Podano teoretyczne podstawy wytwarzania gazu metanowego z biomasy w procesie fermentacji beztlenowej.

Wyjaśniono rolę bakterii w stopniowej przemianie substancji organicznych wraz z opisem warunków niezbędnych do najbardziej intensywnej produkcji biogazu. W niniejszym artykule zostaną przedstawione praktyczne realizacje biogazowni wraz z opisem niektórych improwizowanych projektów.

Wraz ze wzrostem cen energii, a wielu właścicieli zwierząt gospodarskich i małych gospodarstw rolnych ma problemy z utylizacją odpadów, na rynku pojawiły się kompleksy biogazowni i małe biogazownie do prywatnego domu. Korzystając z wyszukiwarek, internauta może łatwo znaleźć niedrogie rozwiązanie „pod klucz” dopasowane do biogazowni i jej ceny, skontaktować się z dostawcami sprzętu i uzgodnić budowę generatora biogazu w domu lub w gospodarstwie.

Kompleks przemysłowy biogazu

Bioreaktor - podstawa biogazowni

Pojemnik, w którym odbywa się beztlenowy rozkład biomasy, nazywa się bioreaktor, fermentor lub zbiornik na metan. Bioreaktory są w pełni uszczelnione, ze stałą lub pływającą kopułą, z dzwonem nurkowym. Psychrofilne bioreaktory dzwonowe (niewymagające ogrzewania) mają postać otwartego zbiornika z ciekłą biomasą, w którym zanurzony jest zbiornik w postaci cylindra lub dzwonu, w którym gromadzony jest biogaz.

Zebrany biogaz wywiera nacisk na butlę, powodując jego unoszenie się ponad zbiornik. W ten sposób dzwon pełni również funkcję zbiornika gazu - tymczasowego przechowywania powstałego gazu.

Wadą konstrukcji dzwonowej reaktora biogazowego jest brak możliwości mieszania substratu i podgrzewania go w zimnych porach roku. Negatywnym czynnikiem jest również silny zapach i niehigieniczne warunki ze względu na otwartą powierzchnię części podłoża.

Ponadto część powstałego gazu ucieknie do atmosfery, zanieczyszczając środowisko. Dlatego te bioreaktory są używane tylko w rzemieślniczych biogazowniach w biednych krajach o gorącym klimacie.

Aby zapobiec zanieczyszczeniu środowiska i wyeliminować nieprzyjemne zapachy, reaktory biogazowni dla gospodarstw domowych i dużego przemysłu mają stałą konstrukcję kopułową. Kształt konstrukcji w procesie formowania gazu nie ma większego znaczenia, ale przy użyciu butli z dachem w kształcie kopuły uzyskuje się znaczne oszczędności w materiałach budowlanych. Bioreaktory ze stałą kopułą wyposażone są w dysze do dodawania nowych porcji biomasy i usuwania zużytego substratu.

Główne typy biogazowni

Ponieważ konstrukcja stałej kopuły jest najbardziej akceptowalna, większość gotowych rozwiązań bioreaktorów jest tego typu. W zależności od metody załadunku bioreaktory mają różną konstrukcję i dzielą się na:

• Porcja, z jednorazowym załadunkiem całej biomasy, a następnie pełnym rozładunkiem po przetworzeniu surowca. Główną wadą tego typu bioreaktorów jest nierównomierne uwalnianie gazu podczas przetwarzania substratu;
• ciągły załadunek i rozładunek surowców, dzięki czemu uzyskuje się równomierne uwalnianie biogazu. Dzięki konstrukcji bioreaktora podczas załadunku i rozładunku produkcja biogazu nie zatrzymuje się i nie ma wycieków, ponieważ dysze, przez które odbywa się dodawanie i usuwanie biomasy wykonane są w formie uszczelnienia wodnego, które zapobiega gazowaniu przed ucieczką.

Reaktory okresowe na biogaz mogą mieć dowolną konstrukcję, która zapobiega wyciekowi gazu. I tak na przykład kiedyś w Australii popularne były metanoniki kanałowe z elastycznym łukiem nadmuchiwanym, w których niewielkie nadciśnienie wewnątrz bioreaktora napompowało bańkę z wytrzymałego polipropylenu. Po osiągnięciu określonego poziomu ciśnienia wewnątrz bioreaktora włączano kompresor, wypompowując wytworzony biogaz.

Rodzaj fermentacji w tej biogazowni może być mezofilny (przy słabym ogrzewaniu). Ze względu na dużą powierzchnię kopuły pompującej, bioreaktory kanałowe mogą być instalowane tylko w ogrzewanych pomieszczeniach lub w rejonach o gorącym klimacie. Zaletą konstrukcji jest brak konieczności stosowania odbiornika pośredniego, natomiast dużą wadą jest podatność kopuły elastycznej na uszkodzenia mechaniczne.

Ostatnio coraz większą popularność zyskują bioreaktory okresowe z suchą fermentacją obornika bez dodawania wody do podłoża. Ponieważ obornik ma własną wilgoć, wystarczy do życia organizmów, chociaż intensywność reakcji zmniejszy się.

Bioreaktory typu suchego wyglądają jak szczelny garaż z szczelnie zamykającymi się drzwiami. Biomasa jest ładowana do reaktora za pomocą ładowarki czołowej i pozostaje w tym stanie do zakończenia pełnego cyklu wytwarzania gazu (około pół roku), bez konieczności dodawania substratu i mieszania go.

Biogazownia DIY

Należy zauważyć, że w większości bioreaktorów z reguły uszczelniona jest tylko strefa wytwarzania gazu, a ciekła biomasa na wlocie i wylocie znajduje się pod ciśnieniem atmosferycznym. Nadciśnienie wewnątrz bioreaktora wypiera część ciekłego substratu do dysz, dlatego poziom biomasy w nich jest nieco wyższy niż wewnątrz zbiornika.

Te projekty domowych bioreaktorów są popularne wśród ludowych rzemieślników, którzy samodzielnie wykonują biogazownie w domu, umożliwiając ręczny załadunek i rozładunek substratu wielokrotnego użytku. Podczas produkcji bioreaktorów własnymi rękami wielu rzemieślników eksperymentuje z całkowicie zamkniętymi pojemnikami, wykorzystując kilka gumowych komór z opon kół dużych pojazdów jako zbiornik gazu.

Na poniższym filmie entuzjasta domowej produkcji biogazu na przykładzie beczek wypełnionych ptasimi odchodami udowadnia możliwość faktycznego pozyskania gazu palnego w domu, przetwarzając odpady drobiowe na użyteczny nawóz. Jedyną rzeczą, którą można dodać do projektu opisanego w tym filmie, jest to, że musisz umieścić manometr i zawór bezpieczeństwa na domowym bioreaktorze.

Obliczenia wydajności bioreaktora

Ilość biogazu zależy od masy i jakości użytych surowców. W Internecie można znaleźć tabele, które wskazują ilość odpadów wytwarzanych przez różne zwierzęta, ale właściciele, którzy codziennie muszą czyścić obornik, nie potrzebują tej teorii, ponieważ znają ilość i masę przyszłego substratu poprzez swoją własna praktyka. W oparciu o dostępność surowców odnawialnych każdego dnia można obliczyć wymaganą objętość bioreaktora i dobową produkcja biogazu.

Po wykonaniu obliczeń i zatwierdzeniu projektu bioreaktora można przystąpić do jego budowy. Materiałem może być pojemnik z betonu zbrojonego, wylany w ziemi lub murowany, uszczelniony specjalną powłoką, która służy do obróbki basenów.

Istnieje również możliwość zbudowania głównego zbiornika przydomowej biogazowni z żelaza pokrytego materiałem antykorozyjnym. Małe bioreaktory przemysłowe są często wykonane z dużych, odpornych chemicznie zbiorników z tworzyw sztucznych.

W biogazowniach przemysłowych stosuje się elektroniczne układy sterowania i różne odczynniki do korygowania składu chemicznego podłoża i jego kwasowości, a do biomasy dodawane są specjalne substancje - enzymy i witaminy, które stymulują rozmnażanie i żywotną aktywność drobnoustrojów wewnątrz bioreaktora . W procesie rozwoju mikrobiologii powstają coraz bardziej odporne i efektywne szczepy bakterii metanogennych, które można nabyć od firm zajmujących się produkcją biogazu.

Konieczność pompowania i oczyszczania biogazu

Ciągła produkcja gazu w bioreaktorze o dowolnej konstrukcji powoduje konieczność wypompowywania biogazu. Niektóre prymitywne biogazownie mogą spalać powstały gaz bezpośrednio w palniku zainstalowanym w pobliżu, ale niestabilność nadciśnienia w bioreaktorze może prowadzić do zaniku płomienia i późniejszego uwolnienia trujący gaz. Stosowanie tak prymitywnej biogazowni połączonej z piecem jest kategorycznie niedopuszczalne ze względu na możliwość zatrucia toksycznymi składnikami surowego biogazu.

