Biokaasun tuotannon tuotantosuunnitelmat. Itse tuotettu biokaasu Biokaasutyypit

Biokaasu on kaasua, joka saadaan orgaanisten aineiden (esim. olki; rikkakasvit; eläinten ja ihmisten ulosteet; roskat; kotitalous- ja teollisuusjätevesien orgaaniset jätteet jne.) käymisen (käymisen) tuloksena anaerobisissa olosuhteissa. Biokaasun tuotannossa on mukana erilaisia ​​mikro-organismeja, joilla on vaihteleva määrä katabolisia toimintoja.

Biokaasun koostumus.

Biokaasu koostuu yli puolesta metaanista (CH 4). Metaani muodostaa noin 60 % biokaasusta. Lisäksi biokaasu sisältää noin 35 % hiilidioksidia (CO 2) sekä muita kaasuja, kuten vesihöyryä, rikkivetyä, hiilimonoksidia, typpeä ja muita kaasuja. Eri olosuhteissa saatu biokaasu on koostumukseltaan erilainen. Ihmisten ulosteista, lannasta ja teurasjätteistä peräisin oleva biokaasu sisältää siis jopa 70 % metaania ja kasvitähteistä pääsääntöisesti noin 55 % metaania.

Biokaasun mikrobiologia.

Biokaasufermentointi voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen riippuen kyseessä olevien bakteerien mikrobilajeista:

Ensimmäistä kutsutaan bakteerikäymisen alkamiseksi. Erilaiset orgaaniset bakteerit lisääntyvät, erittävät solunulkoisia entsyymejä, joiden päärooli on monimutkaisten orgaanisten yhdisteiden tuhoaminen yksinkertaisten aineiden hydrolyysin muodostuksella. Esimerkiksi polysakkarideista monosakkarideiksi; proteiini peptideiksi tai aminohapoiksi; rasvat glyseroliksi ja rasvahapoiksi.

Toista vaihetta kutsutaan vedyksi. Vetyä muodostuu etikkahappobakteerien toiminnan seurauksena. Niiden päätehtävänä on bakteerien hajottaa etikkahappoa hiilidioksidin ja vedyn muodostamiseksi.

Kolmatta vaihetta kutsutaan metanogeeniseksi. Se sisältää erään tyyppisiä bakteereja, jotka tunnetaan nimellä metanogeenit. Niiden tehtävänä on käyttää etikkahappoa, vetyä ja hiilidioksidia metaanin muodostamiseen.

Biokaasukäymisen raaka-aineiden luokittelu ja ominaisuudet.

Lähes kaikkia luonnon orgaanisia materiaaleja voidaan käyttää biokaasukäymisen raaka-aineena. Biokaasun tuotannon pääraaka-aineet ovat jätevesi: viemäri; elintarvike-, lääke- ja kemianteollisuudessa. Maaseudulla tämä on korjuun yhteydessä syntyvää jätettä. Alkuperäeroista johtuen myös biokaasun muodostumisprosessi, kemiallinen koostumus ja rakenne ovat erilaisia.

Biokaasun raaka-ainelähteet alkuperästä riippuen:

1. Maatalouden raaka-aineet.

Nämä raaka-aineet voidaan jakaa typpipitoisiin raaka-aineisiin ja hiilipitoisiin raaka-aineisiin.

Korkean typpipitoisuuden omaavat raaka-aineet:

ihmisten ulosteet, karjanlanta, lintujen jätökset. Hiili-typpisuhde on 25:1 tai vähemmän. Ihmisen tai eläimen maha-suolikanava on sulanut tällaisen raaka-aineen kokonaan. Yleensä se sisältää suuren määrän alhaisen molekyylipainon yhdisteitä. Tällaisissa raaka-aineissa oleva vesi muuttui osittain ja siitä tuli osa alhaisen molekyylipainon yhdisteitä. Tälle raaka-aineelle on ominaista helppo ja nopea anaerobinen hajoaminen biokaasuksi. Sekä runsas metaanisaanto.

Raaka-aineet, joissa on korkea hiilipitoisuus:

olki ja kuori. Hiili-typpisuhde on 40:1. Siinä on korkea pitoisuus makromolekyyliyhdisteitä: selluloosaa, hemiselluloosaa, pektiiniä, ligniiniä, kasvivahoja. Anaerobinen hajoaminen on melko hidasta. Kaasuntuotannon nopeuden lisäämiseksi tällaiset materiaalit vaativat yleensä esikäsittelyn ennen fermentointia.

2. Orgaaninen kaupunkivesijäte.

Sisältää ihmisjätteen, jäteveden, orgaanisen jätteen, orgaanisen teollisuusjäteveden, lietteen.

3. Vesikasvit.

Sisältää vesihyasintin, muut vesikasvit ja levät. Tuotantokapasiteetin arvioidulle suunniteltulle kuormitukselle on ominaista suuri riippuvuus aurinkoenergiasta. Heillä on korkea tuotto. Tekninen organisointi vaatii huolellisempaa lähestymistapaa. Anaerobinen hajoaminen on helppoa. Metaanin kierto on lyhyt. Tällaisten raaka-aineiden erikoisuus on, että ilman esikäsittelyä ne kelluvat reaktorissa. Tämän poistamiseksi raaka-aine on kuivattava hieman tai esikompostoitava 2 päivän sisällä.

Biokaasun raaka-ainelähteet kosteudesta riippuen:

1. Kiinteä raaka-aine:

olki, orgaaninen jäte, jonka kuiva-ainepitoisuus on suhteellisen korkea. Niiden käsittely tapahtuu kuivakäymismenetelmän mukaisesti. Vaikeuksia syntyy, kun reaktorista poistetaan suuri määrä kiinteitä kerrostumia. Käytettävän raaka-aineen kokonaismäärä voidaan ilmaista kiintoainepitoisuuden (TS) ja haihtuvien aineiden (VS) summana. Haihtuvat aineet voidaan muuttaa metaaniksi. Haihtuvien aineiden laskemiseksi raaka-ainenäyte ladataan muhveliuuniin lämpötilassa 530-570°C.

2. Nestemäinen raaka-aine:

tuoreet ulosteet, lanta, ulosteet. Ne sisältävät noin 20 % kuiva-ainetta. Lisäksi ne vaativat 10 %:n veden lisäämistä kiinteisiin raaka-aineisiin sekoittumista varten kuivakäymisen aikana.

3. Keskikostea orgaaninen jäte:

alkoholin tuotannon bardit, sellutehtaiden jätevedet jne. Tällaiset raaka-aineet sisältävät erilaisia ​​määriä proteiineja, rasvoja ja hiilihydraatteja ja ovat hyvä raaka-aine biokaasun tuotannossa. Tätä raaka-ainetta varten käytetään UASB-tyyppisiä laitteita (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - nouseva anaerobinen prosessi).

Pöytä 1. Tiedot biokaasun veloituksesta (muodostumisnopeudesta) seuraavissa olosuhteissa: 1) käymislämpötila 30°C; 2) jaksollinen käyminen

Käyneen jätteen nimi	Keskimääräinen biokaasun virtausnopeus normaalin kaasuntuotannon aikana (m 3 /m 3 /d)	Biokaasun tuotanto, m 3 /Kg/TS	Biokaasun virtausnopeus (% biokaasun kokonaistuotannosta)
			0-15p	25-45p	45-75p	75-135d
kuivaa lantaa	0,20	0,12	11	33,8	20,9	34,3
Kemianteollisuuden vesi	0,40	0,16	83	17	0	0
Rogulnik (chilim, vesikastanja)	0,38	0,20	23	45	32	0
vesisalaattia	0,40	0,20	23	62	15	0
Sian lanta	0,30	0,22	20	31,8	26	22,2
Kuiva ruoho	0,20	0,21	13	11	43	33
Olki	0,35	0,23	9	50	16	25
ihmisen ulosteet	0,53	0,31	45	22	27,3	5,7

Metaanin käymisprosessin (käyminen) laskeminen.

Käymistekniikan laskennan yleiset periaatteet perustuvat orgaanisten raaka-aineiden kuormituksen lisäämiseen ja metaanikierron keston lyhentämiseen.

Raaka-aineiden laskenta sykliä kohti.

Raaka-aineiden kuormitusta kuvaavat: Massaosuus TS (%), massaosuus VS (%), pitoisuus COD (COD - kemiallinen hapenkulutus, mikä tarkoittaa COD - hapen kemiallinen indikaattori) (Kg / m 3). Konsentraatio riippuu käymislaitteiden tyypistä. Esimerkiksi nykyaikaiset teollisuuden jätevesireaktorit ovat UASB (upstream anaerobic process). Kiinteille raaka-aineille käytetään AF-suodattimia (anaerobisia suodattimia) - tyypillisesti alle 1 %. Teollisuusjätteet biokaasun raaka-aineena ovat useimmiten erittäin tiivistä ja laimennettavia.

Lataa nopeuslaskelma.

Reaktorin päivittäisen kuormituksen määrittämiseksi: pitoisuus COD (Kg/m 3 ·d), TS (Kg/m 3 ·d), VS (Kg/m 3 ·d). Nämä indikaattorit ovat tärkeitä mittareita biokaasun tehokkuuden arvioinnissa. On tarpeen pyrkiä rajoittamaan kuormitusta ja samalla korkealla kaasun tuotannolla.

Reaktorin tilavuuden ja kaasun tuoton suhteen laskeminen.

Tämä indikaattori on tärkeä indikaattori reaktorin hyötysuhteen arvioinnissa. Mitattu kg/m 3 d.

Biokaasun tuotanto käymisen massayksikköä kohti.

Tämä indikaattori kuvaa biokaasun tuotannon nykytilaa. Esimerkiksi kaasunkerääjän tilavuus on 3 m 3 . 10 kg/TS tarjoillaan päivittäin. Biokaasun saanto on 3/10 = 0,3 (m 3 /Kg/TS). Tilanteesta riippuen voidaan käyttää teoreettista kaasutuottoa tai todellista kaasuntuotantoa.

Biokaasun teoreettinen saanto määritetään seuraavilla kaavoilla:

Metaanin tuotanto (E):

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

Hiilidioksidin tuotanto (D):

D = 0,37 A + 0,49 B + 0,36 C. Missä A on hiilihydraattipitoisuus grammassa fermentoitua materiaalia, B on proteiini, C on rasvapitoisuus

hydraulinen tilavuus.

Tehokkuuden lisäämiseksi on välttämätöntä lyhentää käymisaikaa. Jossain määrin on yhteys käyvien mikro-organismien häviämiseen. Tällä hetkellä joissakin tehokkaissa reaktoreissa käymisaika on 12 päivää tai jopa vähemmän. Hydraulitilavuus lasketaan laskemalla päivittäisen syöttöraaka-aineen kuormituksen tilavuus siitä päivästä, jolloin syöttöraaka-aine aloitettiin ja riippuu viipymäajasta reaktorissa. Esimerkiksi fermentaatio 35 °C:ssa, rehupitoisuus 8 % (kokonais-TS), päivittäinen syöttötilavuus 50 m3, reaktorin fermentaatiojakso on suunniteltu 20 päivää. Hydraulitilavuus on: 50 20 \u003d 100 m 3.

Orgaanisten epäpuhtauksien poisto.

Biokaasutuotannossa, kuten missä tahansa biokemiallisessa tuotannossa, on jätettä. Biokemiallisen tuotannon jätteet voivat vahingoittaa ympäristöä, jos jätettä hävitetään hallitsemattomasti. Esimerkiksi putoaminen viereiseen jokeen. Nykyaikaiset suuret biokaasulaitokset tuottavat tuhansia ja jopa kymmeniä tuhansia kiloja jätettä päivässä. Suurten biokaasulaitosten laadullista koostumusta ja jätehuoltotapoja valvovat yritysten laboratoriot ja valtion ympäristöpalvelu. Pientilojen biokaasulaitoksilla ei ole tällaista valvontaa kahdesta syystä: 1) koska jätettä on vähän, ympäristölle on vähän haittaa. 2) Jätteen laadullisen analyysin suorittaminen vaatii erityisiä laboratoriolaitteita ja pitkälle erikoistunutta henkilöstöä. Pienviljelijöillä ei ole tätä, ja valtion virastot pitävät tällaista valvontaa oikeutetusti sopimattomana.

Biokaasureaktoreiden jätteiden saastumisen tason indikaattori on COD (kemiallinen happiindeksi).

Käytetään seuraavaa matemaattista suhdetta: COD orgaaninen kuormitusnopeus Kg/m 3 ·d= COD-kuormituspitoisuus (Kg/m 3) / hydraulinen varastointiaika (d).

Kaasun virtausnopeus reaktorin tilavuudessa (kg/(m 3 d)) = biokaasun tuotanto (m 3 /kg) / COD orgaaninen kuormitusnopeus kg/(m 3 d).

Biokaasuvoimaloiden edut:

kiinteillä ja nestemäisillä jätteillä on erityinen haju, joka hylkii kärpäsiä ja jyrsijöitä;

kyky tuottaa hyödyllinen lopputuote - metaani, joka on puhdas ja kätevä polttoaine;

käymisprosessissa rikkakasvien siemenet ja osa taudinaiheuttajista kuolee;

käymisprosessin aikana typpi, fosfori, kalium ja muut lannoitteen aineosat säilyvät lähes täysin, osa orgaanisesta typestä muuttuu ammoniakkitypeksi, mikä lisää sen arvoa;

käymisjäännöstä voidaan käyttää eläinten rehuna;

biokaasun käyminen ei vaadi ilmasta tulevan hapen käyttöä;

anaerobista lietettä voidaan varastoida useita kuukausia ilman ravinteita, ja sitten kun raaka-aine on ladattu, käyminen voi alkaa nopeasti uudelleen.

