Tika sniegts teorētiskais pamatojums metāna gāzes iegūšanai no biomasas anaerobās fermentācijas ceļā.

Tika skaidrota baktēriju loma organisko vielu pakāpeniskā pārveidē, aprakstot nepieciešamos apstākļus intensīvākajai biogāzes ražošanai. Šajā rakstā tiks sniegti biogāzes staciju praktiskie risinājumi, kā arī dažu improvizētu projektu apraksts.

Pieaugot enerģijas cenām un daudziem mājlopu un mazo saimniecību īpašniekiem ir problēmas ar atkritumu izvešanu, tirgū ir nonākuši biogāzes industriālie kompleksi un nelielas biogāzes stacijas privātmājai. Izmantojot meklētājprogrammas, interneta lietotājs var viegli atrast pieejamu pabeigtu risinājumu, kas atbilst biogāzes stacijai un tās cenai, sazināties ar iekārtu piegādātājiem un vienoties par biogāzes ģeneratora izbūvi mājās vai saimniecībā.

Biogāzes rūpnieciskais komplekss

Bioreaktors - biogāzes stacijas pamats

Tvertni, kurā notiek biomasas anaerobā sadalīšanās, sauc bioreaktors, fermentators vai metāna tvertne. Bioreaktori ir pilnībā noslēgti, ar fiksētu vai peldošu kupolu, ar niršanas zvana dizainu. Zvanu psihrofilajiem (nav nepieciešama karsēšana) bioreaktoriem ir atvērta rezervuāra forma ar šķidru biomasu, kurā ir iegremdēts konteiners cilindra vai zvana formā, kurā tiek savākta biogāze.

Savāktā biogāze izdara spiedienu uz balonu, liekot tam pacelties virs tvertnes. Tādējādi zvans pilda arī gāzes tvertnes funkciju - iegūtās gāzes pagaidu glabātuvi.

Biogāzes reaktora zvanveida konstrukcijas trūkums ir neiespējamība sajaukt substrātu un sildīt to gada aukstajos periodos. Negatīvs faktors ir arī spēcīga smaka un antisanitāri apstākļi, ko rada pamatnes daļas atvērtā virsma.

Turklāt daļa no iegūtās gāzes izplūdīs atmosfērā, piesārņojot vidi. Tādēļ šos bioreaktorus izmanto tikai amatniecības biogāzes stacijās nabadzīgās valstīs ar karstu klimatu.

Lai novērstu vides piesārņojumu un novērstu nepatīkamas smakas, biogāzes staciju reaktoriem mājas un lielajām rūpniecībām ir fiksēta kupola konstrukcija. Konstrukcijas formai gāzes veidošanās procesā nav lielas nozīmes, taču, izmantojot cilindru ar kupolveida jumtu, tiek panākts ievērojams ietaupījums būvmateriālos. Bioreaktori ar fiksētu kupolu ir aprīkoti ar sprauslām jaunu biomasas daļu pievienošanai un izlietotā substrāta noņemšanai.

Galvenie biogāzes staciju veidi

Tā kā fiksētā kupola konstrukcija ir vispieņemamākā, lielākā daļa gatavo bioreaktoru risinājumu ir šāda veida. Atkarībā no iekraušanas metodes bioreaktoriem ir atšķirīgs dizains un tie ir sadalīti:

• Porcija ar vienu visas biomasas iekraušanu un sekojošu pilnu izkraušanu pēc izejvielu pārstrādes. Galvenais šāda veida bioreaktoru trūkums ir nevienmērīga gāzes izdalīšanās substrāta apstrādes laikā;
• nepārtraukta izejvielu iekraušana un izkraušana, kā rezultātā tiek panākta vienmērīga biogāzes izdalīšanās. Pateicoties bioreaktora konstrukcijai, iekraušanas un izkraušanas laikā biogāzes ražošana neapstājas un nav noplūdes, jo sprauslas, caur kurām tiek veikta biomasas pievienošana un noņemšana, ir izgatavotas ūdens blīvējuma veidā, kas novērš gāzi. no bēgšanas.

Sērijveida biogāzes reaktori var būt jebkuras konstrukcijas, kas novērš gāzes noplūdi. Tā, piemēram, savulaik Austrālijā bija populāri kanālu metantanki ar elastīgu piepūšamu arku, kur neliels pārspiediens bioreaktora iekšienē uzpūta izturīga polipropilēna burbuli. Sasniedzot noteiktu spiediena līmeni bioreaktora iekšienē, tika ieslēgts kompresors, kas izsūknēja radušos biogāzi.

Fermentācijas veids šajā biogāzes stacijā var būt mezofils (ar vāju karsēšanu). Tā kā piepūšamā kupola platība ir liela, kanālu bioreaktorus var uzstādīt tikai apsildāmās telpās vai reģionos ar karstu klimatu. Dizaina priekšrocība ir nepieciešamība pēc starpuztvērēja, bet liels trūkums ir elastīgā kupola neaizsargātība pret mehāniskiem bojājumiem.

Pēdējā laikā popularitāti iegūst sērijveida bioreaktori ar kūtsmēslu sauso fermentāciju, nepievienojot substrātam ūdeni. Tā kā kūtsmēsliem ir savs mitrums, ar to pietiks organismu dzīvībai, lai gan reakciju intensitāte samazināsies.

Sausā tipa bioreaktori izskatās kā noslēgta garāža ar cieši aizvērtām durvīm. Biomasa tiek iekrauta reaktorā, izmantojot frontālo iekrāvēju, un paliek šajā stāvoklī līdz pilnīga gāzes ražošanas cikla beigām (apmēram pusgadu), bez nepieciešamības pievienot substrātu un to sajaukt.

DIY biogāzes stacija

Jāatzīmē, ka lielākajā daļā bioreaktoru parasti ir noslēgta tikai gāzes ģenerēšanas zona, un šķidrā biomasa ieplūdes un izplūdes atverē ir zem atmosfēras spiediena. Pārspiediens bioreaktora iekšienē izspiež daļa šķidrā substrāta nonāk sprauslās, tāpēc biomasas līmenis tajās ir nedaudz augstāks nekā tvertnes iekšpusē.

Šīs mājās gatavoto bioreaktoru konstrukcijas ir populāras tautas amatnieku vidū, kuri patstāvīgi ar savām rokām izgatavo biogāzes iekārtas mājai, ļaujot atkārtoti izmantot manuālu substrāta iekraušanu un izkraušanu. Ražojot bioreaktorus ar savām rokām, daudzi amatnieki eksperimentē ar pilnībā noslēgtiem konteineriem, kā gāzes tvertni izmantojot vairākas gumijas kameras no lielu transportlīdzekļu riteņu riepām.

Zemāk esošajā videoklipā kāds pašdarinātas biogāzes ražošanas entuziasts, izmantojot putnu izkārnījumos pildītu mucu piemēru, pierāda iespēju mājās reāli iegūt degošu gāzi, putnu gaļas atkritumus pārstrādājot noderīgā mēslojumā. Vienīgais, ko var pievienot šajā video aprakstītajam dizainam, ir tas, ka mājās gatavotam bioreaktoram ir jāuzliek manometrs un drošības vārsts.

Bioreaktora produktivitātes aprēķini

Biogāzes daudzumu nosaka izmantoto izejvielu masa un kvalitāte. Internetā var atrast tabulas, kurās norādīts dažādu dzīvnieku radīto atkritumu daudzums, taču saimniekiem, kuriem katru dienu jātīra kūtsmēsli, šī teorija nav vajadzīga, jo viņi caur savu palīdzību zina topošā substrāta daudzumu un masu. sava prakse. Pamatojoties uz katru dienu atjaunojamo izejvielu pieejamību, ir iespējams aprēķināt nepieciešamo bioreaktora tilpumu un ikdienas biogāzes ražošana.

Pēc aprēķinu veikšanas un bioreaktora projekta apstiprināšanas varat turpināt tā būvniecību. Materiāls var būt zemē ieliets dzelzsbetona konteiners vai ķieģeļu mūris, kas noslēgts ar speciālu pārklājumu, ko izmanto baseinu apstrādei.

Mājas biogāzes stacijas galveno tvertni iespējams uzbūvēt arī no dzelzs, kas pārklāts ar pretkorozijas materiālu. Mazie rūpnieciskie bioreaktori bieži tiek izgatavoti no liela apjoma, ķīmiski izturīgām plastmasas tvertnēm.

Rūpnieciskajās biogāzes stacijās substrāta ķīmiskā sastāva un tā skābuma līmeņa koriģēšanai tiek izmantotas elektroniskās vadības sistēmas un dažādi reaģenti, kā arī biomasai tiek pievienotas speciālas vielas - fermenti un vitamīni, kas stimulē mikroorganismu vairošanos un vitālo aktivitāti bioreaktora iekšienē. . Mikrobioloģijas attīstības procesā tiek radīti arvien izturīgāki un efektīvāki baktēriju metanogēnu celmi, kurus var iegādāties no biogāzes ražošanā iesaistītajiem uzņēmumiem.