Dlatego prawie każdy schemat biogazowni obejmuje zbiorniki magazynowe gazu i system oczyszczania gazu. Jako domowy kompleks czyszczący możesz użyć filtra do wody i domowego pojemnika wypełnionego wiórami metalowymi lub kupić profesjonalne systemy filtracji. Zbiornik do czasowego przechowywania biogazu może być wykonany z komór z opon, z których gaz jest co jakiś czas wypompowywany przez kompresor do standardowych butli z propanem w celu przechowywania i późniejszego wykorzystania.

Jako alternatywę dla obowiązkowego stosowania zbiornika gazu można dostrzec ulepszony bioreaktor z pływającą kopułą. Ulepszenie polega na dodaniu koncentrycznej przegrody, która tworzy kieszeń wodną, ​​która działa jak uszczelnienie wodne i zapobiega kontaktowi biomasy z powietrzem. Ciśnienie wewnątrz pływającej kopuły będzie zależeć od jej wagi. Przepuszczając gaz przez system oczyszczania i reduktor, można go stosować w przydomowym piecu, okresowo wypuszczanym z bioreaktora.

Mielenie i mieszanie substratu w bioreaktorze

Mieszanie biomasy jest ważną częścią procesu tworzenia biogazu, zapewniając bakteriom dostęp do składników odżywczych, które mogą zbijać się na dnie bioreaktora. W celu lepszego wymieszania cząstek biomasy w bioreaktorze należy je rozdrobnić mechanicznie lub ręcznie przed załadowaniem do zbiornika metanu. Obecnie w biogazowniach przemysłowych i domowych stosuje się trzy metody mieszania substratu:

1. mieszadła mechaniczne napędzane silnikiem elektrycznym lub ręcznie;
2. mieszanie cyrkulacyjne z pompą lub śmigłem pompującym substrat wewnątrz bioreaktora;
3. mieszanie bąbelkowe poprzez wdmuchiwanie już istniejącego biogazu do biomasy płynnej. Wadą tej metody jest powstawanie piany na powierzchni podłoża.

Mechaniczne mieszanie substratu wewnątrz bioreaktora może odbywać się ręcznie lub automatycznie poprzez włączenie silnika elektrycznego za pomocą elektronicznego timera. Mieszanie biomasy za pomocą strumienia wody lub bąbelkowania może odbywać się wyłącznie za pomocą silników elektrycznych sterowanych ręcznie lub za pomocą algorytmu programowego.

Ten bioreaktor posiada mieszadło mechaniczne

Ogrzewanie podłoża w biogazowniach mezofilnych i termofilnych

Optymalną temperaturą do powstawania gazu jest temperatura podłoża w zakresie 35-50ºC. Aby utrzymać tę temperaturę, różne systemy grzewcze- wodna, parowa, elektryczna. Kontrolę temperatury należy przeprowadzić za pomocą wyłącznika termicznego lub termopar podłączonych do siłownika regulującego nagrzewanie bioreaktora.

Trzeba też pamiętać, że otwarty płomień przegrzeje ściany bioreaktora, a wewnątrz jego biomasa spali się. Spalony substrat zmniejszy przenoszenie ciepła i jakość ogrzewania, a gorąca ściana bioreaktora szybko się zawali. Jedną z najlepszych opcji jest podgrzewanie wody z rury powrotnej domowego systemu grzewczego. Niezbędne jest zainstalowanie systemu elektrozaworów, aby móc wyłączyć grzanie bioreaktora lub podłączyć grzanie podłoża bezpośrednio z kotła, jeśli jest za zimno.

Ogrzewanie podłoża w bioreaktorze za pomocą elementów grzejnych będzie korzystne tylko w przypadku alternatywnej energii elektrycznej pozyskiwanej z generatora wiatrowego lub paneli słonecznych. W takim przypadku elementy grzejne można podłączyć bezpośrednio do generatora lub akumulatora, co wykluczy z obwodu drogie przetworniki napięcia. Aby zmniejszyć straty ciepła i obniżyć koszty ogrzewania podłoża w bioreaktorze, konieczne jest jak najdokładniejsze zaizolowanie go różnymi grzałkami.

Praktyczne doświadczenia, które są nieuniknione przy budowie biogazowni własnymi rękami

Bez względu na to, ile literatury czyta początkujący entuzjasta samodzielnej produkcji biogazu i nieważne, ile filmów obejrzy, w praktyce będziesz musiał się wiele nauczyć, a wyniki z reguły będą dalekie od wyliczonych.

Dlatego wielu początkujących mistrzów podąża ścieżką samodzielnych eksperymentów w pozyskiwaniu biogazu, zaczynając od małych zbiorników, określając, ile gazu z dostępnych surowców wytwarza ich mała eksperymentalna biogazownia. Ceny komponentów, produkcja metanu i przyszłe koszty budowy kompletnej działającej biogazowni będą decydować o jej opłacalności i wykonalności.

Na powyższym filmie mistrz demonstruje możliwości swojej biogazowni, zwracając uwagę, ile biogazu zostanie wyprodukowane w ciągu jednego dnia. W jego przypadku, przy wpompowaniu ośmiu atmosfer do odbiornika sprężarki, objętość powstałego gazu po przeliczeniach z uwzględnieniem objętości zbiornika 24 l wyniesie około 0,2 m².

Ta ilość biogazu uzyskana z 200-litrowej beczki nie jest znacząca, ale jak pokazano na poniższym filmie tego kreatora, ta ilość gazu wystarcza na godzinę palenia jednego palnika piecowego (15 minut pomnożone przez cztery atmosfery butli , który jest dwukrotnie większy od odbiornika).

W innym filmie poniżej mistrz opowiada o pozyskiwaniu biogazu i biologicznie czystych nawozów poprzez przetwarzanie odpadów organicznych w biogazowni. Należy pamiętać, że wartość nawozów organicznych może przewyższyć koszt powstałego gazu, a wtedy biogaz stanie się użytecznym produktem ubocznym procesu wytwarzania nawozów wysokiej jakości. Inną przydatną właściwością surowców organicznych jest możliwość ich przechowywania przez określony czas w celu wykorzystania we właściwym czasie.

Technologia nie jest nowa. Zaczęło się rozwijać w XVIII wieku, kiedy chemik Jan Helmont odkrył, że obornik wydziela gazy zdolne do zapłonu.

Jego badania kontynuowali Alessandro Volta i Humphry Devi, którzy znaleźli metan w mieszaninie gazów. Pod koniec XIX wieku w Anglii biogaz z obornika był wykorzystywany w lampach ulicznych. W połowie XX wieku odkryto bakterie wytwarzające metan i jego prekursory.

Faktem jest, że w oborniku pracują na przemian trzy grupy mikroorganizmów, które żywią się produktami odpadowymi poprzednich bakterii. Jako pierwsze zaczynają działać bakterie octowe, które rozpuszczają węglowodany, białka i tłuszcze w gnojowicy.

Po przetworzeniu przez mikroorganizmy beztlenowe rezerwy składników odżywczych powstaje metan, woda i dwutlenek węgla. Ze względu na obecność wody biogaz na tym etapie nie jest w stanie spalić się – wymaga oczyszczenia, więc przechodzi przez oczyszczalnię.

Co to jest biometan

Gaz uzyskany w wyniku rozkładu biomasy gnojowicy jest analogiem gazu ziemnego. Jest prawie 2 razy lżejszy od powietrza, więc zawsze się unosi. Wyjaśnia to technologię wytwarzania sztuczną metodą: pozostawiają wolną przestrzeń u góry, aby substancja mogła być uwalniana i akumulowana, skąd jest następnie wypompowywana przez pompy do wykorzystania na własne potrzeby.

Metan silnie przyczynia się do wystąpienia efektu cieplarnianego – znacznie bardziej niż dwutlenek węgla – 21-krotnie. Dlatego technologia przetwarzania obornika jest nie tylko ekonomicznym, ale również przyjaznym dla środowiska sposobem na pozbycie się odchodów zwierzęcych.

Biometan wykorzystywany jest do następujących potrzeb:

• gotowanie;

• w silnikach spalinowych samochodów;

• do ogrzewania prywatnego domu.

Biogaz wydziela dużo ciepła. 1 metr sześcienny odpowiada spaleniu 1,5 kg węgla.

Jak powstaje biometan?