Biokaasuvoimaloiden huonot puolet:

monimutkainen laite ja vaatii suhteellisen suuria investointeja rakentamiseen;

vaaditaan korkeatasoista rakentamista, hallintaa ja ylläpitoa;

Käymisen alkuvaiheen anaerobinen eteneminen on hidasta.

Metaanin käymisprosessin ja prosessin ohjauksen ominaisuudet:

1. Biokaasun tuotannon lämpötila.

Biokaasun tuotannon lämpötila voi olla suhteellisen laajalla lämpötila-alueella 4-65°C. Lämpötilan noustessa biokaasun tuotantonopeus kasvaa, mutta ei lineaarisesti. 40-55°C lämpötila on siirtymävyöhyke erilaisten mikro-organismien, termofiilisten ja mesofiilisten bakteerien, elintärkeälle toiminnalle. Suurin anaerobinen käyminen tapahtuu kapealla lämpötila-alueella 50–55 °C. Käymislämpötilassa 10°C 90 päivän ajan kaasun virtausnopeus on 59 %, mutta sama virtausnopeus käymislämpötilassa 30°C tapahtuu 27 päivässä.

Äkillinen lämpötilan muutos vaikuttaa merkittävästi biokaasun tuotantoon. Biokaasulaitoksen hankkeessa on välttämättä säädettävä sellaisen parametrin kuin lämpötilan hallinnasta. Yli 5°C lämpötilan muutokset heikentävät merkittävästi biokaasureaktorin suorituskykyä. Esimerkiksi jos lämpötila biokaasureaktorissa olisi pitkään 35°C ja putoaisi sitten yllättäen 20°C:een, niin biokaasureaktorin tuotanto pysähtyisi lähes kokonaan.

2. Varttausmateriaali.

Metaanin käymisen loppuun saattamiseksi tarvitaan yleensä tietty määrä ja tyyppisiä mikro-organismeja. Metaanimikrobeja sisältävää sedimenttiä kutsutaan graftsedimentiksi. Biokaasukäyminen on luonnossa yleistä, ja myös oksastusmateriaalia sisältävät paikat ovat yleisiä. Näitä ovat: viemäriliete, liete, lantakuoppien pohjasedimentit, erilaiset jätevesilietteet, ruuansulatusjätteet jne. Runsaan orgaanisen aineksen ja hyvien anaerobisten olosuhteiden ansiosta ne muodostavat rikkaita mikrobiyhteisöjä.

Uuteen biokaasureaktoriin ensimmäistä kertaa lisätty kylvö voi lyhentää pysähtymisjaksoa merkittävästi. Uudessa biokaasureaktorissa siirroste on syötettävä manuaalisesti. Teollisuusjätettä käytettäessä raaka-aineena tähän kiinnitetään erityistä huomiota.

3. Anaerobinen ympäristö.

Anaerobinen ympäristö määräytyy anaerobisuuden asteen mukaan. Yleensä redox-potentiaalia merkitään yleensä Eh:n arvolla. Anaerobisissa olosuhteissa Eh:llä on negatiivinen arvo. Anaerobisten metaanibakteerien Eh on välillä -300 ~ -350 mV. Jotkut fakultatiivisia happoja tuottavat bakteerit pystyvät elämään normaalia elämää Eh -100~+100mV.

Anaerobisten olosuhteiden varmistamiseksi biokaasureaktorit tulee rakentaa tiiviisti suljettuina vesitiiviyden ja vuotojen välttämiseksi. Suurissa teollisissa biokaasureaktoreissa Eh:n arvoa valvotaan aina. Pientilojen biokaasureaktoreissa tämän arvon hallinta on ongelmallista, koska on hankittava kalliita ja monimutkaisia ​​laitteita.

4. Väliaineen happamuuden (pH) säätö biokaasureaktorissa.

Metanogeenit tarvitsevat pH-alueen hyvin kapealla alueella. Keskimääräinen pH = 7. Käyminen tapahtuu pH-alueella 6,8-7,5. Pienen mittakaavan biokaasureaktoreihin on saatavana pH-säätö. Tätä varten monet viljelijät käyttävät kertakäyttöisiä. Suurissa yrityksissä käytetään usein elektronisia pH-säätölaitteita. Normaalioloissa metaanin käymisen tasapainottaminen on luonnollinen prosessi, yleensä ilman pH:n säätöä. Vain joissakin väärinkäytöksissä ilmenee haihtuvien happojen massiivisia kerääntymiä, pH:n laskua.

Toimenpiteet pH:n kohonneen happamuuden vaikutusten lieventämiseksi ovat:

(1) Vaihda osa väliaineesta biokaasureaktorissa ja laimenna siten haihtuvien happojen pitoisuutta. Tämä lisää pH:ta.

(2) Lisää tuhkaa tai ammoniakkia pH:n nostamiseksi.

(3) Säädä pH kalkilla. Tämä toimenpide on erityisen tehokas tapauksissa, joissa happotaso on erittäin korkea.

5. Väliaineen sekoitus biokaasureaktorissa.

Perinteisessä käymissäiliössä käyminen erottaa elatusaineen yleensä neljään kerrokseen: pintakuori, supernatantti, aktiivinen kerros ja lietekerros.

Sekoituksen tarkoitus:

1) aktiivisten bakteerien siirtäminen uuteen primääriraaka-aineosaan, mikrobien ja raaka-aineiden kosketuspinnan lisääminen biokaasun tuotannon nopeuttamiseksi ja raaka-aineiden käytön tehostaminen.

2) välttää paksun kuorikerroksen muodostumista, mikä luo vastustuskyvyn biokaasun vapautumiselle. Sekoitus on erityisen vaativaa sellaisille raaka-aineille kuin: olki, rikkakasvit, lehdet jne. Paksussa kuorikerroksessa luodaan olosuhteet hapon kertymiselle, mikä ei ole hyväksyttävää.

Sekoitusmenetelmät:

1) mekaaninen sekoitus erityyppisillä pyörillä, jotka on asennettu biokaasureaktorin työtilaan.

2) sekoitus bioreaktorin yläosasta otetun biokaasun kanssa, joka syötetään alaosaan ylipaineella.

3) sekoitus kiertohydraulipumpulla.

6. Hiilen ja typen suhde.

Tehokasta käymistä edistää vain optimaalinen ravintoaineiden suhde. Pääindikaattori on hiilen ja typen suhde (C:N). Optimaalinen suhde on 25:1. Lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet, että optimaaliset suhderajat ovat 20-30:1 ja biokaasun tuotanto vähenee merkittävästi suhteessa 35:1. Kokeelliset tutkimukset ovat osoittaneet, että biokaasukäyminen on mahdollista hiili-typpisuhteella 6:1.

7. Paine.

Metaanibakteerit voivat sopeutua korkeisiin hydrostaattisiin paineisiin (noin 40 metriä tai enemmän). Mutta ne ovat erittäin herkkiä paineen muutoksille ja tämän vuoksi tarvitaan vakaata painetta (ei äkillisiä paineen laskuja). Merkittäviä paineen muutoksia voi tapahtua seuraavissa tapauksissa: biokaasun kulutuksen merkittävä kasvu, bioreaktorin suhteellisen nopea ja suuri kuormitus primääriraaka-aineilla tai vastaava reaktorin purkaminen kerrostumista (puhdistus).

Tapoja paineen vakauttamiseksi:

2) tuoreiden alkuraaka-aineiden toimitus ja puhdistus on suoritettava samanaikaisesti ja samalla tyhjennysnopeudella;

3) kelluvien kansien asentaminen biokaasureaktoriin mahdollistaa suhteellisen vakaan paineen ylläpitämisen.

8. Aktivaattorit ja estäjät.

Jotkut aineet parantavat pienen määrän lisäyksen jälkeen biokaasureaktorin suorituskykyä, sellaisia ​​aineita kutsutaan aktivaattoreiksi. Muut pieninä määrinä lisätyt aineet estävät merkittävästi biokaasureaktorin prosesseja, mutta tällaisia ​​aineita kutsutaan inhibiittoreiksi.

Tunnetaan monenlaisia ​​aktivaattoreita, mukaan lukien jotkin entsyymit, epäorgaaniset suolat, orgaaniset ja epäorgaaniset aineet. Esimerkiksi tietyn määrän sellulaasientsyymiä lisääminen helpottaa suuresti biokaasun tuotantoa. Korkeampien oksidien (R 2 O 5) lisääminen 5 mg/kg voi lisätä kaasuntuotantoa 17 %. Pääraaka-aineiden biokaasun virtausnopeutta oljesta ja vastaavista voidaan lisätä merkittävästi lisäämällä ammoniumbikarbonaattia (NH 4 HCO 3). Aktivaattorit ovat myös aktiivihiiltä tai turvetta. Vedyn syöttäminen bioreaktoriin voi lisätä dramaattisesti metaanin tuotantoa.

Inhibiittorit viittaavat pääasiassa joihinkin metalli-ioniyhdisteisiin, suoloihin, fungisideihin.

Käymisprosessien luokittelu.

Metaanikäyminen on tiukasti anaerobista käymistä. Fermentointiprosessit on jaettu seuraaviin tyyppeihin:

Luokittelu käymislämpötilan mukaan.

Voidaan jakaa "luonnolliseen" lämpötilakäymiseen (vaihtuvan lämpötilan fermentointi), tässä tapauksessa käymislämpötila on noin 35 °C, ja korkean lämpötilan fermentaatioprosessiin (noin 53 °C).

Luokittelu erilaisuuden mukaan.

Erotetun käymisen mukaan voidaan jakaa yksivaiheiseen käymiseen, kaksivaiheiseen käymiseen ja monivaiheiseen käymiseen.

1) Yksivaiheinen käyminen.

Viittaa yleisimpään käymismuotoon. Tämä koskee laitteita, joissa happojen ja metaanin tuotanto tapahtuu samanaikaisesti. Yksivaiheinen fermentaatio voi olla vähemmän tehokas BOD (Biological Oxygen Demand) suhteen kuin kaksi- ja monivaiheinen fermentaatio.

2) Kaksivaiheinen käyminen.

Perustuu happojen ja metanogeenisten mikro-organismien erilliseen käymiseen. Näillä kahdella mikrobityypillä on erilaiset fysiologia- ja ravitsemusvaatimukset, kasvussa, metabolisissa ominaisuuksissa ja muissa näkökohdissa on merkittäviä eroja. Kaksivaiheinen käyminen voi parantaa merkittävästi biokaasun saantoa ja haihtuvien rasvahappojen hajoamista, lyhentää käymissykliä, tuoda merkittäviä säästöjä käyttökustannuksissa, poistaa tehokkaasti orgaanisen saastumisen jätteistä.

3) Monivaiheinen käyminen.

Sitä käytetään primääriraaka-aineille, jotka sisältävät runsaasti selluloosaa seuraavassa järjestyksessä:

(1) Tuottaa selluloosamateriaalin hydrolyysiä happojen ja alkalien läsnä ollessa. Glukoosia tuotetaan.

(2) Levitä ymppi. Tämä on yleensä biokaasureaktorin aktiivista lietettä tai jätevettä.

(3) Luo sopivat olosuhteet happamien bakteerien tuotantoon (tuottavat haihtuvia happoja): pH=5,7 (mutta enintään 6,0), Eh=-240mV, lämpötila 22°C. Tässä vaiheessa muodostuu sellaisia ​​haihtuvia happoja: etikkahappo, propionihappo, voihappo, isovoihappo.

(4) Luo sopivat olosuhteet metaanibakteerien tuotantoon: pH=7,4-7,5, Eh=-330mV, lämpötila 36-37°C

Luokittelu jaksoisuuden mukaan.

Fermentointitekniikka luokitellaan eräkäymiseen, jatkuvaan käymiseen ja puolijatkuvaan käymiseen.

1) Säännöllinen käyminen.

Raaka-aineet ja oksastusmateriaali ladataan biokaasureaktoriin kerrallaan ja käymiselle. Tätä menetelmää käytetään, kun primaariraaka-aineiden lastauksessa ja jätteiden purkamisessa on vaikeuksia ja haittoja. Ei esimerkiksi murskattu olki tai suurikokoiset orgaanisen jätteen briketit.

2) Jatkuva käyminen.

Tämä sisältää tapaukset, joissa bioreaktoriin ladataan useita kertoja päivässä raaka-aineita ja poistetaan käymisjäte.

3) Puolijatkuva käyminen.

Tämä koskee biokaasureaktoreita, joille on normaalia lisätä eri raaka-aineita aika ajoin epätasaisesti. Tällaista teknologista järjestelmää käyttävät useimmiten pienet maatilat Kiinassa, ja se liittyy maatalouden hallinnon erityispiirteisiin. toimii. Puolijatkuvaan käymiseen tarkoitetuilla biokaasureaktoreilla voi olla erilaisia ​​rakenteellisia eroja. Näitä rakenteita käsitellään alla.

Kaava nro 1. Biokaasureaktori kiinteällä kannella.

Suunnitteluominaisuudet: käymiskammion ja biokaasuvaraston yhdistelmä yhdessä rakennuksessa: raaka-aineet käyvät alaosassa; biokaasu varastoidaan yläosaan.

Toimintaperiaate:

Biokaasu tulee ulos nesteestä ja kerätään biokaasureaktorin kannen alle sen kupuun. Biokaasun painetta tasapainottaa nesteen paino. Mitä suurempi kaasun paine, sitä enemmän nestettä poistuu käymiskammiosta. Mitä pienempi kaasun paine, sitä enemmän nestettä pääsee käymiskammioon. Biokaasureaktorin toiminnan aikana sen sisällä on aina nestettä ja kaasua. Mutta eri mittasuhteissa.

Kaava nro 2. Biokaasureaktori kelluvalla kannella.

