio trąšų gavimo problemas.

Vaizdo įrašas

Biodujų gamyklos ūkiams, kaina priklauso nuo komponentų skaičiaus, įvairių parametrų, būdingų tokiems įrenginiams, svyruoja per 170 tūkstančių rublių.

Jie dirba tam, kad apdorojant galutinį produktą būtų gaunamas aplinkai nekenksmingas kuras, trąšos, kurios gaminamos vienete, kurį sudaro techninės konstrukcijos, įrenginiai, sujungti į vieną technologinį ciklą.

Biodujų jėgainės namams vieną dieną gali visiškai pakeisti brangius energijos šaltinius kaimo gyventojui. Ekonominiai kataklizmai reikalauja, kad žemės ūkiui skirtos įrangos kūrėjai improvizuotų žaliavų pavidalu gamintų gamtos išteklių analogus, kad būtų sumažintos privačios sodybos išlaikymo, ūkininkavimo išlaidos.

Ūkininkų tikslai skirtingi – vieni pigios energijos gauna kitiems, svarbu atliekas apdoroti mažos mini instaliacijos pagalba:

• galvijai

Darbo rezultate gaunamos biotrąšos ir savas energijos šaltinis. Be to, ūkiai turi atsikratyti įvairių buitinių šiukšlių sankaupų, tam padeda patogi, universali struktūra, kuri duoda ne nereikalingus, o naudingus produktus.

Kas valdo įrangą

Šiuolaikiniuose kaimo ūkiuose pravers mažos biodujų jėgainės. Didesnius prietaisus naudoja rimti ganytojai, kur neįmanoma egzistuoti be padalinių, gaminančių reikiamas energijos rūšis.

Įrengimo privataus namo ar didelio ūkio kieme pagrindimas yra organinių medžiagų kaupimasis, nes bet kokiai įrangai reikia energijos.

Pasaulis kovoja už aplinkos ekologiją, tam priimtiniausios priemonės yra biodujų įrenginių statyba, jie išskiria grynas medžiagas, vartoja alternatyvų kurą. Tuo remiantis prietaisai sulaukė paklausos mūsų šalies ir užsienio ūkiuose.

Standartinė įranga

Inžinieriai komplektuoja įvairaus dydžio mechanizmus. Gamyba priklauso nuo reikalingos galios, kurią turi apdoroti įrenginys ir išduoti mainais. Standartinio vaizdo diegimą sudaro šie komponentai:

• saugojimo rezervuaras, jis gauna medžiagą kasybai
• maišytuvai, malūnai struktūriškai skiriasi vienas nuo kito, jie mala didelius neapdorotus fragmentus
• dujų bakas, hermetiškai uždarytas, čia kaupiasi dujos
• rezervuaro pavidalo reaktorius, kuriame formuojamas biokuras
• prietaisai, tiekiantys žaliavas į konteinerį
• įrenginiai, perkeliantys gautą kurą iš vieno taško į kitą vėlesniam perdirbimui
  automatinės sistemos, apsaugančios ir kontroliuojančios gamybos procesą

Technologinio ciklo darbas išdirbtas iki smulkmenų, kad žmogui būtų lengviau prižiūrėti įrenginį apdorojimo laikotarpiu.

Kaip tai veikia

Agregatų veikimas grindžiamas įvairaus pobūdžio bakterijų darinių poveikio organinėms medžiagoms, sukeliančių fermentaciją, principu. Šie procesai vyksta reaktoriaus viduje. Iš kai kurių produktų skilimo gaunama kita medžiaga, kurią sudaro:

• metanas
• anglies dvideginis
• amoniako, vandenilio sulfido, azoto priemaišos

Veikimo principas susideda iš šių veiksmų:

• žaliavos tiekiamos į rezervuarą
• medžiaga suskaidoma, siurbliai, konvejeriai juda į rūgšties baką, šiame rezervuare biomasė papildomai kaitinama
• patvarus, atsparus rūgštims, sandariai uždarytas reaktorius priima paruoštas žaliavas biodujoms gaminti

Reaktoryje įrengiami įrenginiai, užtikrinantys papildomą kaitinimą, +40 laipsnių ribose, maišant medžiagas, sudaryti joms tinkamas sąlygas, paspartindami skilimo ir rūgimo procesus, iš kurių susidaro galutinis produktas. Perdirbimo greitis priklauso nuo įrenginio pajėgumo ir atliekų rūšies.