Można go pozyskiwać nie tylko z obornika, ale także z alg, masy roślinnej, tłuszczu i innych odpadów zwierzęcych, pozostałości po przetwórstwie surowców ze sklepów rybnych. W zależności od jakości materiału wyjściowego, jego pojemności energetycznej, zależy końcowa wydajność mieszanki gazowej.

Minimum uzyskuje się z 50 metrów sześciennych gazu na tonę odchodów bydlęcych. Maksymalnie - 1300 metrów sześciennych po przetworzeniu tłuszczu zwierzęcego. Zawartość metanu w tym przypadku dochodzi do 90%.

Jednym z rodzajów gazu biologicznego jest gaz wysypiskowy. Powstaje podczas rozkładu śmieci na składowiskach podmiejskich. Zachód ma już sprzęt, który przetwarza odpady ludności i zamienia je w paliwo. Jako rodzaj biznesu są to nieograniczone zasoby.

Pod jego bazę surowcową wchodzą:

• przemysł spożywczy;

• hodowla zwierząt;

• drobiarski;

• zakłady rybackie i przetwórcze;

• mleczarnie;

• produkcja napojów alkoholowych i niskoalkoholowych.

Każda branża jest zmuszona do pozbycia się swoich odpadów - jest to drogie i nieopłacalne. W domu za pomocą małej domowej instalacji można rozwiązać kilka problemów jednocześnie: bezpłatne ogrzewanie domu, nawożenie gleby wysokiej jakości składnikami odżywczymi pozostałymi po obróbce obornika, uwolnienie przestrzeni i eliminacja zapachów.

Technologia biopaliw

Wszystkie bakterie biorące udział w tworzeniu biogazu są beztlenowe, to znaczy nie potrzebują do życia tlenu. W tym celu zbudowane są całkowicie szczelne zbiorniki fermentacyjne, których rury wylotowe również nie przepuszczają powietrza z zewnątrz.

Po wlaniu surowego płynu do zbiornika i podniesieniu temperatury do pożądanej wartości, bakterie zaczynają działać. Zaczyna się uwalniać metan, który unosi się z powierzchni gnojowicy. Jest wysyłany do specjalnych poduszek lub zbiorników, po czym jest filtrowany i wchodzi do butli z gazem.

Wykorzystywana przez bakterie ciecz gromadzi się na dnie, skąd jest okresowo wypompowywana, a także wysyłana do przechowywania. Następnie do zbiornika pompowana jest nowa porcja obornika.

Reżim temperaturowy funkcjonowania bakterii

Do przetwarzania obornika na biogaz konieczne jest stworzenie odpowiednich warunków do pracy bakterii. niektóre z nich aktywują się w temperaturach powyżej 30 stopni - mezofilne. Jednocześnie proces przebiega wolniej, a pierwsze produkty można otrzymać już po 2 tygodniach.

Bakterie termofilne pracują w temperaturach od 50 do 70 stopni. Terminy pozyskiwania biogazu z obornika są skrócone do 3 dni. W tym przypadku odpadem jest przefermentowany osad, który jest wykorzystywany na polach jako nawóz do upraw. W osadzie nie ma drobnoustrojów chorobotwórczych, robaków i chwastów, które giną pod wpływem wysokich temperatur.

Istnieje specjalny rodzaj bakterii termofilnych, które mogą przetrwać w środowisku ogrzanym do 90 stopni. Dodawane są do surowców w celu przyspieszenia procesu fermentacji.

Obniżenie temperatury prowadzi do zmniejszenia aktywności bakterii termofilnych lub mezofilnych. W prywatnych gospodarstwach domowych mezofile są częściej stosowane, ponieważ nie muszą specjalnie podgrzewać cieczy, a produkcja gazu jest tańsza. Następnie, po otrzymaniu pierwszej partii gazu, można go wykorzystać do ogrzewania reaktora mikroorganizmami termofilnymi.

Ważny! Metanogeny nie tolerują nagłych zmian temperatury, dlatego zimą muszą być cały czas utrzymywane w cieple.

Jak przygotować surowce do wlania do reaktora

Do produkcji biogazu z obornika nie jest konieczne specjalne dodawanie mikroorganizmów do cieczy, ponieważ znajdują się one już w odchodach zwierzęcych. Konieczne jest jedynie utrzymanie reżimu temperatury i dodanie na czas nowego roztworu obornika. Musi być odpowiednio przygotowany.

Wilgotność roztworu powinna wynosić 90% (konsystencja płynnej śmietany), dlatego suche rodzaje ekskrementów są najpierw napełniane wodą - odchody królicze, końskie, owce, kozy. Obornik świński w czystej postaci nie wymaga rozcieńczania, ponieważ zawiera dużo moczu.

Następnym krokiem jest rozbicie stałych składników obornika. Im mniejsza frakcja, tym lepiej bakterie przetworzą mieszaninę i tym więcej gazu wyjdzie. W tym celu w instalacjach stosuje się mieszadło, które stale pracuje. Zmniejsza ryzyko powstania twardej skorupy na powierzchni cieczy.

Do produkcji biogazu nadają się te rodzaje obornika, które mają najwyższą kwasowość. Nazywane są również zimnem - wieprzowina i krowa. Spadek kwasowości zatrzymuje aktywność drobnoustrojów, dlatego na początku należy monitorować, ile czasu zajmuje im całkowite przetworzenie objętości zbiornika. Następnie dodaj następną dawkę.

Technologia oczyszczania gazu

Podczas przetwarzania obornika na biogaz okazuje się:

• 70% metan;

• 30% dwutlenku węgla;

• 1% zanieczyszczeń siarkowodoru i innych lotnych związków.

Aby biogaz nadawał się do wykorzystania w gospodarstwie, musi zostać oczyszczony z zanieczyszczeń. Do usuwania siarkowodoru stosuje się specjalne filtry. Faktem jest, że lotne związki siarkowodoru po rozpuszczeniu w wodzie tworzą kwas. Przyczynia się do pojawienia się rdzy na ściankach rur lub zbiorników, jeśli są one wykonane z metalu.

• Powstały gaz jest sprężany pod ciśnieniem 9-11 atmosfer.

• Jest podawany do zbiornika na wodę, gdzie zanieczyszczenia rozpuszczają się w cieczy.

Na skalę przemysłową do czyszczenia stosuje się wapno lub węgiel aktywny, a także specjalne filtry.

Jak zmniejszyć zawartość wilgoci

Istnieje kilka sposobów na samodzielne pozbycie się zanieczyszczeń wody w gazie. Jednym z nich jest zasada bimbru. Gaz płynie w górę przez zimną rurę. Ciecz skrapla się i spływa. Aby to zrobić, rura jest prowadzona pod ziemią, gdzie temperatura naturalnie spada. Wraz ze wzrostem podnosi się również temperatura, a wysuszony gaz trafia do magazynu.

Druga opcja to uszczelnienie wodne. Po wyjściu gaz wchodzi do pojemnika z wodą i jest tam oczyszczany z zanieczyszczeń. Metoda ta nazywana jest metodą jednoetapową, w której biogaz jest natychmiast oczyszczany ze wszystkich substancji lotnych i wilgoci za pomocą wody.

Jakie instalacje są wykorzystywane do produkcji biogazu

Jeśli planowana jest lokalizacja instalacji w pobliżu farmy, najlepszą opcją będzie konstrukcja składana, którą można łatwo przetransportować w inne miejsce. Głównym elementem instalacji jest bioreaktor, do którego wsypuje się surowce i odbywa się proces fermentacji. Duże przedsiębiorstwa używają zbiorników objętość 50 metrów sześciennych.

Gospodarstwa prywatne budują podziemne zbiorniki jako bioreaktor. Są układane z cegły w przygotowanym dole i pokryte cementem. Beton zwiększa bezpieczeństwo konstrukcji i zapobiega przedostawaniu się powietrza. Wielkość zależy od ilości surowca otrzymywanego od zwierząt dziennie.

Systemy powierzchniowe są również popularne w domu. W razie potrzeby instalację można zdemontować i przenieść w inne miejsce, w przeciwieństwie do stacjonarnego reaktora podziemnego. Jako zbiornik stosuje się beczki z tworzywa sztucznego, metalu lub polichlorku winylu.

Według rodzaju zarządzania istnieją:

• automatyczne stacje, w których uzupełnianie i wypompowywanie surowców odpadowych odbywa się bez ingerencji człowieka;

• mechaniczne, gdzie cały proces jest sterowany ręcznie.

Za pomocą pompy można ułatwić opróżnianie zbiornika, do którego dostają się odpady po fermentacji. Niektórzy rzemieślnicy używają pomp do pompowania gazu z poduszek (na przykład komór samochodowych) do oczyszczalni.

