Kā iegūt biogāzi no kūtsmēsliem: pārskats par ražotnes pamatprincipiem un dizainu. Ar savām rokām iegūstam biogāzi Biogāze no dzīvnieku izcelsmes atkritumiem

02.05.2020

Energoresursu cenu kāpums liek domāt par pašpietiekamības iespēju. Viena iespēja ir biogāzes stacija. Ar tās palīdzību no kūtsmēsliem, pakaišiem un augu atliekām tiek iegūta biogāze, kuru pēc tīrīšanas var izmantot gāzes iekārtām (plīts, katls), iesūknēt balonos un izmantot kā degvielu automašīnām vai elektroģeneratoriem. Kopumā kūtsmēslu pārstrāde biogāzē var nodrošināt visas mājas vai saimniecības enerģijas vajadzības.

Biogāzes stacijas celtniecība ir veids, kā patstāvīgi nodrošināt energoresursus

Visparīgie principi

Biogāze ir produkts, ko iegūst, sadaloties organiskām vielām. Sabrukšanas/rūgšanas procesā izdalās gāzes, kuras savācot var apmierināt savas mājsaimniecības vajadzības. Iekārtas, kurās notiek šis process, sauc par “biogāzes staciju”.

Biogāzes veidošanās process notiek dažādu baktēriju, kas atrodas pašos atkritumos, dzīvībai svarīgas aktivitātes dēļ. Bet, lai viņi aktīvi “strādātu”, viņiem ir jārada noteikti apstākļi: mitrums un temperatūra. Lai tos izveidotu, tiek būvēta biogāzes stacija. Šis ir ierīču komplekss, kura pamatā ir bioreaktors, kurā notiek atkritumu sadalīšanās, ko pavada gāzes veidošanās.

Kūtsmēslu pārstrādei biogāzē ir trīs veidi:

Psihofiliskais režīms. Temperatūra biogāzes stacijā ir no +5°C līdz +20°C. Šādos apstākļos sadalīšanās process ir lēns, veidojas daudz gāzes, tās kvalitāte ir zema.
Mezofils. Ierīce ieslēdzas šajā režīmā temperatūrā no +30°C līdz +40°C. Šajā gadījumā mezofīlās baktērijas aktīvi vairojas. Šajā gadījumā veidojas vairāk gāzes, apstrādes process aizņem mazāk laika - no 10 līdz 20 dienām.
Termofīls. Šīs baktērijas vairojas temperatūrā virs +50°C. Process ir visātrākais (3-5 dienas), gāzes iznākums ir vislielākais (ideālos apstākļos no 1 kg piegādes var iegūt līdz 4,5 litriem gāzes). Lielākā daļa atsauces tabulu par gāzes ieguvi no apstrādes ir norādītas tieši šim režīmam, tāpēc, izmantojot citus režīmus, ir vērts veikt korekciju uz leju.

Visgrūtākais biogāzes stacijās ir termofīlais režīms. Tam nepieciešama kvalitatīva biogāzes stacijas siltumizolācija, apkure un temperatūras kontroles sistēma. Bet izejā mēs iegūstam maksimālo biogāzes daudzumu. Vēl viena termofīlās apstrādes iezīme ir pārkraušanas neiespējamība. Atlikušie divi režīmi - psihofilais un mezofīlais - ļauj katru dienu pievienot svaigu sagatavoto izejvielu daļu. Bet termofīlajā režīmā īss apstrādes laiks ļauj sadalīt bioreaktoru zonās, kurās tiks apstrādāta tā izejvielu daļa ar dažādiem iekraušanas laikiem.

Biogāzes stacijas shēma

Biogāzes stacijas pamatā ir bioreaktors jeb bunkurs. Tajā notiek fermentācijas process, un tajā uzkrājas iegūtā gāze. Ir arī iekraušanas un izkraušanas bunkurs, radītā gāze tiek izvadīta pa cauruli, kas ievietota augšējā daļā. Tālāk seko gāzes attīrīšanas sistēma - tās tīrīšana un spiediena palielināšana gāzes vadā uz darba.

Mezofiliem un termofīliem režīmiem, lai sasniegtu nepieciešamos režīmus, ir nepieciešama arī bioreaktora apkures sistēma. Šim nolūkam parasti izmanto gāzes apkures katlus. No tā cauruļvadu sistēma nonāk bioreaktorā. Parasti tās ir polimēru caurules, jo tās vislabāk panes atrašanos agresīvā vidē.