Proceso eigoje:

• dujų kaupimas atliekamas dujų rezervuaruose, jie montuojami kaip atskiras elementas arba sujungiami kartu su korpusu
• reaktoriaus talpa surenkama, užbaigus skaidymo procedūrą, perduodama naudoti
• dujų laikiklio bakelyje sukuriamas pakankamas slėgis dujoms perkelti į valymo sistemą, tokia forma jas vartotojas naudos įvairiose veiklos srityse.
• numatytu naudojimu gauti trąšoms skirtas medžiagas, jas suskyrus į komponentus skysto arba kieto pavidalo ir perkelti į sandėliavimo dalį

Priimant sprendimą pradėti statybas turėtų būti atsižvelgta, kokiomis sąlygomis biodujų jėgainės veikia reikiamu efektyvumu.

Pagrindinės pasirinkimo parinktys

Prastas įrenginio funkcionalumas atsiranda dėl prasto planavimo. Klaidas galima pastebėti iš karto arba po kurio laiko. Siekiant išvengti įrangos gedimo, atliekamas išsamus ir išsamus tyrimas. Procedūra pradedama nustačius, ar yra žaliavos ir kiek jų reikia normaliam energijos išteklių egzistavimui.

Reaktoriui ir jo matmenims įtakos turi:

• apdorojimo kiekis
• medžiagos kokybė
• žaliava
• temperatūros režimas
• fermentacijos laikotarpis

Praktiškai konkrečiame ūkyje reikia atkreipti dėmesį į šiuos dalykus:

• kasdienis medžiagų įkrovimas, atsižvelgiant į reaktoriaus dydį
• konteinerio, kuriame apdorojamos atliekos, tūris
• apskaičiuoti produkciją
• galimybė subalansuoti rezultatą ir faktinį suvartojimą

Prieš montuodami įrangą, turite pasirinkti:

• geriausia vieta montuoti
• modeliai, tinkantys dizaino ypatybėms

Pagrindiniai kriterijai, kuriais grindžiamas konstruktyvus pasirinkimas, yra vieta ir požeminės ar paviršinės konstrukcijos apibrėžimas. Be to, įrengiant konstrukciją viršuje, reikėtų nuspręsti, kaip reaktorių montuoti vertikalioje ar horizontalioje padėtyje.

Biotrąšos laikomos aikštelėje esančiuose pastatuose arba duobėse, metalinėse statinėse. Išlaidos sumažins gatavų įrengimo dalių, jei jos yra ūkyje. Medžiagų sankaupa lemia talpų, kuriose jos maišomos, dydį ir formą, taip pat kokio reaktoriaus reikia, prietaisus medžiagoms kaitinti, joms smulkinti ir maišyti.

Pasirinkta reaktoriaus konstrukcija turi atitikti:

• praktiškumas
• priežiūros paprastumas
• sandarus dujoms ir vandeniui, kad būtų pašalintas nuotėkis ir išliktų visos dujos

Būtina efektyvaus veikimo sąlyga yra aukštos kokybės šilumos izoliacija. Su minimaliais paviršiaus plotais galima sumažinti statybos sąnaudas ir šilumos nuostolius.

Konstrukcija turi būti stabili, atlaikyti slėgio apkrovas:

• žaliavos

Įrenginiai įrengti tokiomis optimaliausiomis formomis:

• kiaušinio formos
• cilindro formos
• kūginis
• puslankiu

Nerekomenduojama įrengti kvadratinių formų iš betono ar plytų. Žaliava spaudžia kampus, todėl atsiranda įtrūkimų, sutrinka viduje vykstantys procesai, kaupiasi kietos skeveldros. Medžiagos geriau klajoja, išdžiūvę paviršiai neatsiranda konstrukcijose su vidinėmis pertvaromis.