Nepieciešamība pēc biogāzes sūknēšanas un attīrīšanas

Pastāvīga gāzes ražošana jebkuras konstrukcijas bioreaktorā rada nepieciešamību izsūknēt biogāzi. Dažas primitīvas biogāzes stacijas var sadedzināt iegūto gāzi tieši tuvumā uzstādītā degli, bet pārspiediena nestabilitāte bioreaktorā var izraisīt liesmas izzušanu un sekojošu izdalīšanos. indīga gāze. Šādas primitīvas biogāzes iekārtas izmantošana, kas savienota ar plīti, ir kategoriski nepieņemama, jo ir iespējama saindēšanās ar neapstrādātas biogāzes toksiskajām sastāvdaļām.

Tāpēc gandrīz jebkura biogāzes stacijas shēma ietver gāzes uzglabāšanas tvertnes un gāzes attīrīšanas sistēmu. Kā mājās gatavotu tīrīšanas kompleksu varat izmantot ūdens filtru un paštaisītu trauku, kas piepildīts ar metāla skaidām, vai iegādāties profesionālas filtrēšanas sistēmas. Biogāzes pagaidu uzglabāšanas tvertni var izgatavot no kamerām no riepām, no kurām gāze ik pa laikam ar kompresoru tiek izsūknēta standarta propāna balonos uzglabāšanai un turpmākai lietošanai.

Kā alternatīvu obligātajai gāzes tvertnes izmantošanai var uztvert uzlabotu peldošā kupola bioreaktoru. Uzlabojums sastāv no koncentriskas deflektora pievienošanas, kas veido ūdens kabatu, kas darbojas kā ūdens blīvējums un neļauj biomasai nonākt saskarē ar gaisu. Spiediens peldošā kupola iekšpusē būs atkarīgs no tā svara. Izlaižot gāzi caur attīrīšanas sistēmu un reduktoru, to var izmantot mājsaimniecības krāsnī, periodiski atgaisojot no bioreaktora.

Substrāta slīpēšana un sajaukšana bioreaktorā

Biomasas maisīšana ir svarīga biogāzes veidošanās procesa sastāvdaļa, nodrošinot baktērijām piekļuvi barības vielām, kas var sakrāties bioreaktora apakšā. Lai biomasas daļiņas labāk sajauktos bioreaktorā, tās pirms iekraušanas metāna tvertnē ir mehāniski vai manuāli jāsadrupina. Pašlaik rūpnieciskajās un mājās ražotajās biogāzes stacijās tiek izmantotas trīs substrāta sajaukšanas metodes:

1. mehāniski maisītāji, ko darbina ar elektromotoru vai manuāli;
2. cirkulācijas sajaukšana ar sūkni vai dzenskrūvi, kas sūknē substrātu bioreaktora iekšpusē;
3. burbuļošana, iepūšot šķidrajā biomasā jau esošo biogāzi. Šīs metodes trūkums ir putu veidošanās uz pamatnes virsmas.

Substrāta mehānisko sajaukšanu bioreaktora iekšpusē var veikt manuāli vai automātiski, ieslēdzot elektromotoru, izmantojot elektronisko taimeri. Biomasas maisīšanu ar ūdens strūklu vai burbuļošanu var veikt tikai ar elektromotoru palīdzību, ko vada manuāli vai izmantojot programmatūras algoritmu.

Šim bioreaktoram ir mehānisks maisītājs

Substrāta sildīšana mezofilajās un termofīlajās biogāzes stacijās

Gāzes veidošanās optimālā temperatūra ir pamatnes temperatūra 35-50ºC robežās. Lai uzturētu šo temperatūru, dažādas apkures sistēmas- ūdens, tvaiks, elektrība. Temperatūras kontrole jāveic, izmantojot termoslēdzi vai termopārus, kas savienoti ar izpildmehānismu, kas regulē bioreaktora sildīšanu.

Jums arī jāatceras, ka atklāta liesma pārkarsīs bioreaktora sienas, un tā biomasa sadegs. Sadegušais substrāts samazinās siltuma pārnesi un apkures kvalitāti, un bioreaktora karstā siena ātri sabruks. Viena no labākajām iespējām ir ūdens sildīšana no mājas apkures sistēmas atgaitas caurules. Nepieciešams uzstādīt elektrisko vārstu sistēmu, lai varētu atslēgt bioreaktora apkuri vai pieslēgt substrāta apkuri tieši no katla, ja ir pārāk auksts.

Substrāta sildīšana bioreaktorā ar sildelementu palīdzību būs izdevīga tikai tad, ja būs alternatīva elektrība, kas iegūta no vēja ģeneratora vai saules paneļiem. Šajā gadījumā sildelementus var savienot tieši ar ģeneratoru vai akumulatoru, kas no ķēdes izslēgs dārgus sprieguma pārveidotājus. Lai samazinātu siltuma zudumus un samazinātu izmaksas par substrāta sildīšanu bioreaktorā, nepieciešams to pēc iespējas vairāk izolēt, izmantojot dažādus sildītājus.

Praktiska pieredze, kas ir neizbēgama, būvējot biogāzes stacijas savām rokām

Neatkarīgi no tā, cik daudz literatūras lasa iesācējs neatkarīgas biogāzes ražošanas entuziasts un neatkarīgi no tā, cik daudz videoklipu viņš skatās, praksē jums būs daudz jāmācās pašam, un rezultāti, kā likums, būs tālu no aprēķinātajiem.

Tāpēc daudzi iesācēju meistari biogāzes ieguvē iet neatkarīgu eksperimentu ceļu, sākot ar mazajiem konteineriem, nosakot, cik daudz gāzes no pieejamajām izejvielām saražo viņu mazā eksperimentālā biogāzes stacija. Komponentu cenas, metāna izlaide un nākotnes izmaksas, lai izveidotu pilnībā strādājošu biogāzes staciju, noteiks tās dzīvotspēju un iespējamību.

Augstāk redzamajā video meistars demonstrē savas biogāzes stacijas iespējas, atzīmējot, cik daudz biogāzes tiks saražots vienā dienā. Viņa gadījumā, iesūknējot kompresora uztvērējā astoņas atmosfēras, iegūtās gāzes tilpums pēc pārrēķiniem, ņemot vērā tvertnes tilpumu 24 l, būs aptuveni 0,2 m².

Šāds biogāzes daudzums, kas iegūts no 200 litru mucas, nav būtisks, taču, kā redzams nākamajā šī vedņa video, ar šo gāzes daudzumu pietiek stundas vienas plīts degļa sadedzināšanai (15 minūtes reizinātas ar četrām balona atmosfērām , kas ir divreiz lielāks par uztvērēju).

Citā video zemāk meistars stāsta par biogāzes un bioloģiski tīra mēslošanas līdzekļu iegūšanu, biogāzes stacijā apstrādājot organiskos atkritumus. Jāpatur prātā, ka organiskā mēslojuma vērtība var pārsniegt iegūtās gāzes izmaksas, un tad biogāze kļūs par noderīgu blakusproduktu kvalitatīva mēslojuma ražošanas procesā. Vēl viena noderīga bioloģisko izejvielu īpašība ir iespēja tās uzglabāt noteiktu laiku, lai tās izmantotu īstajā laikā.

Tehnoloģija nav jauna. Tas sāka attīstīties 18. gadsimtā, kad ķīmiķis Jans Helmonts atklāja, ka kūtsmēsli izdala gāzes, kas spēj aizdegties.

Viņa pētījumus turpināja Alesandro Volta un Hamfrijs Devi, kuri gāzu maisījumā atrada metānu. 19. gadsimta beigās Anglijā ielu lampās izmantoja biogāzi no kūtsmēsliem. 20. gadsimta vidū tika atklātas baktērijas, kas ražo metānu un tā prekursorus.

Fakts ir tāds, ka kūtsmēslos pārmaiņus darbojas trīs mikroorganismu grupas, kas barojas ar iepriekšējo baktēriju atkritumiem. Pirmās sāk darboties acetogēnās baktērijas, kas vircā izšķīdina ogļhidrātus, olbaltumvielas un taukus.

Pēc barības vielu rezerves apstrādes ar anaerobiem mikroorganismiem veidojas metāns, ūdens un oglekļa dioksīds. Ūdens klātbūtnes dēļ biogāze šajā posmā nav spējīga sadegt – tai nepieciešama tīrīšana, tāpēc tā tiek izlaista caur attīrīšanas iekārtām.

Kas ir biometāns

Kūtsmēslu biomasas sadalīšanās rezultātā iegūtā gāze ir dabasgāzes analogs. Tas ir gandrīz 2 reizes vieglāks par gaisu, tāpēc vienmēr paceļas. Tas izskaidro ražošanas tehnoloģiju ar mākslīgu metodi: tie atstāj brīvu vietu augšpusē, lai viela varētu izdalīties un uzkrāties, no kurienes to pēc tam ar sūkņiem izsūknē, lai to izmantotu savām vajadzībām.

Metāns spēcīgi veicina siltumnīcas efekta rašanos - daudz vairāk nekā oglekļa dioksīds - 21 reizi. Tāpēc kūtsmēslu apstrādes tehnoloģija ir ne tikai ekonomisks, bet arī videi draudzīgs veids, kā atbrīvoties no dzīvnieku atkritumiem.

Biometānu izmanto šādām vajadzībām:

• ēdiena gatavošana;

• automašīnu iekšdedzes dzinējos;

• privātmājas apkurei.

Biogāze izdala daudz siltuma. 1 kubikmetrs ir līdzvērtīgs 1,5 kg ogļu sadedzināšanai.