Schemat domowej instalacji do produkcji biogazu z obornika

Zanim wybudujesz biogazownię w Twojej okolicy, powinieneś zapoznać się z potencjalnym zagrożeniem, które może wysadzić reaktor. Głównym warunkiem jest brak tlenu.

Metan jest gazem wybuchowym i może się zapalić, ale w tym celu musi być podgrzany powyżej 500 stopni. Jeśli biogaz zostanie zmieszany z powietrzem, powstanie nadciśnienie, które spowoduje rozerwanie reaktora. Beton może pękać i nie będzie nadawał się do dalszego użytkowania.

Wideo: Biogaz z ptasich odchodów

Aby zapobiec odrywaniu pokrywy przez ciśnienie, stosuje się przeciwwagę, uszczelkę ochronną między pokrywą a zbiornikiem. Pojemnik nie jest całkowicie wypełniony – powinno być co najmniej 10% objętości dla wylotu gazu. Lepiej - 20%.

Tak więc, aby stworzyć bioreaktor ze wszystkimi urządzeniami na swojej stronie, potrzebujesz:

• Dobrze jest wybrać miejsce tak, aby było z dala od mieszkania (nigdy nie wiadomo co).

• Oblicz szacunkową ilość obornika, którą zwierzęta wydają codziennie. Jak liczyć - przeczytaj poniżej.

• Zdecyduj, gdzie ułożyć rurę załadunkową i rozładunkową, a także rurę do kondensacji wilgoci w powstałym gazie.

• Zdecyduj o lokalizacji zbiornika na odpady (domyślny nawóz).

• Wykop dół, na podstawie obliczeń ilości surowców.

• Wybierz pojemnik, który będzie służył jako zbiornik na obornik i zainstaluj go w dole. Jeśli planowany jest reaktor betonowy, dno wykopu wylewa się betonem, ściany układa się cegłami i tynkuje zaprawą betonową. Następnie musisz dać czas na wyschnięcie.

• Połączenia między reaktorem a rurami są również uszczelniane na etapie układania zbiornika.

• Wyposaż właz do inspekcji reaktora. Pomiędzy nimi umieszczona jest hermetyczna uszczelka.

Jeśli klimat jest zimny, to przed betonowaniem lub instalacją plastikowego zbiornika zastanawiają się, jak go ogrzać. Mogą to być urządzenia grzewcze lub taśma stosowana w technologii „ciepłej podłogi”.

Pod koniec pracy sprawdź reaktor pod kątem wycieków.

Obliczanie ilości gazu

Z jednej tony obornika można uzyskać około 100 metrów sześciennych gazu. Pytanie brzmi, ile śmieci oddają zwierzęta dziennie:

• kurczak - 165 g dziennie;

• krowa - 35 kg;

• koza - 1 kg;

• koń - 15 kg;

• owca - 1 kg;

• świnia - 5 kg.

Pomnóż te liczby przez liczbę głów, a otrzymasz dzienną dawkę ekskrementów do przetworzenia.

Więcej gazu uzyskuje się z krów i świń. Jeśli do mieszanki dodasz tak silne energetycznie rośliny jak kukurydza, czubki buraków, proso, ilość biogazu wzrośnie. Mokre rośliny i glony mają ogromny potencjał.

Najwyższa występuje w odpadach zakładów przetwórstwa mięsnego. Jeśli w pobliżu są takie farmy, możesz współpracować i zainstalować jeden reaktor dla wszystkich. Okres zwrotu bioreaktora wynosi 1-2 lata.

Biomasa odpadowa po produkcji gazu

Produktem ubocznym po przetworzeniu obornika w reaktorze jest bioosad. Podczas beztlenowego przetwarzania odpadów bakterie rozpuszczają około 30% materii organicznej. Reszta wyróżnia się bez zmian.

Ciekła substancja jest również produktem ubocznym fermentacji metanowej i jest również stosowana w rolnictwie do zaprawiania korzeni.

Dwutlenek węgla to frakcja odpadów, którą producenci biogazu starają się usunąć. Ale jeśli rozpuścisz go w wodzie, ten płyn może być również korzystny.

Pełne wykorzystanie produktów biogazowni

Aby w pełni wykorzystać produkty uzyskane po przetworzeniu obornika, konieczne jest utrzymanie szklarni. Po pierwsze, nawóz organiczny może być stosowany do całorocznej uprawy warzyw, których plon będzie stabilny.

Po drugie dwutlenek węgla jest stosowany jako opatrunek wierzchni - korzeniowy lub dolistny, a jego wydajność wynosi około 30%. Rośliny pochłaniają dwutlenek węgla z powietrza, a jednocześnie lepiej rosną i zyskują zieloną masę. Jeśli skonsultujesz się z ekspertami w tej dziedzinie, pomogą oni zainstalować sprzęt, który przekształca dwutlenek węgla z postaci płynnej w substancję lotną.

Wideo: Biogaz w 2 dni

Faktem jest, że na utrzymanie gospodarstwa hodowlanego można otrzymać dużo zasobów energetycznych, zwłaszcza latem, kiedy nie ma potrzeby ogrzewania obory czy chlewni.

Dlatego zaleca się angażowanie się w inną dochodową działalność - przyjazną dla środowiska szklarnię. Resztę produktów można przechowywać w chłodniach – ze względu na tę samą energię. Chłodzenie lub inne urządzenia mogą być zasilane energią elektryczną wytwarzaną przez baterię gazową.

Użyj jako nawóz

Oprócz wytwarzania gazu bioreaktor jest przydatny, ponieważ odpady są wykorzystywane jako cenny nawóz, który zatrzymuje prawie cały azot i fosforany. Po wprowadzeniu obornika do gleby 30-40% azotu jest bezpowrotnie tracone.

Aby ograniczyć utratę substancji azotowych, do gleby wprowadzane są świeże odchody, ale wtedy uwolniony metan uszkadza system korzeniowy roślin. Po przetworzeniu obornika metan jest wykorzystywany na własne potrzeby, a wszystkie składniki odżywcze zostają zachowane.

Potas i fosfor po fermentacji przechodzą w formę chelatową, która jest wchłaniana przez rośliny w 90%. Patrząc ogólnie, wtedy 1 tona sfermentowanego obornika może zastąpić 70 - 80 ton zwykłych odchodów zwierzęcych.

Przetwarzanie beztlenowe zachowuje cały azot w oborniku, przekształcając go w formę amonową, co zwiększa plon każdej uprawy o 20%.

Taka substancja nie jest niebezpieczna dla systemu korzeniowego i może być stosowana 2 tygodnie przed sadzeniem roślin w otwartym terenie, dzięki czemu materia organiczna może być tym razem przetworzona przez mikroorganizmy tlenowe glebowe.

Przed użyciem bionawóz rozcieńcza się wodą w stosunku 1:60. Do tego nadają się zarówno frakcje suche, jak i płynne, które po fermentacji trafiają również do zbiornika na odpady.

Na hektar potrzeba od 700 do 1000 kg/l nierozcieńczonego nawozu. Biorąc pod uwagę, że z jednego metra sześciennego powierzchni reaktora dziennie uzyskuje się do 40 kg nawozów, możliwe jest zaopatrzenie nie tylko swojej witryny, ale także sąsiada, sprzedając materię organiczną w ciągu miesiąca.

Jakie składniki odżywcze można uzyskać po rozpracowaniu obornika

Główną wartością sfermentowanego obornika jako nawozu jest obecność kwasów huminowych, które jako otoczki zatrzymują jony potasu i fosforu. Utleniane w powietrzu podczas długotrwałego przechowywania mikroelementy tracą swoje użyteczne właściwości, ale wręcz przeciwnie, nabywają je podczas przetwarzania beztlenowego.

Humaty mają pozytywny wpływ na skład fizyczny i chemiczny gleby. W wyniku wprowadzenia materii organicznej nawet najcięższe gleby stają się bardziej przepuszczalne dla wilgoci. Ponadto materia organiczna jest pokarmem dla bakterii glebowych. Dalej przetwarzają resztki, których nie zjadły beztlenowce i uwalniają kwasy huminowe. W wyniku tego procesu rośliny otrzymują składniki odżywcze, które są całkowicie przyswajalne.

Oprócz głównych - azotu, potasu i fosforu - w bionawozie znajdują się pierwiastki śladowe. Ale ich liczba zależy od surowca - pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego.

Metody przechowywania osadu

Sfermentowany obornik najlepiej przechowywać w stanie suchym. Ułatwia to pakowanie i transport. Sucha masa traci mniej użyteczne właściwości i może być przechowywana w zamknięciu. Chociaż w ciągu roku taki nawóz wcale się nie psuje, należy go dalej zamykać w worku lub pojemniku.

Formy płynne należy przechowywać w zamkniętych pojemnikach ze szczelnymi pokrywkami, aby zapobiec ulatnianiu się azotu.