Geriausios statybinės medžiagos yra:

• Plienas - šiuose konteineriuose galite pasiekti absoliutų sandarumą, juos lengva gaminti, jie atlaiko apkrovas. Problema yra padidėjęs jautrumas korozijai. Paviršiai apdorojami, kad būtų išvengta rūdžių. Jei ūkyje yra metalinis bakas, jo kokybę reikėtų tikrinti iš visų pusių. Atsikratykite netobulumų.
• Plastikas – iš šios medžiagos pagaminti rezervuarai gaminami minkšti ir kieti. Pirmasis variantas yra mažiau tinkamas, nes lengvai padaroma žala, sunku izoliuoti. Kieto plastiko bakai yra stabilūs ir nerūdys.
• Betoną naudoja kai kurios besivystančios šalys. Jie neturi jokių eksploatavimo apribojimų, specialios dangos gali pašalinti įtrūkimų atsiradimą.
• Plytas naudoja Indija ir Kinija. Tam naudojami tik gerai sudeginti gaminiai arba klojamos sienos iš betoninių blokelių ar akmens.

Montuojant įrangą iš betono, plytų ar akmens, būtina pasirūpinti, kad vidinė ugniai atspari apdaila būtų atspari organinėms medžiagoms ir vandenilio sulfidui.

Konstrukcijos vieta turėtų būti vertinama ypač rimtai, siekiant atsižvelgti į šiuos veiksnius:

• laisvų plotų
• atstumu nuo būsto
• sandėliavimas
• tvartų, kiaulidių, paukštidų vietos
• gruntinis vanduo
• patogus medžiagų pakrovimas ir iškrovimas

Reaktorių šeimininkas:

• ant paviršiaus su pamatu
• palaidotas žemėje
• įrengtas ūkio viduje

Prietaisai, veikiantys cheminės, biologinės reakcijos pagalba, yra su liukais, per kuriuos atliekamas periodinis remontas. Guminė tarpinė užtikrina sandarumą, kai dangtis uždarytas. Šilumos izoliacija būtina norint atlikti darbus nepriklausomai nuo sezono.
Pastatas apšiltintas improvizuotomis medžiagomis, sluoksnis po sluoksnio apdorojant vidinius paviršius.

Mažus įrenginius galite montuoti namuose. Norėdamas nukrypti, pasakysiu, kad biodujų gavimas savo rankomis nėra kažkoks naujas išradimas. Net senovėje biodujos namuose buvo aktyviai gaunamos Kinijoje. Ši šalis vis dar pirmauja pagal biodujų jėgainių skaičių. Bet čia kaip savo rankomis pasidaryti biodujų gamyklą, ko tam reikia, kiek tai kainuos - pabandysiu visa tai papasakoti šiame ir tolesniuose straipsniuose.

Preliminarus biodujų gamyklos skaičiavimas

Prieš pradedant pirkti ar savarankiškai montuoti biodujų jėgainę, būtina adekvačiai įvertinti žaliavų prieinamumą, jų rūšį, kokybę ir nenutrūkstamo tiekimo galimybę. Ne kiekviena žaliava tinka biodujoms gaminti. Žaliavos, kurios netinka:

• žaliavos, kuriose yra daug lignino;
• žaliavos, kurių sudėtyje yra spygliuočių medžių pjuvenų (su dervų)
• kai drėgmė viršija 94 %
• pūvantis mėšlas, taip pat žaliavos su pelėsiu arba sintetiniais plovikliais.