Kā tiek ražots biometāns?

To var iegūt ne tikai no kūtsmēsliem, bet arī no aļģēm, augu masas, taukiem un citiem dzīvnieku atkritumiem, zivju veikalu izejvielu pārstrādes paliekām. Atkarībā no izejmateriāla kvalitātes, tā enerģētiskās jaudas ir atkarīga gāzes maisījuma galīgā izlaide.

Minimālais tiek iegūts no 50 kubikmetriem gāzes uz tonnu liellopu kūtsmēslu. Maksimums - 1300 kubikmetri pēc dzīvnieku tauku pārstrādes. Metāna saturs šajā gadījumā ir līdz 90%.

Viens no bioloģiskās gāzes veidiem ir poligona gāze. Tas veidojas atkritumu sadalīšanās laikā piepilsētas poligonos. Rietumos jau ir iekārtas, kas apstrādā iedzīvotāju atkritumus un pārvērš tos degvielā. Kā uzņēmējdarbības veids tie ir neierobežoti resursi.

Zem tās izejvielu bāzes ietilpst:

• pārtikas rūpniecība;

• lopkopību;

• putnkopība;

• zvejas un pārstrādes uzņēmumi;

• pienotavas;

• alkoholisko un zemo alkoholisko dzērienu ražošana.

Jebkura nozare ir spiesta izmest savus atkritumus – tas ir dārgi un nerentabli. Mājās ar nelielu paštaisītu instalāciju var atrisināt vairākas problēmas uzreiz: mājas bezmaksas apsildīšana, augsnes mēslošana ar kvalitatīvām barības vielām, kas palikušas no kūtsmēslu apstrādes, vietas atbrīvošana un smaku likvidēšana.

Biodegvielas tehnoloģija

Visas baktērijas, kas piedalās biogāzes veidošanā, ir anaerobas, tas ir, tām dzīvībai nav nepieciešams skābeklis. Tam tiek konstruētas pilnībā noslēgtas fermentācijas tvertnes, kuru izvadcaurules arī nelaiž cauri gaisu no ārpuses.

Pēc neapstrādāta šķidruma ieliešanas tvertnē un temperatūras paaugstināšanas līdz vēlamajai vērtībai baktērijas sāk darboties. Sāk izdalīties metāns, kas paceļas no vircas virsmas. Tas tiek nosūtīts uz īpašiem spilveniem vai tvertnēm, pēc tam tas tiek filtrēts un nonāk gāzes balonos.

Baktēriju izmantotais šķidrums uzkrājas apakšā, no kurienes tas periodiski tiek izsūknēts un arī nosūtīts uzglabāšanai. Pēc tam tvertnē tiek iesūknēta jauna kūtsmēslu daļa.

Baktēriju funkcionēšanas temperatūras režīms

Kūtsmēslu pārstrādei biogāzē ir jārada piemēroti apstākļi baktēriju darbībai. daži no tiem tiek aktivizēti temperatūrā virs 30 grādiem - mezofīli. Tajā pašā laikā process ir lēnāks un pirmos produktus var iegūt 2 nedēļu laikā.

Termofīlās baktērijas darbojas temperatūrā no 50 līdz 70 grādiem. Termiņi biogāzes iegūšanai no kūtsmēsliem tiek samazināti līdz 3 dienām. Šajā gadījumā atkritumi ir raudzētas dūņas, kuras izmanto laukos kā mēslojumu labībai. Dūņās nav patogēnu mikroorganismu, helmintu un nezāļu, jo tie iet bojā, pakļaujoties augstām temperatūrām.

Pastāv īpašs termofīlo baktēriju veids, kas spēj izdzīvot līdz 90 grādiem uzkarsētā vidē. Tos pievieno izejvielām, lai paātrinātu fermentācijas procesu.

Temperatūras pazemināšana noved pie termofīlo vai mezofīlo baktēriju aktivitātes samazināšanās. Privātajās mājsaimniecībās biežāk izmanto mezofilus, jo tiem nav nepieciešams speciāli sildīt šķidrumu un gāzes ražošana ir lētāka. Pēc tam, kad tiek iegūta pirmā gāzes partija, to var izmantot, lai sildītu reaktoru ar termofīliem mikroorganismiem.

Svarīgs! Metanogēni nepanes pēkšņas temperatūras izmaiņas, tāpēc ziemā tie visu laiku jātur silti.

Kā sagatavot izejvielas ieliešanai reaktorā

Biogāzes ražošanai no kūtsmēsliem nav nepieciešams speciāli šķidrumam pievienot mikroorganismus, jo tie jau atrodas dzīvnieku ekskrementos. Ir nepieciešams tikai uzturēt temperatūras režīmu un savlaicīgi pievienot jaunu kūtsmēslu šķīdumu. Tam jābūt pareizi sagatavotam.

Šķīduma mitrumam jābūt 90% (šķidra skābā krējuma konsistence), tāpēc ar ūdeni vispirms tiek piepildīti sausie ekskrementi - trušu, zirgu, aitu, kazu mēsli. Cūku kūtsmēsli tīrā veidā nav jāatšķaida, jo tie satur daudz urīna.

Nākamais solis ir kūtsmēslu cietvielu sadalīšana. Jo mazāka ir frakcija, jo labāk baktērijas apstrādās maisījumu un jo vairāk gāzes izdalīsies. Lai to izdarītu, instalācijās tiek izmantots maisītājs, kas pastāvīgi darbojas. Tas samazina risku, ka uz šķidruma virsmas veidosies cieta garoza.

Biogāzes ražošanai ir piemēroti tie kūtsmēslu veidi, kuriem ir visaugstākais skābums. Tos sauc arī par aukstu - cūkgaļu un govs. Skābuma samazināšanās aptur mikroorganismu darbību, tāpēc sākumā jāseko līdzi, cik ilgā laikā tie pilnībā pārstrādā tvertnes tilpumu. Pēc tam pievienojiet nākamo devu.

Gāzes apstrādes tehnoloģija

Pārstrādājot kūtsmēslus biogāzē, izrādās:

• 70% metāna;

• 30% oglekļa dioksīda;

• 1% sērūdeņraža un citu gaistošu savienojumu piemaisījumi.

Lai biogāze kļūtu piemērota lietošanai saimniecībā, tā ir jāattīra no piemaisījumiem. Sērūdeņraža noņemšanai tiek izmantoti speciāli filtri. Fakts ir tāds, ka gaistošie sērūdeņraža savienojumi, izšķīdinot ūdenī, veido skābi. Tas veicina rūsas parādīšanos uz cauruļu vai tvertņu sienām, ja tās ir izgatavotas no metāla.

• Iegūtā gāze tiek saspiesta 9 - 11 atmosfēru spiedienā.

• Tas tiek ievadīts ūdens tvertnē, kur piemaisījumi tiek izšķīdināti šķidrumā.

Rūpnieciskā mērogā tīrīšanai izmanto kaļķi vai aktivēto ogli, kā arī īpašus filtrus.

Kā samazināt mitruma saturu

Ir vairāki veidi, kā patstāvīgi atbrīvoties no ūdens piemaisījumiem gāzē. Viens no tiem ir moonshine princips. Gāze plūst uz augšu pa auksto cauruli. Šķidrums kondensējas un plūst uz leju. Lai to izdarītu, caurule tiek pārvadāta pazemē, kur temperatūra dabiski samazinās. Paaugstinoties, paaugstinās arī temperatūra, un izžuvusī gāze nonāk krātuvē.

Otrā iespēja ir ūdens blīvējums. Pēc iziešanas gāze nonāk traukā ar ūdeni un tur tiek attīrīta no piemaisījumiem. Šo metodi sauc par vienpakāpes metodi, kad ar ūdens palīdzību biogāze tiek nekavējoties attīrīta no visām gaistošajām vielām un mitruma.

Kādas iekārtas tiek izmantotas biogāzes ražošanai

Ja instalāciju plānots izvietot netālu no saimniecības, tad labākais variants būtu saliekams dizains, ko viegli transportēt uz citu vietu. Iekārtas galvenais elements ir bioreaktors, kurā ielej izejvielas un notiek fermentācijas process. Lielie uzņēmumi izmanto tvertnes tilpums 50 kubikmetri.

Privātās saimniecības būvē pazemes tvertnes kā bioreaktoru. Tie ir izklāti no ķieģeļiem sagatavotā bedrē un pārklāti ar cementu. Betons palielina konstrukcijas drošību un neļauj gaisam iekļūt. Apjoms ir atkarīgs no tā, cik daudz izejvielu tiek saņemts no mājdzīvniekiem dienā.

Virsmas sistēmas ir populāras arī mājās. Ja vēlaties, iekārtu var izjaukt un pārvietot uz citu vietu, atšķirībā no stacionāra pazemes reaktora. Kā tvertne tiek izmantotas plastmasas, metāla vai polivinilhlorīda mucas.

Pēc vadības veida ir:

• automātiskās stacijas, kurās atkritumu izejvielu uzpildīšana un atsūknēšana tiek veikta bez cilvēka iejaukšanās;

• mehānisks, kur viss process tiek kontrolēts manuāli.

Ar sūkņa palīdzību iespējams atvieglot tvertnes iztukšošanu, kurā nonāk atkritumi pēc fermentācijas. Daži amatnieki izmanto sūkņus, lai sūknētu gāzi no spilveniem (piemēram, automašīnu kamerām) uz attīrīšanas iekārtu.