Citai biogāzes stacijai nepieciešama vielas sajaukšanas sistēma. Fermentācijas laikā augšpusē veidojas cieta garoza, smagas daļiņas nogulsnējas. Tas viss kopā pasliktina gāzu veidošanās procesu. Lai saglabātu apstrādātās masas viendabīgu stāvokli, ir nepieciešami maisītāji. Tie var būt mehāniski vai pat manuāli. Var palaist ar taimeri vai manuāli. Tas viss ir atkarīgs no tā, kā tiek izgatavota biogāzes stacija. Automatizētas sistēmas uzstādīšana ir dārgāka, taču darbības laikā tai ir jāpievērš minimāla uzmanība.

Biogāzes stacija pēc atrašanās vietas veida var būt:

Virs galvas.
Daļēji iegremdēts.
Apglabāts.

Dārgāk uzstādīt aprakti - nepieciešams liels zemes darbu apjoms. Bet, darbojoties mūsu apstākļos, tie ir labāki - vieglāk organizēt siltināšanu, mazākas apkures izmaksas.

Ko var pārstrādāt

Biogāzes stacija būtībā ir visēdāja – var pārstrādāt jebkuru organisko vielu. Ir piemēroti jebkuri kūtsmēsli un urīns, augu atliekas. Mazgāšanas līdzekļi, antibiotikas, ķīmiskās vielas negatīvi ietekmē procesu. Ir vēlams samazināt to uzņemšanu, jo tie nogalina floru, kas ir iesaistīta apstrādē.

Liellopu kūtsmēsli tiek uzskatīti par ideāliem, jo tie satur mikroorganismus lielos daudzumos. Ja saimniecībā nav govju, noslogojot bioreaktoru, vēlams pievienot daļu pakaišu, lai substrātu apdzīvotu ar nepieciešamo mikrofloru. Augu atliekas iepriekš sasmalcina, atšķaida ar ūdeni. Bioreaktorā tiek sajauktas augu izejvielas un ekskrementi. Šādas “degvielas uzpildīšanas” process aizņem ilgāku laiku, bet pie izejas ar pareizo režīmu mums ir vislielākā produkta iznākums.

Vietas noteikšana

Lai maksimāli samazinātu procesa organizēšanas izmaksas, ir lietderīgi biogāzes staciju izvietot netālu no atkritumu rašanās vietas - pie ēkām, kurās tiek turēti putni vai dzīvnieki. Vēlams izstrādāt konstrukciju tā, lai slodze notiktu gravitācijas ietekmē. No govju kūts vai cūkkūts zem nogāzes var novietot cauruļvadu, pa kuru kūtsmēsli gravitācijas ietekmē ieplūdīs bunkurā. Tas ievērojami vienkāršo reaktora apkopi un arī kūtsmēslu attīrīšanu.

Biogāzes staciju vēlams izvietot tā, lai atkritumi no saimniecības varētu plūst ar gravitācijas spēku

Parasti ēkas ar dzīvniekiem atrodas zināmā attālumā no dzīvojamās ēkas. Tāpēc saražotā gāze būs jānodod patērētājiem. Bet vienas gāzes caurules stiepšana ir lētāka un vienkāršāka nekā kūtsmēslu transportēšanas un iekraušanas līnijas organizēšana.

Bioreaktors

Kūtsmēslu pārstrādes tvertnei tiek izvirzītas diezgan stingras prasības:

Visas šīs prasības biogāzes stacijas būvniecībai ir jāievēro, jo tās nodrošina drošību un rada normālus apstākļus kūtsmēslu pārstrādei biogāzē.

Kādus materiālus var izgatavot

Izturība pret agresīvu vidi ir galvenā prasība materiāliem, no kuriem var izgatavot konteinerus. Substrāts bioreaktorā var būt skābs vai sārmains. Attiecīgi materiāls, no kura izgatavots konteiners, ir labi jāpacieš dažādiem līdzekļiem.

Ne daudzi materiāli atbild uz šiem pieprasījumiem. Pirmā lieta, kas nāk prātā, ir metāls. Tas ir izturīgs, no tā var izgatavot jebkuras formas trauku. Labi ir tas, ka var izmantot jau gatavu konteineru – kaut kādu vecu tvertni. Šajā gadījumā biogāzes stacijas būvniecība prasīs ļoti maz laika. Metāla trūkums ir tāds, ka tas reaģē ar ķīmiski aktīvām vielām un sāk sadalīties. Lai neitralizētu šo mīnusu, metāls ir pārklāts ar aizsargpārklājumu.

