Produktionsschemata für die Biogasproduktion. Eigenproduziertes Biogas Arten von Biogas

Biogas ist ein Gas, das durch Vergärung (Fermentation) organischer Substanzen (z. B. Stroh, Unkraut, tierische und menschliche Fäkalien, Müll, organische Abfälle aus Haushalts- und Industrieabwässern usw.) unter anaeroben Bedingungen gewonnen wird. An der Biogasproduktion sind verschiedene Arten von Mikroorganismen mit unterschiedlichen katabolischen Funktionen beteiligt.

Zusammensetzung von Biogas.

Biogas besteht zu mehr als der Hälfte aus Methan (CH 4). Methan macht etwa 60 % des Biogases aus. Außerdem enthält Biogas ca. 35 % Kohlendioxid (CO 2 ) sowie weitere Gase wie Wasserdampf, Schwefelwasserstoff, Kohlenmonoxid, Stickstoff und andere. Biogas, das unter verschiedenen Bedingungen gewonnen wird, unterscheidet sich in seiner Zusammensetzung. So enthält Biogas aus menschlichen Exkrementen, Gülle, Schlachtabfällen bis zu 70 % Methan und aus Pflanzenresten in der Regel etwa 55 % Methan.

Mikrobiologie von Biogas.

Die Biogasvergärung kann je nach beteiligter mikrobieller Bakterienart in drei Phasen unterteilt werden:

Der erste wird als Beginn der bakteriellen Fermentation bezeichnet. Verschiedene organische Bakterien, die sich vermehren, sezernieren extrazelluläre Enzyme, deren Hauptaufgabe die Zerstörung komplexer organischer Verbindungen mit der Hydrolysebildung einfacher Substanzen ist. B. Polysaccharide zu Monosacchariden; Protein in Peptide oder Aminosäuren; Fette in Glycerin und Fettsäuren.

Die zweite Stufe heißt Wasserstoff. Wasserstoff entsteht durch die Aktivität von Essigsäurebakterien. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Essigsäure bakteriell zu Kohlendioxid und Wasserstoff abzubauen.

Die dritte Stufe wird methanogen genannt. Es handelt sich um eine Art von Bakterien, die als Methanogene bekannt sind. Ihre Aufgabe ist es, aus Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid Methan zu bilden.

Klassifizierung und Eigenschaften von Rohstoffen für die Biogasvergärung.

Nahezu alle natürlichen organischen Materialien können als Rohstoffe für die Biogasvergärung verwendet werden. Die Hauptrohstoffe für die Produktion von Biogas sind Abwasser: Kanalisation; Lebensmittel-, Pharma- und Chemieindustrie. In ländlichen Gebieten ist dies der Abfall, der bei der Ernte anfällt. Aufgrund unterschiedlicher Herkunft unterscheiden sich auch Entstehungsprozess, chemische Zusammensetzung und Struktur von Biogas.

Rohstoffquellen für Biogas je nach Herkunft:

1. Landwirtschaftliche Rohstoffe.

Diese Ausgangsmaterialien können in stickstoffreiche Ausgangsmaterialien und kohlenstoffreiche Ausgangsmaterialien unterteilt werden.

Rohstoffe mit hohem Stickstoffgehalt:

menschlicher Kot, Viehdung, Vogelkot. Das Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis beträgt 25:1 oder weniger. Solches Rohmaterial wurde vollständig durch den menschlichen oder tierischen Gastrointestinaltrakt verdaut. In der Regel enthält es eine große Menge niedermolekularer Verbindungen. Wasser in solchen Rohstoffen wurde teilweise umgewandelt und wurde Teil von Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht. Dieser Rohstoff zeichnet sich durch eine einfache und schnelle anaerobe Zersetzung zu Biogas aus. Sowie eine reiche Ausbeute an Methan.

Rohstoffe mit hohem Kohlenstoffgehalt:

Stroh und Schale. Das Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis beträgt 40:1. Es hat einen hohen Gehalt an makromolekularen Verbindungen: Zellulose, Hemizellulose, Pektin, Lignin, pflanzliche Wachse. Die anaerobe Zersetzung ist ziemlich langsam. Um die Gasproduktionsrate zu erhöhen, erfordern solche Materialien normalerweise eine Vorbehandlung vor der Fermentation.

2. Städtischer organischer Wasserabfall.

Umfasst menschliche Abfälle, Abwasser, organische Abfälle, organisches Industrieabwasser, Schlamm.

3. Wasserpflanzen.

Beinhaltet Wasserhyazinthe, andere Wasserpflanzen und Algen. Die geschätzte geplante Auslastung der Produktionskapazitäten ist durch eine hohe Abhängigkeit von Solarenergie gekennzeichnet. Sie haben hohe Renditen. Die technologische Organisation erfordert einen sorgfältigeren Ansatz. Die anaerobe Zersetzung ist einfach. Der Methankreislauf ist kurz. Die Besonderheit solcher Rohstoffe besteht darin, dass sie ohne Vorbehandlung im Reaktor aufschwimmen. Um dies zu beseitigen, muss das Rohmaterial innerhalb von 2 Tagen leicht getrocknet oder vorkompostiert werden.

Rohstoffquellen für Biogas in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit:

1. Fester Rohstoff:

Stroh, organische Abfälle mit relativ hohem Trockensubstanzgehalt. Ihre Verarbeitung erfolgt nach dem Verfahren der Trockenfermentation. Schwierigkeiten treten bei der Entfernung einer großen Menge fester Ablagerungen aus dem Reaktor auf. Die Gesamtmenge an verwendetem Ausgangsmaterial kann als Summe aus Feststoffgehalt (TS) und flüchtigen Bestandteilen (VS) ausgedrückt werden. Flüchtige Substanzen können in Methan umgewandelt werden. Zur Berechnung flüchtiger Stoffe wird eine Rohstoffprobe bei einer Temperatur von 530-570°C in einen Muffelofen geladen.

2. Flüssiger Rohstoff:

frischer Kot, Gülle, Kot. Sie enthalten etwa 20 % Trockenmasse. Außerdem benötigen sie für die Vermischung mit festen Rohstoffen während der Trockenfermentation die Zugabe von Wasser in einer Menge von 10 %.

3. Organische Abfälle mittlerer Feuchtigkeit:

B. Alkoholproduktion, Abwasser von Zellstofffabriken usw. Solche Rohstoffe enthalten unterschiedliche Mengen an Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten und sind ein guter Rohstoff für die Biogasproduktion. Für diesen Rohstoff werden Vorrichtungen vom Typ UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – aufsteigender anaerober Prozess) eingesetzt.

Tabelle 1. Angaben zur Belastung (Bildungsrate) von Biogas bei folgenden Bedingungen: 1) Gärtemperatur 30°C; 2) periodische Gärung

Name des vergorenen Abfalls	Durchschnittlicher Biogasdurchsatz bei normaler Gasproduktion (m 3 /m 3 /d)	Biogasleistung, m 3 /Kg/TS	Biogasdurchsatz (in % der gesamten Biogasproduktion)
			0-15d	25-45d	45-75d	75-135d
Trockenmist	0,20	0,12	11	33,8	20,9	34,3
Wasser aus der chemischen Industrie	0,40	0,16	83	17	0	0
Rogulnik (Chilim, Wasserkastanie)	0,38	0,20	23	45	32	0
wasser salat	0,40	0,20	23	62	15	0
Schweinegülle	0,30	0,22	20	31,8	26	22,2
Trockenes Gras	0,20	0,21	13	11	43	33
Stroh	0,35	0,23	9	50	16	25
menschliche Exkremente	0,53	0,31	45	22	27,3	5,7

Berechnung des Prozesses der Methangärung (Fermentation).

Die allgemeinen Grundlagen der fermentativen Berechnung beruhen auf der Erhöhung der Beladung mit organischen Rohstoffen und der Verkürzung der Dauer des Methankreislaufs.

Berechnung der Rohstoffe pro Zyklus.

Die Beladung mit Rohstoffen ist gekennzeichnet durch: Massenanteil TS (%), Massenanteil VS (%), Konzentration CSB (CSB - chemischer Sauerstoffbedarf, dh CSB - chemischer Sauerstoffindex) (Kg / m 3). Die Konzentration hängt von der Art der Fermentationsgeräte ab. Beispielsweise sind moderne industrielle Abwasserreaktoren UASB (Upstream Anaerobic Process). Für feste Ausgangsmaterialien werden AF (anaerobe Filter) verwendet – typischerweise weniger als 1 %. Industrieabfälle als Rohstoff für Biogas sind meist hochkonzentriert und müssen verdünnt werden.

Geschwindigkeitsberechnung herunterladen.

Zur Ermittlung der täglichen Belastung des Reaktors: Konzentration CSB (kg/m 3 ·d), TS (kg/m 3 ·d), VS (kg/m 3 ·d). Diese Kennzahlen sind wichtige Indikatoren zur Bewertung der Wirksamkeit von Biogas. Es muss angestrebt werden, die Belastung zu begrenzen und gleichzeitig eine hohe Gasproduktion zu haben.

Berechnung des Verhältnisses von Reaktorvolumen zu Gasleistung.

Dieser Indikator ist ein wichtiger Indikator zur Bewertung der Effizienz des Reaktors. Gemessen in kg/m 3 d.

Biogasausstoß pro Masseneinheit der Fermentation.

Dieser Indikator charakterisiert den aktuellen Stand der Biogasproduktion. Beispielsweise beträgt das Volumen des Gassammlers 3 m 3 . 10 kg/TS wird täglich serviert. Der Biogasertrag beträgt 3/10 = 0,3 (m 3 /Kg/TS). Je nach Situation kann die theoretische Gasleistung oder die tatsächliche Gasleistung verwendet werden.

Die theoretische Ausbeute an Biogas wird durch die Formeln bestimmt:

Methanproduktion (E):

E = 0,37 A + 0,49 B + 1,04 C.

Kohlendioxidproduktion (D):

D = 0,37 A + 0,49 B + 0,36 C. Wobei A der Kohlenhydratgehalt pro Gramm fermentiertes Material ist, B Protein ist, C der Fettgehalt ist

hydraulisches Volumen.

Um die Effizienz zu steigern, ist es notwendig, die Fermentationszeit zu verkürzen. Zum Teil besteht ein Zusammenhang mit dem Verlust fermentierender Mikroorganismen. Derzeit haben einige effiziente Reaktoren eine Fermentationszeit von 12 Tagen oder sogar weniger. Das hydraulische Volumen wird durch Zählen des Volumens der täglichen Beschickung mit dem Beschickungsmaterial ab dem Tag berechnet, an dem die Beschickung mit dem Beschickungsmaterial begann, und hängt von der Verweilzeit im Reaktor ab. Beispielsweise ist eine Fermentation bei 35°C, eine Zulaufkonzentration von 8 % (Gesamt-TS), eine tägliche Zulaufmenge von 50 m 3 , eine Reaktorfermentationszeit von 20 Tagen geplant. Das Hydraulikvolumen beträgt: 50 20 \u003d 100 m 3.

Entfernung von organischen Verunreinigungen.

Die Biogasproduktion hat, wie jede biochemische Produktion, Abfall. Abfälle aus der biochemischen Produktion können bei unkontrollierter Abfallentsorgung die Umwelt schädigen. Zum Beispiel in den Fluss nebenan stürzen. Moderne große Biogasanlagen produzieren Tausende und sogar Zehntausende Kilogramm Abfall pro Tag. Die qualitative Zusammensetzung und Entsorgungswege von großen Biogasanlagen werden von den Laboren der Unternehmen und dem staatlichen Umweltdienst kontrolliert. Kleine landwirtschaftliche Biogasanlagen haben aus zwei Gründen keine solche Kontrolle: 1) Da wenig Abfall anfällt, wird die Umwelt kaum belastet. 2) Die Durchführung einer qualitativen Abfallanalyse erfordert eine spezielle Laborausstattung und hochspezialisiertes Personal. Kleinbauern haben diese nicht, und staatliche Stellen halten eine solche Kontrolle zu Recht für unangemessen.

Ein Indikator für den Verschmutzungsgrad von Abfällen aus Biogasreaktoren ist der CSB (Chemical Index of Oxygen).

Es wird die folgende mathematische Beziehung verwendet: organische CSB-Beladungsrate Kg/m 3 ·d= CSB-Beladungskonzentration (kg/m 3) / hydraulische Speicherzeit (d).

Gasdurchsatz im Reaktorvolumen (kg/(m 3 d)) = Biogasausstoß (m 3 /kg) / CSB organische Belastungsrate kg/(m 3 d).

Vorteile von Biogaskraftwerken:

feste und flüssige Abfälle haben einen spezifischen Geruch, der Fliegen und Nagetiere abstößt;

die Fähigkeit, ein nützliches Endprodukt zu produzieren - Methan, das ein sauberer und bequemer Brennstoff ist;

im Prozess der Fermentation sterben Unkrautsamen und einige der Krankheitserreger ab;

während des Fermentationsprozesses bleiben Stickstoff, Phosphor, Kalium und andere Inhaltsstoffe des Düngemittels fast vollständig erhalten, ein Teil des organischen Stickstoffs wird in Ammoniakstickstoff umgewandelt, was seinen Wert erhöht;

der Gärrest kann als Tierfutter verwendet werden;

die Biogasfermentation benötigt keinen Luftsauerstoff;

anaerobschlamm kann ohne nährstoffzugabe mehrere monate gelagert werden, und wenn dann das rohmaterial geladen wird, kann die vergärung schnell wieder beginnen.

Nachteile von Biogaskraftwerken:

ein komplexes Gerät und erfordert relativ große Konstruktionsinvestitionen;

ein hohes Maß an Konstruktion, Verwaltung und Wartung ist erforderlich;

Die anfängliche anaerobe Ausbreitung der Fermentation ist langsam.