Kaava nro 3. Biokaasureaktori kiinteällä kannella ja ulkoisella kaasusäiliöllä.

Suunnitteluominaisuudet: 1) siinä on kelluvan kannen sijaan erikseen rakennettu kaasusäiliö; 2) biokaasun ulostulopaine on vakio.

Kaavion nro 3 edut: 1) ihanteellinen sellaisten biokaasupolttimien toimintaan, jotka vaativat ehdottomasti tietyn paineen; 2) alhaisella käymisaktiivisuudella biokaasureaktorissa on mahdollista tarjota kuluttajalle vakaa ja korkea biokaasupaine.

Ohjeet kotimaisen biokaasureaktorin rakentamiseen.

GB/T 4750-2002 Kotimaiset biokaasureaktorit.

GB/T 4751-2002 Kotimaisten biokaasureaktoreiden laadunvarmistus.

GB/T 4752-2002 Kotimaisten biokaasureaktorien rakentamista koskevat säännöt.

GB 175 -1999 Portlandsementti, tavallinen portlandsementti.

GB 134-1999 Portland-kuonasementti, vulkaaninen tuffisementti ja lentotuhkasementti.

GB 50203-1998 Muurauksen rakentaminen ja hyväksyminen.

JGJ52-1992 Tavallisen hiekkabetonin laatustandardi. Testausmenetelmät.

JGJ53-1992 Laatustandardi tavalliselle kivimurskalle tai sorabetonille. Testausmenetelmät.

JGJ81 -1985 Tavallisen betonin mekaaniset ominaisuudet. Testausmenetelmä.

JGJ/T 23-1992 Tekniset tiedot betonin rebound-puristuslujuustestausta varten.

JGJ70 -90 laasti. Perusominaisuuksien testausmenetelmä.

GB 5101-1998 Tiilet.

GB 50164-92 Betonin laadunvalvonta.

Ilmatiivis.

Biokaasureaktorin rakenne tarjoaa 8000 (tai 4000 Pa) sisäisen paineen. Vuoto 24 tunnin jälkeen on alle 3 %.

Biokaasun tuotantoyksikkö reaktoritilavuutta kohti.

Tyydyttävissä biokaasun tuotanto-olosuhteissa katsotaan normaaliksi, kun biokaasua tuotetaan 0,20-0,40 m 3 reaktoritilavuuden kuutiometriä kohden.

Normaali kaasuvaraston määrä on 50 % päivittäisestä biokaasutuotannosta.

Varmuuskerroin vähintään K=2,65.

Normaali käyttöikä on vähintään 20 vuotta.

Jännitekuorma 2 kN/m 2 .

Perustusrakenteen kantokyvyn arvo on vähintään 50 kPa.

Kaasusäiliöt on suunniteltu enintään 8000 Pa:n paineelle ja kelluvalla kannella enintään 4000 Pa:n paineelle.

Altaan maksimipaineraja on enintään 12000 Pa.

Reaktorin kaarevan kaaren vähimmäispaksuus on vähintään 250 mm.

Reaktorin enimmäiskuormitus on 90 % sen tilavuudesta.

Reaktorin suunnittelussa reaktorin kannen alla on kaasun vaahdotuspaikka, joka on 50 % päivittäisestä biokaasun tuotannosta.

Reaktorin tilavuus on 6 m 3, kaasun virtausnopeus 0,20 m 3 /m 3 /d.

Näiden piirustusten mukaan on mahdollista rakentaa tilavuudeltaan 4 m 3 , 8 m 3 , 10 m 3 reaktoreita. Tätä varten on tarpeen käyttää korjausmitta-arvoja, jotka on ilmoitettu piirustusten taulukossa.

Valmistelut biokaasureaktorin rakentamiseen.

Biokaasureaktorin tyypin valinta riippuu fermentoidun raaka-aineen määrästä ja ominaisuuksista. Lisäksi valinta riippuu paikallisista hydrogeologisista ja ilmasto-olosuhteista sekä rakennustekniikan tasosta.

Kotitalouksien biokaasureaktori tulee sijoittaa käymälöiden ja kotieläinhuoneiden lähelle enintään 25 metrin etäisyydelle. Biokaasureaktorin sijainnin tulee olla myötätuulessa ja aurinkoinen kiinteällä maaperällä, jossa pohjaveden taso on alhainen.

Biokaasureaktorin rakenteen valitsemiseksi käytä alla olevia rakennusmateriaalien kulutustaulukoita.

Taulukko 3. Betonielementti-biokaasureaktorin materiaalivaaka

		Reaktorin tilavuus, m 3
		4	6	8	10
	Tilavuus, m 3	1,828	2,148	2,508	2,956
	Sementti, kg	523	614	717	845
	Hiekka, m 3	0,725	0,852	0,995	1,172
	Sora, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553
	Tilavuus, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Sementti, kg	158	197	222	265
	Hiekka, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
sementtipasta	Sementti, kg	78	93	103	120
Materiaalin kokonaismäärä	Sementti, kg	759	904	1042	1230
	Hiekka, m 3	1,096	1,313	1,514	1,792
	Sora, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553

Taulukko4. Betonielementtibiokaasureaktorin materiaalivaaka

		Reaktorin tilavuus, m 3
		4	6	8	10
	Tilavuus, m 3	1,540	1,840	2,104	2,384
	Sementti, kg	471	561	691	789
	Hiekka, m 3	0,863	0,990	1,120	1,260
	Sora, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
Esivalmistetun rungon rappaus	Tilavuus, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Sementti, kg	158	197	222	265
	Hiekka, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
sementtipasta	Sementti, kg	78	93	103	120
Materiaalin kokonaismäärä	Sementti, kg	707	851	1016	1174
	Hiekka, m 3	1,234	1,451	1,639	1,880
	Sora, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
Teräsmateriaalit	Terästangon halkaisija 12 mm, kg	14	18,98	20,98	23,00
	Teräsvahvikkeen halkaisija 6,5 ​​mm, kg	10	13,55	14,00	15,00

Taulukko 5. Valubetonista valmistetun biokaasureaktorin materiaaliasteikko

		Reaktorin tilavuus, m 3
		4	6	8	10
	Tilavuus, m 3	1,257	1,635	2,017	2,239
	Sementti, kg	350	455	561	623
	Hiekka, m 3	0,622	0,809	0,997	1,107
	Sora, m 3	0,959	1,250	1,510	1,710
Esivalmistetun rungon rappaus	Tilavuus, m 3	0,277	0,347	0,400	0,508
	Sementti, kg	113	142	163	208
	Hiekka, m 3	0,259	0,324	0,374	0,475
sementtipasta	Sementti, kg	6	7	9	11
Materiaalin kokonaismäärä	Sementti, kg	469	604	733	842
	Hiekka, m 3	0,881	1,133	1,371	1,582
	Sora, m 3	0,959	1,250	1,540	1,710

Taulukko 6. Symbolit piirustuksissa.

Kuvaus	Nimitys piirustuksissa
Materiaalit:
Shtruba (kaivanto maassa)
Symbolit:
Linkki osapiirustukseen. Ylänumero ilmaisee osanumeron. Alempi numero ilmaisee piirustusnumeron ja osan yksityiskohtaisen kuvauksen. Jos alemman numeron sijaan on merkitty "-", tämä tarkoittaa, että tässä piirustuksessa on esitetty osan yksityiskohtainen kuvaus.
Yksityiskohta leikkaus. Lihavoidut viivat osoittavat leikkauksen tason ja katselusuunnan ja numerot osoittavat leikkauksen tunnistenumeron.
Nuoli osoittaa säteen. R-kirjaimen perässä olevat numerot osoittavat säteen arvon.
Yleistä:
Vastaavasti ellipsoidin puolipääakseli ja lyhyt akseli
Pituus

Biokaasureaktorien suunnittelu.

Ominaisuudet:

Pääuima-altaan suunnitteluominaisuus.

Pohjassa on kaltevuus tuloikkunasta poistoikkunaan. Tämä varmistaa jatkuvan liikkuvan virran muodostumisen. Piirustuksissa nro 1-9 on esitetty kolmen tyyppisiä biokaasureaktorirakenteita: tyyppi A, tyyppi B, tyyppi C.

Biokaasureaktori tyyppi A: Yksinkertaisin järjestely. Nestemäisen aineen poisto tapahtuu vain poistoikkunan kautta käymiskammion sisällä olevan biokaasun painevoiman vaikutuksesta.

Biokaasureaktori tyyppi B: Pääallas on varustettu keskellä pystyputkella, jonka kautta voidaan käytön aikana suorittaa nestemäisen aineen syöttö tai poisto tarpeen mukaan. Lisäksi tämän tyyppisessä biokaasureaktorissa on heijastava (deflektori) ohjauslevy pääaltaan pohjassa ainevirtauksen muodostamiseksi pystyputken läpi.

Tyypin C biokaasureaktori: Se on rakenteeltaan samanlainen kuin tyypin B reaktori, mutta se on varustettu yksinkertaisella mäntäkäsipumpulla, joka on asennettu keskeiseen pystyputkeen, sekä muilla pääaltaan pohjalla olevilla ohjauslevyillä. Näiden suunnitteluominaisuuksien avulla voit tehokkaasti hallita pääpoolin tärkeimpien teknisten prosessien parametreja pikatestien yksinkertaisuuden vuoksi. Käytä myös biokaasureaktoria biokaasubakteerien luovuttajana. Tämän tyyppisessä reaktorissa substraatin diffuusio (sekoittuminen) tapahtuu täydellisemmin, mikä puolestaan ​​lisää biokaasun saantoa.

Käymisen ominaisuudet:

Prosessi koostuu oksastusmateriaalin valinnasta; primaaristen raaka-aineiden valmistus (tiheyden säätö vedellä, happamuuden säätö, oksastusmateriaalin lisääminen); käyminen (substraatin sekoittumisen ja lämpötilan hallinta).

Käymismateriaalina käytetään ihmisten ulosteita, karjanlantaa ja lintujen ulosteita. Jatkuvalla mädätysprosessilla luodaan suhteellisen vakaat olosuhteet biokaasureaktorin tehokkaalle toiminnalle.

Suunnitteluperiaatteet.

"Triune"-järjestelmän noudattaminen (biokaasu, wc, navetta). Biokaasureaktori on pystysuora sylinterimäinen säiliö. Sylinterimäisen osan korkeus on H=1 m. Säiliön yläosassa on kaareva holvi. Holvin korkeuden suhde lieriömäisen osan halkaisijaan f 1 /D=1/5. Pohjassa on kaltevuus tuloikkunasta poistoikkunaan. Kallistuskulma 5 astetta.

Säiliön rakenne takaa tyydyttävät käymisolosuhteet. Substraatin liike tapahtuu painovoiman vaikutuksesta. Järjestelmä toimii säiliön täydellä kapasiteetilla ja säätelee itseään raaka-aineiden viipymäajalla lisäämällä biokaasun tuotantoa. B- ja C-tyyppisissä biokaasureaktoreissa on lisälaitteet substraatin käsittelyyn.

Säiliön täyttäminen raaka-aineilla ei välttämättä ole täydellinen. Tämä vähentää kaasukapasiteettia tehokkuudesta tinkimättä.

Alhaiset kustannukset, helppokäyttöisyys, laaja jakelu.

Rakennusmateriaalien kuvaus.

Biokaasureaktorin seinien, pohjan ja kaaren materiaali on betonia.

Neliömäiset osat, kuten syöttökanava, voidaan valmistaa tiilestä. Betonirakenteet voidaan valmistaa kaatamalla betoniseosta, mutta ne voidaan valmistaa betonielementeistä (kuten: tuloikkunan kansi, bakteerihäkki, keskiputki). Bakteerisäiliö on poikkileikkaukseltaan pyöreä ja koostuu särkyneestä munankuoresta, joka on asetettu punokseen.

Rakennustoimien järjestys.

Muotin valumenetelmä on seuraava. Maan päällä tulevan biokaasureaktorin ääriviivat on merkitty. Maaperä poistetaan. Pohja kaadetaan ensin. Pohjaan on asennettu muotti betonin kaatamiseksi renkaan ympärille. Seinät valetaan muottia ja sitten kaarevaa holvia käyttäen. Muotti voi olla terästä, puuta tai tiiliä. Täyttö suoritetaan symmetrisesti ja lujuuden lisäämiseksi käytetään tiivistyslaitteita. Ylimääräinen valuva betoni poistetaan lastalla.

Rakennuspiirustukset.

Rakentaminen tapahtuu piirustusten nro 1-9 mukaan.

Piirustus 1. Biokaasureaktori 6 m 3 . A tyypin:

Piirustus 2. Biokaasureaktori 6 m 3 . A tyypin:

Biokaasureaktorien rakentaminen betonielementeistä on edistyneempi rakennustekniikka. Tämä tekniikka on täydellisempi, koska mittatarkkuuden toteuttaminen on helppoa, mikä vähentää rakentamisen aikaa ja kustannuksia. Rakenteen pääpiirre on, että reaktorin pääelementit (kaarikatto, seinät, kanavat, kannet) valmistetaan kaukana asennuspaikasta, sitten ne kuljetetaan asennuspaikalle ja kootaan paikan päällä suureen kaivoon. Tällaista reaktoria koottaessa kiinnitetään päähuomio vaaka- ja pystysuoran asennuksen tarkkuuteen sekä päittäisliitosten tiheyteen.

Piirustus 13. Biokaasureaktori 6 m 3 . Teräsbetonilaatoista valmistetun biokaasureaktorin tiedot:

Piirustus 14. Biokaasureaktori 6 m 3 . Biokaasureaktorin kokoonpanoelementit:

Piirustus 15. Biokaasureaktori 6 m 3 . Teräsbetonireaktorin kokoonpanoelementit:

Biopolttoaine tai biokaasu on erilaisten kaasujen seos, jota saadaan erilaisten orgaanisten aineiden, mukaan lukien lannan, ruokkivien erityisten mikro-organismien (bakteerien ja arkkien) toiminnan tuloksena.