Głównym problemem producentów bionawozów jest sprzedaż w okresie zimowym, kiedy rośliny odpoczywają. Na rynku światowym ceny nawozów tej jakości wahają się od 130 dolarów za tonę. Jeśli założysz linię do pakowania koncentratów, możesz spłacić swój reaktor w ciągu dwóch lat.

Witam, drodzy czytelnicy! Jestem twórcą projektu Fertilizers.NET. Cieszę się, że widzę każdego z was na swoich stronach. Mam nadzieję, że informacje zawarte w artykule były pomocne. Zawsze otwarty na komunikację - komentarze, sugestie, co jeszcze chcesz zobaczyć na stronie, a nawet krytykę, możesz napisać do mnie na VKontakte, Instagramie lub Facebooku (okrągłe ikony poniżej). Cały pokój i szczęście!

Współczesny świat zbudowany jest na stale rosnącej konsumpcji, dlatego zasoby mineralne i surowcowe wyczerpują się szczególnie szybko. Jednocześnie w wielu gospodarstwach hodowlanych gromadzi się rocznie miliony ton śmierdzącego obornika, a na jego utylizację przeznaczane są znaczne środki. Ludzie również nie pozostają daleko w tyle w produkcji odpadów biologicznych. Na szczęście opracowano technologię, która pozwala na jednoczesne rozwiązanie tych problemów: wykorzystanie bioodpadów (przede wszystkim obornika) jako surowca, uzyskanie przyjaznego dla środowiska paliwa odnawialnego - biogazu. Wykorzystanie tak innowacyjnych technologii dało początek nowej obiecującej branży - bioenergii.

Co to jest biogaz

Biogaz jest lotną, bezbarwną, bezwonną substancją gazową. Składa się z 50-70 proc. metanu, do 30 proc. to dwutlenek węgla CO2 a kolejne 1-2 proc. - substancje gazowe - zanieczyszczenia (po oczyszczeniu z nich otrzymuje się najczystszy biometan).

Jakościowe wskaźniki fizykochemiczne tej substancji są zbliżone do zwykłego wysokiej jakości gazu ziemnego. Według naukowców biogaz ma bardzo wysokie właściwości kaloryczne: przykładowo ciepło uwalniane podczas spalania jednego metra sześciennego tego naturalnego paliwa jest równoważne ciepłu z półtora kilograma węgla.

Uwalnianie biogazu następuje dzięki żywotnej aktywności specjalnego rodzaju bakterii - beztlenowych, podczas gdy bakterie mezofilne aktywują się, gdy środowisko jest ogrzewane do 30-40 stopni Celsjusza, a bakterie termofilne rozmnażają się w wyższej temperaturze - do +50 stopni .

Pod wpływem ich enzymów surowce organiczne rozkładają się z uwolnieniem gazu biologicznego.

Surowce do biogazu

Nie wszystkie odpady organiczne nadają się do przetworzenia na biogaz. Na przykład ściółka z ferm drobiu i ferm trzody chlewnej w czystej postaci nie może być stosowana kategorycznie, ponieważ ma wysoki poziom toksyczności. Aby uzyskać z nich biogaz, konieczne jest dodanie do takich odpadów substancji rozcieńczających: masy kiszonkowej, masy zielonej trawy, a także obornika krowiego. Ostatni składnik jest najodpowiedniejszym surowcem do uzyskania przyjaznego dla środowiska paliwa, ponieważ krowy jedzą wyłącznie pokarmy roślinne. Jednak musi być również kontrolowany pod kątem zawartości zanieczyszczeń metalami ciężkimi, składników chemicznych, środków powierzchniowo czynnych, które w zasadzie nie powinny znajdować się w surowcu. Bardzo ważnym punktem jest kontrola antybiotyków i środków dezynfekujących. Ich obecność w oborniku może zapobiegać procesowi rozkładu surowej masy i powstawaniu lotnego gazu.

Dodatkowe informacje. Nie da się całkowicie obejść bez środków dezynfekujących, ponieważ w przeciwnym razie na biomasie zacznie tworzyć się pleśń pod wpływem wysokich temperatur. Konieczne jest również przestrzeganie i terminowe czyszczenie obornika z zanieczyszczeń mechanicznych (gwoździe, śruby, kamienie itp.), które mogą szybko uszkodzić urządzenia biogazowe. Wilgotność surowców przeznaczonych do pozyskania biogazu powinna wynosić co najmniej 80-90%.

Mechanizm powstawania gazu

Aby biogaz mógł zostać uwolniony z surowców organicznych podczas fermentacji bezpowietrznej (naukowo zwanej fermentacją beztlenową), konieczne są odpowiednie warunki: szczelny pojemnik i podwyższona temperatura. Prawidłowo wykonany gaz unosi się na górę, gdzie jest wybierany do wykorzystania, a pozostaje doskonały bioorganiczny nawóz rolniczy, bogaty w azot i fosfor, ale wolny od szkodliwych mikroorganizmów. Dla prawidłowego i pełnego przebiegu procesów bardzo ważny jest reżim temperaturowy.

Pełny cykl przetwarzania obornika na paliwo ekologiczne trwa od 12 dni do miesiąca w zależności od składu surowca. Z jednego litra objętości użytkowej reaktora uzyskuje się około dwóch litrów biogazu. W przypadku zastosowania bardziej zaawansowanych zmodernizowanych instalacji, proces produkcji biopaliw przyspiesza się do 3 dni, a produkcja biogazu wzrasta do 4,5-5 litrów.

Ludzie zaczęli studiować i wykorzystywać technologię pozyskiwania biopaliw z organicznych źródeł naturalnych od końca XVIII wieku, a w byłym ZSRR pierwsze urządzenie do produkcji biogazu zostało opracowane już w latach 40. ubiegłego wieku. W dzisiejszych czasach technologie te stają się coraz ważniejsze i popularne.

Zalety i wady biogazu

Biogaz jako źródło energii ma niezaprzeczalne zalety:

• służy poprawie sytuacji ekologicznej na tych terenach, na których jest szeroko stosowany, gdyż wraz ze zmniejszeniem zużycia zanieczyszczającego paliwa następuje bardzo skuteczne niszczenie bioodpadów i dezynfekcja ścieków tj. sprzęt do biogazu pełni funkcję stacji oczyszczania;
• surowce do produkcji tego paliwa kopalnego są odnawialne i praktycznie darmowe – dopóki zwierzęta w gospodarstwach będą karmione, będą produkować biomasę, a co za tym idzie paliwo dla biogazowni;
• zakup i użytkowanie sprzętu jest korzystne ekonomicznie – raz zakupiona biogazownia nie będzie już wymagać żadnych inwestycji, a jej utrzymanie jest łatwe i tanie; na przykład biogazownia do użytku w gospodarstwie zaczyna się opłacać już po trzech latach od uruchomienia; nie ma potrzeby budowy inżynieryjnych linii komunikacyjnych i elektroenergetycznych, koszt uruchomienia biostacji zmniejsza się o 20 procent;
• nie ma potrzeby doprowadzenia takiej łączności inżynierskiej jak linie energetyczne i gazociągi;
• produkcja biogazu na stacji z lokalnych surowców organicznych jest przedsiębiorstwem bezodpadowym, w przeciwieństwie do przedsiębiorstw wykorzystujących tradycyjne nośniki energii (gazociągi, kotłownie itp.) odpady nie zanieczyszczają środowiska i nie wymagają miejsca na ich magazynowanie;
• przy stosowaniu biogazu do atmosfery uwalniana jest pewna ilość dwutlenku węgla, a także siarki, jednak ilości te są minimalne w porównaniu z tym samym gazem ziemnym i są przyswajane przez tereny zielone podczas oddychania, więc udział bioetanolu w efekt cieplarniany jest minimalny;
• w porównaniu z innymi alternatywnymi źródłami energii produkcja biogazu jest zawsze stabilna, aktywność i wydajność wytwórni biogazu może kontrolować człowiek (w przeciwieństwie do np. baterii słonecznych), składając kilka roślin w jeden lub odwrotnie, dzieląc je na oddzielne sekcje w celu zmniejszenia ryzyka wypadków;
• w spalinach przy stosowaniu biopaliw zawartość tlenku węgla zmniejsza się o 25 procent, a tlenków azotu - o 15;
• oprócz obornika niektóre rodzaje roślin mogą być wykorzystywane do pozyskiwania biomasy na paliwo, na przykład sorgo pomoże poprawić warunki glebowe;
• po dodaniu bioetanolu do benzyny wzrasta jego liczba oktanowa, a samo paliwo staje się bardziej odporne na uderzenia, jego temperatura samozapłonu znacznie się obniża.