Mājas ražotnes shēma biogāzes ražošanai no kūtsmēsliem

Pirms biogāzes stacijas būvniecības savā reģionā, jums vajadzētu iepazīties ar iespējamo apdraudējumu, kas var uzspridzināt reaktoru. Galvenais nosacījums ir skābekļa trūkums.

Metāns ir sprādzienbīstama gāze un tā var aizdegties, taču šim nolūkam tas ir jāuzsilda virs 500 grādiem. Ja biogāze tiek sajaukta ar gaisu, izveidosies pārspiediens, kas pārplīsīs reaktoru. Betons var saplaisāt un nebūs piemērots turpmākai lietošanai.

Video: Biogāze no putnu izkārnījumiem

Lai spiediens nenoplēstu vāku, tiek izmantots pretsvars, aizsargblīve starp vāku un tvertni. Tvertne nav pilnībā piepildīta - vismaz vajadzētu būt 10% tilpuma gāzes izvadam. Labāk - 20%.

Tātad, lai izveidotu bioreaktoru ar visām jūsu vietnē esošajām ierīcēm, jums ir nepieciešams:

• Ir labi izvēlēties vietu tā, lai tā būtu prom no mājokļa (jūs nekad nezināt, kas).

• Aprēķiniet aptuveno kūtsmēslu daudzumu, ko dzīvnieki izdala katru dienu. Kā skaitīt - lasiet tālāk.

• Izlemiet, kur novietot iekraušanas un izkraušanas cauruli, kā arī cauruli mitruma kondensēšanai iegūtajā gāzē.

• Izlemiet par atkritumu tvertnes atrašanās vietu (noklusējuma mēslojums).

• Izrakt bedri, pamatojoties uz izejvielu daudzuma aprēķiniem.

• Izvēlieties konteineru, kas kalpos kā kūtsmēslu rezervuārs, un uzstādiet to bedrē. Ja plānots betona reaktors, tad bedres dibenu ielej ar betonu, sienas izklāj ar ķieģeļiem un apmesta ar betona javu. Pēc tam jums jādod laiks nožūt.

• Savienojumi starp reaktoru un caurulēm tiek noslēgti arī tvertnes ieguldīšanas stadijā.

• Aprīkojiet lūku reaktora pārbaudei. Starp to ir ievietots hermētisks blīvējums.

Ja klimats ir auksts, tad pirms betonēšanas vai plastmasas tvertnes uzstādīšanas viņi domā par veidiem, kā to sildīt. Tās var būt sildīšanas ierīces vai lente, ko izmanto "siltās grīdas" tehnoloģijā.

Darba beigās pārbaudiet, vai reaktorā nav noplūdes.

Gāzes daudzuma aprēķins

No vienas tonnas kūtsmēslu var iegūt aptuveni 100 kubikmetru gāzes. Jautājums ir par to, cik daudz pakaišu mājdzīvnieki dod dienā:

• vistas gaļa - 165 g dienā;

• govs - 35 kg;

• kaza - 1 kg;

• zirgs - 15 kg;

• aitas - 1 kg;

• cūka - 5 kg.

Reiziniet šos skaitļus ar galviņu skaitu un iegūsiet apstrādājamo ekskrementu dienas devu.

Vairāk gāzes iegūst no govīm un cūkām. Ja maisījumam pievienosiet tādus enerģētiski spēcīgus augus kā kukurūza, biešu galotnes, prosa, tad palielināsies biogāzes daudzums. Mitriem augiem un aļģēm ir liels potenciāls.

Visvairāk ir gaļas kombinātu atkritumos. Ja tuvumā ir tādas fermas, tad var kooperēties un uzstādīt vienu reaktoru visiem. Bioreaktora atmaksāšanās laiks ir 1-2 gadi.

Atkritumu biomasa pēc gāzes ražošanas

Pēc kūtsmēslu apstrādes reaktorā blakusprodukts ir biodūņas. Anaerobās atkritumu pārstrādes laikā baktērijas izšķīdina apmēram 30% organisko vielu. Pārējais izceļas nemainīgs.

Šķidrā viela ir arī metāna fermentācijas blakusprodukts, un to izmanto arī lauksaimniecībā sakņu apstrādei.

Oglekļa dioksīds ir atkritumu frakcija, ko biogāzes ražotāji cenšas noņemt. Bet, ja to izšķīdina ūdenī, tad arī šis šķidrums var noderēt.

Pilnīga biogāzes augu produktu izmantošana

Lai pilnībā izmantotu pēc kūtsmēslu apstrādes iegūtos produktus, ir jāuztur siltumnīca. Pirmkārt, organisko mēslojumu var izmantot visu gadu dārzeņu audzēšanai, kuru raža būs stabila.

Otrkārt, ogļskābā gāze tiek izmantota kā virskārta - saknes vai lapas, un tā izlaide ir aptuveni 30%. Augi absorbē oglekļa dioksīdu no gaisa un tajā pašā laikā labāk aug un iegūst zaļo masu. Ja konsultēsieties ar jomas speciālistiem, viņi palīdzēs uzstādīt iekārtas, kas oglekļa dioksīdu no šķidras formas pārvērš gaistošā vielā.

Video: Biogāze 2 dienās

Lieta tāda, ka lopkopības fermas uzturēšanai var saņemt daudz enerģijas resursu, īpaši vasarā, kad nav jāsilda govju kūts vai cūkkūtis.

Tāpēc ieteicams nodarboties ar citu ienesīgu darbību – videi draudzīgu siltumnīcu. Pārējos produktus var uzglabāt atdzesējamās telpās – tās pašas enerģijas dēļ. Saldēšanas vai jebkura cita iekārta var darboties ar elektrību, ko rada gāzes akumulators.

Izmantot kā mēslojumu

Papildus gāzes ražošanai bioreaktors ir noderīgs ar to, ka atkritumi tiek izmantoti kā vērtīgs mēslojums, kas aiztur gandrīz visu slāpekli un fosfātus. Ievadot kūtsmēslus augsnē, neatgriezeniski tiek zaudēti 30–40% slāpekļa.

Lai samazinātu slāpekļa vielu zudumus, augsnē ievada svaigus ekskrementus, bet pēc tam izdalītais metāns bojā augu sakņu sistēmu. Pēc kūtsmēslu apstrādes metāns tiek izmantots savām vajadzībām, un visas barības vielas tiek saglabātas.

Kālijs un fosfors pēc fermentācijas pāriet helātu formā, ko augi absorbē par 90%. Skatoties kopumā, tad 1 tonna raudzētu kūtsmēslu var aizstāt 70 - 80 tonnas parasto dzīvnieku ekskrementu.

Anaerobā apstrāde saglabā visu kūtsmēslos esošo slāpekli, pārvēršot to amonija formā, kas palielina jebkuras kultūras ražu par 20%.

Šāda viela nav bīstama sakņu sistēmai, un to var lietot 2 nedēļas pirms kultūru stādīšanas atklātā zemē, lai organiskās vielas šoreiz tiktu apstrādātas ar augsnes aerobajiem mikroorganismiem.

Pirms lietošanas bioloģisko mēslojumu atšķaida ar ūdeni proporcijā 1:60. Tam piemērotas gan sausās, gan šķidrās frakcijas, kas pēc fermentācijas nonāk arī atkritumu izejvielu tvertnē.

Uz hektāru nepieciešams no 700 līdz 1000 kg/l neatšķaidīta mēslojuma. Ņemot vērā, ka no viena kubikmetra reaktora platības dienā tiek iegūti līdz 40 kg mēslojuma, mēneša laikā, pārdodot organisko vielu, iespējams nodrošināt ne tikai savu, bet arī blakus esošo zemes gabalu.

Kādas barības vielas var iegūt pēc kūtsmēslu apstrādes

Raudzēto kūtsmēslu kā mēslošanas līdzekļa galvenā vērtība ir humīnskābju klātbūtnē, kuras kā čaumalas aiztur kālija un fosfora jonus. Ilgstošas ​​​​uzglabāšanas laikā oksidējoties gaisā, mikroelementi zaudē savas derīgās īpašības, bet, gluži pretēji, tās iegūst anaerobās apstrādes laikā.

Humātiem ir pozitīva ietekme uz augsnes fizikālo un ķīmisko sastāvu. Organisko vielu ievadīšanas rezultātā pat vissmagākās augsnes kļūst mitruma caurlaidīgākas. Turklāt organiskās vielas ir barība augsnes baktērijām. Viņi tālāk apstrādā paliekas, ko anaerobi nav apēduši, un izdala humīnskābes. Šī procesa rezultātā augi saņem barības vielas, kas pilnībā uzsūcas.

Papildus galvenajiem - slāpeklim, kālijam un fosforam - biomēslojumā ir mikroelementi. Bet to skaits ir atkarīgs no izejvielas - augu vai dzīvnieku izcelsmes.

Dūņu uzglabāšanas metodes

Raudzētos kūtsmēslus vislabāk uzglabāt sausā stāvoklī. Tas atvieglo iepakošanu un transportēšanu. Sausā viela zaudē mazāk derīgās īpašības un to var uzglabāt slēgtā veidā. Lai gan gada laikā šāds mēslojums nemaz nebojājas, tālāk tas ir jāslēdz maisā vai traukā.