Sen vastaanottamisen jälkeen lanta tai kuivike muunnetaan korkealaatuiseksi lannoitteeksi, joka sisältää kaliumia, typpeä, fosforia ja maaperää muodostavia happoja.

Lannan jalostuksen edut biopolttoaineeksi ovat ilmeisiä, nämä ovat:

• kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen;
• uusiutumattomien polttoaineiden kulutuksen vähentäminen;
• ulosteiden puhdistaminen helmintteistä sekä erilaisista taudinaiheuttajista;
• mahdollisuus kierrättää keittiöjätteet.

Olemme jo puhuneet muista tavoista lannan kierrätykseen ja käsittelyyn artikkelissa.

• teknologiasta biokaasun saamiseksi lannasta;
• siitä, mikä nopeuttaa tai hidastaa näitä prosesseja ja vaikuttaa myös polttoaineen kokonaismäärään;
• mitä turvatoimenpiteitä olisi toteutettava;
• Miten jalostettua polttoainetta käytetään?
• Kuinka kannattavaa biokaasun tuotanto on?

Lanta, kuten kuivike, ei ole vain eläinten ulostetta, vaan myös erittäin monimutkainen aine.

Se täynnä erilaisia ​​mikro-organismeja, jotka ovat mukana monissa kemiallisissa ja fysikaalisissa prosesseissa.

Suolistossa ne käsittelevät ruokaa, tuhoavat monimutkaisia ​​orgaanisia ketjuja ja muuttavat niistä yksinkertaisia ​​aineita, jotka soveltuvat imeytymiseen suolen seinämien läpi.

Samalla mahaneste ja suoliston erittämät aineet korjaavat mikro-organismien määrää ja aktiivisuutta.

Bioreaktoriin saapumisen jälkeen Jotkut heistä alkavat imeä intensiivisesti happea vapauttaen erilaisia ​​kaasuja elämänsä aikana. Juuri he hajottavat monimutkaisia ​​orgaanisia yhdisteitä ja muuttavat ne aineiksi, jotka soveltuvat metaania muodostavien mikro-organismien ruokkimiseen.

Tämä prosessia kutsutaan hydrolyysiksi tai käymiseksi. Kun happitaso putoaa kriittiseen arvoon, nämä mikro-organismit kuolevat ja lakkaavat osallistumasta käynnissä oleviin prosesseihin, ja niiden työtä tekevät anaerobiset arkeat, eli ne eivät tarvitse happea.

Useimmat ihmiset ajattelevat metanogeeniset mikro-organismit bakteerit, mikä tarkoittaa tällä niiden pientä kokoa, mutta tutkijat ovat äskettäin (1990) pitäneet ne metanogeenien, eli arkeobakteereiden (archaea) ansioksi, jotka syövät vetyä ja hiilimonoksidia (hiilimonoksidia).

Ne eroavat rakenteeltaan bakteereista, mutta ovat kooltaan verrattavissa niihin. Siksi monet lannoitevalmistajat kutsuvat niitä edelleen bakteereiksi, koska biopolttoainelaitteiden keskimääräisen käyttäjän tasolla molemmat nimet ovat yhtä oikeita.

Metaania muodostavat mikro-organismit ruokkivat hajoavaa orgaanista ainetta, muuttaen sen sapropelliksi (pohjaliete, joka koostuu orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden seoksesta, joiden joukossa on humushappoja, jotka ovat maaperän orgaaninen perusta) ja vedeksi, jossa vapautuu metaania.

Koska hajoamisprosessissa ei ole mukana vain metaania muodostavia mikro-organismeja, niiden vapauttama kaasu ei koostu vain metaanista, vaan sisältää myös:

• hiilidioksidi;
• rikkivety;
• typpi;
• ilma-vesi dispersio.

Jaa jokainen kaasu riippuu vastaavien mikro-organismien lukumäärästä ja aktiivisuudesta joihin vaikuttavat monet tekijät.

Heidän keskuudessaan:

• bioreaktorin sisällön kiinteiden fraktioiden koko;
• nestemäisten/kiinteiden orgaanisten fraktioiden prosenttiosuus;
• materiaalin alkuperäinen koostumus;
• lämpötila;
• näille mikro-organismeille sopivien ravintoaineiden tasapaino tällä hetkellä.

Metaania muodostavien mikro-organismien toiminta

Kaikkien biopolttoaineiden tuotantoprosessiin osallistuvien mikro-organismien aktiivisuus, riippuu suoraan ympäristön lämpötilasta mätänevät mikro-organismit ovat kuitenkin vähiten riippuvaisia.

Vaikka osa niistä vapauttaa myös metaania, tämän kaasun kokonaismäärä pienenee lämpötilan laskiessa, mutta muiden kaasujen määrä kasvaa.

5–25 asteen lämpötilassa vaikuttavat vain psykofiiliset metanogeenit. minimaalisella suorituskyvyllä. Myös muut prosessit hidastuvat, mutta mätänevät bakteerit ovat melko aktiivisia, joten seos alkaa mädäntyä melko nopeasti, minkä jälkeen siinä on vaikea käynnistää metaanin tuotantoprosesseja.

Lämmitys lämpötilaan 30-42 astetta(mesofiilinen prosessi) lisää mesofiilien aktiivisuutta metanogeenit, joilla ei ole kovin korkea suorituskyky, ja niiden tärkeimmät kilpailijat - mätänevät bakteerit tuntevat olonsa melko mukavaksi.

Lämpötilassa 54-56 astetta(termofiilinen prosessi) alkavat toimia termofiiliset mikro-organismit, joilla on maksimaalinen kyky tuottaa metaania, mikä paitsi lisää biokaasun saantoa, myös lisää metaanin osuutta siinä.

Lisäksi niiden tärkeimpien kilpailijoiden, mätänevien mikro-organismien, aktiivisuus vähenee jyrkästi, minkä yhteydessä muiden kaasujen ja lietteen tuotantoon tarvittavan orgaanisen aineen halkeamisen kustannukset pienenevät.

Kaikki metanogeenit vapauttavat kaasun lisäksi myös lämpöenergiaa, mutta tehokkaasti vain mesofiiliset bakteerit voivat pitää lämpötilan miellyttävällä tasolla. Termofiiliset mikro-organismit säteilevät vähemmän energiaa, joten niiden aktiivista olemassaoloa varten substraatti on lämmitettävä optimilämpötilaan.

Kuinka lisätä tuotantoa?

Koska metaanin tuottajat ovat metanogeeneja, kaasusaannon lisäämiseksi se on välttämätöntä luoda mukavimmat olosuhteet näille mikro-organismeille.

Tämä voidaan saavuttaa vain kokonaisvaltaisella tavalla, joka vaikuttaa kaikkiin vaiheisiin lannan keräämisestä ja valmistuksesta jätemateriaalin poistoon ja kaasunpuhdistusmenetelmiin.

Metanogeenit eivät pysty sulattamaan tehokkaasti kiinteitä palasia, joten lanta / kuivike, samoin kuin muut orgaaniset aineet, kuten leikattu ruoho ja muut pitäisi vähentää mahdollisimman paljon.

Mitä pienempi suurten fragmenttien koko on ja mitä pienempi niiden prosenttiosuus, sitä enemmän materiaalia bakteerit pystyvät käsittelemään. Lisäksi riittävä määrä vettä on erittäin tärkeää, joten lanta tai kuivike on laimennettava vedellä tiettyyn sakeuteen.

On kunnioitettava tasapaino metanogeenien ja bakteerien välillä, hajottaa orgaanista ainetta yksinkertaisiksi komponenteiksi, erityisesti pilkkomalla rasvoja.

Jos metanogeenia on liikaa, ne kehittävät nopeasti saatavilla olevia ravinteita, minkä jälkeen niiden tuottavuus laskee jyrkästi, mutta lisääntyy mädäntyneiden mikro-organismien aktiivisuus, jotka prosessoivat orgaanista ainetta humukseksi eri tavalla.

Jos orgaanista ainetta hajottavia bakteereja on liikaa, hiilidioksidin osuus biokaasussa kasvaa jyrkästi, minkä vuoksi lopputuotteen puhdistuksen jälkeen sitä on huomattavasti vähemmän.

Kiinteässä tilassa bioreaktorin sisältö kerrostuu tiheyden mukaan, minkä ansiosta vain osa metaania muodostavista mikro-organismeista saa riittävästi ravintoa, joten on sekoitettava säännöllisesti. kuivike/lanta bioreaktorissa.

Syntyvä liete on tiheämpää kuin lannan vesiliuos, joten se laskeutuu pohjalle, josta se on poistettava, jotta saadaan tilaa uudelle ulosteerälle.

Valmiin tuotteen puhdistus vähentää biokaasun määrää, mutta nostaa sen lämpöarvoa jyrkästi. Jotta valmis biokaasu ei häviä, sen on oltava lataa valmiiksi valmistettuihin tietovarastoihin(kaasusäiliöt), joista se sitten toimitetaan kuluttajille.

Tuotantotekniikka ja -laitteet

Suljettu teknologinen sykli, mikä tarkoittaa ulkoisen energian vähimmäiskäyttöä, sisältää:

• lannan keräys ja valmistus;
• bioreaktorin lastaus ja huolto;
• jätteiden purkaminen ja hävittäminen;
• kaasun puhdistus;
• sähkö- ja lämpöenergian tuotanto.

Materiaalin kerääminen ja valmistelu

Lannan keräysastiaan kerätyt ulosteet sisältävät monia suuria sirpaleita, joten ne murskataan millä tahansa sopivalla myllyllä. Usein tämä toiminto suoritetaan pumpulla, joka pumppaa materiaalia bioreaktoriin.

Määritä manuaalisesti tai automatisoiduilla järjestelmillä tuotteen kosteus ja lisää siihen tarvittaessa puhdasta, klooraamatonta vettä.

Jos raaka-aineeseen lisätään vihreää massaa (leikattu ruoho tms.) biokaasun määrän lisäämiseksi, niin se myös esimurskataan käyttäen.

Murskaa ja täytä tarvittaessa vihreällä massalla substraatti suodatetaan, pumpataan sitten säiliöön, joka sijaitsee lähellä bioreaktoria.

Se sisältää käyttövalmiin liuoksen lämmitetty vaadittuun lämpötilaan(riippuen käymistavasta) ja täytön jälkeen se kaadetaan bioreaktoriin, jota ympäröi joka puolelta vesivaippa.

Tällä lämmitysmenetelmällä varmistetaan sama lämpötila sisällön kaikissa kerroksissa, ja osa syntyvästä kaasusta käytetään jäähdytysnesteen (veden) lämmittämiseen (ensimmäisillä kuormituksilla jäähdytysnestettä joudutaan lämmittämään kolmannen lämmön kustannuksella). puolueiden energialähteet). Kuitenkin myös muut menetelmät sisällön lämmittämiseksi ovat mahdollisia.

1-3 kertaa päivässä sisältö sekoitetaan vahvan kerrostumisen välttämiseksi ja lannasta kaasuksi käsittelyn tehokkuuden parantamiseksi.

Bakteerien tuottama kaasu kerääntyy reaktorin yläosaan, mikä synnyttää lievän positiivisen paineen. Valinta kaasua menee kaasutankkiin määräajoin kun tietty paine saavutetaan tai jatkuvasti, jolloin poistettavan kaasun määrä säädetään ylläpitämään vaadittu paine.

Viemäröinti ja jätehuolto

Täysin hajonnut materiaali laskeutuu suuremman tiheytensä vuoksi reaktorin pohjalle ja sen ja aktiivisimman kerroksen väliin ilmestyy jätenestekerros. Niin ennen sekoittamista se poistetaan yhdessä osan lietteestä, jotka sitten erotetaan.

Molemmat jätelajit ovat vahvoja luonnollisia lannoitteita- neste nopeuttaa kasvien kehitystä ja liete parantaa maaperän rakennetta/laatua ja sisältää humusaineita.

Siksi molempia jätetyyppejä voidaan myydä sekä käyttää omilla pelloillaan. Jos jätettä ei ole tarkoitus jakaa välittömästi jakeisiin, se on sekoitettava säännöllisesti, jotta liete ei paakkuuntu, muuten sitä on vaikea poistaa säiliön tyhjennyksen aikana.

Kaasun puhdistus

Biokaasun puhdistamiseen käytetään useita teknisiä ratkaisuja, joista jokainen on tarkoitettu tietyn aineen poistamiseen koostumuksestaan. Vesi poistetaan kondensaatiolla, jota varten tuote ensin lämmitetään ja johdetaan sitten kylmän putken läpi, jonka seinille laskeutuu vesipisaroita.

rikkivety ja hiilidioksidia poistetaan sorbenteilla korkeassa paineessa. Oikein rakennettu puhdistuslinja nostaa metaanipitoisuuden 93-98 %:iin, mikä tekee biokaasusta erittäin tehokkaan polttoaineen, joka pystyy kilpailemaan muiden kaasumaisten polttoaineiden kanssa.

Kotona on mahdotonta tehdä vakavia puhdistuslaitteita, mutta valmis tuote on mahdollista kuljettaa korkeapaineisen veden läpi, minkä seurauksena hiilidioksidi muuttuu hiilidioksidiksi.

Samalla vettä on vaihdettava jatkuvasti, koska sen kyky sitoa hiilidioksidia on rajallinen. Jätevesi on lämmitettävä (hiilidioksidia vapautuu), minkä jälkeen se voidaan käyttää uudelleen puhdistukseen. Mutta jopa tällä tavalla kokeneen kemistin tulee puhdistaa lopputuote, voi valita halutun lämpötilan ja paineen.