Lielisks variants ir polimēru bioreaktora jauda. Plastmasa ir ķīmiski neitrāla, nepūst, nerūsē. Tikai jāizvēlas no tādiem materiāliem, kas iztur sasalšanu un karsēšanu līdz pietiekami augstām temperatūrām. Reaktora sienām jābūt biezām, vēlams armētām ar stiklšķiedru. Šādi konteineri nav lēti, taču tie kalpo ilgu laiku.

Lētāks variants ir biogāzes stacija ar tvertni no ķieģeļiem, betona blokiem, akmens. Lai mūris izturētu lielas slodzes, nepieciešams armēt mūri (katrā 3-5 rindā atkarībā no sienas biezuma un materiāla). Pēc sienas montāžas procesa pabeigšanas ir nepieciešama sienu daudzslāņu apstrāde gan iekšpusē, gan ārpusē, lai nodrošinātu ūdens un gāzes necaurlaidību. Sienas apmestas ar cementa-smilšu sastāvu ar piedevām (piedevām), kas nodrošina vajadzīgās īpašības.

Reaktora izmēra noteikšana

Reaktora tilpums ir atkarīgs no izvēlētās temperatūras kūtsmēslu pārstrādei biogāzē. Visbiežāk tiek izvēlēts mezofīlais - to ir vieglāk uzturēt un tas nozīmē iespēju katru dienu papildus noslogot reaktoru. Biogāzes ražošana pēc normālā režīma sasniegšanas (apmēram 2 dienas) ir stabila, bez pārrāvumiem un kritumiem (kad tiek radīti normāli apstākļi). Šajā gadījumā ir jēga aprēķināt biogāzes stacijas tilpumu atkarībā no kūtsmēslu daudzuma, kas saimniecībā rodas dienā. Viss ir viegli aprēķināts, pamatojoties uz vidējiem datiem.

Kūtsmēslu sadalīšanās mezofilā temperatūrā ilgst no 10 līdz 20 dienām. Attiecīgi tilpumu aprēķina, reizinot ar 10 vai 20. Aprēķinot ir jāņem vērā ūdens daudzums, kas nepieciešams, lai substrāts nonāktu ideālā stāvoklī - tā mitrumam jābūt 85-90%. Atrastais tilpums tiek palielināts par 50%, jo maksimālā slodze nedrīkst pārsniegt 2/3 no tvertnes tilpuma - gāzei jāuzkrājas zem griestiem.

Piemēram, saimniecībā ir 5 govis, 10 cūkas un 40 vistas. Faktiski veidojas 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Lai panāktu vistas kūtsmēslu mitruma saturu līdz 85%, jums jāpievieno nedaudz vairāk par 5 litriem ūdens (tas ir vēl 5 kg). Kopējā masa ir 331,8 kg. Apstrādei 20 dienu laikā nepieciešams: 331,8 kg * 20 \u003d 6636 kg - apmēram 7 kubi tikai substrātam. Atrasto skaitli reizinām ar 1,5 (pieaugums par 50%), iegūstam 10,5 kubikmetrus. Tā būs aprēķinātā biogāzes stacijas reaktora tilpuma vērtība.

Iekraušanas un izkraušanas lūkas ved tieši uz bioreaktora tvertni. Lai substrāts būtu vienmērīgi sadalīts pa visu laukumu, tie ir izgatavoti konteinera pretējos galos.

Izmantojot biogāzes stacijas ierakšanas metodi, iekraušanas un izkraušanas caurules tuvojas korpusam akūtā leņķī. Turklāt caurules apakšējam galam jābūt zem šķidruma līmeņa reaktorā. Tas novērš gaisa iekļūšanu tvertnē. Tāpat uz caurulēm ir uzstādīti rotējošie vai slēgvārsti, kas ir aizvērti normālā stāvoklī. Tie ir atvērti tikai iekraušanai vai izkraušanai.

Tā kā kūtsmēsli var saturēt lielus fragmentus (pagulas elementi, zāles stiebri utt.), Maza diametra caurules bieži aizsērēsies. Tāpēc iekraušanai un izkraušanai tiem jābūt 20-30 cm diametrā, tie jāuzstāda pirms biogāzes stacijas siltināšanas darbu uzsākšanas, bet pēc konteinera uzstādīšanas vietā.