Biogaz– nie jest to idealne paliwo, to i technologia jego produkcji również nie są pozbawione wad:

• tempo przetwarzania surowców organicznych w urządzeniach do produkcji biogazu jest słabym punktem technologii w porównaniu z tradycyjnymi źródłami energii;
• bioetanol ma niższą wartość opałową niż paliwo z oleju – uwalnia się o 30 proc. mniej energii;
• proces jest dość niestabilny, do jego utrzymania wymagana jest duża ilość enzymów o określonej jakości (np. zmiana diety krów ma duży wpływ na jakość surowców obornikowych);
• pozbawieni skrupułów producenci biomasy dla stacji przetwórczych mogą znacznie zubożyć glebę wraz ze zwiększonym siewem, co narusza równowagę ekologiczną terytorium;
• rury i zbiorniki z biogazem mogą ulec dekompresji, co doprowadzi do gwałtownego spadku jakości biopaliwa.

Gdzie jest używany biogaz?

Przede wszystkim to ekologiczne biopaliwo służy do zaspokojenia potrzeb gospodarstw domowych ludności, jako zamiennik gazu ziemnego, do ogrzewania i gotowania. Przedsiębiorstwa mogą wykorzystać biogaz do rozpoczęcia zamkniętego cyklu produkcyjnego: jego wykorzystanie jest szczególnie efektywne w turbinach gazowych. Przy odpowiednim dopasowaniu i pełnym połączeniu takiej turbiny z instalacją biopaliwową jej koszt konkuruje z najtańszą energią jądrową.

Efektywność wykorzystania biogazu jest bardzo łatwa do obliczenia. Na przykład z jednej sztuki bydła można uzyskać do 40 kilogramów obornika, z którego powstaje półtora metra sześciennego biogazu, wystarczającego do wytworzenia 3 kilowatów/godzinę energii elektrycznej.

Określając zapotrzebowanie farmy na energię elektryczną, można określić, jakiego typu biogazowni użyć. Przy małej liczbie krów najlepiej wytwarzać biogaz w domu przy użyciu prostej biogazowni o małej wydajności.

Jeśli gospodarstwo jest bardzo duże i stale wytwarza się na nim duża ilość bioodpadów, korzystne jest zainstalowanie zautomatyzowanej instalacji biogazowej typu przemysłowego.

Notatka! Przy projektowaniu i uruchamianiu wymagana będzie tutaj pomoc wykwalifikowanych specjalistów.

Budowa biogazowni

Każda bioinstalacja składa się z następujących głównych części:

• bioreaktor, w którym następuje biodegradacja mieszaniny gnojowicy;
• system zaopatrzenia w paliwo organiczne;
• jednostka do mieszania mas biologicznych;
• urządzenia do tworzenia i utrzymywania pożądanego poziomu temperatury;
• zbiorniki do umieszczania w nich powstałego biogazu (pojemniki na gaz);

• pojemniki do umieszczania tam uformowanych frakcji stałych.

Jest to kompletna lista elementów do zautomatyzowanych instalacji przemysłowych, podczas gdy biogazownia do prywatnego domu jest znacznie prostsza.

Bioreaktor musi być całkowicie szczelny, tj. dostęp tlenu nie jest dozwolony. Może to być metalowy pojemnik w formie walca, montowany na powierzchni gruntu, do tych celów dobrze nadają się dawne zbiorniki paliwa o pojemności 50 metrów sześciennych. Gotowe składane bioreaktory są szybko montowane / demontowane i łatwo przenoszone w nowe miejsce.

Jeśli spodziewana jest niewielka biogazownia, wskazane jest umieszczenie reaktora pod ziemią i wykonanie go w postaci zbiornika ceglanego lub betonowego, a także beczek metalowych lub PCV. Możliwe jest umieszczenie takiego reaktora bioenergetycznego w pomieszczeniu, jednak konieczne jest zapewnienie stałej wentylacji powietrza.

Bunkry do przygotowania surowców biologicznych są niezbędnym elementem systemu, ponieważ przed wejściem do reaktora należy go przygotować: pokruszyć na cząstki do 0,7 milimetra i namoczyć w wodzie, aby doprowadzić wilgotność surowca do 90 procent.

Systemy podawania surowca składają się z odbiornika surowca, rurociągu wodnego oraz pompy do podawania przygotowanej masy do reaktora.

Jeżeli bioreaktor jest wykonywany pod ziemią, zbiornik surowca umieszcza się na powierzchni tak, aby przygotowane podłoże samoczynnie spływało do reaktora pod wpływem grawitacji. Możliwe jest również umieszczenie odbiornika surowca na górze leja zasypowego, w którym to przypadku wymagana jest pompa.

Wylot odpadów znajduje się bliżej dna, naprzeciw wlotu surowca. Odbiornik na frakcje stałe wykonany jest w formie prostokątnego pudełka, do którego prowadzi rura wylotowa. Gdy nowa porcja przygotowanego biosubstratu wejdzie do bioreaktora, do odbiornika podawana jest partia odpadów stałych o tej samej objętości. W przyszłości są wykorzystywane w gospodarstwach jako doskonałe bionawozy.

Powstały biogaz jest przechowywany w zbiornikach gazowych, które są z reguły umieszczane na górze reaktora i mają kształt stożka lub kopuły. Pojemniki na gaz są wykonane z żelaza i pomalowane farbą olejną w kilku warstwach (pomaga to uniknąć zniszczenia korozyjnego). W dużych bioinstalacjach przemysłowych zbiorniki na biogaz wykonywane są w postaci oddzielnych zbiorników połączonych z reaktorem.

Aby nadać powstałemu gazowi właściwości palne, konieczne jest pozbycie się go z pary wodnej. Biopaliwo jest przesyłane rurą przez zbiornik na wodę (zamek hydrauliczny), po czym może być podawane przez plastikowe rury bezpośrednio do konsumpcji.

Czasami można znaleźć specjalne uchwyty na gaz z PVC w kształcie worka. Znajdują się one w bliskiej odległości od instalacji. W miarę napełnienia worków biogazem otwierają się, a ich objętość zwiększa się na tyle, aby przyjąć cały wytworzony gaz.

Dla sprawnego przebiegu procesów biofermentacji konieczne jest ciągłe mieszanie substratu. Aby zapobiec tworzeniu się skorupy na powierzchni biomasy i spowolnić procesy fermentacji, konieczne jest jej ciągłe aktywne mieszanie. W tym celu z boku reaktora montuje się mieszadła zatapialne lub skośne w postaci mieszadła do mechanicznego mieszania masy. Dla małych stacji są ręczne, dla przemysłowych - ze sterowaniem automatycznym.

Temperatura wymagana do żywotnej aktywności bakterii beztlenowych jest utrzymywana za pomocą automatycznych systemów grzewczych (dla reaktorów stacjonarnych), rozpoczynają one ogrzewanie, gdy ciepło spada poniżej normy i automatycznie wyłączają się po osiągnięciu normalnej temperatury. Można również zastosować kotłownie, grzałki elektryczne lub zamontować specjalną grzałkę na dnie pojemnika z surowcami. Jednocześnie konieczne jest zmniejszenie strat ciepła z bioreaktora, w tym celu jest on owinięty warstwą waty szklanej lub inną izolacją termiczną, na przykład ze spienionego polistyrenu.

Biogaz zrób to sam

W przypadku domów prywatnych wykorzystanie biogazu jest teraz bardzo istotne - z prawie darmowego obornika można uzyskać gaz na potrzeby domowe oraz do ogrzewania domów i gospodarstw rolnych. Posiadanie własnej biogazowni to gwarancja na wypadek przerw w dostawie prądu i rosnących cen gazu, a także świetny sposób na pozbycie się bioodpadów, a także zbędnego papieru.

W przypadku budowy po raz pierwszy najbardziej logiczne jest użycie prostych schematów, takie konstrukcje będą bardziej niezawodne i będą trwać dłużej. W przyszłości instalację można uzupełnić o bardziej złożone detale. W przypadku domu o powierzchni 50 metrów kwadratowych wystarczająca ilość gazu jest uzyskiwana przy pojemności zbiornika fermentacyjnego 5 metrów sześciennych. Aby zapewnić stały reżim temperaturowy, niezbędny do prawidłowej fermentacji, można zastosować rurę grzewczą.

W pierwszym etapie budowy wykopują wykop pod bioreaktor, którego ściany należy wzmocnić i uszczelnić pierścieniami z tworzywa sztucznego, mieszanki betonowej lub polimeru (najlepiej z pustym dnem - będą musiały być okresowo wymieniane, ponieważ są używane ).