Lämpö- ja sähköenergian tuotanto

Korkean lämpöarvon ansiosta puhdistettu biokaasu on hyvä sopii generaattoreiden ja erilaisten lämmityslaitteiden tehonsyöttöön.

Tämä vähentää valmiin kaasun saantoa, mutta eliminoi lisäenergialähteiden tarpeen ensimmäisiä päiviä lukuun ottamatta, kunnes bioreaktori saavuttaa täyden kapasiteetin.

Polttomoottorien muuttamiseksi metaaniksi on välttämätöntä aseta oikea sytytyskulma, koska tämän polttoaineen oktaaniluku on 105-110 yksikköä. Tämä voidaan tehdä sekä mekaanisesti (kääntämällä jakajaa) että muuttamalla elektronisen ohjausyksikön ohjelmaa.

Jos moottori käy vain metaanilla, ilman bensiinin käyttöä, sitä on tehostettava lisäämällä puristussuhdetta.

Tämä ei vain lisää moottorin tehokkuutta, jolloin voit käyttää kaasua huolellisemmin, vaan myös saa moottorin kestämään pidempään, koska mitä pienempi puristussuhde, sitä korkeampi lämpötila polttokammiossa, mikä tarkoittaa, että sitä suurempi on mäntien tai venttiilien palamisen todennäköisyys.

Lämmityslaitteiden muuntamiseen biokaasuksi, mukaan lukien kuumavesikattilat, sinun on valittava oikean kokoinen suihku niin, että tuotetun lämmön määrä vastaa käyttötapaa. Tämä on erityisen tärkeää järjestelmissä, joissa on automaattinen ohjaus ja jotka toimivat tietyn ohjelman mukaan.

Bioreaktorin tilavuus

Bioreaktorin tilavuus lasketaan orgaanisen aineen täydellisen prosessoinnin syklin perusteella, joka on tarkoitettu:

• mesofiilinen prosessi 12-30 päivää;
• termofiilinen prosessi 3–10 päivää.

Reaktorin tilavuus määritellään seuraavasti- kerrotaan vaadittuun kosteuspitoisuuteen (90 %) laimennetun lannan päivittäinen tuotto maksimipäivien määrällä, joka tarvitaan täydelliseen lahoamiseen, jolloin tulos kasvaa 10–30 %.

Tällainen lisäys on välttämätön ensimmäisen kaasusäiliön luomiseksi, johon syntyvä kaasu kerääntyy.

Esitys

Huolimatta siitä, että missä tahansa lämpötilajärjestelmässä kaasun kokonaissaanto on suunnilleen sama, siinä on merkittävä ero - saada se 3-5 päivässä suurimmalla tuottavuudella tai kerätä se kuukauden sisällä.

Niin Tuottavuutta voidaan lisätä vain lisäämällä jalostetun materiaalin määrää ja siten suuremman bioreaktorin käyttö.

Termofiiliseen prosessiin siirtyminen mahdollistaa tuottavuuden lisäämisen jopa reaktorin tilavuuden pienentämisellä, mutta tässä tapauksessa seoksen lämmittämiseen liittyvät kustannukset kasvavat jyrkästi.

Likimääräiset parametrit biokaasun tuotanto eri tyyppisistä lannasta ja muista materiaaleista, tarkastelemme alla taulukoissa. Jotta ilmoitetut arvot muunnetaan tonneiksi valmiista seosta, jonka kosteuspitoisuus on 90%, toisen sarakkeen tiedot on kerrottava 80-120:lla.

Tämä leviäminen johtuu:

• eläinten tai lintujen ruokinnan ominaisuudet;
• vuodevaatteiden materiaali ja saatavuus;
• hiontatehokkuus.

Eläin- ja siipikarjajätteet

Raaka-aineen tyyppi	Kaasutuotanto (m 3 / kg kuiva-ainetta)	metaanipitoisuus (%)
Nautojen lantaa	0,250 — 0,340	65
Sian lanta	0,340 — 0,580	65-70
lintujen ulosteet	0,310-0,620	60
Hevosen lantaa	0,200 — 0,300	56-60
lampaan lantaa	0,300 — 0,620	70

Kotitalousjäte

Kasvillisuus

Kannattavuusarviointi

Kannattavuutta arvioitaessa on otettava huomioon kaikenlaiset tulot ja kulut, myös välilliset.

Esimerkiksi, sähköntuotanto omiin tarpeisiisi antaa sinun kieltäytyä ostamasta sitä ja joissain tapauksissa myös investoimalla viestintään, mikä voi johtua välillisistä tuloista.

Yksi välillisten tulojen tyypeistä on ei vaatimuksia viereisten maiden asukkailta, joka johtuu epämiellyttävästä hajusta, joka levittää kasoihin kaadettua lantaa. Loppujen lopuksi Venäjän federaation lait takaavat henkilölle oikeuden hengittää puhdasta ilmaa, joten tuomioistuimen puoleen kääntyessään tällainen kantaja voi hyvinkin voittaa prosessin ja velvoittaa lannanvalmistajan poistamaan epämiellyttävän hajun omalla kustannuksellaan.

Lannan tai jätteen kaataminen kasoihin ei vain pilaa ilmaa, vaan myös aiheuttaa vakavan uhan maaperälle ja pohjavedelle. Luonnostaan ​​mätänevä orgaanisen aineksen kasa lisää dramaattisesti maaperän happamuutta ja vetää siitä typpeä pois, joten muutaman vuoden kuluttua on vaikea kasvattaa mitään tässä paikassa.

Kaikki ulosteet sisältävät helminttejä ja eri sairauksien taudinaiheuttajia, jotka pohjaveteen joutuessaan voivat tunkeutua vesistöön tai kaivoon, mikä muodostaa uhan eläimille ja ihmisille.

Näin ollen mahdollisuus kierrättää vaarallisia jätteitä suhteellisen turvalliseksi lieteeksi ja teollisuusvedeksi voidaan selittää erittäin suurilla välillisillä tuloilla.

Välilliset kustannukset sisältävät kaasun kulutus sähkön tuottamiseen ja jäähdytysnesteen lämmittämiseen. Lisäksi kannattavuuteen vaikuttaa mahdollisuus myydä käsittelyjätettä eli kuivattua tai märkää lietettä (lietettä) ja puhdistettua teollisuusvettä, joka on kyllästetty erilaisilla hivenaineilla.

Paljon riippuu pääomasijoitusten koosta, sillä voit ostaa kaikki laitteet tunnetulta yritykseltä ja melko korkealla hinnalla tai voit tehdä osan itse.

Yhtä tärkeää on automaation taso, koska mitä korkeampi se on, sitä vähemmän työntekijöitä tarvitaan, mikä tarkoittaa, että palkasta ja verojen maksamisesta aiheutuu vähemmän kuluja.

Oikealla laitevalinnalla ja koko prosessin osaavalla organisoinnilla biokaasun tuotanto maksaa itsensä takaisin muutamassa vuodessa jopa ilman puhdistetun biokaasun myyntiä.

Kuitenkin tulot voivat olla:

• eritteiden hävittämiseen liittyvien kustannusten huomattava väheneminen;
• maan hedelmällisyyden lisääminen lannoittamalla teknisellä vedellä ja lieteellä;
• energian ostokustannusten vähentäminen;
• alentaa lannoitteiden hankintakustannuksia.

Turvatoimet

Biokaasun tuotanto on erittäin vaarallinen prosessi, koska joudut työskentelemään myrkyllisten ja räjähtävien materiaalien kanssa. Siksi turvatoimia on lisättävä kaikissa vaiheissa - laitesuunnittelusta puhdistetun kaasun kuljetukseen loppukuluttajille ja jätteiden hävittämiseen.

Tästä syystä bioreaktoriprojektin kehittäminen ja valmistus on parempi uskoa ammattilaisten tehtäväksi. Jos sinun on tehtävä se itse, on suositeltavaa ottaa kaupallisesti saatavilla olevat laitteet perustaksi ja tarkistaa niiden tiivistys huolellisesti.

Pienikin rako tai halkeama reaktorissa tai kaasusäiliössä johtaa ilmavuotoon ja luo suuren todennäköisyyden räjähtävän metaanin ja hapen seoksen muodostumiselle.

Sitä paitsi, nautittu happi vaikuttaa negatiivisesti metanogeenien toimintaan, jonka vuoksi päivittäinen metaanin tuotanto vähenee ja riittävällä happimäärällä se pysähtyy kokonaan. Metaanin tai raakakaasun vuotaminen huoneeseen aiheuttaa myrkytysvaaran ja suuren räjähdysvaaran.

Koko prosessin organisoinnin ja teknisen toteutuksen tulee olla täysin näiden asiakirjojen mukainen.:

Plussat ja miinukset muihin polttoaineisiin verrattuna

Erilaisten polttoaineiden ja lisäksi erilaisten energiatyyppien vertailua varten on määritettävä, mitä parametreja verrataan. Samanaikaisesti on väärin verrata kustannuksia, koska biokaasun normaalihinta vasta tulee takaisinmaksuajan jälkeen.

On myös väärin verrata lämpöarvolla, koska alhaisemman lämpöarvon polttoaine ei aina ole huonompi kuin lämpöarvoltaan korkeampi.

Esimerkiksi polttopuulla on alhaisempi lämpöarvo kuin dieselpolttoaineella, mutta monissa tapauksissa se on sopivampi polttoaine.

Niin Voit vertailla eri polttoaine- ja energiatyyppejä näillä parametreilla, kuten:

1. Soveltuu käytettäväksi autoissa, generaattoreissa ja lämmitysjärjestelmissä (pisteissä, 1 piste - sopii kaikille, 2 pistettä - joillekin, 3 pistettä - kaikille).
2. Tarve luoda erityiset olosuhteet varastointia varten (1 piste - mahdollista kaikissa olosuhteissa, 2 pistettä - tarvitaan erityisiä säiliöitä, 3 pistettä - tarvitaan lisälaitteita erikoissäiliöiden lisäksi, 4 pistettä - varastointi ei ole mahdollista).
3. Laitteen muuntamisen vaikeus toiseksi polttoaineeksi tai energiaksi (1 piste - minimaaliset muutokset, joita myös kokematon henkilö voi tehdä; 2 - muutokset, jotka ovat enemmän tai vähemmän asiantuntevan amatöörin saatavilla ja jotka eivät vaadi erityisiä laitteita, 3 pistettä - tarvitaan suuri muutos).
4. Negatiivinen vaikutus ympäristöön (pisteinä, 1 - vähiten, 2 pistettä - keskiarvo, 3 pistettä - maksimi);
5. Onko polttoaine tai energia uusiutuva (pisteinä, 1 piste - kokonaan (esim. tuuli tai auringonvalo); 2 pistettä - ehdollisesti, eli tietyissä olosuhteissa tai jonkin toimenpiteen jälkeen, 3 pistettä - ei).
6. Riippuuko se maastosta, vuodenajasta ja säästä (pisteinä, 1 piste - ei, 2 pistettä - osittain, 3 pistettä - riippuu kaikesta).

Polttoaineen tai energian nimi	Parametrit vertailua varten
	Käyttömahdollisuudet	Varastointi	Laitteet	Vaikutus ympäristöön	Uusiutuvuus	Riippuvuus ulkoisista tekijöistä
Puhdistettu biokaasu (metaanipitoisuus 95-99%)	1	3	1–2	1	1	1
Propaani	1	2–3	1–2	2	3	1
Bensiini	1	2	2	3	3	1
polttoöljy	3	2	3	3	3	1
diesel polttoaine	2	2	3	3	3	1
Polttopuut	3	1	3	2	1	2
Hiili	3	1	3	2	3	2
Sähkö	1	4	3	1	2	1
Tuulivoima	2	4	3	1–2	1	3
Auringon energia	2	4	3	1	1	3
Veden liikkeen energia (joet)	2	4	3	1–2	1	3

Luvan saaminen

Huolimatta siitä, että lanta kuuluu kolmanteen vaaraluokkaan, eli kohtalaisen vaaralliseen jätteeseen, hävitettäväksi pitää saada lisenssi.

Mutta tämä koskee vain niitä tapauksia, joissa biokaasua tai siitä saatua sähköä aiotaan myydä.

Lisäksi vaaditaan lupa, jos keitin toimii ostetuilla raaka-aineilla. Jos syntyvä biokaasu käytetään vain sen tuottajan tarpeisiin, ei lupaa tarvita.

Lisäksi se on välttämätöntä hanki rakennuslupa ja sovita hanke yhteen seuraavat osastot:

• Rostechnadzor;
• palotarkastus;
• Kaasupalvelu.

Joskus pienten ja ei kovin pienten tilojen omistajat laiminlyövät hyväksynnät ja luvat, koska he rakentavat kaiken omalle maalleen eivätkä myy jalostettuja tuotteita kenellekään.

Tällainen asema on täynnä vakavaa sakkoa, koska biokaasulaitokset luokitellaan vaarallisiksi toimialoiksi, joten on kirjattava valtion rekisteriin Rostekhnadzorin vaaralliset tuotantolaitokset.

Lisäksi sellaisia ​​esineitä vakuuttaa onnettomuuden varalta, ja asianomaisten osastojen asiantuntijoiden on tarkastettava ne ennen julkaisua.

Pienten kotitalojen omistajat laiminlyövät rekisteröinnin, koska lupien kustannukset tekevät tyhjäksi kaikki tämän lannanpoistomenetelmän edut.

He tekevät tämän kuitenkin omalla riskillään ja riskillään, sillä mahdollisissa hätätilanteissa heidän ei tarvitse maksaa vain sakkoja rekisterissä olevien tietojen puutteesta, vaan myös olla vastuussa kaikista seurauksista.