Merkmale des Methangärverfahrens und der Prozessführung:

1. Temperatur der Biogasproduktion.

Die Temperatur zur Erzeugung von Biogas kann in einem relativ weiten Temperaturbereich von 4~65°C liegen. Mit steigender Temperatur steigt die Rate der Biogasproduktion, jedoch nicht linear. Die Temperatur von 40~55°C ist eine Übergangszone für die lebenswichtige Aktivität verschiedener Mikroorganismen: thermophile und mesophile Bakterien. Die höchste Rate an anaerober Fermentation tritt in einem engen Temperaturbereich von 50 bis 55 °C auf. Bei einer Fermentationstemperatur von 10°C für 90 Tage beträgt die Gasflussrate 59%, aber die gleiche Flussrate tritt bei einer Fermentationstemperatur von 30°C in 27 Tagen auf.

Eine plötzliche Temperaturänderung hat erhebliche Auswirkungen auf die Biogasproduktion. Das Projekt einer Biogasanlage muss unbedingt die Kontrolle eines Parameters wie der Temperatur vorsehen. Temperaturänderungen von mehr als 5°C reduzieren die Leistung des Biogasreaktors erheblich. Wenn beispielsweise die Temperatur im Biogasreaktor längere Zeit 35°C betrug und dann unerwartet auf 20°C abfiel, würde die Produktion des Biogasreaktors fast vollständig eingestellt.

2. Pfropfmaterial.

Um die Methanfermentation abzuschließen, ist normalerweise eine bestimmte Menge und Art von Mikroorganismen erforderlich. Das an Methanmikroben reiche Sediment wird als Pfropfsediment bezeichnet. Die Biogasvergärung ist in der Natur weit verbreitet, auch Orte mit Impfmaterial sind weit verbreitet. Dies sind: Klärschlamm, Schlamm, Bodensedimente von Güllegruben, diverse Klärschlämme, Gärreste usw. Aufgrund der reichlich vorhandenen organischen Substanz und der guten anaeroben Bedingungen bilden sie reiche mikrobielle Gemeinschaften.

Erstmaliges Ansäen eines neuen Biogasreaktors kann die Stagnationszeit deutlich verkürzen. In einem neuen Biogasreaktor ist eine manuelle Beschickung mit Inokulum erforderlich. Bei der Nutzung von Industrieabfällen als Rohstoff wird hierauf besonders geachtet.

3. Anaerobe Umgebung.

Die anaerobe Umgebung wird durch den Grad der Anaerobität bestimmt. Üblicherweise wird das Redoxpotential üblicherweise durch den Wert von Eh bezeichnet. Unter anaeroben Bedingungen hat Eh einen negativen Wert. Für anaerobe Methanbakterien liegt Eh zwischen -300 und -350 mV. Einige Bakterien, die fakultative Säuren produzieren, können bei Eh -100~+100 mV ein normales Leben führen.

Um anaerobe Bedingungen zu gewährleisten, sollten Biogasreaktoren dicht geschlossen gebaut werden, um Wasserdichtheit und Dichtigkeit zu gewährleisten. Bei großen industriellen Biogasreaktoren wird der Eh-Wert immer kontrolliert. Für Biogasreaktoren in kleinen landwirtschaftlichen Betrieben besteht ein Problem bei der Kontrolle dieses Werts aufgrund der Notwendigkeit, teure und komplexe Ausrüstung zu kaufen.

4. Kontrolle des Säuregehalts des Mediums (pH) im Biogasreaktor.

Methanogene benötigen einen sehr engen pH-Bereich. Durchschnittlicher pH-Wert = 7. Die Gärung erfolgt im pH-Bereich von 6,8 bis 7,5. Die pH-Steuerung ist für kleine Biogasreaktoren verfügbar. Viele Landwirte verwenden dazu Einweg-Lackmus-Indikatorpapierstreifen. In großen Unternehmen werden häufig elektronische pH-Regelgeräte eingesetzt. Unter normalen Umständen ist das Gleichgewicht der Methanfermentation ein natürlicher Prozess, normalerweise ohne pH-Einstellung. Nur in einigen Fällen von Missmanagement treten massive Ansammlungen flüchtiger Säuren auf, eine Abnahme des pH-Werts.

Maßnahmen zur Minderung der Auswirkungen eines erhöhten pH-Säuregehalts sind:

(1) Einen Teil des Mediums im Biogasreaktor ersetzen und dadurch den Gehalt an flüchtigen Säuren verdünnen. Dadurch wird der pH-Wert erhöht.

(2) Asche oder Ammoniak hinzufügen, um den pH-Wert zu erhöhen.

(3) pH-Wert mit Kalk einstellen. Diese Maßnahme ist besonders effektiv bei ultrahohen Säurewerten.

5. Mischen des Mediums in einem Biogasreaktor.

In einem herkömmlichen Fermentationstank trennt die Fermentation das Medium normalerweise in vier Schichten: obere Kruste, Überstand, aktive Schicht und Schlammschicht.

Zweck des Mischens:

1) Verlagerung aktiver Bakterien in einen neuen Teil der Primärrohstoffe, Vergrößerung der Kontaktfläche von Mikroben und Rohstoffen zur Beschleunigung der Biogasproduktion, Steigerung der Effizienz der Nutzung von Rohstoffen.

2) Vermeidung der Bildung einer dicken Krustenschicht, die der Freisetzung von Biogas Widerstand entgegensetzt. Das Mischen ist besonders anspruchsvoll für solche Rohstoffe wie: Stroh, Unkraut, Blätter usw. In einer dicken Krustenschicht werden Bedingungen für die Ansammlung von Säure geschaffen, was nicht akzeptabel ist.

Mischmethoden:

1) mechanisches Mischen durch Räder verschiedener Typen, die im Arbeitsraum des Biogasreaktors installiert sind.

2) Mischen mit Biogas, das aus dem oberen Teil des Bioreaktors entnommen und mit Überdruck dem unteren Teil zugeführt wird.

3) Rühren durch eine hydraulische Umwälzpumpe.

6. Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff.

Eine effiziente Fermentation wird nur durch das optimale Nährstoffverhältnis gefördert. Der Hauptindikator ist das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff (C:N). Das optimale Verhältnis ist 25:1. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die optimalen Verhältnisgrenzen bei 20-30:1 liegen und die Biogasproduktion bei einem Verhältnis von 35:1 deutlich reduziert wird. Experimentelle Studien haben gezeigt, dass eine Biogasvergärung bei einem Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff von 6:1 möglich ist.

7. Druck.

Methanbakterien können sich an hohe hydrostatische Drücke (etwa 40 Meter oder mehr) anpassen. Sie reagieren jedoch sehr empfindlich auf Druckänderungen, weshalb ein stabiler Druck (keine plötzlichen Druckabfälle) erforderlich ist. Signifikante Druckänderungen können auftreten bei: einem deutlich erhöhten Biogasverbrauch, einer relativ schnellen und großen Beladung des Bioreaktors mit Primärrohstoffen oder einer ähnlichen Entladung des Reaktors von Ablagerungen (Reinigung).

Möglichkeiten zur Druckstabilisierung:

2) die Zufuhr frischer Primärrohstoffe und die Reinigung sollten gleichzeitig und mit der gleichen Abgaberate durchgeführt werden;

3) Die Installation von Schwimmdeckeln auf dem Biogasreaktor ermöglicht es Ihnen, einen relativ stabilen Druck aufrechtzuerhalten.

8. Aktivatoren und Inhibitoren.

Einige Substanzen verbessern nach Zugabe einer geringen Menge die Leistung des Biogasreaktors, solche Substanzen werden als Aktivatoren bezeichnet. Während andere in geringen Mengen zugesetzte Stoffe zu einer deutlichen Hemmung von Prozessen im Biogasreaktor führen, werden solche Stoffe als Inhibitoren bezeichnet.

Viele Arten von Aktivatoren sind bekannt, einschließlich einiger Enzyme, anorganischer Salze, organischer und anorganischer Substanzen. Beispielsweise erleichtert die Zugabe einer bestimmten Menge des Enzyms Cellulase die Produktion von Biogas erheblich. Die Zugabe von 5 mg/kg höherer Oxide (R 2 O 5 ) kann die Gasproduktion um 17 % erhöhen. Durch die Zugabe von Ammoniumbicarbonat (NH 4 HCO 3 ) kann der Biogasdurchsatz für Primärrohstoffe aus Stroh und Co. deutlich erhöht werden. Aktivatoren sind auch Aktivkohle oder Torf. Die Zufuhr von Wasserstoff in den Bioreaktor kann die Methanproduktion dramatisch steigern.

Inhibitoren bezieht sich hauptsächlich auf einige der Metallionenverbindungen, Salze, Fungizide.

Klassifizierung von Fermentationsprozessen.

Die Methangärung ist eine streng anaerobe Gärung. Fermentationsprozesse werden in folgende Typen unterteilt:

Klassifizierung nach Gärtemperatur.

Kann in „natürliche“ Temperaturfermentation (Fermentation bei variabler Temperatur), in diesem Fall beträgt die Fermentationstemperatur etwa 35 °C, und den Hochtemperatur-Fermentationsprozess (etwa 53 °C) unterteilt werden.

Klassifizierung nach Differenzialität.

Entsprechend kann die differentielle Fermentation in einstufige Fermentation, zweistufige Fermentation und mehrstufige Fermentation unterteilt werden.

1) Einstufige Fermentation.

Bezieht sich auf die häufigste Art der Fermentation. Dies gilt für Geräte, bei denen gleichzeitig Säuren und Methan entstehen. Eine einstufige Fermentation kann in Bezug auf den BSB (biologischer Sauerstoffbedarf) weniger effizient sein als zwei- und mehrstufige Fermentationen.

2) Zweistufige Gärung.

Basierend auf getrennter Fermentation von Säuren und methanogenen Mikroorganismen. Diese beiden Arten von Mikroben haben unterschiedliche Physiologie und Ernährungsanforderungen, es gibt signifikante Unterschiede in Wachstum, Stoffwechseleigenschaften und anderen Aspekten. Die zweistufige Fermentation kann die Biogasausbeute und den Abbau flüchtiger Fettsäuren erheblich verbessern, den Fermentationszyklus verkürzen, erhebliche Einsparungen bei den Betriebskosten bringen und organische Verunreinigungen effektiv aus dem Abfall entfernen.

3) Mehrstufige Fermentation.

Es wird für zellulosereiche Primärrohstoffe in folgender Reihenfolge eingesetzt:

(1) Hydrolyse von Zellulosematerial in Gegenwart von Säuren und Laugen erzeugen. Es entsteht Glukose.

(2) Tragen Sie das Inokulum auf. Dies ist in der Regel Belebtschlamm oder Abwasser aus einem Biogasreaktor.

(3) Schaffung geeigneter Bedingungen für die Produktion von Säurebakterien (die flüchtige Säuren produzieren): pH = 5,7 (aber nicht mehr als 6,0), Eh = –240 mV, Temperatur 22 °C. In diesem Stadium werden solche flüchtigen Säuren gebildet: Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Isobuttersäure.

(4) Schaffen Sie geeignete Bedingungen für die Produktion von Methanbakterien: pH=7,4–7,5, Eh=–330 mV, Temperatur 36–37°C

Klassifizierung nach Periodizität.

Die Fermentationstechnologie wird in Chargenfermentation, kontinuierliche Fermentation, halbkontinuierliche Fermentation eingeteilt.

1) Periodische Gärung.

Rohstoffe und Pfropfmaterial werden gleichzeitig in den Biogasreaktor geladen und der Fermentation unterzogen. Diese Methode wird verwendet, wenn es Schwierigkeiten und Unannehmlichkeiten beim Laden von Primärrohstoffen sowie beim Entladen von Abfällen gibt. Zum Beispiel kein zerkleinertes Stroh oder großformatige Briketts aus Bioabfällen.

2) Kontinuierliche Gärung.

Dazu gehören Fälle, in denen mehrmals täglich Rohstoffe in den Bioreaktor geladen und Fermentationsabwässer entfernt werden.

3) Halbkontinuierliche Fermentation.

Dies gilt für Biogasreaktoren, bei denen es als normal gilt, von Zeit zu Zeit unterschiedliche Rohstoffe in ungleichen Mengen zuzugeben. Ein solches technologisches Schema wird am häufigsten von kleinen landwirtschaftlichen Betrieben in China verwendet und ist mit den Besonderheiten der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung verbunden. funktioniert. Biogasreaktoren für halbkontinuierliche Fermentation können verschiedene Konstruktionsunterschiede aufweisen. Diese Strukturen werden unten diskutiert.

Schema Nr. 1. Biogasreaktor mit festem Deckel.

Konstruktionsmerkmale: Kombination aus Gärkammer und Biogasspeicher in einem Gebäude: im unteren Teil gären Rohstoffe; Im oberen Teil wird Biogas gespeichert.

Funktionsprinzip:

Biogas tritt aus der Flüssigkeit aus und wird unter der Abdeckung des Biogasreaktors in dessen Kuppel gesammelt. Der Biogasdruck wird durch das Gewicht der Flüssigkeit ausgeglichen. Je höher der Gasdruck, desto mehr Flüssigkeit verlässt den Gärraum. Je niedriger der Gasdruck, desto mehr Flüssigkeit gelangt in den Gärraum. Während des Betriebs eines Biogasreaktors befinden sich darin immer Flüssigkeit und Gas. Aber in unterschiedlichen Anteilen.

Schema Nr. 2. Biogasreaktor mit Schwimmdeckel.

Schema Nr. 3. Biogasreaktor mit festem Deckel und externem Gasbehälter.

Konstruktionsmerkmale: 1) Anstelle einer schwimmenden Abdeckung hat es einen separat gebauten Gastank; 2) Biogasausgangsdruck ist konstant.

Vorteile von Schema Nr. 3: 1) ideal für den Betrieb von Biogasbrennern, die unbedingt eine bestimmte Druckstufe erfordern; 2) bei geringer Vergärungsaktivität im Biogasreaktor ist es möglich, dem Verbraucher einen stabilen und hohen Biogasdruck zur Verfügung zu stellen.