Ērtākais biogāzes stacijas darbības režīms ir ar regulāru substrāta iekraušanu un izkraušanu. Šo operāciju var veikt reizi dienā vai reizi divās dienās. Kūtsmēsli un citas sastāvdaļas tiek iepriekš savāktas uzglabāšanas tvertnē, kur tos nogādā vajadzīgajā stāvoklī - sasmalcina, ja nepieciešams, samitrina un sajauc. Ērtības labad šim konteineram var būt mehānisks maisītājs. Sagatavoto substrātu ielej uztveršanas lūkā. Novietojot uztveršanas konteineru saulē, substrāts tiks iepriekš uzsildīts, kas samazinās nepieciešamās temperatūras uzturēšanas izmaksas.

Uztvērējpiltuves uzstādīšanas dziļumu vēlams aprēķināt tā, lai atkritumi tajā ieplūstu gravitācijas ietekmē. Tas pats attiecas uz izkraušanu bioreaktorā. Labākais gadījums ir tad, ja sagatavotais substrāts kustas gravitācijas ietekmē. Un sagatavošanas laikā to nobloķēs slāpētājs.

Lai nodrošinātu biogāzes stacijas hermētiskumu, lūkām uz pieņemšanas tvertnes un izkraušanas zonā jābūt ar blīvgumijas blīvējumu. Jo mazāk gaisa ir tvertnē, jo tīrāka būs gāze pie izejas.

Biogāzes savākšana un noglabāšana

Biogāzes izvadīšana no reaktora notiek caur cauruli, kuras viens gals atrodas zem jumta, otrs parasti tiek nolaists ūdens blīvē. Tas ir konteiners ar ūdeni, kurā tiek novadīta iegūtā biogāze. Ūdens blīvē ir otra caurule - tā atrodas virs šķidruma līmeņa. Tajā izdalās vairāk tīras biogāzes. Viņu bioreaktora izejā ir uzstādīts gāzes slēgvārsts. Labākais variants ir bumba.

Kādus materiālus var izmantot gāzes pārvades sistēmai? Cinkota metāla caurules un gāzes caurules no HDPE vai PPR. Tiem jānodrošina hermētiskumu, šuves un savienojumus pārbauda ar ziepju putām. Viss cauruļvads ir samontēts no tāda paša diametra caurulēm un veidgabaliem. Nav kontrakciju vai izplešanās.

Piemaisījumu attīrīšana

Iegūtās biogāzes aptuvenais sastāvs ir šāds:

metāns - līdz 60%;
oglekļa dioksīds - 35%;
citas gāzveida vielas (tai skaitā sērūdeņradis, kas gāzei rada nepatīkamu smaku) - 5%.

Lai biogāze nesmirtu un labi degtu, no tās nepieciešams atdalīt oglekļa dioksīdu, sērūdeņradi, ūdens tvaikus. Oglekļa dioksīds tiek noņemts ūdens blīvē, ja iekārtas apakšā ir pievienots dzēstais kaļķis. Šāda grāmatzīme būs periodiski jāmaina (tā kā gāze sāk degt sliktāk, ir pienācis laiks to mainīt).

Gāzes dehidratāciju var veikt divos veidos - izgatavojot gāzes vada hidrauliskās blīves - zem hidrauliskajām blīvēm caurulē ievietojot izliektus posmus, kuros uzkrāsies kondensāts. Šīs metodes trūkums ir nepieciešamība regulāri iztukšot ūdens blīvējumu - ar lielu savāktā ūdens daudzumu tas var bloķēt gāzes pāreju.

Otrs veids ir ievietot filtru ar silikagelu. Princips ir tāds pats kā ūdens blīvē - gāzi ievada silikagelā, izžāvē no vāka apakšas. Izmantojot šo biogāzes žāvēšanas metodi, silikagels ir periodiski jāžāvē. Lai to izdarītu, tas kādu laiku jāuzsilda mikroviļņu krāsnī. Tas uzsilst, mitrums iztvaiko. Jūs varat aizmigt un lietot vēlreiz.

Lai noņemtu sērūdeņradi, tiek izmantots filtrs, kas piekrauts ar metāla skaidām. Tvertnē varat ievietot vecas metāla veļas lupatas. Attīrīšana notiek tieši tādā pašā veidā: gāze tiek piegādāta tvertnes apakšējai daļai, kas piepildīta ar metālu. Pārejot, tas tiek attīrīts no sērūdeņraža, uzkrājas filtra augšējā brīvajā daļā, no kurienes tas tiek izvadīts caur citu cauruli / šļūteni.