Foorumit

Olemme valmistautuneet Internet-foorumien luettelo, jossa käyttäjät keskustelevat erilaisista asioista, jotka liittyvät biokaasun tuotantoon lannasta ja siihen tarvittaviin laitteisiin:

Liittyvät videot

Video näyttää kaikki lannan biokaasuksi käsittelyn vaiheet:

Johtopäätös

Biokaasu on lannan ja lannankäsittelyn tuote sekä hyvä vaihtoehto muille polttoaineille. Huolimatta vakavien pääomainvestointien tarpeesta sekä monien lupien ja hyväksyntöjen myöntämisestä, sen tuotanto mahdollistaa eläin- ja lintujätteen hyödyllisen hävittämisen.

Yhteydessä

Hyvää päivää kaikille! Tämä postaus jatkaa vaihtoehtoisen energian aihetta sinulle. Siinä kerron biokaasusta ja sen käytöstä kodin lämmitykseen ja ruoanlaittoon. Tämä aihe kiinnostaa eniten maanviljelijöitä, joilla on käytettävissään erilaisia ​​raaka-aineita saadakseen tämäntyyppistä polttoainetta. Ymmärrämme ensin mitä biokaasu on ja mistä se tulee.

Mistä biokaasu tulee ja mistä se koostuu?

Biokaasu on palava kaasu, joka syntyy ravinneväliaineessa olevien mikro-organismien elintärkeän toiminnan tuotteena. Tämä ravintoalusta voi olla lantaa tai säilörehua, joka sijoitetaan erityiseen bunkkeriin. Tässä bunkkerissa, jota kutsutaan reaktoriksi, muodostuu biokaasua. Reaktorin sisällä järjestetään seuraavasti:

Biomassan käymisprosessin nopeuttamiseksi se on lämmitettävä. Tätä varten voidaan käyttää lämmityselementtiä tai lämmönvaihdinta, joka on kytketty mihin tahansa lämmityskattilaan. Emme saa unohtaa hyvää lämmöneristystä, jotta vältytään tarpeettomilta energiakustannuksilta lämmitykseen. Lämmityksen lisäksi käymismassaa on sekoitettava. Ilman tätä asennuksen tehokkuutta voidaan vähentää merkittävästi. Sekoitus voi olla manuaalista tai mekaanista. Kaikki riippuu budjetista tai käytettävissä olevista teknisistä keinoista. Reaktorissa tärkeintä on tilavuus! Pieni reaktori ei yksinkertaisesti pysty fyysisesti tuottamaan suurta määrää kaasua.

Kaasun kemiallinen koostumus riippuu suuresti reaktorissa tapahtuvista prosesseista. Useimmiten siellä tapahtuu metaanin käymisprosessi, jonka seurauksena muodostuu kaasua, jossa on korkea metaaniprosentti. Mutta metaanikäymisen sijaan voi hyvinkin tapahtua prosessi, jossa muodostuu vetyä. Mutta mielestäni vetyä ei tarvita tavalliselle kuluttajalle ja ehkä jopa vaarallista. Muista ainakin ilmalaivan Hindenburgin kuolema. Nyt selvitetään, mistä biokaasua voidaan saada.

Mistä saa biokaasua?

Kaasua voidaan saada erilaisista biomassoista. Listataan ne listaksi:

• Ruokatuotannon jäte - tämä voi olla karjan tai maidontuotannon teurastuksen jätettä. Auringonkukka- tai puuvillansiemenöljyn tuotannosta syntyvä sopiva jäte. Tämä ei ole täydellinen luettelo, mutta riittää välittämään olemuksen. Tämäntyyppinen raaka-aine antaa suurimman metaanipitoisuuden kaasussa (jopa 85 %).
• Viljelykasvit - joissakin tapauksissa kasvatetaan erityisiä kasveja tuottamaan kaasua. Esimerkiksi säilörehumaissi tai merilevä sopii tähän. Metaanin prosenttiosuus kaasussa pidetään noin 70 prosentissa.
• Lanta - käytetään useimmiten suurissa karjakomplekseissa. Metaanin prosenttiosuus kaasussa lantaa raaka-aineena käytettäessä ei yleensä ylitä 60 % ja loput ovat hiilidioksidia ja melko vähän rikkivetyä ja ammoniakkia.

Biokaasulaitoksen lohkokaavio.

Ymmärtääksemme parhaiten, miten biokaasulaitos toimii, katsotaan seuraavaa kuvaa:

Bioreaktorin laitteesta keskusteltiin edellä, joten emme puhu siitä. Harkitse muita asennuksen osia:

• Jätteen vastaanotto on eräänlainen säiliö, johon raaka-aineet saapuvat ensimmäisessä vaiheessa. Siinä raaka-aineet voidaan sekoittaa veteen ja murskata.
• Pumppu (jätteen vastaanottajan jälkeen) on ulostepumppu, jonka avulla biomassa pumpataan reaktoriin.
• Kattila - mitä tahansa polttoainetta käyttävä lämmityskattila, joka on suunniteltu lämmittämään biomassaa reaktorin sisällä.
• Pumppu (kattilan vieressä) on kiertovesipumppu.
• "Lannoitteet" - säiliö, johon fermentoitu liete tulee. Kuten asiayhteydestä ilmenee, sitä voidaan käyttää lannoitteena.
• Suodatin on laite, jossa biokaasu saatetaan kuntoon. Suodatin poistaa ylimääräiset kaasujen ja kosteuden epäpuhtaudet.
• Kompressori - puristaa kaasun.
• Kaasuvarasto on suljettu säiliö, jossa käyttövalmis kaasua voidaan varastoida mielivaltaisen pitkän ajan.

Biokaasu omakotitaloon.

Monet pientilojen omistajat harkitsevat biokaasun käyttöä kotimaisiin tarpeisiin. Mutta saatuaan yksityiskohtaisemmin selville, kuinka se kaikki toimii, suurin osa jättää tämän ajatuksen. Tämä johtuu siitä, että lannan tai säilörehun käsittelylaitteet maksavat paljon rahaa ja kaasun saanto (raaka-aineesta riippuen) voi osoittautua pieneksi. Tämä puolestaan ​​tekee laitteiden asentamisesta kannattamatonta. Yleensä maanviljelijöiden yksityistaloihin asennetaan primitiiviset laitteistot, jotka toimivat lannan kanssa. Ne pystyvät useimmiten toimittamaan kaasua vain keittiöön ja pienitehoiseen seinään asennettavaan kaasukattilaan. Samaan aikaan paljon energiaa on käytettävä itse teknologiseen prosessiin - lämmitykseen, pumppaukseen ja kompressorin toimintaan. Myös kalliita suodattimia ei voida sulkea pois näkyvistä.

Yleisesti ottaen moraali tässä on tämä - mitä suurempi itse asennus, sitä kannattavampaa sen työ on. Ja kotioloissa tämä on lähes aina mahdotonta. Mutta tämä ei tarkoita, että kukaan ei tee kotiasennuksia. Suosittelen, että katsot seuraavan videon nähdäksesi, miltä se näyttää improvisoiduista materiaaleista:

Yhteenveto.

Biokaasu on loistava tapa kierrättää orgaanista jätettä hyödyllisellä tavalla. Tuotoksena on polttoainetta ja hyödyllistä lannoitetta käyneen lietteen muodossa. Tämä tekniikka toimii mitä tehokkaammin, sitä enemmän raaka-aineita käsitellään. Nykyaikaiset tekniikat mahdollistavat kaasun tuotannon lisäämisen vakavasti käyttämällä erityisiä katalyyttejä ja mikro-organismeja. Kaiken tämän suurin haitta on yhden kuutiometrin korkea hinta. Tavallisille ihmisille on usein paljon halvempaa ostaa pullotettua kaasua kuin rakentaa jätteenkäsittelylaitos. Mutta toki kaikkiin sääntöihin on poikkeuksia, joten ennen biokaasuun siirtymistä kannattaa laskea kuutiohinta ja takaisinmaksuaika. Siinä kaikki toistaiseksi, kirjoita kysymyksiä kommentteihin

Energian hinnan nousu saa meidät ajattelemaan omavaraisuuden mahdollisuutta. Yksi vaihtoehto on biokaasulaitos. Sen avulla saadaan lannasta, kuivikkeista ja kasvitähteistä biokaasua, jota voidaan puhdistuksen jälkeen käyttää kaasulaitteisiin (liesi, kattila), pumpata sylintereihin ja käyttää autojen tai sähkögeneraattoreiden polttoaineena. Yleensä lannan jalostuksella biokaasuksi voidaan saada kaikki kodin tai maatilan energiatarpeet.

Biokaasulaitoksen rakentaminen on tapa tuottaa energiaa itsenäisesti

Yleiset periaatteet

Biokaasu on tuote, jota saadaan orgaanisen aineen hajoamisesta. Hajoamis-/käymisprosessissa vapautuu kaasuja, joita keräämällä voit täyttää oman kotitaloutesi tarpeet. Laitteita, joissa tämä prosessi tapahtuu, kutsutaan "biokaasulaitokseksi".

Biokaasun muodostumisprosessi johtuu jätteen sisältämien erilaisten bakteerien elintärkeästä toiminnasta. Mutta jotta he voivat "työskennellä" aktiivisesti, heidän on luotava tietyt olosuhteet: kosteus ja lämpötila. Niiden luomiseksi rakennetaan biokaasulaitos. Tämä on laitekompleksi, jonka perustana on bioreaktori, jossa tapahtuu jätteiden hajoamista, johon liittyy kaasun muodostumista.

On olemassa kolme tapaa käsitellä lantaa biokaasuksi:

• Psykofiilinen tila. Biokaasulaitoksen lämpötila on +5°C - +20°C. Tällaisissa olosuhteissa hajoamisprosessi on hidas, muodostuu paljon kaasua, sen laatu on heikko.
• Mesofiilinen. Laite siirtyy tähän tilaan +30°C - +40°C lämpötiloissa. Tässä tapauksessa mesofiiliset bakteerit lisääntyvät aktiivisesti. Tässä tapauksessa muodostuu enemmän kaasua, käsittelyprosessi kestää vähemmän aikaa - 10 - 20 päivää.
• Termofiilinen. Nämä bakteerit lisääntyvät yli +50°C lämpötiloissa. Prosessi on nopein (3-5 päivää), kaasun saanto on suurin (ihanteellisissa olosuhteissa kaasua voidaan saada jopa 4,5 litraa 1 kg:sta toimitusta). Suurin osa prosessoinnin kaasuntuotannon viitetaulukoista on annettu nimenomaan tätä moodia varten, joten muita tiloja käytettäessä kannattaa tehdä säätö alas.

Vaikein asia biokaasulaitoksissa on termofiilinen järjestelmä. Tämä edellyttää biokaasulaitoksen laadukasta lämmöneristystä, lämmitystä ja lämpötilansäätöjärjestelmää. Mutta lähdössä saamme maksimimäärän biokaasua. Toinen termofiilisen käsittelyn piirre on uudelleenlatauksen mahdottomuus. Loput kaksi tilaa - psykofiilinen ja mesofiilinen - antavat sinun lisätä tuoreen annoksen valmistettuja raaka-aineita päivittäin. Mutta termofiilisessä tilassa lyhyt käsittelyaika mahdollistaa bioreaktorin jakamisen vyöhykkeisiin, joissa sen osuus raaka-aineista eri latausajoilla käsitellään.

Kaava biokaasulaitoksesta

Biokaasulaitoksen perustana on bioreaktori tai bunkkeri. Käymisprosessi tapahtuu siinä, ja tuloksena oleva kaasu kerääntyy siihen. Siellä on myös lastaus- ja purkubunkkeri, syntyvä kaasu poistetaan yläosaan työnnetyn putken kautta. Seuraavaksi tulee kaasun jalostusjärjestelmä - sen puhdistus ja kaasuputken paineen nostaminen toimivaan putkeen.

Mesofiilisiä ja termofiilisiä järjestelmiä varten tarvitaan myös bioreaktorin lämmitysjärjestelmä vaadittujen järjestelmien saavuttamiseksi. Tätä varten käytetään yleensä kaasulämmitteisiä kattiloita. Siitä putkisto menee bioreaktoriin. Yleensä nämä ovat polymeeriputkia, koska ne sietävät parhaiten olemista aggressiivisessa ympäristössä.

Toinen biokaasulaitos tarvitsee järjestelmän aineen sekoittamiseksi. Käymisen aikana yläosaan muodostuu kova kuori, raskaat hiukkaset laskeutuvat. Kaikki tämä yhdessä pahentaa kaasun muodostumisprosessia. Käsitellyn massan homogeenisen tilan ylläpitämiseksi tarvitaan sekoittimia. Ne voivat olla mekaanisia tai jopa manuaalisia. Voidaan käynnistää ajastimella tai manuaalisesti. Kaikki riippuu siitä, kuinka biokaasulaitos on tehty. Automaattinen järjestelmä on kalliimpi asentaa, mutta vaatii vähän huomiota käytön aikana.

Biokaasulaitos sijaintityypin mukaan voi olla:

• Yläpuolella.
• Puoliksi veden alla.
• Haudattu.

Kalliimpaa asentaa haudattu - tarvitaan paljon maatyötä. Mutta kun ne toimivat olosuhteissamme, ne ovat parempia - on helpompi järjestää eristys, pienemmät lämmityskustannukset.

Mitä voidaan kierrättää

Biokaasulaitos on pohjimmiltaan kaikkiruokainen – mikä tahansa orgaaninen aines voidaan käsitellä. Kaikki lanta ja virtsa, kasvitähteet sopivat. Pesuaineet, antibiootit, kemikaalit vaikuttavat negatiivisesti prosessiin. On toivottavaa minimoida niiden saanti, koska ne tappavat käsittelyyn osallistuvan kasviston.