Richtlinien für den Bau eines heimischen Biogasreaktors.

GB/T 4750-2002 Inländische Biogasreaktoren.

GB/T 4751-2002 Qualitätssicherung von Biogasreaktoren für Privathaushalte.

GB/T 4752-2002 Regeln für den Bau von Haushaltsbiogasreaktoren.

GB 175 -1999 Portlandzement, gewöhnlicher Portlandzement.

GB 134-1999 Portlandschlackenzement, Vulkantuffzement und Flugaschezement.

GB 50203-1998 Bau und Abnahme von Mauerwerk.

JGJ52-1992 Qualitätsstandard für gewöhnlichen Sandbeton. Testmethoden.

JGJ53-1992 Qualitätsstandard für gewöhnlichen Schotter- oder Kiesbeton. Testmethoden.

JGJ81 -1985 Mechanische Eigenschaften von gewöhnlichem Beton. Testmethode.

JGJ/T 23-1992 Technische Spezifikation für die Prüfung der Rückpralldruckfestigkeit von Beton.

JGJ70-90 Mörser. Prüfverfahren für grundlegende Merkmale.

GB 5101-1998 Ziegel.

GB 50164-92 Betonqualitätskontrolle.

Luftdicht.

Die Auslegung des Biogasreaktors sieht einen Innendruck von 8000 (bzw. 4000 Pa) vor. Der Leckagegrad nach 24 Stunden beträgt weniger als 3 %.

Einheit der Biogasproduktion pro Reaktorvolumen.

Für zufriedenstellende Biogasproduktionsbedingungen wird es als normal angesehen, wenn 0,20–0,40 m 3 Biogas pro Kubikmeter Reaktorvolumen produziert werden.

Das normale Gasspeichervolumen beträgt 50 % der täglichen Biogasproduktion.

Sicherheitsfaktor nicht kleiner als K=2,65.

Die normale Nutzungsdauer beträgt mindestens 20 Jahre.

Nutzlast 2 kN/m 2 .

Der Wert der Tragfähigkeit der Gründungsstruktur beträgt mindestens 50 kPa.

Gasbehälter sind für einen Druck von nicht mehr als 8000 Pa und mit Schwimmdeckel für einen Druck von nicht mehr als 4000 Pa ausgelegt.

Die maximale Druckgrenze für das Becken beträgt nicht mehr als 12000 Pa.

Die Mindestdicke des Bogenbogens des Reaktors beträgt nicht weniger als 250 mm.

Die maximale Beladung des Reaktors beträgt 90 % seines Volumens.

Die Konstruktion des Reaktors sieht vor, dass unter der Reaktorabdeckung ein Ort für die Gasflotation vorhanden ist, was 50% der täglichen Biogasproduktion ausmacht.

Das Volumen des Reaktors beträgt 6 m 3 , der Gasdurchsatz 0,20 m 3 /m 3 /d.

Nach diesen Zeichnungen können Reaktoren mit einem Volumen von 4 m 3 , 8 m 3 , 10 m 3 gebaut werden. Dazu müssen die in der Tabelle in den Zeichnungen angegebenen Korrekturmaßwerte verwendet werden.

Vorbereitungen für den Bau eines Biogasreaktors.

Die Wahl des Biogasreaktortyps hängt von der Menge und den Eigenschaften des vergorenen Ausgangsmaterials ab. Darüber hinaus hängt die Wahl von den örtlichen hydrogeologischen und klimatischen Bedingungen und dem Stand der Bautechnologie ab.

Der Haushaltsbiogasreaktor sollte in der Nähe von Toiletten und Stallungen in einem Abstand von nicht mehr als 25 Metern aufgestellt werden. Der Standort des Biogasreaktors sollte windgeschützt und sonnig auf festem Untergrund mit niedrigem Grundwasserstand liegen.

Verwenden Sie zur Auswahl der Auslegung des Biogasreaktors die unten stehenden Baustoffverbrauchstabellen.

Tisch 3. Materialwaage für Betonfertigteil-Biogasreaktor

		Reaktorvolumen, m 3
		4	6	8	10
	Volumen, m 3	1,828	2,148	2,508	2,956
	Zement, kg	523	614	717	845
	Sand, m 3	0,725	0,852	0,995	1,172
	Kies, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553
	Volumen, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Zement, kg	158	197	222	265
	Sand, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
Zementpaste	Zement, kg	78	93	103	120
Gesamtmenge an Material	Zement, kg	759	904	1042	1230
	Sand, m 3	1,096	1,313	1,514	1,792
	Kies, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553

Tabelle4. Materialwaage für Betonfertigteil-Biogasreaktor

		Reaktorvolumen, m 3
		4	6	8	10
	Volumen, m 3	1,540	1,840	2,104	2,384
	Zement, kg	471	561	691	789
	Sand, m 3	0,863	0,990	1,120	1,260
	Kies, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
Verputzen des Fertigkörpers	Volumen, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Zement, kg	158	197	222	265
	Sand, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
Zementpaste	Zement, kg	78	93	103	120
Gesamtmenge an Material	Zement, kg	707	851	1016	1174
	Sand, m 3	1,234	1,451	1,639	1,880
	Kies, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
Materialien aus Stahl	Stabstahldurchmesser 12 mm, kg	14	18,98	20,98	23,00
	Stahlarmierung Durchmesser 6,5 mm, kg	10	13,55	14,00	15,00

Tabelle5. Werkstoffskala für einen Biogasreaktor aus Gussbeton

		Reaktorvolumen, m 3
		4	6	8	10
	Volumen, m 3	1,257	1,635	2,017	2,239
	Zement, kg	350	455	561	623
	Sand, m 3	0,622	0,809	0,997	1,107
	Kies, m 3	0,959	1,250	1,510	1,710
Verputzen des Fertigkörpers	Volumen, m 3	0,277	0,347	0,400	0,508
	Zement, kg	113	142	163	208
	Sand, m 3	0,259	0,324	0,374	0,475
Zementpaste	Zement, kg	6	7	9	11
Gesamtmenge an Material	Zement, kg	469	604	733	842
	Sand, m 3	0,881	1,133	1,371	1,582
	Kies, m 3	0,959	1,250	1,540	1,710

Tabelle6. Symbole auf den Zeichnungen.

Beschreibung	Bezeichnung auf den Zeichnungen
Materialien:
Shtruba (Graben im Boden)
Symbole:
Link zur Teilezeichnung. Die obere Zahl gibt die Teilenummer an. Die untere Zahl gibt die Zeichnungsnummer mit der detaillierten Beschreibung des Teils an. Wenn anstelle der unteren Zahl ein „-“-Zeichen angegeben ist, bedeutet dies, dass in dieser Zeichnung eine detaillierte Beschreibung des Teils dargestellt ist.
Detailschnitt. Fette Linien geben die Ebene des Schnitts und die Blickrichtung an, und die Zahlen geben die Identifikationsnummer des Schnitts an.
Der Pfeil gibt den Radius an. Die Zahlen nach dem Buchstaben R geben den Wert des Radius an.
Verbreitet:
Dementsprechend sind die große Halbachse und die kurze Achse des Ellipsoids
Länge

Konstruktionen von Biogasreaktoren.

Besonderheiten:

Die Art des Gestaltungsmerkmals des Hauptbeckens.

Der Boden hat ein Gefälle vom Einlassfenster zum Auslassfenster. Dies gewährleistet die Bildung eines konstanten Bewegungsstroms. Die Zeichnungen Nr. 1-9 zeigen drei Arten von Biogasreaktorstrukturen: Typ A, Typ B, Typ C.

Biogasreaktor Typ A: Die einfachste Anordnung. Die Entfernung der flüssigen Substanz erfolgt nur durch das Austrittsfenster durch die Biogasdruckkraft im Gärraum.

Biogasreaktor Typ B: Das Hauptbecken ist in der Mitte mit einem senkrechten Rohr ausgestattet, durch das im Betrieb je nach Bedarf flüssige Stoffe zu- oder abgeführt werden können. Um einen Stoffstrom durch ein vertikales Rohr zu bilden, hat dieser Biogasreaktortyp zusätzlich eine reflektierende (Deflektor-) Prallwand am Boden des Hauptbeckens.

Biogasreaktor Typ C: Er hat eine ähnliche Struktur wie der Reaktor Typ B. Er ist jedoch mit einer einfachen Kolben-Handpumpe ausgestattet, die im zentralen vertikalen Rohr installiert ist, sowie mit anderen Leitblechen am Boden des Hauptbeckens. Diese Konstruktionsmerkmale ermöglichen es Ihnen, die Parameter der wichtigsten technologischen Prozesse im Hauptpool aufgrund der Einfachheit von Expresstests effektiv zu steuern. Und nutzen Sie den Biogasreaktor auch als Spender für Biogasbakterien. In einem solchen Reaktor findet eine vollständigere Diffusion (Durchmischung) des Substrats statt, was wiederum die Biogasausbeute erhöht.

Gäreigenschaften:

Der Prozess besteht in der Auswahl des Transplantatmaterials; Aufbereitung von Primärrohstoffen (Einstellung der Dichte mit Wasser, Einstellung des Säuregehalts, Einbringen von Pfropfmaterial); Fermentation (Kontrolle der Substratmischung und -temperatur).

Als Fermentationsmaterial werden menschliche Fäkalien, Viehmist, Vogelkot verwendet. Mit einem kontinuierlichen Vergärungsprozess werden relativ stabile Bedingungen für den effizienten Betrieb eines Biogasreaktors geschaffen.

Design-Prinzipien.

Einhaltung des „Triune“-Systems (Biogas, Toilette, Scheune). Der Biogasreaktor ist ein vertikaler zylindrischer Tank. Die Höhe des zylindrischen Teils beträgt H = 1 m. Der obere Teil des Tanks hat ein gewölbtes Gewölbe. Das Verhältnis der Höhe des Gewölbes zum Durchmesser des zylindrischen Teils f 1 /D=1/5. Der Boden hat eine Neigung vom Einlassfenster zum Auslassfenster. Neigungswinkel 5 Grad.

Das Design des Tanks gewährleistet zufriedenstellende Gärbedingungen. Die Bewegung des Substrats erfolgt durch Schwerkraft. Das System arbeitet bei voller Kapazität des Tanks und steuert sich durch die Verweilzeit der Rohstoffe, indem es die Produktion von Biogas erhöht. Die Biogasreaktoren Typ B und C verfügen über zusätzliche Einrichtungen zur Aufbereitung des Substrats.

Das Beladen des Tanks mit Rohstoffen ist möglicherweise nicht vollständig. Dadurch wird die Gaskapazität reduziert, ohne die Effizienz zu beeinträchtigen.

Niedrige Kosten, einfache Bedienung, weite Verbreitung.

Beschreibung von Baustoffen.

Das Material der Wände, des Bodens und des Gewölbes des Biogasreaktors ist Beton.

Quadratische Abschnitte, wie z. B. ein Zuführkanal, können aus Ziegeln hergestellt werden. Betonbauwerke können durch Gießen einer Betonmischung hergestellt werden, können aber auch aus vorgefertigten Betonelementen hergestellt werden (z. B.: Einlassfensterabdeckung, Bakterienkäfig, Mittelrohr). Der Bakterientank hat einen runden Querschnitt und besteht aus einer zerbrochenen Eierschale, die in einen Zopf gesteckt wird.

Ablauf der Bauarbeiten.

Das Schalungsgießverfahren ist wie folgt. Am Boden wird der Umriss des zukünftigen Biogasreaktors markiert. Erde wird entfernt. Der Boden wird zuerst gegossen. Unten ist eine Schalung installiert, um den Ring mit Beton zu gießen. Die Wände werden mit Schalung gegossen und dann das Bogengewölbe. Die Schalung kann aus Stahl, Holz oder Ziegeln bestehen. Die Befüllung erfolgt symmetrisch und zur Festigkeit werden Stopfgeräte eingesetzt. Überschüssiger fließender Beton wird mit einem Spachtel entfernt.

Konstruktionszeichnungen.

Die Konstruktion erfolgt gemäß den Zeichnungen Nr. 1-9.

Zeichnung 1. Biogasreaktor 6 m 3 . Tippe A:

Zeichnung 2. Biogasreaktor 6 m 3 . Tippe A:

Der Bau von Biogasreaktoren aus Betonfertigteilen ist eine fortschrittlichere Bautechnologie. Diese Technologie ist aufgrund der einfachen Implementierung der Maßgenauigkeit perfekter und reduziert die Bauzeit und -kosten. Das Hauptmerkmal der Konstruktion besteht darin, dass die Hauptelemente des Reaktors (gewölbtes Dach, Wände, Kanäle, Abdeckungen) weit entfernt vom Installationsort hergestellt, dann zum Installationsort transportiert und vor Ort in einer großen Grube montiert werden. Bei der Montage eines solchen Reaktors liegt der Fokus auf der Abstimmung der Genauigkeit des Einbaus in horizontaler und vertikaler Richtung sowie der Dichte der Stoßfugen.

Zeichnung 13. Biogasreaktor 6 m 3 . Details Biogasreaktor aus Stahlbetonplatten:

Zeichnung 14. Biogasreaktor 6 m 3 . Montageelemente des Biogasreaktors:

Zeichnung 15. Biogasreaktor 6 m 3 . Montageelemente des Stahlbetonreaktors:

Biokraftstoff oder Biogas ist eine Mischung aus verschiedenen Gasen, die durch die Aktivität spezieller Mikroorganismen (Bakterien und Archaeen) gewonnen wird, die sich von verschiedenen organischen Stoffen, einschließlich Gülle, ernähren.

Gülle oder Einstreu wird nach Erhalt in einen hochwertigen Dünger umgewandelt, der Kalium, Stickstoff, Phosphor und bodenbildende Säuren enthält.