Šķidrās formas jāuzglabā slēgtos traukos ar cieši pieguļošiem vākiem, lai novērstu slāpekļa izplūdi.

Galvenā biomēslojuma ražotāju problēma ir tirdzniecība ziemā, kad augi ir miera stāvoklī. Pasaules tirgū šādas kvalitātes mēslošanas līdzekļu izmaksas svārstās no 130 USD par tonnu. Ja izveidojat koncentrātu iepakošanas līniju, divu gadu laikā varat atmaksāt savu reaktoru.

Sveiki, dārgie lasītāji! Esmu projekta Fertilizers.NET radītājs. Prieks redzēt katru no jums savās lapās. Es ceru, ka rakstā sniegtā informācija bija noderīga. Vienmēr atvērts saziņai - komentāri, ieteikumi, ko vēl vēlaties redzēt vietnē un pat kritika, varat rakstīt man VKontakte, Instagram vai Facebook (apaļās ikonas zemāk). Visu mieru un laimi! 🙂

Mūsdienu pasaule ir veidota uz arvien pieaugoša patēriņa, tāpēc minerālu un izejvielu resursi izsīkst īpaši ātri. Tajā pašā laikā daudzās lopkopības saimniecībās ik gadu tiek uzkrāti miljoniem tonnu smirdīgu kūtsmēslu, un to iznīcināšanai tiek tērēti ievērojami līdzekļi. Cilvēki arī neatpaliek bioloģisko atkritumu ražošanā. Par laimi, ir izstrādāta tehnoloģija, kas ļauj vienlaikus risināt šīs problēmas: kā izejvielu izmantot bioatkritumus (galvenokārt kūtsmēslus), iegūt videi draudzīgu atjaunojamo degvielu – biogāzi. Šādu inovatīvu tehnoloģiju izmantošana ir radījusi jaunu daudzsološu nozari – bioenerģiju.

Kas ir biogāze

Biogāze ir gaistoša, bezkrāsaina, gāzveida viela bez smaržas. Tas sastāv no 50-70 procentiem metāna, līdz 30 procentiem no tā ir oglekļa dioksīds CO2 un vēl 1-2 procenti - gāzveida vielas - piemaisījumi (no tiem attīrot, tiek iegūts tīrākais biometāns).

Šīs vielas kvalitatīvie fizikāli ķīmiskie rādītāji tuvojas parastajai augstas kvalitātes dabasgāzei. Pēc zinātnieku domām, biogāzei ir ļoti augstas siltumietilpības: piemēram, viena kubikmetra šī dabiskā kurināmā sadegšanas laikā izdalītais siltums ir līdzvērtīgs pusotra kilograma ogļu siltumam.

Biogāzes izdalīšanās notiek, pateicoties īpaša veida baktēriju - anaerobo - dzīvībai svarīgai aktivitātei, savukārt mezofīlās baktērijas aktivizējas, kad vide tiek uzkarsēta līdz 30-40 grādiem pēc Celsija, un termofīlās baktērijas vairojas augstākā temperatūrā - līdz +50 grādiem. .

Organiskās izejvielas to fermentu ietekmē sadalās, izdaloties bioloģiskai gāzei.

Izejvielas biogāzei

Ne visi organiskie atkritumi ir piemēroti pārstrādei biogāzē. Piemēram, putnu fermu un cūku fermu pakaišus tīrā veidā nevar izmantot kategoriski, jo tiem ir augsts toksicitātes līmenis. Lai no tiem iegūtu biogāzi, šādiem atkritumiem nepieciešams pievienot atšķaidīšanas vielas: skābbarības masu, zaļās zāles masu, kā arī govju kūtsmēslus. Pēdējais komponents ir vispiemērotākā izejviela videi draudzīgas degvielas iegūšanai, jo govis ēd tikai augu barību. Taču jākontrolē arī smago metālu piemaisījumu, ķīmisko komponentu, virsmaktīvo vielu saturs, kam principā nevajadzētu būt izejvielās. Ļoti svarīgs punkts ir antibiotiku un dezinfekcijas līdzekļu kontrole. To klātbūtne kūtsmēslos var novērst neapstrādātas masas sadalīšanās procesu un gaistošu gāzu veidošanos.

Papildus informācija. Pilnībā bez dezinfekcijas līdzekļiem iztikt nevar, jo pretējā gadījumā uz biomasas augstas temperatūras ietekmē sāk veidoties pelējums. Tāpat ir nepieciešams sekot līdzi un laikus attīrīt kūtsmēslus no mehāniskiem piemaisījumiem (naglas, skrūves, akmeņi u.c.), kas var ātri sabojāt biogāzes iekārtas. Biogāzes iegūšanai izmantojamo izejvielu mitrumam jābūt vismaz 80-90%.

Gāzu veidošanās mehānisms

Lai bezgaisa fermentācijas (zinātniski saukta par anaerobo fermentāciju) laikā no organiskajām izejvielām atbrīvotos biogāze, ir nepieciešami atbilstoši apstākļi: noslēgts konteiners un paaugstināta temperatūra. Ja tas tiek darīts pareizi, saražotā gāze paceļas augšā, kur tā tiek izvēlēta lietošanai, un paliek izcils bioloģiski organiskais lauksaimniecības mēslojums, bagāts ar slāpekli un fosforu, bet brīvs no kaitīgiem mikroorganismiem. Pareizai un pilnīgai procesu norisei ļoti svarīgs ir temperatūras režīms.

Pilns kūtsmēslu pārvēršanas ekoloģiskā degvielā cikls ir no 12 dienām līdz mēnesim, tas ir atkarīgs no izejvielu sastāva. No viena litra reaktora lietderīgā tilpuma iegūst aptuveni divus litrus biogāzes. Ja tiek izmantotas modernākas iekārtas, tad biodegvielas ražošanas process tiek paātrināts līdz 3 dienām, un biogāzes ražošana palielinās līdz 4,5-5 litriem.

Kopš 18. gadsimta beigām cilvēki sāka pētīt un izmantot biodegvielas ieguves tehnoloģiju no organiskiem dabas avotiem, un bijušajā PSRS pirmā iekārta biogāzes ražošanai tika izstrādāta jau pagājušā gadsimta 40. gados. Mūsdienās šīs tehnoloģijas kļūst arvien svarīgākas un populārākas.

Biogāzes priekšrocības un trūkumi

Biogāzei kā enerģijas avotam ir nenoliedzamas priekšrocības:

• tas kalpo ekoloģiskās situācijas uzlabošanai vietās, kur to plaši izmanto, jo līdz ar piesārņojošās degvielas izmantošanas samazināšanos notiek ļoti efektīva bioloģisko atkritumu iznīcināšana un notekūdeņu dezinfekcija, t.i. biogāzes iekārtas darbojas kā tīrīšanas stacija;
• izejvielas šī fosilā kurināmā ražošanai ir atjaunojamas un praktiski bez maksas - kamēr fermās tiks baroti dzīvnieki, tie ražos biomasu un līdz ar to arī degvielu biogāzes stacijām;
• iekārtu iegāde un izmantošana ir ekonomiski izdevīga - iegādāta biogāzes stacija vairs neprasīs nekādus ieguldījumus, un to ir viegli un lēti uzturēt; piemēram, biogāzes stacija izmantošanai saimniecībā sāk atmaksāties jau trīs gadus pēc palaišanas; nav jābūvē inženierkomunikācijas un elektropārvades līnijas, biostacijas palaišanas izmaksas tiek samazinātas par 20 procentiem;
• nav nepieciešams pievest tādas inženierkomunikācijas kā elektrolīnijas un gāzes vadi;
• biogāzes ražošana stacijā, izmantojot vietējās organiskās izejvielas, ir bezatkritumu uzņēmums, pretstatā uzņēmumiem, kas izmanto tradicionālos enerģijas nesējus (gāzes vadus, katlu mājas utt.), atkritumi nepiesārņo vidi un tiem nav nepieciešama vieta. uzglabāšana;
• izmantojot biogāzi, atmosfērā tiek izdalīts noteikts daudzums oglekļa dioksīda, kā arī sēra, tomēr šie daudzumi ir minimāli, salīdzinot ar to pašu dabasgāzi un tiek asimilēti ar zaļajām zonām elpošanas laikā, tāpēc bioetanola devums siltumnīcas efekts ir minimāls;
• salīdzinot ar citiem alternatīvajiem enerģijas avotiem, biogāzes ražošana vienmēr ir stabila, biogāzes ražotņu darbību un produktivitāti var kontrolēt pats cilvēks (atšķirībā no, piemēram, saules baterijām), saliekot vairākas ražotnes vienā vai, tieši otrādi, sadalot atsevišķas sadaļas, lai samazinātu negadījumu risku;
• izplūdes gāzēs, izmantojot biodegvielu, oglekļa monoksīda saturs tiek samazināts par 25 procentiem, bet slāpekļa oksīdu saturs - par 15;
• papildus kūtsmēsliem dažus augu veidus var izmantot, lai iegūtu biomasu degvielai, piemēram, sorgo palīdzēs uzlabot augsnes stāvokli;
• Pievienojot benzīnam bioetanolu, palielinās tā oktānskaitlis, un pati degviela kļūst izturīgāka pret triecieniem, ievērojami samazinās tās pašaizdegšanās temperatūra.