Nautojen lantaa pidetään ihanteellisena, koska se sisältää suuria määriä mikro-organismeja. Jos tilalla ei ole lehmiä, on bioreaktoria lastattaessa toivottavaa lisätä osa kuivikkeesta, jotta substraatti asuu tarvittavalla mikroflooralla. Kasvijäännökset esimurskataan, laimennetaan vedellä. Bioreaktorissa sekoitetaan kasviraaka-aineita ja ulostetta. Tällaisen "tankkauksen" käsittely kestää kauemmin, mutta ulostulossa, oikealla tavalla, meillä on korkein tuotetuotto.

Sijainnin määrittäminen

Prosessin organisointikustannusten minimoimiseksi on järkevää sijoittaa biokaasulaitos lähelle jätelähdettä - lintujen tai eläinten säilytysrakennusten lähelle. On toivottavaa kehittää rakenne niin, että kuormitus tapahtuu painovoiman vaikutuksesta. Navetalta tai sikalasta voidaan laskea rinteen alle putki, jonka kautta lanta virtaa painovoiman avulla bunkkeriin. Tämä yksinkertaistaa huomattavasti reaktorin kunnossapitoa ja myös lannan puhdistusta.

Biokaasulaitos on suositeltavaa sijoittaa niin, että tilalta tuleva jäte pääsee virtaamaan painovoiman avulla

Yleensä rakennukset, joissa on eläimiä, sijaitsevat jonkin matkan päässä asuinrakennuksesta. Tästä syystä syntyvä kaasu on siirrettävä kuluttajille. Mutta yhden kaasuputken venyttäminen on halvempaa ja helpompaa kuin linjan järjestäminen lannan kuljetusta ja lastausta varten.

Bioreaktori

Lannankäsittelysäiliölle asetetaan melko tiukat vaatimukset:

Kaikki nämä vaatimukset biokaasulaitoksen rakentamiselle on täytettävä, koska ne takaavat turvallisuuden ja luovat normaalit olosuhteet lannan käsittelylle biokaasuksi.

Mitä materiaaleja voidaan valmistaa

Aggressiivisten ympäristöjen kestävyys on tärkein vaatimus materiaaleille, joista säiliöitä voidaan valmistaa. Bioreaktorin substraatti voi olla hapan tai emäksinen. Näin ollen materiaalin, josta säiliö on valmistettu, on siedettävä hyvin eri väliaineita.

Monet materiaalit eivät vastaa näihin pyyntöihin. Ensimmäisenä tulee mieleen metalli. Se on kestävä, siitä voidaan tehdä minkä tahansa muotoinen astia. Hyvä asia on, että voit käyttää valmiita astioita - jonkinlaista vanhaa säiliötä. Tässä tapauksessa biokaasulaitoksen rakentaminen vie hyvin vähän aikaa. Metallin puute johtuu siitä, että se reagoi kemiallisesti aktiivisten aineiden kanssa ja alkaa hajota. Tämän miinuksen neutraloimiseksi metalli peitetään suojapinnoitteella.

Erinomainen vaihtoehto on polymeeribioreaktorin kapasiteetti. Muovi on kemiallisesti neutraalia, ei mätäne, ei ruostu. Vain on tarpeen valita sellaisista materiaaleista, jotka kestävät jäätymisen ja kuumentamisen riittävän korkeisiin lämpötiloihin. Reaktorin seinien tulee olla paksuja, mieluiten lasikuidulla vahvistettuja. Tällaiset säiliöt eivät ole halpoja, mutta ne kestävät pitkään.

Halvempi vaihtoehto on biokaasulaitos, jonka säiliö on valmistettu tiilistä, betonilohkoista, kivestä. Jotta muuraus kestäisi suuria kuormia, muuraus on vahvistettava (jokaisessa 3-5 rivissä seinän paksuudesta ja materiaalista riippuen). Seinien pystytysprosessin jälkeen seinien monikerroksinen käsittely sekä sisä- että ulkopuolelta on välttämätöntä veden ja kaasun läpäisemättömyyden varmistamiseksi. Seinät on rapattu sementti-hiekkakoostumuksella lisäaineilla (lisäaineilla), jotka tarjoavat vaaditut ominaisuudet.

Reaktorin mitoitus

Reaktorin tilavuus riippuu valitusta lämpötilasta lannan käsittelyssä biokaasuksi. Useimmiten valitaan mesofiilinen - se on helpompi ylläpitää ja se tarkoittaa mahdollisuutta reaktorin päivittäiseen lisäkuormitukseen. Biokaasun tuotanto normaalitilan saavuttamisen jälkeen (noin 2 vrk) on vakaata, ilman murtumista ja putoamista (kun normaaliolot luodaan). Tällöin biokaasulaitoksen tilavuus on järkevää laskea tilalla vuorokaudessa syntyvän lannan määrän mukaan. Kaikki on helppo laskea keskimääräisten tietojen perusteella.

Lannan hajoaminen mesofiilisissä lämpötiloissa kestää 10-20 päivää. Vastaavasti tilavuus lasketaan kertomalla 10:llä tai 20:llä. Laskettaessa on otettava huomioon veden määrä, joka tarvitaan substraatin saattamiseksi ihanteelliseen tilaan - sen kosteuden tulisi olla 85-90%. Löytynyt tilavuus kasvaa 50%, koska enimmäiskuorma ei saa ylittää 2/3 säiliön tilavuudesta - kaasun tulee kerääntyä katon alle.

Esimerkiksi tilalla on 5 lehmää, 10 sikaa ja 40 kanaa. Itse asiassa muodostuu 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Kananlannan kosteuspitoisuuden nostamiseksi 85 prosenttiin sinun on lisättävä hieman yli 5 litraa vettä (eli 5 kg). Kokonaismassa 331,8 kg. Käsittelyyn 20 päivässä tarvitaan: 331,8 kg * 20 \u003d 6636 kg - noin 7 kuutiota vain alustalle. Kerromme löydetyn luvun 1,5:llä (lisää 50%), saamme 10,5 kuutiometriä. Tämä on biokaasulaitoksen reaktorin tilavuuden laskettu arvo.

Täyttö- ja tyhjennysluukut johtavat suoraan bioreaktorin säiliöön. Jotta substraatti jakautuisi tasaisesti koko alueelle, ne tehdään säiliön vastakkaisiin päihin.

Biokaasulaitoksen haudatulla asennustavalla lastaus- ja purkuputket lähestyvät runkoa terävässä kulmassa. Lisäksi putken alapään tulee olla reaktorin nestepinnan alapuolella. Tämä estää ilman pääsyn säiliöön. Lisäksi putkiin asennetaan pyörivät tai sulkuventtiilit, jotka ovat kiinni normaaliasennossa. Ne ovat avoinna vain lastausta tai purkamista varten.

Koska lanta voi sisältää suuria paloja (kuivikkeet, ruohonvarret jne.), halkaisijaltaan pienet putket usein tukkeutuvat. Siksi lastaamista ja purkamista varten niiden on oltava halkaisijaltaan 20-30 cm. Ne tulee asentaa ennen biokaasulaitoksen eristystöiden aloittamista, mutta sen jälkeen, kun säiliö on asennettu paikalleen.

Biokaasulaitoksen kätevin toimintatapa on alustan säännöllinen lastaus ja purkaminen. Tämä toimenpide voidaan suorittaa kerran päivässä tai kerran kahdessa päivässä. Lanta ja muut komponentit esikerätään varastosäiliöön, jossa ne tuodaan vaadittuun tilaan - murskataan, tarvittaessa kostutetaan ja sekoitetaan. Mukavuussyistä tässä astiassa voi olla mekaaninen sekoitin. Valmistettu substraatti kaadetaan vastaanottoluukuun. Jos asetat vastaanottosäiliön aurinkoon, alusta esilämmitetään, mikä vähentää vaaditun lämpötilan ylläpitokustannuksia.

Vastaanottosuppilon asennussyvyys on toivottavaa laskea siten, että jäte virtaa siihen painovoiman vaikutuksesta. Sama koskee purkamista bioreaktoriin. Paras tapaus on, jos valmistettu alusta liikkuu painovoiman vaikutuksesta. Ja pelti estää sen valmistelun aikana.

Biokaasulaitoksen tiiviyden varmistamiseksi vastaanottosuppilossa ja purkualueella olevissa luukuissa on oltava tiivistävä kumitiiviste. Mitä vähemmän ilmaa säiliössä on, sitä puhtaampaa kaasu on ulostulossa.

Biokaasun keräys ja hävittäminen

Biokaasun poisto reaktorista tapahtuu putken kautta, jonka toinen pää on katon alla, toinen pää yleensä lasketaan vesitiivisteeksi. Tämä on vesisäiliö, johon syntyvä biokaasu lasketaan. Vesitiivisteessä on toinen putki - se sijaitsee nestepinnan yläpuolella. Siihen tulee enemmän puhdasta biokaasua. Niiden bioreaktorin ulostuloon on asennettu sulkukaasuventtiili. Paras vaihtoehto on pallo.

Mitä materiaaleja voidaan käyttää kaasunsiirtojärjestelmään? HDPE:stä tai PPR:stä valmistetut galvanoidut metalliputket ja kaasuputket. Niiden on varmistettava tiiviys, saumat ja liitokset tarkistetaan saippuavaahtoaineella. Koko putkisto on koottu halkaisijaltaan samanlaisista putkista ja liittimistä. Ei supistuksia tai laajenemista.

Epäpuhtauksien puhdistus

Syntyneen biokaasun likimääräinen koostumus on seuraava:

• metaani - jopa 60%;
• hiilidioksidi - 35%;
• muut kaasumaiset aineet (mukaan lukien rikkivety, joka antaa kaasulle epämiellyttävän hajun) - 5%.

Jotta biokaasulla ei olisi hajua ja se palaa hyvin, siitä on poistettava hiilidioksidi, rikkivety ja vesihöyry. Hiilidioksidi poistetaan vesitiivisteessä, jos asennuksen pohjalle lisätään sammutettua kalkkia. Tällainen kirjanmerkki on vaihdettava säännöllisesti (kun kaasu alkaa palaa huonommin, on aika vaihtaa se).

Kaasun kuivaus voidaan tehdä kahdella tavalla - tekemällä kaasuputkeen hydrauliset tiivisteet - työntämällä putkeen hydraulitiivisteiden alle kaarevia osia, joihin kerääntyy kondenssivettä. Tämän menetelmän haittana on vesitiivisteen säännöllinen tyhjennys - suurella määrällä kerättyä vettä se voi estää kaasun kulun.

Toinen tapa on laittaa suodatin silikageelillä. Periaate on sama kuin vesitiivisteessä - kaasu syötetään silikageeliin, kuivataan kannen alta. Tällä biokaasun kuivausmenetelmällä silikageeli on kuivattava ajoittain. Tätä varten sitä on lämmitettävä jonkin aikaa mikroaaltouunissa. Se lämpenee, kosteus haihtuu. Voit nukahtaa ja käyttää uudelleen.

Rikkivedyn poistamiseen käytetään metallilastuilla ladattua suodatinta. Säiliöön voi ladata vanhoja metallisia pesulappuja. Puhdistus tapahtuu täsmälleen samalla tavalla: kaasua syötetään metallilla täytetyn säiliön alaosaan. Kulkiessaan se puhdistetaan rikkivedystä, kerääntyy suodattimen ylempään vapaaseen osaan, josta se poistetaan toisen putken / letkun kautta.

Kaasusäiliö ja kompressori

Puhdistettu biokaasu menee varastosäiliöön - kaasusäiliöön. Se voi olla suljettu muovipussi, muovisäiliö. Pääehto on kaasutiiviys, muodolla ja materiaalilla ei ole väliä. Biokaasu varastoidaan kaasusäiliöön. Siitä syötetään kompressorin avulla tietyn paineen (kompressorin asettama) kaasua jo kuluttajalle - kaasuliesiin tai kattilaan. Tätä kaasua voidaan käyttää myös sähkön tuottamiseen generaattorilla.

Vakaan paineen luomiseksi järjestelmään kompressorin jälkeen on toivottavaa asentaa vastaanotin - pieni laite painepiikkien tasoittamiseksi.

Sekoituslaitteet

Jotta biokaasulaitos toimisi normaalisti, on bioreaktorin nestettä säännöllisesti sekoitettava. Tämä yksinkertainen prosessi ratkaisee monia ongelmia:

• sekoittaa tuoreen osan kuormasta bakteeripesäkkeen kanssa;
• edistää syntyneen kaasun vapautumista;
• tasaa nesteen lämpötilan, pois lukien lämpimät ja kylmemät alueet;
• säilyttää substraatin homogeenisuuden ja estää joidenkin aineosien laskeutumisen tai pinttymisen.

Tyypillisesti pienessä kotitekoisessa biokaasulaitoksessa on mekaaniset sekoittimet, jotka toimivat lihasvoimalla. Suuren tilavuuden järjestelmissä sekoittimia voidaan käyttää moottoreilla, jotka kytketään päälle ajastimella.

Toinen tapa on sekoittaa nestettä ohjaamalla sen läpi osa syntyneestä kaasusta. Tätä varten metasäiliöstä poistuttuaan asetetaan tee ja osa kaasusta kaadetaan reaktorin alaosaan, josta se poistuu reikäputken kautta. Tätä kaasun osaa ei voida pitää kulutuksena, koska se kuitenkin palaa järjestelmään ja päätyy sen seurauksena kaasusäiliöön.

Kolmas sekoitusmenetelmä on pumpata substraatti alaosasta ulostepumppujen avulla, kaada se ulos ylhäältä. Tämän menetelmän haittana on riippuvuus sähkön saatavuudesta.