Jei žaliava yra tinkama perdirbti, galite pradėti nustatyti bioreaktoriaus tūrį. Bendras mezofilinio režimo (biomasės temperatūra svyruoja nuo 25-40 laipsnių, dažniausias režimas) žaliavų tūris neviršija 2/3 reaktoriaus tūrio. Paros dozė yra ne didesnė kaip 10% visos pakrautos žaliavos.

Bet kuriai žaliavai būdingi trys svarbūs parametrai:

• tankis;
• pelenų kiekis;
• drėgmės.

Paskutiniai du parametrai nustatomi pagal statistines lenteles. Žaliava skiedžiama vandeniu, atsižvelgiant į 80-92% drėgnumą. Vandens ir žaliavų kiekio santykis gali svyruoti nuo 1:3 iki 2:1. Tai daroma siekiant suteikti substratui reikiamą sklandumą. Tie. užtikrinti pagrindo praėjimą per vamzdžius ir galimybę jį maišyti. Mažoms biodujų gamykloms substrato tankis gali būti lygus vandens tankiui.

Pabandykime nustatyti reaktoriaus tūrį naudodami pavyzdį.

Tarkime, ūkyje yra 10 galvijų, 20 kiaulių ir 35 vištos. Ekskrementai išeina per dieną: 55 kg nuo 1 galvijų, nuo 1 kiaulės - 4,5 kg ir 0,17 kg vištienos. Paros atliekų kiekis bus: 10x55 + 20x4,5 + 0,17x35 = 550 + 90 + 5,95 = 645,95 kg. Suapvalinti iki 646 kg. Kiaulių ir galvijų ekskrementų drėgnumas – 86%, vištų mėšlo – 75%. Kad vištienos mėšle būtų 85 % drėgmės, įpilkite 3,9 litro vandens (apie 4 kg).

Pasirodo, paros žaliavų pakrovimo dozė bus apie 650 kg. Pilna reaktoriaus apkrova: OS=10x0,65=6,5 tonos, o reaktoriaus tūris OP=1,5x6,5=9,75 m³. Tie. mums reikia 10 m³ tūrio reaktoriaus.

Biodujų išeigos skaičiavimas

Lentelė biodujų išeigai apskaičiuoti priklausomai nuo žaliavos rūšies.

Jei imtume tą patį pavyzdį, tada kiekvienos rūšies žaliavos masę padauginus iš atitinkamų lentelės duomenų ir susumavus visas tris sudedamąsias dalis, gautume apie 27-36,5 m³ per dieną biodujų išeiga.

Norint nuvažiuoti reikiamą biodujų kiekį, pasakysiu, kad vidutinei 4 asmenų šeimai maisto ruošimui reikės 1,8-3,6 m³. 100 m² patalpai šildyti - 20 m³ biodujų per dieną.

Reaktoriaus montavimas ir gamyba

Metalinis rezervuaras, plastikinis konteineris gali būti naudojamas kaip reaktorius, arba jis gali būti pastatytas iš plytų, betono. Kai kuriuose šaltiniuose teigiama, kad pageidaujama cilindro forma, tačiau kvadratinėse konstrukcijose, pastatytose iš akmens ar plytų, dėl žaliavų slėgio susidaro įtrūkimai. Nepriklausomai nuo formos, medžiagos ir įrengimo vietos, reaktorius turi:

• būti sandarus vandeniui ir dujoms. Oro maišymas su dujomis reaktoriuje neturėtų vykti. Tarp dangtelio ir korpuso turi būti tarpiklis, pagamintas iš sandarios medžiagos;
• būti šilumos izoliacija;
• atlaikyti visas apkrovas (dujų slėgį, svorį ir kt.);
• turi liuką remonto darbams.

Reaktoriaus formos montavimas ir parinkimas atliekamas kiekvienam ūkiui individualiai.

Gamybos tema „pasidaryk pats“ biodujų gamykla labai platus. Todėl šiame straipsnyje aš sutelksiu dėmesį į tai. Kitame straipsnyje kalbėsime apie kitų biodujų gamyklos elementų pasirinkimą, kainas ir kur jį galima įsigyti.