Drugi etap to montaż kanalizacji gazowej w postaci rurek polimerowych z licznymi otworami. Podczas instalacji należy wziąć pod uwagę, że wierzchołki rur muszą przekraczać planowaną głębokość napełnienia reaktora. Średnica rur wylotowych nie powinna przekraczać 7-8 centymetrów.

Następnym krokiem jest izolacja. Następnie możliwe jest napełnienie reaktora przygotowanym podłożem, po czym jest on owijany folią w celu zwiększenia ciśnienia.

W czwartym etapie montowane są kopuły i rura wylotowa, która jest umieszczona w najwyższym punkcie kopuły i łączy reaktor ze zbiornikiem gazu. Zbiornik gazu można pokryć cegłami, na górze zamontowana jest siatka ze stali nierdzewnej i pokryta tynkiem.

W górnej części zbiornika gazu znajduje się właz, który zamyka się hermetycznie, z którego wyprowadzana jest rura gazowa z zaworem do wyrównania ciśnienia.

Ważny! Powstały gaz musi być stale usuwany i zużywany, ponieważ jego długotrwałe przechowywanie w wolnej części bioreaktora może wywołać eksplozję pod wysokim ciśnieniem. Konieczne jest zapewnienie uszczelnienia wodnego, aby biogaz nie mieszał się z powietrzem.

Do ogrzewania biomasy można zainstalować wężownicę pochodzącą z systemu grzewczego domu - jest to o wiele bardziej opłacalne ekonomicznie niż stosowanie grzałek elektrycznych. Ogrzewanie zewnętrzne można zapewnić za pomocą pary, co wykluczy przegrzanie surowców powyżej normy.

Ogólnie biogazownia „zrób to sam” nie jest tak skomplikowaną konstrukcją, ale przy jej aranżacji należy zwrócić uwagę na najdrobniejsze szczegóły, aby uniknąć pożarów i zniszczeń.

Dodatkowe informacje. Budowa nawet najprostszej instalacji biologicznej musi być sformalizowana odpowiednimi dokumentami, konieczne jest posiadanie schematu technologicznego i mapy instalacji urządzeń, konieczne jest uzyskanie zgody Stacji Sanitarno-Epidemiologicznej, służb przeciwpożarowych i gazowych.

W dzisiejszych czasach wykorzystanie alternatywnych źródeł energii nabiera tempa. Wśród nich bardzo obiecującym podsektorem bioenergii jest produkcja biogazu z odpadów organicznych, takich jak obornik i kiszonka. Stacje produkcji biogazu (przemysłowe lub małe przydomowe) są w stanie rozwiązać problemy utylizacji odpadów, pozyskiwania ekologicznego paliwa i ciepła oraz wysokiej jakości nawozów rolniczych.

Wideo

Biogazownie dla gospodarstw rolnych, cena zależy od ilości komponentów, różnych parametrów charakterystycznych dla takich urządzeń, waha się w granicach 170 tysięcy rubli.

Pracują nad uzyskaniem w wyniku przetworzenia produktu końcowego, paliwa przyjaznego środowisku naturalnemu, nawozów, które są produkowane w jednostce, w skład której wchodzą konstrukcje techniczne, urządzenia, połączone w jednym cyklu technologicznym.

Biogazownie domowe mogą pewnego dnia całkowicie zastąpić drogie źródła energii mieszkańcom wsi. Kataklizmy gospodarcze wymagają od twórców sprzętu rolniczego produkowania analogów zasobów naturalnych w postaci improwizowanych surowców w celu obniżenia kosztów utrzymania prywatnego gospodarstwa rolnego.

Cele rolników są różne – jedni dostają tanią energię dla innych, ważne jest, aby przetwarzać odpady za pomocą małej miniinstalacji:

• bydło

W wyniku prac uzyskuje się bionawozy oraz własne źródło energii. Ponadto gospodarstwa muszą pozbyć się różnych nagromadzeń domowych śmieci, pomaga im w tym wygodna, uniwersalna konstrukcja, która zamiast zbędnych daje użyteczne produkty.

Kto obsługuje sprzęt?

Małe biogazownie przydadzą się w nowoczesnych gospodarstwach wiejskich. Większe urządzenia są używane przez poważnych pasterzy, gdzie nie da się istnieć bez jednostek wytwarzających niezbędne gatunki energii.

Uzasadnieniem instalacji na dziedzińcu prywatnego domu lub dużej farmy jest nagromadzenie materii organicznej, ponieważ każdy sprzęt potrzebuje mocy do pracy.

Świat walczy o ekologię środowiska, najbardziej akceptowalnym sposobem na to jest budowa instalacji biogazowych, uwalniają one czyste substancje i zużywają paliwa alternatywne. Na tej podstawie urządzenia zyskały zapotrzebowanie w gospodarstwach w naszym kraju i za granicą.

Standardowe wyposażenie

Inżynierowie kompletują mechanizmy o różnych rozmiarach. Produkcja uzależniona jest od wymaganej mocy, która ma zostać przetworzona przez jednostkę i wydana w zamian. Instalacja widoku standardowego składa się z następujących elementów:

• zbiornik magazynowy, odbiera materiał do wydobycia
• mieszalniki, młynki różniące się strukturalnie od siebie, mielą duże fragmenty surowe
• zbiornik gazu, hermetycznie zamknięty, w tym miejscu gromadzi się gaz
• reaktor w formie zbiornika, w którym powstaje biopaliwo
• urządzenia podające surowce do pojemnika
• instalacje przenoszące otrzymane paliwo z jednego punktu do drugiego w celu późniejszej konwersji
  automatyczne systemy zabezpieczające i sterujące procesem produkcyjnym

Praca cyklu technologicznego została dopracowana w najdrobniejszych szczegółach, aby ułatwić osobie utrzymanie urządzenia w okresie przetwarzania.

Jak to działa

Działanie agregatów opiera się na zasadzie oddziaływania różnego rodzaju formacji bakteryjnych na materię organiczną, powodując fermentację. Procesy te zachodzą wewnątrz reaktora. Z rozkładu niektórych produktów otrzymuje się inną substancję, która składa się z:

• metan
• dwutlenek węgla
• zanieczyszczenia amoniaku, siarkowodoru, azotu

Zasada działania składa się z następujących działań:

• surowce są podawane do zbiornika magazynowego
• materiał jest rozdrabniany, pompy, przenośniki przemieszczają się do zbiornika kwasu, w tym zbiorniku biomasa poddawana jest dogrzewaniu
• trwały, kwasoodporny, szczelnie zamknięty reaktor przyjmuje przygotowane surowce do wytworzenia biogazu

W reaktorze instalowane są urządzenia zapewniające dodatkowe dogrzewanie w granicach +40 stopni mieszanych substancji, stwarzają im odpowiednie warunki, przyspieszając procesy rozkładu i fermentacji, z których powstaje produkt końcowy. Stopień recyklingu zależy od pojemności obiektu i rodzaju odpadów.

W trakcie:

• akumulacja gazu odbywa się w zbiornikach gazowych, są one montowane jako osobny element lub połączone razem z korpusem
• pojemność reaktora nabiera, po zakończeniu procesu rozkładu przekazuje się do użytkowania
• w zbiorniku na gaz wytwarzane jest wystarczające ciśnienie, aby przemieścić gaz do systemu oczyszczania, w takiej postaci będzie on wykorzystywany przez konsumenta na różnych polach działalności
• przeznaczenie pozyskuje substancje do nawozów po ich rozdzieleniu na składniki w postaci płynnej lub stałej i przeniesieniu do części magazynowej

Decyzji o rozpoczęciu budowy powinno towarzyszyć rozważenie warunków, w jakich biogazownie działają z wymaganą wydajnością.

Podstawowe opcje do wyboru

Słaba funkcjonalność urządzenia wynika ze złego planowania. Błędy można zauważyć natychmiast lub po chwili. Przeprowadzane są dokładne i kompleksowe badania, aby wykluczyć awarię sprzętu. Procedura rozpoczyna się po ustaleniu dostępności surowca i ilości potrzebnej do normalnego istnienia zasobów energetycznych.

Na reaktor i jego wymiary wpływają:

• ilość przetwarzania
• jakość materiału
• surowiec
• reżim temperaturowy
• okres fermentacji

W praktyce w konkretnym gospodarstwie należy zwrócić uwagę na następujące punkty:

• dzienne ładowanie materiałów w zależności od wielkości reaktora
• objętość kontenera, w którym przetwarzane są odpady
• obliczyć wynik
• możliwość zbilansowania wyniku i rzeczywistego zużycia

Przed zainstalowaniem sprzętu musisz dokonać wyboru:

• najlepsze miejsce do zainstalowania
• modele odpowiednie do cech konstrukcyjnych

Głównymi kryteriami, na których opiera się konstruktywny wybór, jest miejsce i definicja konstrukcji podziemnej lub powierzchniowej. Dodatkowo, ustawiając konstrukcję na górze, należy zdecydować o sposobie montażu reaktora w pozycji pionowej lub poziomej.