Gāzes turētājs un kompresors

Attīrītā biogāze nonāk uzglabāšanas tvertnē – gāzes tvertnē. Tas var būt aizzīmogots plastmasas maisiņš, plastmasas trauks. Galvenais nosacījums ir gāzes necaurlaidība, formai un materiālam nav nozīmes. Biogāze tiek uzglabāta gāzes tvertnē. No tā ar kompresora palīdzību gāze ar noteiktu spiedienu (ko nosaka kompresors) jau tiek piegādāta patērētājam - uz gāzes plīti vai katlu. Šo gāzi var izmantot arī elektroenerģijas ražošanai, izmantojot ģeneratoru.

Lai izveidotu stabilu spiedienu sistēmā pēc kompresora, vēlams uzstādīt uztvērēju - nelielu ierīci spiediena pārspriegumu izlīdzināšanai.

Sajaukšanas ierīces

Lai biogāzes stacija normāli darbotos, nepieciešams regulāri maisīt šķidrumu bioreaktorā. Šis vienkāršais process atrisina daudzas problēmas:

sajauc svaigu slodzes daļu ar baktēriju koloniju;
veicina saražotās gāzes izdalīšanos;
izlīdzina šķidruma temperatūru, izslēdzot siltākas un aukstākas zonas;
saglabā substrāta viendabīgumu, novēršot dažu sastāvdaļu nogulsnēšanos vai virskārtu.

Parasti mazai pašdarinātai biogāzes stacijai ir mehāniski maisītāji, kurus darbina muskuļu spēks. Sistēmās ar lielu tilpumu maisītājus var darbināt ar dzinējiem, kurus ieslēdz taimeris.

Otrs veids ir sajaukt šķidrumu, izlaižot caur to daļu no radītās gāzes. Lai to izdarītu, pēc metatankas atstāšanas tiek novietota tēja un daļa gāzes tiek ielejama reaktora apakšējā daļā, kur tā iziet caur cauruli ar caurumiem. Šo gāzes daļu nevar uzskatīt par patēriņu, jo tā tomēr atkal nonāk sistēmā un rezultātā nonāk gāzes tvertnē.

Trešā sajaukšanas metode ir ar fekāliju sūkņu palīdzību izsūknēt substrātu no apakšējās daļas, izliet to augšpusē. Šīs metodes trūkums ir atkarība no elektroenerģijas pieejamības.

Apkures sistēma un siltumizolācija

Nesildot apstrādāto vircu, vairosies psihofīlās baktērijas. Apstrādes process šajā gadījumā prasīs no 30 dienām, un gāzes ieguve būs maza. Vasarā siltumizolācijas un slodzes priekšsildīšanas klātbūtnē ir iespējams sasniegt temperatūru līdz 40 grādiem, kad sākas mezofilo baktēriju attīstība, bet ziemā šāda iekārta praktiski nedarbojas - procesi norit ļoti gausi. Pie temperatūras zem +5°C tie praktiski sasalst.

Ko sildīt un kur novietot

Lai iegūtu labākos rezultātus, tiek izmantots siltums. Visracionālākā ir ūdens sildīšana no katla. Katls var darboties ar elektrību, cieto vai šķidro kurināmo, to var darbināt arī ar saražoto biogāzi. Maksimālā temperatūra, līdz kurai ūdens jāuzsilda, ir +60°C. Karstākas caurules var izraisīt daļiņu pielipšanu virsmai, kā rezultātā samazinās apkures efektivitāte.

Var izmantot arī tiešo apkuri - ievietojiet sildelementus, taču, pirmkārt, ir grūti organizēt sajaukšanu, otrkārt, substrāts pielips pie virsmas, samazinot siltuma pārnesi, sildelementi ātri izdegs

Biogāzes staciju var apsildīt, izmantojot standarta apkures radiatorus, vienkārši spolē savītas caurules, metinātus reģistrus. Labāk ir izmantot polimēru caurules - metāla plastmasas vai polipropilēna. Piemērotas ir arī gofrētās nerūsējošā tērauda caurules, tās ir vieglāk ieguldāmas, īpaši cilindriskos vertikālos bioreaktoros, bet gofrētā virsma provocē nogulumu uzkrāšanos, kas nav īpaši laba siltuma pārnesei.

Lai samazinātu daļiņu nogulsnēšanās iespējamību uz sildelementiem, tie tiek novietoti maisītāja zonā. Tikai šajā gadījumā viss ir jāprojektē tā, lai maisītājs nevarētu pieskarties caurulēm. Bieži vien šķiet, ka sildītājus labāk novietot no apakšas, taču prakse ir parādījusi, ka apakšā esošo nosēdumu dēļ šāda apkure ir neefektīva. Tāpēc racionālāk ir sildītājus novietot uz biogāzes stacijas metatvertnes sienām.