Lämmitysjärjestelmä ja lämmöneristys

Ilman käsiteltyä lietettä kuumentamatta psykofiiliset bakteerit lisääntyvät. Käsittelyprosessi kestää tässä tapauksessa 30 päivästä ja kaasun saanto on pieni. Kesällä lämpöeristyksen ja kuorman esilämmityksen läsnä ollessa on mahdollista saavuttaa jopa 40 asteen lämpötilat, kun mesofiilisten bakteerien kehittyminen alkaa, mutta talvella tällainen asennus on käytännössä käyttökelvoton - prosessit ovat erittäin hitaita. Alle +5°C lämpötiloissa ne käytännössä jäätyvät.

Mitä lämmittää ja mihin sijoittaa

Parhaan tuloksen saavuttamiseksi käytetään lämpöä. Järkevin on veden lämmitys kattilasta. Kattila voi toimia sähköllä, kiinteällä tai nestemäisellä polttoaineella, sitä voidaan käyttää myös syntyvällä biokaasulla. Veden maksimilämpötila on +60°C. Kuumemmat putket voivat saada hiukkasia kiinnittymään pintaan, mikä heikentää lämmitystehoa.

Voit myös käyttää suoraa lämmitystä - aseta lämmityselementit, mutta ensinnäkin on vaikea järjestää sekoitus, ja toiseksi substraatti tarttuu pintaan vähentäen lämmönsiirtoa, lämmityselementit palavat nopeasti.

Biokaasulaitosta voidaan lämmittää tavallisilla lämmityspattereilla, vain kierretyillä putkilla, hitsatuilla rekistereillä. On parempi käyttää polymeeriputkia - metalli-muovia tai polypropeenia. Myös aallotetut ruostumattomat teräsputket sopivat, ne on helpompi asentaa varsinkin lieriömäisissä pystysuorassa bioreaktorissa, mutta aallotettu pinta aiheuttaa sedimentin kertymistä, mikä ei ole kovin hyvä lämmönsiirrolle.

Hiukkasten kertymisen lämmityselementtien päälle vähentämiseksi ne sijoitetaan sekoitinvyöhykkeelle. Vain tässä tapauksessa on tarpeen suunnitella kaikki niin, että sekoitin ei voi koskettaa putkia. Usein näyttää siltä, ​​että lämmittimet on parempi sijoittaa alhaalta, mutta käytäntö on osoittanut, että pohjassa olevan sedimentin vuoksi tällainen lämmitys on tehotonta. Siksi on järkevämpää sijoittaa lämmittimet biokaasulaitoksen metatankin seinille.

Veden lämmitysmenetelmät

Putkien sijainnin mukaan lämmitys voi olla ulkoista tai sisäistä. Sisätiloissa lämmitys on tehokasta, mutta lämmittimien korjaus ja huolto on mahdotonta ilman järjestelmän sammuttamista ja pumppausta. Siksi materiaalien valintaan ja liitosten laatuun kiinnitetään erityistä huomiota.

Lämmitys lisää biokaasulaitoksen tuottavuutta ja lyhentää raaka-aineiden käsittelyaikaa

Kun lämmittimet sijaitsevat ulkona, tarvitaan enemmän lämpöä (biokaasulaitoksen sisällön lämmityskustannukset ovat paljon korkeammat), koska paljon lämpöä kuluu seinien lämmittämiseen. Mutta järjestelmä on aina korjattavissa, ja lämmitys on tasaisempaa, koska väliaine lämmitetään seinistä. Toinen tämän ratkaisun etu on se, että sekoittimet eivät voi vahingoittaa lämmitysjärjestelmää.

Kuinka eristää

Kaivon pohjalle kaadetaan ensin tasoituskerros hiekkaa, sitten lämpöä eristävä kerros. Se voi olla olkien kanssa sekoitettua savea ja paisutettua savea, kuonaa. Kaikki nämä komponentit voidaan sekoittaa, ne voidaan kaataa erillisiin kerroksiin. Ne tasoitetaan horisonttiin, biokaasulaitoksen kapasiteetti asennetaan.

Bioreaktorin sivut voidaan eristää nykyaikaisilla materiaaleilla tai klassisilla vanhanaikaisilla menetelmillä. Vanhanaikaisista menetelmistä - pinnoitus savella ja oljella. Sitä levitetään useissa kerroksissa.

Nykyaikaisista materiaaleista voit käyttää tiheää suulakepuristettua polystyreenivaahtoa, matalatiheyksisiä hiilihapotettuja betonilohkoja. Teknologisesti edistynein tässä tapauksessa on polyuretaanivaahto (PPU), mutta sen käyttöpalvelut eivät ole halpoja. Mutta siitä tulee saumaton lämmöneristys, joka minimoi lämmityskustannukset. On myös toinen lämpöä eristävä materiaali - vaahtolasi. Levyissä se on erittäin kallista, mutta sen taistelu tai muru maksaa melko vähän, ja se on ominaisuuksiltaan lähes täydellinen: se ei ime kosteutta, ei pelkää jäätymistä, kestää hyvin staattista kuormitusta ja sillä on alhainen lämmönjohtavuus .

Metaanin saanti kiinnostaa niitä yksityistilojen omistajia, jotka kasvattavat siipikarjaa tai sikoja ja pitävät myös karjaa. Yleensä tällaiset tilat tuottavat huomattavan määrän orgaanista eläinjätettä, ja juuri ne voivat tuoda huomattavia etuja, koska niistä tulee halvan polttoaineen lähde. Tämän materiaalin tarkoituksena on kertoa, kuinka biokaasua saadaan kotikäyttöön juuri näistä jätteistä.

Yleistä biokaasusta

Erilaisesta lannasta ja lintujen jätöksistä saatu kotimainen biokaasu koostuu pääosin metaanista. Siellä se on 50-80 % riippuen siitä, kenen jätetuotteet on käytetty tuotannossa. Sama metaani, joka palaa uuneissamme ja kattiloissamme ja josta maksamme joskus paljon rahaa mittarin lukemien mukaan.

Antaaksemme käsityksen polttoainemäärästä, joka teoriassa voidaan saada pitämällä eläimiä kotona tai maalla, esitämme taulukon, jossa on tiedot biokaasun saannista ja puhtaan metaanin pitoisuudesta siinä:

Kuten taulukosta voidaan nähdä, kaasun tehokkaaseen tuotantoon lehmänlannasta ja säilörehujätteestä tarvitaan melko suuri määrä raaka-aineita. Polttoainetta on kannattavampaa ottaa talteen sianlannasta ja kalkkunan jätöksestä.

Muut kodin biokaasun aineet (25-45 %) ovat hiilidioksidi (jopa 43 %) ja rikkivety (1 %). Myös polttoaineen koostumuksessa on typpeä, ammoniakkia ja happea, mutta pieniä määriä. Muuten, rikkivedyn ja ammoniakin vapautumisen ansiosta lantamäki lähettää niin tutun "miellyttävän" hajun. Energiasisällön osalta 1 m3 metaania voi teoriassa vapauttaa jopa 25 MJ (6,95 kW) lämpöenergiaa palaessaan. Biokaasun ominaispalolämpö riippuu metaanin osuudesta sen koostumuksessa.

Viitteeksi. Käytännössä on todettu, että keskikaistalla sijaitsevan eristetyn talon lämmittämiseen tarvitaan biologista polttoainetta noin 45 m3/1 pinta-ala per lämmityskausi.

Luonnostaan ​​se on järjestetty siten, että lannasta muodostuu biokaasua itsestään ja riippumatta siitä, haluammeko sitä saada vai emme. Latakasa mätänee vuodessa - puolessa, vain ulkona ollessaan ja jopa pakkasessa. Koko tämän ajan se päästää biokaasua, mutta vain pieniä määriä, koska prosessi pitenee ajassa. Syynä ovat sadat eläinten ulosteista löytyneet mikro-organismilajit. Eli mitään ei tarvita kaasutuksen aloittamiseen, se tapahtuu itsestään. Mutta prosessin optimoimiseksi ja nopeuttamiseksi tarvitaan erikoislaitteita, joista keskustellaan myöhemmin.

Biokaasutekniikka

Tehokkaan tuotannon ydin on orgaanisten raaka-aineiden luonnollisen hajoamisprosessin nopeuttaminen. Tätä varten siinä olevien bakteerien on luotava parhaat olosuhteet jätteen lisääntymiselle ja käsittelylle. Ja ensimmäinen ehto on sijoittaa raaka-aine suljettuun säiliöön - reaktoriin, muuten - biokaasugeneraattoriin. Jäte murskataan ja sekoitetaan reaktorissa lasketun määrän kanssa puhdasta vettä, kunnes saadaan alkuperäinen substraatti.

Huomautus. Puhdasta vettä tarvitaan, jotta bakteerien elintärkeää toimintaan haitallisesti vaikuttavat aineet eivät pääse substraattiin. Tämän seurauksena käymisprosessi voi hidastua huomattavasti.

Biokaasun tuotantolaitos on varustettu substraattilämmityksellä, sekoitustiloilla ja väliaineen happamuuden säädöllä. Sekoitus suoritetaan käymisen aikana syntyvän kovan kuoren poistamiseksi pinnalta, mikä häiritsee biokaasun vapautumista. Teknologisen prosessin kesto on vähintään 15 päivää, jonka aikana hajoamisaste saavuttaa 25 %. Uskotaan, että polttoaineen enimmäissaanto tapahtuu 33 %:iin asti biomassan hajoamisesta.

Tekniikka mahdollistaa substraatin päivittäisen uusimisen, mikä varmistaa intensiivisen kaasun tuotannon lannasta, teollisuuslaitoksissa se on satoja kuutiometrejä päivässä. Osa käytetystä massasta, noin 5 % kokonaistilavuudesta, poistetaan reaktorista ja sen tilalle ladataan saman verran tuoretta biologista raaka-ainetta. Jätemateriaalia käytetään peltojen orgaanisena lannoitteena.

Kaava biokaasulaitoksesta

Biokaasua hankkimalla kotona on mahdotonta luoda mikro-organismeille niin suotuisia olosuhteita kuin teollisessa tuotannossa. Ja ensinnäkin tämä lausunto koskee generaattorin lämmityksen järjestämistä. Kuten tiedätte, tämä vaatii energiaa, mikä johtaa merkittävästi polttoaineen hinnan nousuun. On täysin mahdollista valvoa käymisprosessiin ominaisen lievästi emäksisen ympäristön noudattamista. Mutta kuinka korjata se, jos poikkeamia on? Jälleen kuluja.

Kotitalouksien omistajia, jotka haluavat tuottaa biokaasua omin käsin, kehotetaan valmistamaan käytettävissä olevista materiaaleista yksinkertainen reaktori ja päivittämään se sitten kykyjensä mukaan. Mitä pitää tehdä:

• ilmatiiviisti suljettu astia, jonka tilavuus on vähintään 1 m3. Myös erilaiset pienet säiliöt ja tynnyrit sopivat, mutta niistä vapautuu vähän polttoainetta riittämättömän raaka-ainemäärän vuoksi. Tällaiset tuotantomäärät eivät sovi sinulle;
• järjestämällä biokaasun tuotannon kotona, et todennäköisesti ala lämmittää säiliötä, mutta se on eristettävä. Toinen vaihtoehto on haudata reaktori maahan lämpöeristämällä yläosa;
• asenna minkä tahansa mallin manuaalinen sekoitin reaktoriin vetämällä kahvasta yläkannen läpi. Kahvan läpikulkukokoonpanon on oltava ilmatiivis;
• tarjota suuttimia substraatin syöttämiseen ja purkamiseen sekä biokaasun näytteenottoon.

Alla on kaavio maanpinnan alapuolella sijaitsevasta biokaasulaitoksesta:

1 - polttoainegeneraattori (metallista, muovista tai betonista valmistettu säiliö); 2 - bunkkeri substraatin kaatamiseen; 3 - tekninen luukku; 4 - alus, joka toimii vesitiivisteenä; 5 - haaraputki jätteiden purkamiseen; 6 – biokaasun näytteenottoputki.

Kuinka saada biokaasua kotiin?

Ensimmäinen toimenpide on jätteen jauhaminen fraktioon, jonka koko on enintään 10 mm. Joten alustan valmistelu on paljon helpompaa ja bakteerien on helpompi käsitellä raaka-aineita. Saatu massa sekoitetaan perusteellisesti veteen, sen määrä on noin 0,7 l / 1 kg orgaanista ainetta. Kuten edellä mainittiin, vain puhdasta vettä tulee käyttää. Sitten substraatti täytetään tee-se-itse-biokaasulaitoksella, minkä jälkeen reaktori suljetaan hermeettisesti.

Useita kertoja päivän aikana sinun täytyy käydä astiassa sekoittaaksesi sisällön. 5. päivänä voit tarkistaa kaasun läsnäolon, ja jos sitä ilmenee, pumppaa se säännöllisesti kompressorilla sylinteriin. Jos tätä ei tehdä ajoissa, paine reaktorin sisällä kasvaa ja käyminen hidastuu tai jopa pysähtyy kokonaan. 15 päivän kuluttua on tarpeen purkaa osa alustasta ja lisätä sama määrä uutta. Tarkemmat tiedot löytyvät katsomalla video:

Johtopäätös

On todennäköistä, että yksinkertainen biokaasulaitos ei täytä kaikkia tarpeitasi. Mutta ottaen huomioon nykyiset energiaresurssien kustannukset, tämä on jo huomattava apu kotitaloudessa, koska sinun ei tarvitse maksaa raaka-aineista. Ajan myötä, kun olet tiiviisti mukana tuotannossa, pystyt saamaan kaikki ominaisuudet ja tekemään tarvittavat parannukset asennukseen.