Die Vorteile der Verarbeitung von Gülle zu Biokraftstoff liegen auf der Hand, diese sind:

• Verringerung der Treibhausgasemissionen;
• Verringerung des Verbrauchs nicht erneuerbarer Brennstoffe;
• reinigung von Exkrementen von Helminthen sowie verschiedenen Krankheitserregern;
• die Möglichkeit, Küchenabfälle zu recyceln.

Wir haben in dem Artikel bereits über andere Möglichkeiten des Recyclings und der Verarbeitung von Gülle gesprochen.

• zur Technologie der Gewinnung von Biogas aus Gülle;
• darüber, was diese Prozesse beschleunigt oder verlangsamt und auch die Gesamtmenge an Kraftstoff beeinflusst;
• welche Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden sollten;
• Wie wird raffinierter Brennstoff verwendet?
• Wie rentabel ist die Biogasproduktion?

Gülle ist wie Streu nicht nur tierische Exkremente, sondern auch eine sehr komplexe Substanz.

Es voller verschiedener Mikroorganismen, die an vielen chemischen und physikalischen Prozessen beteiligt sind.

Im Darm verarbeiten sie Nahrung, zerstören komplexe organische Ketten und verwandeln sie in einfache Substanzen, die für die Aufnahme durch die Darmwände geeignet sind.

Gleichzeitig wird die Anzahl und Aktivität von Mikroorganismen durch Magensaft und vom Darm ausgeschiedene Substanzen korrigiert.

Nach Betreten des Bioreaktors einige von ihnen beginnen intensiv Sauerstoff aufzunehmen und geben im Laufe ihres Lebens verschiedene Gase ab. Sie sind es, die komplexe organische Verbindungen abbauen und sie in Substanzen umwandeln, die für die Ernährung methanbildender Mikroorganismen geeignet sind.

Dies Der Vorgang wird als Hydrolyse oder Fermentation bezeichnet. Wenn der Sauerstoffgehalt auf einen kritischen Wert fällt, sterben diese Mikroorganismen und nehmen nicht mehr an den laufenden Prozessen teil, und ihre Arbeit wird von anaeroben Archaeen ausgeführt, dh sie benötigen keinen Sauerstoff.

Die meisten denken Methanogene Mikroorganismen Bakterien, was damit ihre geringe Größe bedeutet, aber Wissenschaftler haben sie kürzlich (1990) Methanogenen zugeschrieben, dh Archeobakterien (Archaeen), die sich von Wasserstoff und Kohlenmonoxid (Kohlenmonoxid) ernähren.

Sie unterscheiden sich von Bakterien in ihrer Struktur, sind ihnen aber in der Größe vergleichbar. Viele Düngemittelhersteller nennen sie daher immer noch Bakterien, denn auf der Ebene des durchschnittlichen Nutzers von Biokraftstoffgeräten sind beide Bezeichnungen gleichermaßen zutreffend.

Methanbildende Mikroorganismen ernähren sich von zerkleinerten organischen Stoffen, wandelt es in Sapropel (Bodenschlamm, bestehend aus einer Mischung organischer und anorganischer Substanzen, darunter Huminsäuren, die die organische Grundlage des Bodens sind) und Wasser unter Freisetzung von Methan um.

Da am Zersetzungsprozess nicht nur methanbildende Mikroorganismen beteiligt sind, das Gas, das sie ausstoßen, besteht nicht nur aus Methan, sondern enthält auch:

• Kohlendioxid;
• Schwefelwasserstoff;
• Stickstoff;
• Luft-Wasser-Dispersion.

Teilen jedes Gas hängt von der Anzahl und Aktivität der jeweiligen Mikroorganismen ab die von vielen Faktoren beeinflusst werden.

Unter ihnen:

• die Größe der festen Anteile des Inhalts des Bioreaktors;
• Prozentsatz flüssiger/fester organischer Fraktionen;
• anfängliche Zusammensetzung des Materials;
• Temperatur;
• das derzeit für diese Mikroorganismen geeignete Nährstoffgleichgewicht.

Die Aktivität methanbildender Mikroorganismen

Die Aktivität aller am Biokraftstoffherstellungsprozess beteiligten Mikroorganismen, hängt direkt von der Umgebungstemperatur ab fäulniserregende Mikroorganismen haben jedoch die geringste Abhängigkeit.

Obwohl einige von ihnen auch Methan ausstoßen, nimmt die Gesamtmenge dieses Gases mit sinkender Temperatur ab, aber die Menge anderer Gase nimmt zu.

Bei einer Temperatur von 5–25 Grad wirken nur psychrophile Methanogene. mit minimaler Leistung. Andere Prozesse verlangsamen sich ebenfalls, aber Fäulnisbakterien sind ziemlich aktiv, sodass die Mischung ziemlich schnell zu faulen beginnt, wonach es schwierig ist, Methanproduktionsprozesse darin zu starten.

Aufheizen auf Temperatur 30–42 Grad(mesophiler Prozess) erhöht die Aktivität von mesophilen Methanogene, die keine sehr hohe Leistung haben, und ihre Hauptkonkurrenten - Fäulnisbakterien - fühlen sich recht wohl.

Bei einer Temperatur 54–56 Grad(thermophiler Prozess) zum Tragen kommen thermophile Mikroorganismen, die die maximale Fähigkeit haben, Methan zu produzieren, was nicht nur die Ausbeute an Biogas erhöht, sondern auch den Methananteil darin erhöht.

Darüber hinaus wird die Aktivität ihrer Hauptkonkurrenten, fäulniserregender Mikroorganismen, stark reduziert, wodurch die Kosten für gespaltene organische Stoffe für die Produktion anderer Gase und Schlämme gesenkt werden.

Alle Methanogene geben neben Gas auch thermische Energie ab, aber effektiv Nur mesophile Bakterien können die Temperatur auf einem angenehmen Niveau halten. Thermophile Mikroorganismen geben weniger Energie ab, daher muss das Substrat für ihre aktive Existenz auf die optimale Temperatur erhitzt werden.

Wie kann man die Leistung steigern?

Da die Erzeuger von Methan Methanogene sind, ist es zur Erhöhung der Gasausbeute notwendig schaffen die bequemsten Bedingungen für diese Mikroorganismen.

Dies kann nur umfassend erreicht werden, wobei alle Stufen von der Sammlung und Aufbereitung der Gülle bis zur Entsorgung von Abfallstoffen und Gasreinigungsverfahren betroffen sind.

Methanogene können feste Fragmente, also Gülle / Einstreu, sowie andere organische Substanzen wie geschnittenes Gras und andere nicht effektiv verdauen sollten so weit wie möglich reduziert werden.

Je kleiner die Größe großer Fragmente und je geringer ihr Anteil, desto mehr Material kann von Bakterien verarbeitet werden. Außerdem ist eine ausreichende Wassermenge sehr wichtig, daher muss Gülle oder Einstreu mit Wasser auf eine bestimmte Konsistenz verdünnt werden.

Muss respektiert werden Gleichgewicht zwischen Methanogenen und Bakterien, organisches Material in einfache Bestandteile zerlegen, insbesondere Fette spalten.

Bei einem Überschuss an Methanogenen entwickeln sie schnell verfügbare Nährstoffe, danach sinkt ihre Produktivität stark, aber die Aktivität fäulniserregender Mikroorganismen nimmt zu, die auf andere Weise organische Stoffe zu Humus verarbeiten.

Bei einem Überschuss an Bakterien, die organische Stoffe abbauen, steigt der Kohlendioxidanteil im Biogas stark an, weshalb er nach der Reinigung des fertigen Produkts merklich geringer ist.

Im stationären Zustand ist der Inhalt des Bioreaktors nach Dichte geschichtet, wodurch nur ein Teil der methanbildenden Mikroorganismen ausreichend Nahrung erhält muss gelegentlich umgerührt werden. Einstreu / Gülle in einem Bioreaktor.

Der resultierende Schlamm hat eine höhere Dichte als die wässrige Güllelösung, sodass er sich am Boden absetzt, wo er entfernt werden muss, um Platz für eine neue Ladung Exkremente zu schaffen.

Die Reinigung des Endprodukts reduziert das Volumen des Biogases, erhöht jedoch seinen Heizwert stark. Um fertiges Biogas nicht zu verlieren, muss es sein Upload in vorbereitete Repositories(Gasbehälter), aus denen es dann an die Verbraucher geliefert wird.

Produktionstechnik und Ausrüstung

Geschlossener technologischer Kreislauf, was den minimalen Einsatz externer Energie impliziert, umfasst:

• Sammlung und Aufbereitung von Gülle;
• Beladen und Wartung des Bioreaktors;
• Abfallentsorgung und -entsorgung;
• Gasreinigung;
• Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie.

Sammlung und Aufbereitung von Material

Die im Güllebehälter gesammelten Exkremente enthalten viele große Fragmente, so dass sie mit einer geeigneten Mühle zerkleinert. Häufig wird diese Funktion von einer Pumpe übernommen, die das Material in den Bioreaktor pumpt.

Bestimmen Sie manuell oder mit automatisierten Systemen den Feuchtigkeitsgehalt des Produkts und fügen Sie bei Bedarf sauberes, nicht gechlortes Wasser hinzu.

Wird dem Rohmaterial zur Erhöhung des Biogasvolumens Grünmasse (gemähtes Gras etc.) zugesetzt, so wird diese ebenfalls mit vorzerkleinert.

Zerkleinert und ggf. mit grüner Masse gefüllt das Substrat wird filtriert, dann in einen Behälter gepumpt, der sich in der Nähe des Bioreaktors befindet.

Es enthält eine gebrauchsfertige Lösung auf die gewünschte Temperatur erhitzt(je nach Fermentationsmodus) und nach dem Befüllen in einen Bioreaktor gegossen, der allseitig von einem Wassermantel umgeben ist.

Diese Heizmethode gewährleistet die gleiche Temperatur in allen Schichten des Inhalts, und ein Teil des erzeugten Gases wird zum Erhitzen des Kühlmittels (Wasser) verwendet (bei den ersten Ladungen muss das Kühlmittel auf Kosten von 3) erhitzt werden. Parteienergiequellen). Es sind jedoch auch andere Verfahren zum Erhitzen des Inhalts möglich.

1-3 mal täglich wird der Inhalt gemischt um eine starke Schichtung zu vermeiden und die Effizienz der Gülle-zu-Gas-Verarbeitung zu verbessern.

Das von den Bakterien produzierte Gas sammelt sich im oberen Teil des Reaktors, wodurch ein leichter Überdruck entsteht. Auswahl Gas in den Benzintank gehen regelmäßig wenn ein bestimmter Druck erreicht ist oder kontinuierlich, wobei in diesem Fall die entnommene Gasmenge angepasst wird, um den erforderlichen Druck aufrechtzuerhalten.

Entwässerung und Abfallentsorgung

Vollständig zersetztes Material setzt sich aufgrund seiner höheren Dichte am Boden des Reaktors ab und zwischen ihm und der aktivsten Schicht erscheint Abfallflüssigkeitsschicht. Deshalb vor dem Mischen es wird zusammen mit einem Teil des Schlamms entfernt, die dann getrennt werden.

Beide Arten von Abfall sind starke natürliche Düngemittel- Flüssigkeit beschleunigt die Entwicklung von Pflanzen, und Schluff verbessert die Struktur / Qualität des Bodens und enthält Huminstoffe.

Daher können beide Abfallarten sowohl verkauft als auch auf eigenen Feldern verwendet werden. Wenn der Abfall nicht sofort in Fraktionen aufgeteilt werden soll, muss er regelmäßig gemischt werden, damit der Schlamm nicht zusammenbackt, da er sonst beim Entleeren des Behälters nur schwer entfernt werden kann.

Gasreinigung

Zur Reinigung von Biogas werden mehrere technische Lösungen verwendet, die jeweils darauf abzielen, einen bestimmten Stoff aus seiner Zusammensetzung zu entfernen. Wasser wird durch Kondensation entfernt, bei dem das Produkt zuerst erhitzt und dann durch ein kaltes Rohr geleitet wird, an dessen Wänden sich Wassertropfen absetzen.

Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid mit Sorbentien entfernt bei Hochdruck. Eine richtig gebaute Reinigungsstrecke erhöht den Methangehalt auf 93-98 %, was Biogas zu einem sehr effizienten Brennstoff macht, der mit anderen gasförmigen Brennstoffen konkurrieren kann.

Es ist unmöglich, zu Hause ernsthafte Reinigungsgeräte herzustellen, es ist jedoch möglich, das fertige Produkt mit hohem Druck durch Wasser zu leiten, wodurch Kohlendioxid in Kohlendioxid umgewandelt wird.

Gleichzeitig muss das Wasser ständig gewechselt werden, da es nur begrenzt Kohlendioxid aufnehmen kann. Das Abwasser muss erhitzt werden (Kohlendioxid wird freigesetzt), danach kann es wieder zur Reinigung verwendet werden. Aber auch auf diese Weise Ein erfahrener Chemiker sollte das fertige Produkt reinigen, in der Lage, die gewünschte Temperatur und den gewünschten Druck auszuwählen.

Erzeugung von thermischer und elektrischer Energie

Aufgrund seines hohen Heizwerts eignet sich gereinigtes Biogas gut geeignet für die Stromversorgung von Generatoren und verschiedenen Heizgeräten.

Dies reduziert die Ausbeute an fertigem Gas, eliminiert jedoch den Bedarf an zusätzlichen Energiequellen, außer in den ersten Tagen, bis der Bioreaktor seine volle Kapazität erreicht hat.

Um Verbrennungsmotoren auf Methan umzustellen, ist es notwendig richtigen Zündwinkel einstellen, weil die Oktanzahl dieses Kraftstoffs 105-110 Einheiten beträgt. Dies kann sowohl mechanisch (durch Drehen des Verteilers) als auch durch Änderung des Programms der elektronischen Steuereinheit erfolgen.