Bionawozy są przechowywane w budynkach na terenie lub w dołach, metalowych beczkach. Koszty zmniejszą gotowe części instalacji, jeśli znajdują się w gospodarstwie. Nagromadzenie materiałów determinuje wielkość i kształt zbiorników, w których są one mieszane, a także jaki rodzaj reaktora jest potrzebny, urządzenia do podgrzewania substancji, ich kruszenia i mieszania.

Wybrany projekt reaktora musi być zgodny z:

• praktyczność
• łatwość konserwacji
• gazo- i wodoszczelna, aby wyeliminować przecieki i utrzymać gaz w całości

Warunkiem skutecznego działania jest obecność wysokiej jakości izolacji termicznej. Przy minimalnych powierzchniach możliwe jest obniżenie kosztów budowy i strat ciepła.

Konstrukcja musi być stabilna, wytrzymać obciążenia ciśnieniowe:

• surowy materiał

Instalacje wyposażone są w następujące najbardziej optymalne formy:

• jajowaty
• cylindryczny
• stożkowy
• półkolisty

Nie zaleca się wyposażania kwadratowych form z betonu lub cegły. Surowiec wywiera nacisk na naroża, powodując powstawanie pęknięć, zaburzając procesy zachodzące wewnątrz, gromadzących się stałych fragmentów. Materiały lepiej wędrują, wysuszone powierzchnie nie pojawiają się w konstrukcjach z przegrodami wewnętrznymi.

Najlepsze materiały budowlane to:

• Stal - w tych pojemnikach można osiągnąć absolutną szczelność, są łatwe w produkcji, wytrzymują obciążenia. Problemem jest zwiększona podatność na korozję. Powierzchnie są zabezpieczone przed rdzą. Jeśli w gospodarstwie jest zbiornik metalowy, należy sprawdzić jego jakość ze wszystkich stron. Pozbądź się niedoskonałości.
• Plastik – zbiorniki wykonane z tego materiału są miękkie i twarde. Pierwsza opcja jest mniej odpowiednia, ponieważ łatwo jest spowodować uszkodzenie, trudno ją zaizolować. Zbiorniki z twardego plastiku są stabilne i nie rdzewieją.
• Beton jest używany przez niektóre kraje rozwijające się. Nie mają ograniczeń w działaniu, specjalne powłoki mogą wyeliminować pojawianie się pęknięć.
• Cegła jest używana przez Indie i Chiny. W tym celu stosuje się tylko dobrze wypalone produkty lub układane są ściany z bloczków betonowych lub kamienia.

Przy montażu urządzeń wykonanych z betonu, cegły lub kamienia należy zadbać o wewnętrzne wykończenie ogniotrwałe odporne na materię organiczną i siarkowodór.

Lokalizacja konstrukcji powinna być traktowana ze szczególną powagą, aby podać czynniki:

• wolne powierzchnie
• odległość od mieszkania
• magazynowanie
• lokalizacja oborów, chlewni, kurników
• woda gruntowa
• wygodny załadunek i rozładunek materiałów

Gospodarz reaktorów:

• na powierzchni z podkładem
• zakopany w ziemi
• zainstalowany wewnątrz farmy

Urządzenia działające za pomocą reakcji chemicznej, biologicznej wyposażone są w włazy, przez które przeprowadzane są okresowe naprawy. Gumowa uszczelka zapewnia szczelność, gdy pokrywa jest zamknięta. Izolacja termiczna jest niezbędna do prowadzenia prac niezależnie od pory roku.
Budynek jest ocieplony improwizowanymi materiałami z obróbką warstwa po warstwie powierzchni wewnętrznych.

Małe instalacje można zamontować w domu. Na dygresję powiem, że zdobywanie biogazu własnymi rękami nie jest jakimś nowym wynalazkiem. Już w starożytności biogaz w domu był aktywnie pozyskiwany w Chinach. Kraj ten nadal jest liderem pod względem liczby biogazowni. Ale tu jak zrobić biogazownię własnymi rękami, co jest do tego potrzebne, ile to będzie kosztować - postaram się to wszystko opowiedzieć w tym i kolejnych artykułach.

Wstępne obliczenia biogazowni

Przed przystąpieniem do zakupu lub samodzielnego montażu biogazowni należy odpowiednio ocenić dostępność surowców, ich rodzaj, jakość oraz możliwość nieprzerwanych dostaw. Nie każdy surowiec nadaje się do produkcji biogazu. Surowce, które nie pasują:

• surowce o wysokiej zawartości ligniny;
• surowce zawierające trociny drzew iglastych (z obecnością żywic)
• o wilgotności przekraczającej 94%
• gnijący obornik, a także surowce z pleśnią lub syntetycznymi detergentami.

Jeśli surowiec nadaje się do przetworzenia, można przystąpić do określenia objętości bioreaktora. Całkowita objętość surowców dla trybu mezofilnego (temperatura biomasy waha się od 25-40 stopni, najczęstszy tryb) nie przekracza 2/3 objętości reaktora. Dzienna dawka to nie więcej niż 10% całości załadowanych surowców.

Każdy surowiec charakteryzuje się trzema ważnymi parametrami:

• gęstość;
• zawartość popiołu;
• wilgotność.

Ostatnie dwa parametry określa się na podstawie tabel statystycznych. Surowiec rozcieńcza się wodą z uwzględnieniem osiągnięcia 80-92% wilgotności. Stosunek ilości wody i surowców może wahać się od 1:3 do 2:1. Odbywa się to w celu nadania podłożu wymaganej płynności. Tych. aby zapewnić przejście podłoża przez rury i możliwość jego mieszania. W przypadku małych biogazowni gęstość podłoża można przyjąć jako równą gęstości wody.

Spróbujmy określić objętość reaktora na przykładzie.

Załóżmy, że farma ma 10 sztuk bydła, 20 świń i 35 kurczaków. Dziennie wydalane są odchody: 55 kg z 1 bydła, z 1 świni - 4,5 kg i 0,17 kg z kurczaka. Objętość dziennych odpadów wyniesie: 10x55 + 20x4,5 + 0,17x35 = 550 + 90 + 5,95 = 645,95 kg. Zaokrąglaj do 646 kg. Wilgotność odchodów świń i bydła wynosi 86%, a obornika kurzego 75%. Aby uzyskać 85% wilgotności w odchodach kurzych, dodaj 3,9 litra wody (około 4 kg).

Okazuje się, że dzienna dawka załadunku surowców wyniesie około 650 kg. Pełne obciążenie reaktora: OS=10x0,65=6,5 tony, a objętość reaktora OP=1,5x6,5=9,75 m³. Tych. potrzebujemy reaktora o objętości 10 m³.

Obliczanie uzysku biogazu

Tabela do obliczania uzysku biogazu w zależności od rodzaju surowca.

Jeśli weźmiemy ten sam przykład, a następnie pomnożenie masy każdego rodzaju surowca przez odpowiednie dane tabelaryczne i zsumowanie wszystkich trzech składników, otrzymamy wydajność biogazu wynoszącą około 27-36,5 m³ dziennie.

Aby poruszać się po wymaganej ilości biogazu, powiem, że przeciętna czteroosobowa rodzina będzie potrzebować do gotowania 1,8-3,6 m³. Do ogrzewania pomieszczenia o powierzchni 100 m² - 20 m³ biogazu dziennie.

Montaż i wykonanie reaktora

Metalowy zbiornik, plastikowy pojemnik może służyć jako reaktor lub może być zbudowany z cegły, betonu. Niektóre źródła podają, że preferowanym kształtem jest walec, ale w kwadratowych konstrukcjach zbudowanych z kamienia lub cegły powstają pęknięcia pod wpływem nacisku surowców. Niezależnie od kształtu, materiału i miejsca instalacji, reaktor musi:

• być wodo- i gazoszczelne. W reaktorze nie powinno odbywać się mieszanie powietrza z gazem. Pomiędzy pokrywą a korpusem musi znajdować się uszczelka z uszczelnionego materiału;
• być izolowany termicznie;
• wytrzymać wszystkie obciążenia (ciśnienie gazu, waga itp.);
• mieć właz do prac naprawczych.

Montaż i dobór kształtu reaktora dokonywany jest indywidualnie dla każdej farmy.

Motyw produkcyjny biogazownia zrób to sam bardzo obszerny. Dlatego skupię się na tym w tym artykule. W kolejnym artykule porozmawiamy o doborze pozostałych elementów biogazowni, cenach i gdzie można ją kupić.