Ūdens sildīšanas metodes

Atkarībā no cauruļu izvietojuma apkure var būt ārēja vai iekšēja. Atrodoties iekštelpās, apkure ir efektīva, bet sildītāju remonts un apkope nav iespējama bez sistēmas izslēgšanas un atsūknēšanas. Tāpēc īpaša uzmanība tiek pievērsta materiālu izvēlei un savienojumu kvalitātei.

Apkure palielina biogāzes stacijas produktivitāti un samazina izejvielu apstrādes laiku

Ja sildītāji atrodas ārā, nepieciešams vairāk siltuma (biogāzes stacijas satura apkures izmaksas ir daudz lielākas), jo daudz siltuma tiek tērēts sienu apsildīšanai. Bet sistēma vienmēr ir pieejama remontam, un apkure ir vienmērīgāka, jo barotne tiek uzkarsēta no sienām. Vēl viens šī risinājuma pluss ir tas, ka maisītāji nevar sabojāt apkures sistēmu.

Kā izolēt

Bedres apakšā vispirms ielej izlīdzinošo smilšu slāni, pēc tam siltumizolācijas slāni. Tas var būt māls, kas sajaukts ar salmiem un keramzīts, izdedži. Visas šīs sastāvdaļas var sajaukt, var liet atsevišķos slāņos. Tie ir nolīdzināti horizontā, uzstādīta biogāzes stacijas jauda.

Bioreaktora malas var izolēt ar moderniem materiāliem vai klasiskām vecmodīgām metodēm. No vecmodīgām metodēm - pārklāšana ar māliem un salmiem. To uzklāj vairākos slāņos.

No mūsdienu materiāliem var izmantot augsta blīvuma ekstrudēta putupolistirola, zema blīvuma gāzbetona blokus,. Tehnoloģiski vismodernākais šajā gadījumā ir poliuretāna putas (PPU), taču pakalpojumi to pielietošanai nav lēti. Bet izrādās bezšuvju siltumizolācija, kas samazina apkures izmaksas. Ir vēl viens siltumizolācijas materiāls - putu stikls. Plāksnēs tas ir ļoti dārgs, bet tā kaujas vai drupatas maksā diezgan dārgi, un pēc īpašībām tas ir gandrīz ideāls: tas neuzsūc mitrumu, nebaidās no sasalšanas, labi panes statiskās slodzes un ar zemu siltumvadītspēju. .

Viens no lauksaimniecībā risināmajiem uzdevumiem ir kūtsmēslu un augu atkritumu iznīcināšana. Un šī ir diezgan nopietna problēma, kurai nepieciešama pastāvīga uzmanība. Pārstrāde prasa ne tikai laiku un pūles, bet arī pienācīgu daudzumu. Mūsdienās ir vismaz viens veids, kā pārvērst šīs galvassāpes par ienākumu posteni: kūtsmēslu pārstrāde biogāzē. Tehnoloģijas pamatā ir dabisks kūtsmēslu un augu atlieku sadalīšanās process tajos esošo baktēriju dēļ. Viss uzdevums ir radīt īpašus apstākļus vispilnīgākajai sadalīšanai. Šie apstākļi ir skābekļa pieejamības trūkums un optimālā temperatūra (40-50 o C).

Visi zina, kā kūtsmēslus visbiežāk izmet: sakrauj kaudzēs, tad pēc raudzēšanas izved uz laukiem. Šajā gadījumā iegūtā gāze tiek izlaista atmosfērā, un tur aizlido arī 40% no sākotnējā vielā esošā slāpekļa un lielākā daļa fosfora. Iegūtais mēslojums nebūt nav ideāls.

Lai iegūtu biogāzi, nepieciešams, lai kūtsmēslu sadalīšanās process notiktu bez skābekļa pieejamības, slēgtā tilpumā. Šajā gadījumā gan slāpeklis, gan fosfors paliek atlikuma produktā, un gāze uzkrājas tvertnes augšējā daļā, no kurienes to var viegli izsūknēt. Tiek iegūti divi peļņas avoti: tieša gāze un efektīvais mēslojums. Turklāt mēslojums ir augstākās kvalitātes un 99% drošs: lielākā daļa patogēnu un helmintu oliņu iet bojā, kūtsmēslos esošās nezāļu sēklas zaudē dīgtspēju. Ir pat līnijas šo atlikumu iepakošanai.