Wenn der Motor ohne Verwendung von Benzin nur mit Methan betrieben wird, muss er durch Erhöhen des Verdichtungsverhältnisses verstärkt werden.

Dadurch erhöht sich nicht nur die Effizienz des Motors, wodurch Sie schonender mit Gas umgehen können, sondern auch damit der Motor länger hält, denn je niedriger das Verdichtungsverhältnis ist, desto höher ist die Temperatur im Brennraum, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Kolben oder Ventile brennen, umso höher ist.

Zur Umstellung von Heizgeräten auf Biogas, einschließlich Warmwasserboiler, Sie müssen die richtige Düsengröße wählen damit die erzeugte Wärmemenge der Betriebsart entspricht. Dies ist besonders wichtig für Systeme mit automatischer Steuerung, die nach einem bestimmten Programm arbeiten.

Bioreaktorvolumen

Das Volumen des Bioreaktors wird auf der Grundlage des Zyklus der vollständigen Verarbeitung organischer Stoffe berechnet, der für Folgendes gilt:

• mesophiler Prozess 12–30 Tage;
• thermophiler Prozess 3–10 Tage.

Reaktorvolumen wie folgt definiert- Multiplizieren Sie die tägliche Gülleproduktion, verdünnt auf den erforderlichen Feuchtigkeitsgehalt (90%), mit der maximalen Anzahl von Tagen, die für die vollständige Verrottung erforderlich sind, dann erhöht sich das Ergebnis um 10–30%.

Eine solche Erhöhung ist notwendig, um den ersten Gastank zu schaffen, in dem sich das erzeugte Gas ansammelt.

Leistung

Trotz der Tatsache, dass die Gesamtgasausbeute bei jedem Temperaturregime ungefähr gleich ist, gibt es einen signifikanten Unterschied - um es in 3-5 Tagen bei maximaler Produktivität zu erhalten oder es innerhalb eines Monats zu sammeln.

Deshalb Die Produktivität kann nur gesteigert werden, indem das Volumen des verarbeiteten Materials erhöht wird, und daher die Verwendung eines größeren Bioreaktors.

Die Umstellung auf ein thermophiles Verfahren ermöglicht zwar eine Produktivitätssteigerung auch bei einer Verringerung des Reaktorvolumens, jedoch steigen in diesem Fall die mit der Aufheizung der Mischung verbundenen Kosten stark an.

Ungefähre Parameter Biogasausstoß aus verschiedenen Arten von Gülle / Dung sowie anderen Materialien werden wir im Folgenden betrachten in Tabellen. Um die angegebenen Werte in Tonnen der fertigen Mischung mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 90% umzurechnen, müssen die Daten aus der zweiten Spalte mit 80–120 multipliziert werden.

Diese Streuung ist zurückzuführen auf:

• Merkmale des Fütterns von Tieren oder Vögeln;
• Material und Verfügbarkeit von Bettzeug;
• Schleifeffizienz.

Tier- und Geflügelabfälle

Art des Rohstoffs	Gasleistung (m 3 pro kg Trockenmasse)	Methangehalt (%)
Rindermist	0,250 — 0,340	65
Schweinegülle	0,340 — 0,580	65-70
Vogelkot	0,310-0,620	60
Pferdemist	0,200 — 0,300	56-60
Schafmist	0,300 — 0,620	70

Hausmüll

Vegetation

Rentabilitätsbewertung

Bei der Bewertung der Rentabilität müssen alle Arten von Einnahmen und Ausgaben, einschließlich indirekter, berücksichtigt werden.

Z.B, Energieerzeugung für den eigenen Bedarf ermöglicht es Ihnen, den Kauf zu verweigern, und in einigen Fällen auch von Investitionen in Kommunikation, die auf indirekte Einnahmen zurückgeführt werden können.

Eine der Arten von indirektem Einkommen ist keine Ansprüche von Bewohnern angrenzender Ländereien, verursacht durch einen unangenehmen Geruch, der auf Haufen geworfenen Mist abgibt. Schließlich garantieren die Gesetze der Russischen Föderation einer Person das Recht, saubere Luft zu atmen, daher kann ein solcher Kläger, wenn er sich an das Gericht wendet, den Prozess durchaus gewinnen und den Dunghersteller verpflichten, den unangenehmen Geruch auf eigene Kosten zu beseitigen.

Das Abladen von Mist oder Kot auf Haufen verdirbt nicht nur die Luft, sondern auch stellt eine ernsthafte Bedrohung für Boden und Grundwasser dar. Ein natürlich verrottender Haufen organischer Substanz erhöht den Säuregehalt des Bodens dramatisch und entzieht ihm Stickstoff, sodass es selbst nach einigen Jahren schwierig ist, an diesem Ort etwas anzubauen.

Jeder Kot enthält Helminthen und Krankheitserreger verschiedener Krankheiten, die, sobald sie sich im Grundwasser befinden, in die Wasserversorgung oder den Brunnen eindringen können, was eine Bedrohung für Tiere und Menschen darstellt.

Daher kann die Möglichkeit, gefährliche Abfälle zu relativ sicherem Schlamm und Brauchwasser zu recyceln, auf sehr große indirekte Einnahmen zurückgeführt werden.

Indirekte Kosten inkl Gasverbrauch zur Stromerzeugung und Erwärmung des Kühlmittels. Darüber hinaus wird die Rentabilität durch die Möglichkeit des Verkaufs von Verarbeitungsabfällen, dh getrocknetem oder nassem Schlamm (Schlamm) und gereinigtem Prozesswasser, das mit verschiedenen Spurenelementen gesättigt ist, beeinflusst.

Viel hängt von der Höhe der Kapitalinvestitionen ab, da Sie die gesamte Ausrüstung von einem namhaften Unternehmen und zu einem relativ hohen Preis kaufen oder einen Teil davon selbst erledigen können.

Ebenso wichtig ist Grad der Automatisierung, denn je höher es ist, desto weniger Arbeitskräfte werden benötigt, was bedeutet, dass weniger Ausgaben für Löhne und Steuern für sie anfallen.

Mit der richtigen Geräteauswahl und kompetenter Organisation des gesamten Prozesses entsteht Biogas zahlt sich in ein paar Jahren aus auch ohne den Verkauf von gereinigtem Biogas.

Schließlich Einkommen sein können:

• eine spürbare Reduzierung der mit der Entsorgung von Exkrementen verbundenen Kosten;
• Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit durch Düngung mit technischem Wasser und Klärschlamm;
• Reduzierung der Kosten für den Kauf von Energie;
• Reduzierung der Kosten für den Kauf von Düngemitteln.

Sicherheitsmaßnahmen

Die Biogasproduktion ist ein sehr gefährlicher Prozess, da mit giftigen und explosiven Materialien gearbeitet werden muss. Daher müssen in allen Phasen erhöhte Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden – von der Entwicklung eines Gerätedesigns bis hin zum Transport des gereinigten Gases zum Endverbraucher und zur Abfallentsorgung.

Aus diesem Grund Es ist besser, die Entwicklung eines Bioreaktorprojekts und seine Herstellung Fachleuten anzuvertrauen. Wenn Sie es selbst tun müssen, dann ist es ratsam, Massengeräte als Grundlage zu nehmen und deren Dichtheit sorgfältig zu prüfen.

Selbst ein kleiner Spalt oder Riss in einem Reaktor oder Gastank führt zu Luftlecks und erzeugt mit hoher Wahrscheinlichkeit die Bildung eines explosiven Gemisches aus Methan und Sauerstoff.

Außerdem, aufgenommener Sauerstoff wirkt sich negativ auf die Aktivität von Methanogenen aus, wodurch die tägliche Methanproduktion abnimmt und bei ausreichender Sauerstoffmenge vollständig aufhört. Durch das Austreten von Methan oder Rohgas in den Raum besteht Vergiftungsgefahr und ein hohes Explosionsrisiko.

Die Organisation und technische Durchführung des gesamten Prozesses muss vollständig diesen Dokumenten entsprechen.:

Vor- und Nachteile im Vergleich zu anderen Kraftstoffen

Um unterschiedliche Kraftstoffarten und darüber hinaus unterschiedliche Energiearten vergleichen zu können, muss festgelegt werden, welche Parameter verglichen werden sollen. Gleichzeitig ist es falsch, die Kosten zu vergleichen, da nur der normale Preis für Biogas erreicht wird nach Amortisationszeit.

Auch ein Vergleich nach Heizwert ist falsch, denn Kraftstoff mit niedrigerem Heizwert ist nicht immer schlechter als Kraftstoff mit höherem Heizwert.

Brennholz hat beispielsweise einen geringeren Heizwert als Dieselkraftstoff, ist aber in vielen Fällen ein besser geeigneter Brennstoff.

Deshalb Anhand dieser Parameter können Sie verschiedene Brennstoff- und Energiearten vergleichen, wie:

1. Eignung für den Einsatz in Automobilen, Stromgeneratoren und Heizsystemen (in Punkten, 1 Punkt - für alle geeignet, 2 Punkte - für einige, 3 Punkte - für jeden).
2. Die Notwendigkeit, besondere Bedingungen für die Lagerung zu schaffen (1 Punkt - unter allen Bedingungen möglich, 2 Punkte - spezielle Behälter sind erforderlich, 3 Punkte - zusätzlich zu speziellen Behältern ist zusätzliche Ausrüstung erforderlich, 4 Punkte - Lagerung ist nicht möglich).
3. Die Schwierigkeit, Ausrüstung auf einen anderen Brennstoff oder eine andere Energie umzustellen (1 Punkt - minimale Änderungen, die selbst eine Person ohne Erfahrung vornehmen kann; 2 - Änderungen, die einem mehr oder weniger sachkundigen Laien zugänglich sind und keine hochspezialisierte Ausrüstung erfordern, 3 Punkte - eine größere Änderung ist erforderlich ).
4. Negative Auswirkungen auf die Umwelt (in Punkten, 1 - am wenigsten, 2 Punkte - durchschnittlich, 3 Punkte - maximal);
5. Ist der Kraftstoff oder die Energie erneuerbar (in Punkten, 1 Punkt - vollständig (z. B. Wind oder Sonnenlicht); 2 Punkte - bedingt, dh unter bestimmten Bedingungen oder nach einer Aktion, 3 Punkte - nicht).
6. Hängt es vom Gelände, der Jahreszeit und dem Wetter ab (in Punkten, 1 Punkt - nein, 2 Punkte - teilweise, 3 Punkte - hängt von allem ab).

Name des Brennstoffs oder der Energie	Vergleichsparameter
	Einsatzmöglichkeiten	Lagerung	Ausrüstung	Auswirkung auf die Umwelt	Erneuerbarkeit	Abhängigkeit von äußeren Faktoren
Gereinigtes Biogas (Methangehalt 95-99%)	1	3	1–2	1	1	1
Propan	1	2–3	1–2	2	3	1
Benzin	1	2	2	3	3	1
Heizöl	3	2	3	3	3	1
Dieselkraftstoff	2	2	3	3	3	1
Brennholz	3	1	3	2	1	2
Kohle	3	1	3	2	3	2
Elektrizität	1	4	3	1	2	1
Windenergie	2	4	3	1–2	1	3
Energie der Sonne	2	4	3	1	1	3
Energie der Wasserbewegung (Flüsse)	2	4	3	1–2	1	3

Erlaubnis bekommen

Trotz der Tatsache, dass Gülle zur dritten Gefahrenklasse gehört, also mäßig gefährlicher Abfall, für die Entsorgung eine Lizenz besorgen müssen.

Dies gilt jedoch nur für die Fälle, in denen Biogas oder daraus gewonnener Strom verkauft werden soll.

Darüber hinaus ist eine Genehmigung erforderlich, wenn der Fermenter mit zugekauften Rohstoffen betrieben wird. Wird das entstehende Biogas ausschließlich für den Eigenbedarf des Erzeugers verwendet, ist keine Genehmigung erforderlich.

Außerdem ist es notwendig eine Baugenehmigung einholen, sowie das Projekt mit koordinieren folgende Abteilungen:

• Rostechnadsor;
• Brandinspektion;
• Gasservice.

Manchmal vernachlässigen die Besitzer von kleinen und nicht sehr kleinen Farmen Genehmigungen und Genehmigungen, weil sie alles auf ihrem eigenen Land bauen und verarbeitete Produkte an niemanden verkaufen.

Eine solche Haltung ist mit einem empfindlichen Bußgeld behaftet, da Biogasanlagen als gefährliche Industrien eingestuft werden, so sie müssen in das Staatsregister eingetragen werden gefährliche Produktionsanlagen von Rostekhnadzor.

Darüber hinaus solche Objekte im Falle eines Unfalls versichern, und müssen vor dem Start von Spezialisten der zuständigen Fachabteilungen überprüft werden.

Eigentümer kleiner Hausinstallationen vernachlässigen jedoch die Registrierung, da die Kosten für Genehmigungen alle Vorteile dieser Methode der Gülleentsorgung zunichte machen.

Dies tun sie jedoch auf eigene Gefahr und Gefahr, denn im Ernstfall müssen sie nicht nur Bußgelder für fehlende Angaben im Register zahlen, sondern tragen auch alle Folgen.

Foren

Wir haben vorbereitet Liste der Internetforen, wo die Benutzer verschiedene Fragen im Zusammenhang mit der Produktion von Biogas aus Gülle und den dafür erforderlichen Geräten diskutieren:

Ähnliche Videos

Das Video zeigt alle Phasen der Verarbeitung von Gülle zu Biogas:

Fazit

Biogas ist ein Produkt aus Gülle und Gülleverarbeitung sowie eine gute Alternative zu anderen Brennstoffen. Trotz der Notwendigkeit erheblicher Kapitalinvestitionen sowie der Erteilung vieler Genehmigungen und Genehmigungen wird seine Produktion eine sinnvolle Entsorgung von Tier- und Vogelabfällen ermöglichen.