Biogāze– nav ideāla degviela, tā un tās ražošanas tehnoloģija arī nav bez trūkumiem:

• organisko izejvielu pārstrādes ātrums biogāzes ražošanas iekārtās ir tehnoloģiju vājais punkts salīdzinājumā ar tradicionālajiem enerģijas avotiem;
• bioetanolam ir zemāka siltumspēja nekā degvielai no naftas – izdalās par 30 procentiem mazāk enerģijas;
• process ir diezgan nestabils, tā uzturēšanai nepieciešams liels daudzums noteiktas kvalitātes enzīmu (piemēram, govju uztura maiņa lielā mērā ietekmē kūtsmēslu izejvielu kvalitāti);
• negodīgi biomasas ražotāji pārstrādes stacijām var ievērojami noplicināt augsni, palielinoties sējai, tādējādi pārkāpjot teritorijas ekoloģisko līdzsvaru;
• caurulēs un tvertnēs ar biogāzi var pazemināties spiediens, kas novedīs pie krasas biodegvielas kvalitātes pazemināšanās.

Kur izmanto biogāzi?

Pirmkārt, šī ekoloģiskā biodegviela tiek izmantota iedzīvotāju sadzīves vajadzību apmierināšanai, kā dabasgāzes aizvietotājs, apkurei un ēdiena gatavošanai. Uzņēmumi var izmantot biogāzi, lai uzsāktu slēgtu ražošanas ciklu: īpaši efektīva tās izmantošana ir gāzturbīnās. Pareizi noregulējot un pilnībā apvienojot šādu turbīnu ar biodegvielas iekārtu, tās izmaksas konkurē ar lētāko kodolenerģiju.

Biogāzes izmantošanas efektivitāti ir ļoti viegli aprēķināt. Piemēram, no vienas liellopu vienības var iegūt līdz 40 kilogramiem kūtsmēslu, no kuriem tiek saražots pusotrs kubikmetrs biogāzes, kas ir pietiekami, lai saražotu 3 kilovatus stundā elektroenerģijas.

Nosakot saimniecības elektroenerģijas vajadzības, iespējams noteikt, kāda veida biogāzes staciju izmantot. Ar nelielu govju skaitu biogāzi vislabāk ražot mājas apstākļos, izmantojot vienkāršu mazjaudas biogāzes iekārtu.

Ja saimniecība ir ļoti liela, un tajā pastāvīgi rodas liels daudzums bioatkritumu, izdevīgi ir uzstādīt automatizētu industriālā tipa biogāzes sistēmu.

Piezīme! Projektējot un nododot ekspluatācijā, šeit būs nepieciešama kvalificētu speciālistu palīdzība.

Biogāzes stacijas būvniecība

Jebkura bioinstalācija sastāv no šādām galvenajām daļām:

• bioreaktors, kurā notiek kūtsmēslu maisījuma biodegradācija;
• organiskās degvielas padeves sistēma;
• vienība bioloģisko masu sajaukšanai;
• ierīces vēlamā temperatūras līmeņa izveidošanai un uzturēšanai;
• tvertnes iegūtās biogāzes ievietošanai tajās (gāzes turētāji);

• konteineri izveidoto cieto frakciju ievietošanai tur.

Šis ir pilns industriālo automatizēto iekārtu elementu saraksts, savukārt biogāzes stacija privātmājai ir daudz vienkāršāk projektēta.

Bioreaktoram jābūt pilnībā noslēgtam, t.i. skābekļa piekļuve nav atļauta. Tas var būt metāla konteiners cilindra formā, kas uzstādīts uz augsnes virsmas, šiem nolūkiem labi piemērotas bijušās degvielas tvertnes ar ietilpību 50 kubikmetri. Gatavi saliekamie bioreaktori ir ātri montējami/demontējami un viegli pārvietojami uz jaunu vietu.

Ja gaidāma neliela biogāzes stacija, tad vēlams reaktoru novietot pazemē un izgatavot ķieģeļu vai betona tvertnes, kā arī metāla vai PVC mucu formā. Šādu bioenerģijas reaktoru iespējams novietot iekštelpās, tomēr ir nepieciešams nodrošināt pastāvīgu gaisa ventilāciju.

Bunkuri bioloģisko izejvielu sagatavošanai ir nepieciešams sistēmas elements, jo pirms nokļūšanas reaktorā tas jāsagatavo: jāsadrupina daļiņās līdz 0,7 milimetriem un jāizmērcē ūdenī, lai izejmateriāla mitruma saturs sasniegtu 90. procentiem.

Izejvielu padeves sistēmas sastāv no izejmateriālu uztvērēja, ūdensvada un sūkņa sagatavotās masas padevei reaktorā.

Ja bioreaktors ir izgatavots pazemē, izejmateriālu konteineru novieto uz virsmas, lai sagatavotais substrāts gravitācijas ietekmē ieplūstu reaktorā pats par sevi. Ir iespējams arī novietot izejmateriālu uztvērēju tvertnes augšpusē, un tādā gadījumā ir nepieciešams sūknis.

Atkritumu izvads atrodas tuvāk apakšai, pretī izejvielu ieplūdei. Cieto frakciju uztvērējs ir izgatavots taisnstūra kastes formā, kur ved izplūdes caurule. Kad bioreaktorā nonāk jauna sagatavotā biosubstrāta daļa, tāda paša tilpuma cieto atkritumu partija tiek ievadīta uztvērējā. Nākotnē tos izmantos saimniecībās kā lieliskus biomēslojumus.

Iegūtā biogāze tiek uzglabāta gāzes tvertnēs, kuras parasti novieto reaktora augšpusē un kurām ir koniska vai kupola forma. Gāzes turētāji ir izgatavoti no dzelzs un vairākos slāņos pārkrāsoti ar eļļas krāsu (tas palīdz izvairīties no korozijas iznīcināšanas). Lielajās rūpnieciskajās bioiekārtās biogāzes tvertnes tiek izgatavotas atsevišķu tvertņu veidā, kas savienotas ar reaktoru.

Lai iegūtajai gāzei piešķirtu degšanas īpašības, tā ir jāatbrīvo no ūdens tvaikiem. Biodegviela tiek pievadīta caur cauruli caur ūdens tvertni (hidrauliskā slēdzene), pēc kuras to var padot pa plastmasas caurulēm tieši patēriņam.

Dažreiz jūs varat atrast īpašus maisa formas PVC gāzes turētājus. Tie atrodas tiešā instalācijas tuvumā. Piepildot maisus ar biogāzi, tie atveras, to tilpums palielinās pietiekami, lai uzņemtu visu saražoto gāzi.

Biofermentācijas procesu efektīvai plūsmai nepieciešama pastāvīga substrāta maisīšana. Lai novērstu garozas veidošanos uz biomasas virsmas un palēninātu fermentācijas procesus, ir nepieciešams to pastāvīgi aktīvi sajaukt. Lai to izdarītu, reaktora sānos ir uzstādīti iegremdējami vai slīpi maisītāji maisītāja formā masas mehāniskai sajaukšanai. Mazajām stacijām tās ir manuālas, rūpnieciskajām - ar automātisko vadību.

Anaerobo baktēriju dzīvībai nepieciešamā temperatūra tiek uzturēta, izmantojot automatizētas apkures sistēmas (stacionāriem reaktoriem), tās sāk karsēt, kad siltums nokrītas zem normas un automātiski izslēdzas, sasniedzot normālo temperatūru. Var izmantot arī katlu iekārtas, elektriskos sildītājus, vai arī konteinera apakšā ar izejvielām uzstādīt speciālu sildītāju. Tajā pašā laikā ir jāsamazina siltuma zudumi no bioreaktora, šim nolūkam tas ir ietīts ar stikla vates slāni vai tiek veikta cita siltumizolācija, piemēram, no putupolistirola.

Biogāze dari to pats

Privātmājām šobrīd ļoti aktuāla ir biogāzes izmantošana - no gandrīz bezmaksas kūtsmēsliem var iegūt gāzi gan sadzīves vajadzībām, gan māju un fermu apkurei. Savas biogāzes stacijas esamība ir garantija pret elektrības padeves pārtraukumiem un gāzes cenu kāpumu, kā arī lielisks veids, kā atbrīvoties no bioatkritumiem, kā arī nevajadzīgā papīra.

Pirmajai celtniecībai visloģiskāk ir izmantot vienkāršas shēmas, šādas konstrukcijas būs uzticamākas un kalpos ilgāk. Nākotnē instalāciju var papildināt ar sarežģītākām detaļām. 50 kvadrātmetru mājai pietiekamu daudzumu gāzes iegūst ar fermentācijas tvertnes tilpumu 5 kubikmetri. Lai nodrošinātu pastāvīgu temperatūras režīmu, kas nepieciešams pareizai fermentācijai, var izmantot apkures cauruli.

Pirmajā būvniecības posmā viņi izrok tranšeju bioreaktoram, kuras sienas jāpastiprina un jānoblīvē ar plastmasas, betona maisījuma vai polimēru gredzeniem (vēlams ar tukšu dibenu - tie būs periodiski jāmaina, kad tie tiek izmantoti). ).