Otrs priekšnoteikums kūtsmēslu pārstrādes procesam biogāzē ir optimālas temperatūras uzturēšana. Biomasā esošās baktērijas zemā temperatūrā ir neaktīvas. Tie sāk darboties pie apkārtējās vides temperatūras +30 o C. Turklāt kūtsmēslos ir divu veidu baktērijas:

Visefektīvākās ir termofīlās iekārtas ar temperatūru no +43 o C līdz +52 o C: tajos kūtsmēslus apstrādā 3 dienas, no 1 litra bioreaktora lietderīgās platības iegūst līdz 4,5 litriem biogāzes (tā ir maksimālā jauda) . Bet +50 o C temperatūras uzturēšana prasa ievērojamas enerģijas izmaksas, kas nav izdevīgi katrā klimatā. Tāpēc biežāk biogāzes stacijas darbojas mezofilā temperatūrā. Šajā gadījumā apstrādes laiks var būt 12-30 dienas, iznākums ir aptuveni 2 litri biogāzes uz 1 litru bioreaktora tilpuma.

Gāzes sastāvs mainās atkarībā no izejvielas un apstrādes apstākļiem, bet aptuveni tas ir šāds: metāns - 50-70%, oglekļa dioksīds - 30-50%, kā arī satur nelielu daudzumu sērūdeņraža (mazāk par 1%). ) un ļoti neliels daudzums amonjaka, ūdeņraža un slāpekļa savienojumu. Atkarībā no iekārtas konstrukcijas, biogāze var saturēt ievērojamu daudzumu ūdens tvaiku, kam būs nepieciešama dehidratācija (pretējā gadījumā tā vienkārši nedeg). Kā izskatās rūpnieciskā instalācija, parādīts video.

Var teikt, vesela gāzes ražotne. Bet privātam pagalmam vai nelielai saimniecībai šādi apjomi ir bezjēdzīgi. Vienkāršāko biogāzes iekārtu ir viegli izdarīt ar savām rokām. Bet jautājums ir: "Kur tālāk sūtīt biogāzi?" Iegūtās gāzes siltumspēja ir no 5340 kcal / m3 līdz 6230 kcal / m3 (6,21 - 7,24 kWh / m3). Tāpēc to var piegādāt gāzes katlam siltuma (apkures un karstā ūdens) ģenerēšanai, vai elektroenerģijas ražošanas stacijai, gāzes plītij u.c. Tā biogāzes stacijas projektētājs Vladimirs Rašins izmanto kūtsmēslus no savas paipalu audzētavas.

Izrādās, ka, turot vismaz nedaudz vairāk vai mazāk pieklājīgu mājlopu un mājputnu daudzumu, jūs varat pilnībā apmierināt savas mājsaimniecības vajadzības pēc siltuma, gāzes un elektrības. Un, ja automašīnās uzstādāt gāzes iekārtas, tad degvielu autoparkam. Ņemot vērā, ka enerģijas daļa ražošanas izmaksās ir 70–80%, jūs varat ietaupīt tikai uz bioreaktoru un pēc tam nopelnīt daudz naudas. Zemāk redzams biogāzes stacijas rentabilitātes ekonomiskā aprēķina ekrānuzņēmums mazai saimniecībai (uz 2014. gada septembri). Ekonomiku nevar saukt par mazu, bet tā noteikti nav arī liela. Atvainojamies par terminoloģiju – tāds ir autora stils.

Tas ir aptuvens nepieciešamo izmaksu un iespējamo ienākumu sadalījums Paštaisīto biogāzes staciju shēmas

Paštaisīto biogāzes staciju shēmas

Vienkāršākā biogāzes stacijas shēma ir noslēgts konteiners - bioreaktors, kurā ielej sagatavoto vircu. Attiecīgi ir lūka kūtsmēslu iekraušanai un lūka apstrādāto izejvielu izkraušanai.