In Kontakt mit

Guten Tag allerseits! Dieser Beitrag setzt das Thema alternative Energie für Sie fort. Darin erzähle ich Ihnen von Biogas und seiner Nutzung zum Heizen und Kochen. Dieses Thema ist vor allem für Landwirte von Interesse, die Zugang zu einer Vielzahl von Rohstoffen haben, um diese Art von Kraftstoff zu erhalten. Lassen Sie uns zunächst verstehen, was Biogas ist und woher es kommt.

Woher kommt Biogas und woraus besteht es?

Biogas ist ein brennbares Gas, das als Produkt der Lebenstätigkeit von Mikroorganismen in einem Nährmedium entsteht. Dieses Nährmedium kann Gülle oder Silage sein, die in einen speziellen Bunker gegeben wird. In diesem Bunker, der Reaktor genannt wird, entsteht Biogas. Im Inneren des Reaktors wird wie folgt angeordnet:

Um den Fermentationsprozess von Biomasse zu beschleunigen, ist es notwendig, sie zu erhitzen. Dazu kann ein Heizelement oder ein an einen beliebigen Heizkessel angeschlossener Wärmetauscher verwendet werden. Eine gute Wärmedämmung darf nicht vergessen werden, um unnötige Energiekosten für das Heizen zu vermeiden. Zusätzlich zum Erhitzen muss die gärende Masse gemischt werden. Ohne dies kann die Effizienz der Anlage erheblich reduziert werden. Das Rühren kann manuell oder mechanisch erfolgen. Es hängt alles vom Budget oder den verfügbaren technischen Mitteln ab. Das Wichtigste in einem Reaktor ist das Volumen! Ein kleiner Reaktor ist physikalisch einfach nicht in der Lage, eine große Menge Gas zu produzieren.

Die chemische Zusammensetzung des Gases hängt stark davon ab, welche Prozesse im Reaktor ablaufen. Meistens findet dort der Prozess der Methanfermentation statt, wodurch ein Gas mit einem hohen Methananteil entsteht. Anstelle einer Methangärung kann es aber durchaus zu einem Prozess mit Bildung von Wasserstoff kommen. Aber meiner Meinung nach ist Wasserstoff für einen normalen Verbraucher nicht notwendig und vielleicht sogar gefährlich. Denken Sie zumindest an den Tod des Luftschiffs Hindenburg. Lassen Sie uns nun herausfinden, woraus Biogas gewonnen werden kann.

Woher bekommt man Biogas?

Gas kann aus verschiedenen Arten von Biomasse gewonnen werden. Lassen Sie uns sie als Liste auflisten:

• Abfälle aus der Lebensmittelproduktion – dies können Abfälle aus der Schlachtung von Tieren oder der Milchproduktion sein. Geeignete Abfälle aus der Produktion von Sonnenblumen- oder Baumwollsamenöl. Dies ist keine vollständige Liste, aber genug, um das Wesentliche zu vermitteln. Diese Art von Rohstoff ergibt den höchsten Methangehalt im Gas (bis zu 85 %).
• Pflanzen – in manchen Fällen werden spezielle Pflanzenarten angebaut, um Gas zu produzieren. Dafür eignen sich zum Beispiel Silomais oder Meeresalgen. Der Methananteil im Gas wird bei etwa 70 % gehalten.
• Gülle - wird am häufigsten in großen Viehkomplexen verwendet. Der Anteil an Methan im Gas beträgt bei der Verwendung von Gülle als Rohstoff normalerweise nicht mehr als 60 %, und der Rest besteht aus Kohlendioxid und ziemlich viel Schwefelwasserstoff und Ammoniak.

Blockschaltbild einer Biogasanlage.

Um die Funktionsweise einer Biogasanlage am besten zu verstehen, betrachten wir folgende Abbildung:

Das Gerät des Bioreaktors wurde oben besprochen, daher werden wir nicht darüber sprechen. Berücksichtigen Sie andere Komponenten der Installation:

• Der Abfallsammler ist eine Art Behälter, in den Rohstoffe in der ersten Stufe gelangen. Darin können Rohstoffe mit Wasser vermischt und zerkleinert werden.
• Die Pumpe (nach dem Abfallsammler) ist eine Fäkalienpumpe, mit deren Hilfe die Biomasse in den Reaktor gepumpt wird.
• Kessel - ein Heizkessel, der einen beliebigen Brennstoff verwendet, um die Biomasse im Reaktor zu erhitzen.
• Die Pumpe (neben dem Kessel) ist die Umwälzpumpe.
• "Düngemittel" - ein Behälter, in den vergorener Schlamm gelangt. Es kann, wie aus dem Zusammenhang hervorgeht, als Düngemittel verwendet werden.
• Ein Filter ist ein Gerät, in dem Biogas auf einen Zustand gebracht wird. Der Filter entfernt überschüssige Verunreinigungen von Gasen und Feuchtigkeit.
• Kompressor - komprimiert das Gas.
• Ein Gasspeicher ist ein verschlossener Tank, in dem gebrauchsfertiges Gas beliebig lange gelagert werden kann.

Biogas für ein Privathaus.

Viele Besitzer kleiner landwirtschaftlicher Betriebe denken darüber nach, Biogas für den Eigenbedarf zu nutzen. Aber nachdem sie sich genauer darüber informiert haben, wie das alles funktioniert, verlässt die Mehrheit diese Idee. Dies liegt daran, dass Anlagen zur Aufbereitung von Gülle oder Silage viel Geld kosten und die Gasausbeute (je nach Rohstoff) gering ausfallen kann. Dies wiederum macht die Installation von Geräten unrentabel. Normalerweise werden für Privathäuser von Bauern primitive Anlagen installiert, die mit Gülle arbeiten. Meistens können sie nur die Küche und einen an der Wand montierten Gaskessel mit geringer Leistung mit Gas versorgen. Gleichzeitig muss viel Energie für den technologischen Prozess selbst aufgewendet werden - für Heiz-, Pump- und Kompressorbetrieb. Auch teure Filter können nicht ausgeschlossen werden.

Im Allgemeinen gilt hier die Moral: Je größer die Anlage selbst ist, desto rentabler ist ihre Arbeit. Und für häusliche Bedingungen ist dies fast immer unmöglich. Dies bedeutet jedoch nicht, dass niemand Heiminstallationen durchführt. Ich schlage vor, Sie sehen sich das folgende Video an, um zu sehen, wie es aus improvisierten Materialien aussieht:

Zusammenfassung.

Biogas ist eine großartige Möglichkeit, organische Abfälle auf vorteilhafte Weise zu recyceln. Das Ergebnis ist Brennstoff und nützlicher Dünger in Form von Gärschlamm. Diese Technologie arbeitet umso effizienter, je mehr Rohstoffe verarbeitet werden. Moderne Technologien ermöglichen es, die Gasproduktion durch den Einsatz spezieller Katalysatoren und Mikroorganismen erheblich zu steigern. Der Hauptnachteil von all dem ist der hohe Preis von einem Kubikmeter. Für normale Bürger ist es oft viel billiger, Flaschengas zu kaufen, als eine Abfallbehandlungsanlage zu bauen. Aber natürlich gibt es Ausnahmen von allen Regeln, deshalb sollten Sie vor der Entscheidung für den Umstieg auf Biogas den Kubikmeterpreis und die Amortisationszeit kalkulieren. Das war's erstmal, schreibt Fragen in die Kommentare

Steigende Energiepreise lassen uns über die Möglichkeit der Selbstversorgung nachdenken. Eine Möglichkeit ist eine Biogasanlage. Mit seiner Hilfe wird aus Gülle, Einstreu und Pflanzenresten Biogas gewonnen, das nach der Reinigung für Gasgeräte (Herd, Kessel) verwendet, in Flaschen gepumpt und als Kraftstoff für Autos oder Stromgeneratoren verwendet werden kann. Im Allgemeinen kann die Verarbeitung von Gülle zu Biogas den gesamten Energiebedarf eines Hauses oder Bauernhofs decken.

Der Bau einer Biogasanlage ist eine Möglichkeit, Energieressourcen selbstständig bereitzustellen

Allgemeine Grundsätze

Biogas ist ein Produkt, das aus der Zersetzung organischer Stoffe gewonnen wird. Beim Prozess der Fäulnis / Vergärung werden Gase freigesetzt, durch deren Sammlung Sie den Bedarf des eigenen Haushalts decken können. Die Anlage, in der dieser Prozess stattfindet, wird als „Biogasanlage“ bezeichnet.

Der Prozess der Biogasbildung erfolgt aufgrund der lebenswichtigen Aktivität verschiedener Arten von Bakterien, die im Abfall selbst enthalten sind. Aber damit sie aktiv „arbeiten“ können, müssen sie bestimmte Bedingungen schaffen: Feuchtigkeit und Temperatur. Um sie zu erzeugen, wird eine Biogasanlage gebaut. Dies ist ein Komplex von Geräten, dessen Basis ein Bioreaktor ist, in dem die Zersetzung von Abfällen stattfindet, die von einer Gasbildung begleitet wird.

Es gibt drei Arten der Verarbeitung von Gülle zu Biogas:

• Psychophiler Modus. Die Temperatur in der Biogasanlage beträgt +5°C bis +20°C. Unter solchen Bedingungen ist der Zersetzungsprozess langsam, es entsteht viel Gas, seine Qualität ist gering.
• Mesophil. Das Gerät wechselt bei Temperaturen von +30°C bis +40°C in diesen Modus. In diesem Fall vermehren sich mesophile Bakterien aktiv. In diesem Fall wird mehr Gas gebildet, der Verarbeitungsprozess dauert weniger Zeit - von 10 bis 20 Tagen.
• Thermophil. Diese Bakterien vermehren sich bei Temperaturen über +50°C. Der Prozess ist am schnellsten (3-5 Tage), die Gasausbeute am größten (unter idealen Bedingungen können aus 1 kg Lieferung bis zu 4,5 Liter Gas gewonnen werden). Die meisten Referenztabellen für den Gasertrag aus der Verarbeitung werden speziell für diesen Modus angegeben, sodass es sich lohnt, bei Verwendung anderer Modi eine Anpassung nach unten vorzunehmen.

Das Schwierigste in Biogasanlagen ist das thermophile Regime. Dazu bedarf es einer hochwertigen Wärmedämmung einer Biogasanlage, einer Heizung und einer Temperieranlage. Aber am Ausgang bekommen wir die maximale Menge an Biogas. Ein weiteres Merkmal der thermophilen Verarbeitung ist die Unmöglichkeit des Nachladens. Die verbleibenden zwei Modi - psychophil und mesophil - ermöglichen es Ihnen, täglich eine frische Portion zubereiteter Rohstoffe hinzuzufügen. Im thermophilen Modus ermöglicht eine kurze Prozesszeit jedoch, den Bioreaktor in Zonen zu unterteilen, in denen sein Anteil an Rohstoffen mit unterschiedlichen Beschickungszeiten verarbeitet wird.

Schema einer Biogasanlage

Die Basis einer Biogasanlage ist ein Bioreaktor oder Bunker. Darin findet der Fermentationsprozess statt und das entstehende Gas sammelt sich darin an. Es gibt auch einen Be- und Entladebunker, das entstehende Gas wird durch ein in den oberen Teil eingeführtes Rohr abgeführt. Als nächstes kommt das Gasaufbereitungssystem - seine Reinigung und Erhöhung des Drucks in der Gasleitung auf die funktionierende.

Für mesophile und thermophile Regime ist auch ein Bioreaktor-Heizsystem erforderlich, um die erforderlichen Regime zu erreichen. Hierfür werden in der Regel gasbefeuerte Heizkessel verwendet. Von dort führt das Rohrleitungssystem zum Bioreaktor. Normalerweise sind dies Polymerrohre, da sie eine aggressive Umgebung am besten vertragen.

Eine andere Biogasanlage benötigt ein System zum Mischen des Stoffes. Während der Gärung bildet sich oben eine harte Kruste, schwere Partikel setzen sich ab. All dies zusammen verschlechtert den Prozess der Gasbildung. Um einen homogenen Zustand der verarbeiteten Masse aufrechtzuerhalten, sind Rührwerke erforderlich. Sie können mechanisch oder sogar manuell sein. Kann per Timer oder manuell gestartet werden. Es hängt alles davon ab, wie die Biogasanlage gebaut ist. Ein automatisiertes System ist teurer in der Installation, erfordert aber während des Betriebs ein Minimum an Aufmerksamkeit.

Biogasanlagen nach Standorttyp können sein:

• Overhead.
• Halb untergetaucht.
• Begraben.

Teurer bei der unterirdischen Installation - es ist viel Landarbeit erforderlich. Aber wenn sie unter unseren Bedingungen arbeiten, sind sie besser - es ist einfacher, die Isolierung zu organisieren, weniger Heizkosten.

Was kann recycelt werden

Eine Biogasanlage ist im Wesentlichen Allesfresser – alle organischen Stoffe können verarbeitet werden. Alle Gülle und Urin, Pflanzenreste sind geeignet. Reinigungsmittel, Antibiotika, Chemikalien beeinträchtigen den Prozess negativ. Es ist wünschenswert, ihre Aufnahme zu minimieren, da sie die an der Verarbeitung beteiligte Flora abtöten.

Rindermist gilt als ideal, da er Mikroorganismen in großen Mengen enthält. Wenn es keine Kühe im Betrieb gibt, ist es wünschenswert, beim Beladen des Bioreaktors etwas Einstreu hinzuzufügen, um das Substrat mit der erforderlichen Mikroflora zu bevölkern. Pflanzenreste werden vorzerkleinert, mit Wasser verdünnt. Im Bioreaktor werden pflanzliche Rohstoffe und Exkremente vermischt. Ein solches „Auftanken“ dauert länger, aber am Ausgang haben wir mit dem richtigen Modus die höchste Produktausbeute.