Otrais posms ir gāzes drenāžas uzstādīšana polimēru cauruļu veidā ar daudziem caurumiem. Uzstādīšanas laikā jāņem vērā, ka cauruļu virsotnēm ir jāpārsniedz plānotais reaktora uzpildes dziļums. Izplūdes cauruļu diametram jābūt ne vairāk kā 7-8 centimetriem.

Nākamais solis ir izolācija. Pēc tam ir iespējams piepildīt reaktoru ar sagatavoto substrātu, pēc tam to ietin plēvē, lai palielinātu spiedienu.

Ceturtajā posmā tiek montēti kupoli un izplūdes caurule, kas novietota kupola augstākajā punktā un savieno reaktoru ar gāzes turētāju. Gāzes tvertni var noklāt ar ķieģeļiem, virsū uzmontēts nerūsējošā tērauda siets un apšūts ar apmetumu.

Gāzes tvertnes augšējā daļā ir ievietota lūka, kas hermētiski aizveras, no tās tiek izņemta gāzes caurule ar vārstu spiediena izlīdzināšanai.

Svarīgs! Iegūtā gāze ir pastāvīgi jāizņem un jāizlieto, jo tās ilgstoša uzglabāšana bioreaktora brīvajā daļā var izraisīt sprādzienu no augsta spiediena. Ir nepieciešams nodrošināt ūdens blīvējumu, lai biogāze nesajauktos ar gaisu.

Lai sildītu biomasu, var uzstādīt spirāli, kas nāk no mājas apkures sistēmas – tas ir daudz ekonomiski izdevīgāk nekā izmantot elektriskos sildītājus. Ārējo apkuri var nodrošināt ar tvaika palīdzību, tas izslēgs izejvielu pārkaršanu virs normas.

Kopumā biogāzes stacija "dari pats" nav tik sarežģīta struktūra, taču, to iekārtojot, ir jāpievērš uzmanība vissīkākajām detaļām, lai izvairītos no ugunsgrēkiem un iznīcināšanas.

Papildus informācija. Pat visvienkāršākās bioloģiskās instalācijas izbūve ir jānoformē ar attiecīgiem dokumentiem, ir jābūt tehnoloģiskai shēmai un iekārtu uzstādīšanas kartei, jāsaņem Sanitāri epidemioloģiskās stacijas, ugunsdzēsības un gāzes dienestu saskaņojums.

Mūsdienās alternatīvo enerģijas avotu izmantošana uzņem apgriezienus. Tostarp ļoti perspektīva bioenerģijas apakšnozare ir biogāzes ražošana no organiskajiem atkritumiem, piemēram, kūtsmēsliem un skābbarības. Biogāzes ražošanas stacijas (rūpnieciskās vai mazās mājas) spēj atrisināt atkritumu izvešanas, ekoloģiskās degvielas un siltuma, kā arī kvalitatīva lauksaimniecības mēslojuma iegūšanas problēmas.

Video

Biogāzes stacijas saimniecībām, cena ir atkarīga no komponentu skaita, dažādiem parametriem, kas raksturīgi šādām ierīcēm, svārstās 170 tūkstošu rubļu robežās.

Viņi strādā, lai galaprodukta apstrādes rezultātā iegūtu videi draudzīgu degvielu, mēslojumu, kas tiek ražots blokā, kurā ietilpst tehniskās konstrukcijas, ierīces, apvienotas vienā tehnoloģiskā ciklā.

Mājas biogāzes stacijas kādu dienu lauku iedzīvotājiem var pilnībā aizstāt dārgos enerģijas avotus. Ekonomiskās kataklizmas liek lauksaimniecības iekārtu izstrādātājiem ražot dabas resursu analogus improvizētu izejvielu veidā, lai samazinātu privātās viensētas, saimniecības uzturēšanas izmaksas.

Lauksaimnieku mērķi ir dažādi – citi iegūst lētu enerģiju, svarīgi ir pārstrādāt atkritumus ar nelielas mini instalācijas palīdzību:

• liellopi

Darba rezultātā tiek iegūts biomēslojums un savs enerģijas avots. Turklāt zemnieku saimniecībām ir jāatbrīvojas no dažādiem sadzīves atkritumu uzkrājumiem, tajā palīdz ērta, universāla struktūra, kas dod noderīgus produktus, nevis nevajadzīgus.

Kas apkalpo iekārtu

Mūsdienīgās lauku saimniecībās noderēs mazās biogāzes stacijas. Lielākas ierīces izmanto nopietni lopkopji, kur nav iespējams pastāvēt bez vienībām, kas ražo nepieciešamās enerģijas sugas.

Pamatojums uzstādīšanai privātmājas vai lielas saimniecības pagalmā ir organisko vielu uzkrāšanās, jo jebkurai iekārtai ir nepieciešama jauda, ​​lai tā darbotos.

Pasaule cīnās par vides ekoloģiju, vispieņemamākie līdzekļi tam ir biogāzes objektu celtniecība, tie izdala tīras vielas un patērē alternatīvās degvielas. Pamatojoties uz to, ierīces ir saņēmušas pieprasījumu mūsu valsts un ārzemēs.

Standarta aprīkojums

Inženieri komplektē dažāda izmēra mehānismus. Ražošana ir atkarīga no nepieciešamās jaudas, kas ir jāapstrādā iekārtai un jāizsniedz apmaiņā. Standarta skata instalācija sastāv no šādiem komponentiem:

• uzglabāšanas tvertne, tā saņem materiālu ieguvei
• mikseri, dzirnavas strukturāli atšķiras viena no otras, tie sasmalcina lielus neapstrādātus fragmentus
• gāzes tvertne, hermētiski noslēgta, šeit uzkrājas gāze
• reaktors tvertnes formā, kurā veidojas biodegviela
• ierīces, kas ievada izejvielas konteinerā
• iekārtas, kas pārsūta saņemto degvielu no viena punkta uz citu turpmākai pārveidei
  automātiskās sistēmas, kas aizsargā un kontrolē ražošanas procesu

Tehnoloģiskā cikla darbs ir izstrādāts līdz vissīkākajai detaļai, lai cilvēkam atvieglotu iekārtas apkopi apstrādes periodā.

Kā tas strādā

Agregātu darbība balstās uz principu par dažāda rakstura baktēriju veidojumu ietekmi uz organiskajām vielām, izraisot fermentāciju. Šie procesi notiek reaktora iekšienē. No dažu produktu sadalīšanās tiek iegūta cita viela, kas sastāv no:

• metāns
• oglekļa dioksīds
• amonjaka, sērūdeņraža, slāpekļa piemaisījumi

Darbības princips sastāv no šādām darbībām:

• izejvielas tiek ievadītas uzglabāšanas tvertnē
• materiāls tiek sadalīts, sūkņi, konveijeri virzās uz skābes tvertni, šajā tvertnē biomasa tiek pakļauta papildu karsēšanai
• izturīgs, skābes izturīgs, cieši noslēgts reaktors pieņem sagatavotas izejvielas biogāzes radīšanai

Reaktorā tiek uzstādītas ierīces, kas nodrošina papildu uzsildīšanu, +40 grādu robežās no vielu sajaukšanas, rada tām piemērotus apstākļus, paātrinot sadalīšanās un fermentācijas procesus, no kuriem veidojas galaprodukts. Pārstrādes līmenis ir atkarīgs no iekārtas jaudas un atkritumu veida.

Procesā:

• gāzes uzkrāšana tiek veikta gāzes tvertnēs, tās tiek montētas kā atsevišķs elements vai savienotas kopā ar korpusu
• reaktora jauda tiek savākta, pēc sadalīšanas procedūras pabeigšanas tā tiek nodota lietošanai
• gāzes tvertnes tvertnē tiek radīts pietiekams spiediens, lai gāzi pārvietotu attīrīšanas sistēmā, tādā veidā patērētājs to izmantos dažādās darbības jomās.
• paredzētajam lietojumam iegūt vielas mēslošanas līdzekļiem pēc to sadalīšanas komponentos šķidrā vai cietā veidā un pārnest uz uzglabāšanas daļu

Pieņemot lēmumu par būvniecības uzsākšanu, būtu jāņem vērā apstākļi, kādos biogāzes stacijas darbojas ar nepieciešamo efektivitāti.

Pamata izvēles iespējas

Sliktas ierīces funkcionalitātes iemesls ir slikta plānošana. Kļūdas var pamanīt uzreiz vai pēc kāda laika. Tiek veikts rūpīgs un visaptverošs pētījums, lai izslēgtu iekārtu bojājumus. Procedūra sākas pēc izejvielu pieejamības noteikšanas un to, cik tas nepieciešams normālai energoresursu pastāvēšanai.

Reaktoru un tā izmērus ietekmē:

• apstrādes apjoms
• materiāla kvalitāte
• izejviela
• temperatūras režīms
• fermentācijas periods

Praksē konkrētā saimniecībā uzmanība jāpievērš šādiem punktiem:

• materiālu ikdienas ielāde attiecībā pret reaktora izmēru
• konteinera tilpums, kurā pārstrādā atkritumus
• aprēķināt izlaidi
• iespēja līdzsvarot rezultātu un faktisko patēriņu

Pirms aprīkojuma uzstādīšanas jums ir jāizdara izvēle:

• labākā vieta uzstādīšanai
• modeļi, kas piemēroti dizaina iezīmēm

Galvenie kritēriji, uz kuriem balstās konstruktīvā izvēle, ir vieta un pazemes vai virszemes būves definīcija. Turklāt, sakārtojot konstrukciju augšpusē, ir jāizlemj, kā uzstādīt reaktoru vertikālā vai horizontālā stāvoklī.