Standortbestimmung

Um die Kosten für die Organisation des Prozesses zu minimieren, ist es sinnvoll, eine Biogasanlage in der Nähe der Abfallquelle zu platzieren - in der Nähe von Gebäuden, in denen Vögel oder Tiere gehalten werden. Es ist wünschenswert, eine Konstruktion zu entwickeln, bei der die Belastung durch Schwerkraft erfolgt. Von einem Kuhstall oder Schweinestall aus kann eine Rohrleitung unter einem Gefälle verlegt werden, durch die Gülle durch die Schwerkraft in den Bunker fließt. Dies vereinfacht die Wartung des Reaktors und die Beseitigung von Gülle erheblich.

Es ist am ratsamsten, die Biogasanlage so zu platzieren, dass die Abfälle des Hofes durch die Schwerkraft abfließen können

Normalerweise befinden sich Gebäude mit Tieren in einiger Entfernung von einem Wohngebäude. Daher muss das erzeugte Gas an die Verbraucher weitergegeben werden. Das Strecken einer Gasleitung ist jedoch billiger und einfacher als das Organisieren einer Leitung zum Transportieren und Verladen von Gülle.

Bioreaktor

An den Gülleaufbereitungstank werden recht strenge Anforderungen gestellt:

All diese Anforderungen für den Bau einer Biogasanlage müssen erfüllt werden, da sie die Sicherheit gewährleisten und normale Bedingungen für die Verarbeitung von Gülle zu Biogas schaffen.

Welche Materialien können hergestellt werden

Beständigkeit gegenüber aggressiven Umgebungen ist die Hauptanforderung an Materialien, aus denen Behälter hergestellt werden können. Das Substrat im Bioreaktor kann sauer oder alkalisch sein. Dementsprechend muss das Material, aus dem der Behälter besteht, gegenüber verschiedenen Medien gut verträglich sein.

Nicht viele Materialien erfüllen diese Anforderungen. Das erste, was mir in den Sinn kommt, ist Metall. Es ist langlebig und kann zur Herstellung von Behältern in jeder Form verwendet werden. Das Gute ist, dass Sie einen vorgefertigten Behälter verwenden können - eine Art alten Tank. In diesem Fall wird der Bau einer Biogasanlage sehr wenig Zeit in Anspruch nehmen. Der Mangel an Metall besteht darin, dass es mit chemisch aktiven Substanzen reagiert und zu zerfallen beginnt. Um dieses Minus zu neutralisieren, wird das Metall mit einer Schutzschicht überzogen.

Eine hervorragende Option ist die Kapazität eines Polymerbioreaktors. Kunststoff ist chemisch neutral, verrottet nicht, rostet nicht. Es ist nur notwendig, aus solchen Materialien auszuwählen, die das Einfrieren und Erhitzen auf ausreichend hohe Temperaturen aushalten. Die Wände des Reaktors sollten dick sein, vorzugsweise mit Glasfaser verstärkt. Solche Behälter sind nicht billig, aber sie halten lange.

Eine billigere Option ist eine Biogasanlage mit einem Tank aus Ziegeln, Betonblöcken und Stein. Damit das Mauerwerk hohen Belastungen standhält, ist eine Bewehrung des Mauerwerks notwendig (in jeder 3-5 Reihe, je nach Wandstärke und Material). Nach Abschluss der Wanderrichtung ist eine anschließende mehrschichtige Behandlung der Wände innen und außen notwendig, um die Wasser- und Gasdichtheit zu gewährleisten. Die Wände sind mit einer Zement-Sand-Zusammensetzung mit Zusätzen (Additiven) verputzt, die die erforderlichen Eigenschaften verleihen.

Reaktordimensionierung

Das Volumen des Reaktors hängt von der gewählten Temperatur für die Verarbeitung von Gülle zu Biogas ab. Am häufigsten wird mesophil gewählt - es ist einfacher zu warten und impliziert die Möglichkeit einer täglichen zusätzlichen Beladung des Reaktors. Die Biogasproduktion nach Erreichen des Normalmodus (ca. 2 Tage) ist stabil, ohne Ausbrüche und Einbrüche (wenn normale Bedingungen geschaffen werden). In diesem Fall ist es sinnvoll, das Volumen der Biogasanlage in Abhängigkeit von der auf dem Hof ​​anfallenden Güllemenge pro Tag zu berechnen. Alles lässt sich leicht anhand der Durchschnittsdaten berechnen.

Die Zersetzung von Mist bei mesophilen Temperaturen dauert 10 bis 20 Tage. Dementsprechend wird das Volumen durch Multiplizieren mit 10 oder 20 berechnet. Bei der Berechnung muss die Wassermenge berücksichtigt werden, die erforderlich ist, um das Substrat in einen idealen Zustand zu bringen - seine Luftfeuchtigkeit sollte 85-90% betragen. Das gefundene Volumen wird um 50% erhöht, da die maximale Belastung 2/3 des Tankvolumens nicht überschreiten sollte - Gas sollte sich unter der Decke ansammeln.

Zum Beispiel hat der Hof 5 Kühe, 10 Schweine und 40 Hühner. Tatsächlich werden 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg gebildet. Um Hühnermist auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 85 % zu bringen, müssen Sie etwas mehr als 5 Liter Wasser hinzufügen (das sind weitere 5 kg). Die Gesamtmasse beträgt 331,8 kg. Für die Verarbeitung in 20 Tagen sind erforderlich: ​​331,8 kg * 20 \u003d 6636 kg - etwa 7 Würfel nur für das Substrat. Wir multiplizieren die gefundene Zahl mit 1,5 (Erhöhung um 50%), wir erhalten 10,5 Kubikmeter. Dies ist der berechnete Wert des Volumens des Reaktors der Biogasanlage.

Be- und Entladeluken führen direkt zum Bioreaktortank. Damit das Substrat gleichmäßig über die gesamte Fläche verteilt wird, werden sie an gegenüberliegenden Enden des Behälters angebracht.

Bei der Erdverlegung der Biogasanlage nähern sich die Be- und Entladeleitungen in einem spitzen Winkel dem Körper. Außerdem sollte das untere Rohrende unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Reaktor liegen. Dadurch wird verhindert, dass Luft in den Behälter eindringt. An den Rohren sind auch Dreh- oder Absperrventile installiert, die in Normalstellung geschlossen sind. Sie sind nur zum Be- oder Entladen geöffnet.

Da die Gülle große Fragmente (Einstreuelemente, Grashalme usw.) enthalten kann, werden Rohre mit kleinem Durchmesser oft verstopft. Daher müssen sie zum Be- und Entladen einen Durchmesser von 20-30 cm haben und vor Beginn der Arbeiten an der Isolierung der Biogasanlage, aber nach dem Aufstellen des Containers installiert werden.

Die komfortabelste Betriebsweise einer Biogasanlage ist die regelmäßige Be- und Entladung des Substrats. Dieser Vorgang kann einmal täglich oder einmal alle zwei Tage durchgeführt werden. Gülle und andere Komponenten werden in einem Lagertank vorgesammelt, wo sie in den erforderlichen Zustand gebracht werden - zerkleinert, falls erforderlich, angefeuchtet und gemischt. Der Einfachheit halber kann dieser Behälter einen mechanischen Rührer haben. Das vorbereitete Substrat wird in die Aufnahmeluke gegossen. Wenn Sie den Aufnahmebehälter in die Sonne stellen, wird das Substrat vorgewärmt, wodurch die Kosten für die Aufrechterhaltung der erforderlichen Temperatur gesenkt werden.

Es ist wünschenswert, die Einbautiefe des Aufnahmetrichters so zu berechnen, dass der Abfall durch Schwerkraft hineinfließt. Gleiches gilt für das Entladen in den Bioreaktor. Der beste Fall ist, wenn sich das vorbereitete Substrat durch die Schwerkraft bewegt. Und ein Dämpfer sperrt es während der Zubereitung.

Um die Dichtheit der Biogasanlage zu gewährleisten, müssen Klappen am Schütttrichter und im Entladebereich mit einer Dichtgummidichtung versehen sein. Je weniger Luft sich im Tank befindet, desto sauberer ist das Gas am Ausgang.

Sammlung und Entsorgung von Biogas

Die Entnahme des Biogases aus dem Reaktor erfolgt über ein Rohr, dessen eines Ende unter dem Dach liegt, das andere meist in ein Wasserschloss abgesenkt wird. Das ist ein Behälter mit Wasser, in den das entstehende Biogas eingeleitet wird. In der Wasserdichtung befindet sich ein zweites Rohr - es befindet sich über dem Flüssigkeitsspiegel. Es kommt mehr reines Biogas heraus. Am Ausgang ihres Bioreaktors ist ein Gasabsperrventil installiert. Die beste Option ist Kugel.

Welche Materialien können für das Gasübertragungssystem verwendet werden? Verzinkte Metallrohre und Gasrohre aus HDPE oder PPR. Sie müssen auf Dichtigkeit achten, Nähte und Fugen werden mit Seifenlauge geprüft. Die gesamte Rohrleitung wird aus Rohren und Formstücken gleichen Durchmessers zusammengesetzt. Keine Kontraktionen oder Expansionen.

Reinigung von Verunreinigungen

Die ungefähre Zusammensetzung des entstehenden Biogases ist wie folgt:

• Methan - bis zu 60%;
• Kohlendioxid - 35%;
• andere gasförmige Substanzen (einschließlich Schwefelwasserstoff, der dem Gas einen unangenehmen Geruch verleiht) - 5%.

Damit Biogas geruchlos ist und gut brennt, müssen Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und Wasserdampf daraus entfernt werden. Kohlendioxid wird in einem Wasserschloss entfernt, wenn gelöschter Kalk auf den Boden der Anlage gegeben wird. Ein solches Lesezeichen muss regelmäßig geändert werden (wenn das Gas schlechter brennt, ist es Zeit, es zu ändern).

Die Gasentwässerung kann auf zwei Arten erfolgen - durch Anbringen von hydraulischen Dichtungen in der Gasleitung - durch Einführen von gekrümmten Abschnitten unter den hydraulischen Dichtungen in das Rohr, in denen sich Kondensat ansammelt. Der Nachteil dieser Methode ist die Notwendigkeit einer regelmäßigen Entleerung der Wasserdichtung - bei einer großen Menge an gesammeltem Wasser kann dies den Gasdurchgang blockieren.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, einen Filter mit Kieselgel einzusetzen. Das Prinzip ist das gleiche wie in der Wasserdichtung - das Gas wird in das Kieselgel geleitet und unter der Abdeckung getrocknet. Bei dieser Methode der Biogastrocknung muss Kieselgel periodisch getrocknet werden. Dazu muss es einige Zeit in der Mikrowelle aufgewärmt werden. Es erwärmt sich, die Feuchtigkeit verdunstet. Sie können einschlafen und wieder verwenden.

Zur Entfernung von Schwefelwasserstoff wird ein mit Metallspänen beladener Filter verwendet. Sie können alte Waschlappen aus Metall in den Behälter laden. Die Reinigung erfolgt auf genau die gleiche Weise: Dem unteren Teil des mit Metall gefüllten Behälters wird Gas zugeführt. Beim Passieren wird es von Schwefelwasserstoff gereinigt, sammelt sich im oberen freien Teil des Filters, von wo es durch ein weiteres Rohr / Schlauch abgeführt wird.

Benzintank und Kompressor

Das gereinigte Biogas gelangt in den Lagertank - Gastank. Es kann eine versiegelte Plastiktüte oder ein Plastikbehälter sein. Die Hauptbedingung ist die Gasdichtheit, Form und Material spielen keine Rolle. Biogas wird im Gastank gespeichert. Daraus wird mit Hilfe eines Kompressors Gas unter einem bestimmten Druck (vom Kompressor eingestellt) bereits dem Verbraucher zugeführt - einem Gasherd oder Kessel. Dieses Gas kann auch zur Stromerzeugung mit einem Generator verwendet werden.

Um nach dem Kompressor einen stabilen Druck im System zu erzeugen, ist es wünschenswert, einen Empfänger zu installieren - ein kleines Gerät zum Ausgleich von Druckstößen.

Mischgeräte

Damit die Biogasanlage normal funktioniert, ist es notwendig, die Flüssigkeit im Bioreaktor regelmäßig zu mischen. Dieser einfache Prozess löst viele Probleme:

• mischt einen frischen Teil der Ladung mit einer Bakterienkolonie;
• fördert die Freisetzung des produzierten Gases;
• gleicht die Temperatur der Flüssigkeit aus, ausgenommen wärmere und kältere Bereiche;
• erhält die Homogenität des Substrats und verhindert das Absetzen oder Auftauchen einiger Bestandteile.

Typischerweise hat eine kleine selbstgebaute Biogasanlage mechanische Rührwerke, die durch Muskelkraft angetrieben werden. Bei Anlagen mit großem Volumen können die Rührwerke durch Motoren angetrieben werden, die über eine Zeitschaltuhr eingeschaltet werden.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Flüssigkeit zu mischen, indem ein Teil des erzeugten Gases hindurchgeleitet wird. Dazu wird nach dem Verlassen des Metatanks ein T-Stück platziert und ein Teil des Gases in den unteren Teil des Reaktors gegossen, wo es durch ein Rohr mit Löchern austritt. Dieser Teil des Gases kann nicht als Verbrauch betrachtet werden, da er trotzdem wieder in das System gelangt und somit im Gastank landet.

Die dritte Mischmethode besteht darin, das Substrat mit Hilfe von Kotpumpen aus dem unteren Teil zu pumpen und es oben auszugießen. Der Nachteil dieser Methode ist die Abhängigkeit von der Verfügbarkeit von Strom.

Heizsystem und Wärmedämmung

Ohne Erhitzen der verarbeiteten Aufschlämmung vermehren sich psychophile Bakterien. Der Verarbeitungsprozess dauert in diesem Fall 30 Tage und die Gasausbeute ist gering. Im Sommer können bei Wärmedämmung und Vorwärmung der Ladung Temperaturen von bis zu 40 Grad erreicht werden, wenn die Entwicklung mesophiler Bakterien beginnt, aber im Winter ist eine solche Anlage praktisch nicht funktionsfähig - die Prozesse sind sehr träge. Bei Temperaturen unter +5°C gefrieren sie praktisch.

Was zu erhitzen und wo zu platzieren

Wärme wird für beste Ergebnisse verwendet. Am rationellsten ist die Warmwasserbereitung aus dem Kessel. Der Kessel kann mit Strom, festen oder flüssigen Brennstoffen betrieben werden, er kann auch mit dem erzeugten Biogas betrieben werden. Die maximale Temperatur, auf die Wasser erhitzt werden darf, beträgt +60 °C. Heißere Rohre können dazu führen, dass Partikel an der Oberfläche haften bleiben, was zu einer verringerten Heizeffizienz führt.

Sie können auch direktes Erhitzen verwenden - Heizelemente einsetzen, aber erstens ist es schwierig, das Mischen zu organisieren, und zweitens haftet das Substrat an der Oberfläche, wodurch die Wärmeübertragung verringert wird und die Heizelemente schnell durchbrennen

Eine Biogasanlage kann mit Standard-Heizkörpern beheizt werden, einfach zu einer Spule verdrehte Rohre, geschweißte Register. Es ist besser, Polymerrohre zu verwenden - Metall-Kunststoff oder Polypropylen. Gewellte Edelstahlrohre sind ebenfalls geeignet, sie sind einfacher zu verlegen, insbesondere in zylindrischen vertikalen Bioreaktoren, aber die gewellte Oberfläche provoziert Sedimentbildung, was für die Wärmeübertragung nicht sehr gut ist.

Um die Möglichkeit der Ablagerung von Partikeln auf den Heizelementen zu verringern, werden sie in der Rührerzone platziert. Nur in diesem Fall ist es notwendig, alles so zu gestalten, dass der Mischer die Rohre nicht berühren kann. Es scheint oft, dass es besser ist, die Heizungen von unten zu platzieren, aber die Praxis hat gezeigt, dass eine solche Heizung aufgrund von Ablagerungen am Boden ineffizient ist. Daher ist es sinnvoller, die Heizungen an den Wänden des Metatanks der Biogasanlage zu platzieren.

Methoden der Wassererwärmung

Je nach Anordnung der Rohre kann die Beheizung extern oder intern erfolgen. In Innenräumen ist die Heizung effizient, aber die Reparatur und Wartung von Heizungen ist ohne Abschalten und Abpumpen des Systems unmöglich. Daher wird besonderes Augenmerk auf die Materialauswahl und die Qualität der Verbindungen gelegt.

Die Beheizung erhöht die Produktivität der Biogasanlage und verkürzt die Verarbeitungszeit der Rohstoffe

Wenn sich die Heizungen im Freien befinden, wird mehr Wärme benötigt (die Kosten für die Erwärmung des Inhalts einer Biogasanlage sind viel höher), da viel Wärme für die Erwärmung der Wände aufgewendet wird. Aber das System ist immer für Reparaturen verfügbar und die Erwärmung ist gleichmäßiger, da das Medium von den Wänden erwärmt wird. Ein weiterer Pluspunkt dieser Lösung ist, dass Rührwerke das Heizsystem nicht beschädigen können.

Wie man isoliert

Am Boden der Grube wird zuerst eine Ausgleichsschicht aus Sand gegossen, dann eine wärmeisolierende Schicht. Es kann Ton gemischt mit Stroh und Blähton, Schlacke sein. Alle diese Komponenten können gemischt werden, können in getrennten Schichten gegossen werden. Sie werden in den Horizont eingeebnet, die Kapazität der Biogasanlage wird installiert.

Die Seiten des Bioreaktors können mit modernen Materialien oder klassischen altmodischen Methoden isoliert werden. Von den altmodischen Methoden - Beschichtung mit Ton und Stroh. Es wird in mehreren Schichten aufgetragen.

Von modernen Materialien können Sie extrudierten Polystyrolschaum mit hoher Dichte, Porenbetonblöcke mit niedriger Dichte verwenden. Der technologisch fortschrittlichste ist in diesem Fall Polyurethanschaum (PPU), aber die Dienstleistungen für seine Anwendung sind nicht billig. Es stellt sich jedoch eine nahtlose Wärmedämmung heraus, die die Heizkosten minimiert. Es gibt ein weiteres wärmeisolierendes Material - Schaumglas. In Platten ist es sehr teuer, aber sein Kampf oder seine Krume kostet einiges, und in Bezug auf die Eigenschaften ist es nahezu perfekt: Es nimmt keine Feuchtigkeit auf, hat keine Angst vor dem Einfrieren, verträgt statische Belastungen gut und hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit .

Die Frage der Methangewinnung ist für Besitzer privater landwirtschaftlicher Betriebe interessant, die Geflügel oder Schweine züchten und auch Rinder halten. In der Regel produzieren solche Betriebe eine erhebliche Menge an organischen tierischen Abfällen, und sie können erhebliche Vorteile bringen und zu einer Quelle für billigen Kraftstoff werden. Der Zweck dieses Materials ist es, Ihnen zu zeigen, wie Sie mit diesen Abfällen zu Hause Biogas gewinnen können.

Allgemeine Informationen zu Biogas

Heimisches Biogas, das aus verschiedenen Güllen und Vogelkot gewonnen wird, besteht hauptsächlich aus Methan. Dort sind es 50 bis 80 %, je nachdem wessen Abfallprodukte für die Produktion verwendet wurden. Dasselbe Methan, das in unseren Öfen und Boilern verbrennt und für das wir laut Zählerstand mitunter viel Geld bezahlen.

Um eine Vorstellung von der Kraftstoffmenge zu geben, die theoretisch durch die Haltung von Tieren zu Hause oder auf dem Land gewonnen werden kann, stellen wir eine Tabelle mit Daten zum Ertrag von Biogas und dem darin enthaltenen Gehalt an reinem Methan vor:

Wie der Tabelle zu entnehmen ist, werden für die effiziente Gaserzeugung aus Kuhmist und Silageabfällen recht viele Rohstoffe benötigt. Es ist rentabler, Brennstoff aus Schweinegülle und Putenkot zu gewinnen.

Der Rest der Substanzen (25-45 %), die Heimbiogas ausmachen, sind Kohlendioxid (bis zu 43 %) und Schwefelwasserstoff (1 %). Auch in der Zusammensetzung des Kraftstoffs sind Stickstoff, Ammoniak und Sauerstoff enthalten, jedoch in geringen Mengen. Übrigens ist es der Freisetzung von Schwefelwasserstoff und Ammoniak zu verdanken, dass der Misthaufen einen so bekannten „angenehmen“ Geruch verströmt. Was den Energiegehalt betrifft, so kann 1 m3 Methan bei der Verbrennung theoretisch bis zu 25 MJ (6,95 kW) thermische Energie freisetzen. Die spezifische Verbrennungswärme von Biogas hängt vom Methananteil in seiner Zusammensetzung ab.

Als Referenz. In der Praxis hat sich gezeigt, dass für die Beheizung eines isolierten Hauses in der mittleren Fahrspur etwa 45 m3 Biobrennstoff pro 1 m2 Fläche und Heizperiode benötigt werden.

Von Natur aus ist es so angelegt, dass Biogas aus Gülle spontan und unabhängig davon, ob wir es erhalten wollen oder nicht, entsteht. Der Misthaufen verrottet innerhalb von eineinhalb Jahren, allein unter freiem Himmel und sogar bei Minusgraden. Während dieser ganzen Zeit emittiert es Biogas, aber nur in geringen Mengen, da sich der Prozess zeitlich verlängert. Der Grund sind Hunderte von Arten von Mikroorganismen, die in tierischen Exkrementen vorkommen. Das heißt, es ist nichts erforderlich, um mit dem Vergasen zu beginnen, es wird von selbst auftreten. Aber um den Prozess zu optimieren und zu beschleunigen, sind spezielle Geräte erforderlich, auf die später eingegangen wird.

Biogas-Technologie

Das Wesen einer effizienten Produktion ist die Beschleunigung des natürlichen Abbauprozesses organischer Rohstoffe. Dazu müssen die darin enthaltenen Bakterien die besten Bedingungen für die Vermehrung und Verarbeitung von Abfällen schaffen. Und die erste Bedingung ist, den Rohstoff in einen geschlossenen Behälter zu geben - einen Reaktor, sonst - einen Biogasgenerator. Der Abfall wird zerkleinert und im Reaktor mit der berechneten Menge an reinem Wasser vermischt, bis das Ausgangssubstrat erhalten wird.

Notiz. Sauberes Wasser ist notwendig, damit keine Stoffe in das Substrat gelangen, die die lebenswichtige Aktivität von Bakterien beeinträchtigen. Dadurch kann der Fermentationsprozess stark verlangsamt werden.

Die Industrieanlage zur Herstellung von Biogas ist mit Substratheizung, Mischeinrichtungen und Regelung des Säuregehalts des Mediums ausgestattet. Das Rühren wird durchgeführt, um die harte Kruste von der Oberfläche zu entfernen, die während der Fermentation entsteht und die Freisetzung von Biogas stört. Die Dauer des technologischen Prozesses beträgt mindestens 15 Tage, während dieser Zeit erreicht der Zersetzungsgrad 25%. Es wird angenommen, dass die maximale Brennstoffausbeute bei bis zu 33 % der Biomassezersetzung auftritt.

Die Technologie sieht eine tägliche Erneuerung des Substrats vor und sorgt so für eine intensive Gasproduktion aus Gülle, die in Industrieanlagen Hunderte von Kubikmetern pro Tag beträgt. Ein Teil der verbrauchten Masse in Höhe von etwa 5% des Gesamtvolumens wird aus dem Reaktor entfernt und an seiner Stelle wird die gleiche Menge frischer biologischer Rohstoffe geladen. Das Abfallmaterial wird als organischer Dünger für die Felder verwendet.

Schema einer Biogasanlage

Durch die Gewinnung von Biogas zu Hause können keine so günstigen Bedingungen für Mikroorganismen geschaffen werden wie in der industriellen Produktion. Und vor allem betrifft diese Aussage die Organisation der Erwärmung des Generators. Wie Sie wissen, wird dafür Energie benötigt, was zu einer erheblichen Erhöhung der Kraftstoffkosten führt. Es ist durchaus möglich, die Einhaltung des leicht alkalischen Milieus, das dem Fermentationsprozess innewohnt, zu kontrollieren. Aber wie korrigiert man es bei Abweichungen? Wieder Kosten.

Eigentümern von Privathaushalten, die Biogas mit eigenen Händen produzieren möchten, wird empfohlen, aus verfügbaren Materialien einen Reaktor mit einfacher Konstruktion zu bauen und ihn dann so gut wie möglich aufzurüsten. Was ist zu tun:

• ein hermetisch verschlossener Behälter mit einem Volumen von mindestens 1 m3. Es sind auch verschiedene Tanks und Fässer kleiner Größe geeignet, aus denen jedoch aufgrund einer unzureichenden Menge an Rohstoffen wenig Kraftstoff freigesetzt wird. Solche Produktionsmengen werden Ihnen nicht passen;
• Wenn Sie die Produktion von Biogas zu Hause organisieren, werden Sie wahrscheinlich nicht mit dem Aufheizen des Tanks beginnen, aber es ist notwendig, ihn zu isolieren. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Reaktor im Boden zu vergraben, indem der obere Teil thermisch isoliert wird;
• Installieren Sie einen manuellen Rührer beliebiger Bauart im Reaktor, indem Sie den Griff durch die obere Abdeckung ziehen. Die Griffdurchgangsbaugruppe muss luftdicht sein;
• Stutzen zum Zu- und Abführen des Substrats sowie zur Probenahme von Biogas vorzusehen.

Unten ist ein Diagramm einer unterirdischen Biogasanlage:

1 - Kraftstoffgenerator (Tank aus Metall, Kunststoff oder Beton); 2 - Bunker zum Gießen des Substrats; 3 - technische Luke; 4 - ein Schiff, das die Rolle eines Wassersiegels spielt; 5 - Abzweigrohr zum Entladen von Abfällen; 6 – Biogasentnahmerohr.

Wie bekomme ich Biogas nach Hause?

Der erste Vorgang ist das Mahlen von Abfällen zu einer Fraktion, deren Größe nicht mehr als 10 mm beträgt. So ist es viel einfacher, das Substrat vorzubereiten, und die Bakterien können die Rohstoffe leichter verarbeiten. Die resultierende Masse wird gründlich mit Wasser gemischt, ihre Menge beträgt etwa 0,7 l pro 1 kg organischer Substanz. Wie oben erwähnt, sollte nur sauberes Wasser verwendet werden. Dann wird das Substrat mit einer Do-it-yourself-Biogasanlage gefüllt, wonach der Reaktor hermetisch verschlossen wird.

Mehrmals am Tag müssen Sie den Behälter aufsuchen, um den Inhalt zu mischen. Am 5. Tag können Sie das Vorhandensein von Gas überprüfen, und wenn es auftritt, pumpen Sie es regelmäßig mit einem Kompressor in eine Flasche. Geschieht dies nicht rechtzeitig, steigt der Druck im Reaktor und die Fermentation verlangsamt sich oder stoppt sogar ganz. Nach 15 Tagen ist es notwendig, einen Teil des Substrats zu entladen und die gleiche Menge an neuem hinzuzufügen. Details können dem Video entnommen werden:

Fazit

Wahrscheinlich wird eine einfache Biogasanlage nicht alle Ihre Anforderungen erfüllen. Aber bei den derzeitigen Kosten für Energierohstoffe ist das schon eine erhebliche Hilfe im Haushalt, da Sie keine Rohstoffe bezahlen müssen. Im Laufe der Zeit, eng in die Produktion eingebunden, werden Sie in der Lage sein, alle Funktionen zu erfassen und die notwendigen Verbesserungen an der Installation vorzunehmen.