Biomēslojums tiek uzglabāts objektā esošajās ēkās vai bedrēs, metāla mucās. Izmaksas samazinās instalācijas gatavās daļas, ja tās atrodas saimniecībā. Materiālu uzkrāšanās nosaka to tvertņu izmēru un formu, kurās tie tiek sajaukti, kā arī to, kāds reaktors ir nepieciešams, ierīces vielu sildīšanai, sasmalcināšanai un sajaukšanai.

Izvēlētajai reaktora konstrukcijai jāatbilst:

• praktiskums
• apkopes vienkāršība
• gāzes un ūdens necaurlaidīga, lai novērstu noplūdes un saglabātu gāzi pilnībā

Priekšnoteikums efektīvai darbībai ir augstas kvalitātes siltumizolācijas klātbūtne. Ir iespējams samazināt būvniecības izmaksas un siltuma zudumus ar minimālu virsmas laukumu.

Konstrukcijai jābūt stabilai, jāiztur spiediena slodzes:

• izejvielas

Instalācijas ir aprīkotas šādās optimālākajās formās:

• olas formas
• cilindrisks
• konusveida
• pusapaļa

Nav ieteicams aprīkot kvadrātveida formas no betona vai ķieģeļiem. Izejviela rada spiedienu uz stūriem, izraisot plaisu parādīšanos, izjaucot iekšienē notiekošos procesus, uzkrājas cieti fragmenti. Materiāli labāk klīst, izžuvušas virsmas neparādās konstrukcijās ar iekšējām starpsienām.

Labākie būvmateriāli ir:

• Tērauds - šajos konteineros var sasniegt absolūtu hermētiskumu, tos ir viegli izgatavot, tie iztur slodzes. Problēma ir paaugstināta uzņēmība pret koroziju. Virsmas tiek apstrādātas, lai novērstu rūsu. Ja fermā ir metāla tvertne, tās kvalitāte jāpārbauda no visām pusēm. Atbrīvojieties no nepilnībām.
• Plastmasa - no šī materiāla izgatavotās tvertnes tiek ražotas mīkstas un cietas. Pirmais variants ir mazāk piemērots, jo bojājumus ir viegli nodarīt, to ir grūti izolēt. Cietās plastmasas tvertnes ir stabilas un nerūsē.
• Dažas jaunattīstības valstis izmanto betonu. Tiem nav ierobežojumu ekspluatācijas ziņā, īpaši pārklājumi var novērst plaisu parādīšanos.
• Ķieģeļus izmanto Indija un Ķīna. Šim nolūkam tiek izmantoti tikai labi sadedzināti izstrādājumi vai mūrētas sienas no betona blokiem vai akmens.

Uzstādot iekārtas no betona, ķieģeļiem vai akmens, ir jārūpējas par iekšējo ugunsizturīgo apdari, kas ir izturīga pret organiskām vielām un sērūdeņradi.

Konstrukcijas atrašanās vieta ir jāuztver īpaši nopietni, lai nodrošinātu šādus faktorus:

• brīvās platības
• attālums no mājokļa
• noliktavā
• šķūņu, cūkkūtu, putnu novietņu izvietojums
• gruntsūdeņi
• ērta materiālu iekraušana un izkraušana

Reaktora saimnieks:

• uz virsmas ar pamatu
• aprakts zemē
• uzstādīts fermas iekšpusē

Ierīces, kas darbojas ar ķīmiskas, bioloģiskas reakcijas palīdzību, ir aprīkotas ar lūkām, caur kurām tiek veikts periodisks remonts. Gumijas blīve nodrošina blīvējumu, kad vāks ir aizvērts. Siltumizolācija ir nepieciešama, lai veiktu darbus neatkarīgi no sezonas.
Ēka ir siltināta ar improvizētiem materiāliem ar iekšējo virsmu apstrādi slāni pa slāņiem.

Jūs varat uzstādīt nelielas instalācijas mājās. Atkāpjoties, teikšu, ka biogāzes iegūšana ar savām rokām nav kaut kāds jauns izgudrojums. Pat senos laikos biogāze mājās tika aktīvi iegūta Ķīnā. Šī valsts joprojām ir līdere biogāzes staciju skaita ziņā. Bet šeit kā ar savām rokām izgatavot biogāzes staciju, kas tam vajadzīgs, cik tas maksās - to visu mēģināšu pastāstīt šajā un turpmākajos rakstos.

Biogāzes stacijas provizoriskais aprēķins

Pirms uzsākt biogāzes stacijas iegādi vai pašmontāžu, nepieciešams adekvāti izvērtēt izejvielu pieejamību, to veidu, kvalitāti un nepārtrauktas piegādes iespēju. Ne katra izejviela ir piemērota biogāzes ražošanai. Izejvielas, kas neatbilst:

• izejvielas ar augstu lignīna saturu;
• izejvielas, kas satur skujkoku zāģu skaidas (ar sveķu klātbūtni)
• ar mitrumu virs 94%
• trūdošie kūtsmēsli, kā arī izejvielas ar pelējumu vai sintētiskiem mazgāšanas līdzekļiem.

Ja izejviela ir piemērota apstrādei, varat turpināt noteikt bioreaktora tilpumu. Kopējais izejvielu apjoms mezofilajam režīmam (biomasas temperatūra svārstās no 25-40 grādiem, visizplatītākais režīms) nepārsniedz 2/3 no reaktora tilpuma. Dienas deva ir ne vairāk kā 10% no kopējām iekrautajām izejvielām.

Jebkuru izejvielu raksturo trīs svarīgi parametri:

• blīvums;
• pelnu saturs;
• mitrums.

Pēdējie divi parametri tiek noteikti no statistikas tabulām. Izejvielu atšķaida ar ūdeni, ņemot vērā 80-92% mitruma sasniegšanu. Ūdens un izejvielu daudzuma attiecība var svārstīties no 1:3 līdz 2:1. Tas tiek darīts, lai substrātam nodrošinātu nepieciešamo plūstamību. Tie. nodrošināt pamatnes iekļūšanu caur caurulēm un iespēju to sajaukt. Mazām biogāzes stacijām substrāta blīvumu var pieņemt vienādu ar ūdens blīvumu.

Mēģināsim noteikt reaktora tilpumu, izmantojot piemēru.

Pieņemsim, ka fermā ir 10 liellopi, 20 cūkas un 35 vistas. Ekskrementi izdalās dienā: no 1 liellopa 55 kg, no 1 cūkas - 4,5 kg un no vistas 0,17 kg. Diennakts atkritumu apjoms būs: 10x55 + 20x4,5 + 0,17x35 = 550 + 90 + 5,95 = 645,95 kg. Noapaļo līdz 646 kg. Cūku un liellopu ekskrementu mitruma saturs ir 86%, bet vistu mēslos - 75%. Lai sasniegtu 85% mitruma saturu vistas kūtsmēslos, pievienojiet 3,9 litrus ūdens (apmēram 4 kg).

Izrādās, ka izejvielu iekraušanas dienas deva būs aptuveni 650 kg. Reaktora pilna noslodze: OS=10x0,65=6,5 tonnas, un reaktora tilpums OP=1,5x6,5=9,75 m³. Tie. mums ir nepieciešams reaktors ar tilpumu 10 m³.

Biogāzes ieguves aprēķins

Tabula biogāzes ieguves aprēķināšanai atkarībā no izejvielas veida.

Ja ņemam to pašu piemēru, tad reizinot katra izejmateriāla veida svaru ar atbilstošajiem tabulas datiem un summējot visas trīs sastāvdaļas, iegūstam biogāzes iznākumu aptuveni 27-36,5 m³ dienā.

Lai orientētu nepieciešamo biogāzes daudzumu, teikšu, ka vidēji 4 cilvēku ģimenei ēdiena gatavošanai būs nepieciešams 1,8-3,6 m³. Telpas 100 m² apsildīšanai - 20 m³ biogāzes dienā.

Reaktora uzstādīšana un izgatavošana

Kā reaktoru var izmantot metāla tvertni, plastmasas konteineru, vai to var būvēt no ķieģeļiem, betona. Daži avoti vēsta, ka vēlamā forma ir cilindrs, bet kvadrātveida konstrukcijās, kas būvētas no akmens vai ķieģeļiem, izejvielu spiediena dēļ veidojas plaisas. Neatkarīgi no formas, materiāla un uzstādīšanas vietas reaktoram ir:

• jābūt ūdens un gāzes necaurlaidīgam. Reaktorā nedrīkst notikt gaisa sajaukšanās ar gāzi. Starp vāku un korpusu jābūt blīvei, kas izgatavota no noslēgta materiāla;
• jābūt termiski izolētam;
• izturēt visas slodzes (gāzes spiedienu, svaru utt.);
• ir lūka remontdarbiem.

Reaktora formas uzstādīšana un izvēle tiek veikta katrai saimniecībai individuāli.

Izgatavošanas tēma "dari pats" biogāzes stacijaļoti plašs. Tāpēc šajā rakstā es pievērsīšos tam. Nākamajā rakstā runāsim par citu biogāzes stacijas elementu izvēli, cenām un to, kur to var iegādāties.