Vienkāršākā biogāzes stacijas shēma bez "zvaniņiem un svilpieniem"

Tvertne nav pilnībā piepildīta ar substrātu: 10-15% no tilpuma jāpaliek brīvai, lai savāktu gāzi. Tvertnes vākā ir iebūvēta gāzes caurule. Tā kā iegūtā gāze satur diezgan lielu ūdens tvaiku daudzumu, tā šādā formā nedeg. Tāpēc ir nepieciešams to izlaist caur ūdens blīvējumu drenāžai. Šajā vienkāršajā ierīcē lielākā daļa ūdens tvaiku kondensēsies, un gāze jau labi sadegs. Pēc tam gāzi vēlams attīrīt no nedegoša sērūdeņraža, un tikai tad to var ievadīt gāzes turētājā - tvertnē gāzes savākšanai. Un no turienes jau ir iespējams audzēt līdz patērētājiem: barot to katlā vai gāzes plītī. Kā ar savām rokām izgatavot filtrus biogāzes stacijai, skatiet videoklipu.

Uz virsmas tiek novietotas lielas rūpnieciskās iekārtas. Un tas principā ir saprotams - zemes darbu apjoms ir pārāk liels. Bet mazajās saimniecībās bunkura bļoda tiek aprakta zemē. Tas, pirmkārt, ļauj samazināt nepieciešamās temperatūras uzturēšanas izmaksas, un, otrkārt, privātā pagalmā ierīču jau ir pietiekami daudz.

Tvertni var ņemt gatavu, vai arī izraktā bedrē izgatavot no ķieģeļiem, betona utt. Bet šajā gadījumā būs jārūpējas par gaisa necaurlaidību un šķēršļiem: process ir anaerobs - bez gaisa piekļuves, tāpēc nepieciešams izveidot skābekli necaurlaidīgu slāni. Konstrukcija izrādās daudzslāņu, un šāda bunkura izgatavošana ir ilgs un dārgs process. Tāpēc gatavo konteineru ir lētāk un vieglāk aprakt. Iepriekš tās noteikti bija metāla mucas, bieži vien no nerūsējošā tērauda. Šodien, kad tirgū parādījās PVC konteineri, jūs varat tos izmantot. Tie ir ķīmiski neitrāli, tiem ir zema siltumvadītspēja, ilgs kalpošanas laiks, un tie ir vairākas reizes lētāki nekā nerūsējošais tērauds.

Bet iepriekš aprakstītajai biogāzes stacijai būs zema produktivitāte. Lai aktivizētu apstrādes procesu, ir nepieciešama aktīva masas sajaukšana tvertnē. Pretējā gadījumā uz virsmas vai pamatnes biezumā veidojas garoza, kas palēnina sadalīšanās procesu, un izejā tiek iegūts mazāk gāzes. Sajaukšana tiek veikta jebkurā pieejamā veidā. Piemēram, kā parādīts video. Šajā gadījumā var izgatavot jebkuru disku.

Ir vēl viens slāņu sajaukšanas veids, bet nemehānisks - barbitācija: zem spiediena saražotā gāze tiek ievadīta kūtsmēslu tvertnes apakšējā daļā. Paceļoties augšā, gāzes burbuļi salauzīs garozu. Tā kā tiek piegādāta viena un tā pati biogāze, pārstrādes nosacījumi nemainīsies. Arī šo gāzi nevar uzskatīt par izdevumiem – tā atkal iekritīs gāzes tvertnē.

Kā minēts iepriekš, labas darbības nodrošināšanai ir nepieciešama augsta temperatūra. Lai netērētu pārāk daudz naudas šīs temperatūras uzturēšanai, ir jāparūpējas par izolāciju. Kādu siltumizolatoru izvēlēties, protams, ir jūsu bizness, taču šodien optimālākais ir putupolistirols. Tas nebaidās no ūdens, to neietekmē sēnītes un grauzēji, tam ir ilgs kalpošanas laiks un izcilas siltumizolācijas īpašības.

Bioreaktora forma var būt dažāda, bet visizplatītākā ir cilindriska. Pamatnes sajaukšanas sarežģītības ziņā tas nav ideāls, bet tiek izmantots biežāk, jo cilvēkiem ir uzkrāta liela pieredze šādu konteineru būvniecībā. Un, ja šāds cilindrs ir sadalīts ar starpsienu, tad tos var izmantot kā divas atsevišķas tvertnes, kurās process tiek nobīdīts laikā. Tajā pašā laikā starpsienā var iebūvēt sildelementu, tādējādi atrisinot problēmu ar temperatūras uzturēšanu uzreiz divās kamerās.

Vienkāršākajā variantā paštaisītas biogāzes stacijas ir taisnstūrveida bedre, kuras sienas ir betonētas un hermētiskuma labad apstrādātas ar stikla šķiedras un poliestera sveķu slāni. Šim konteineram ir vāks. Tas ir ārkārtīgi neērti darbībā: ir grūti īstenot sildīšanu, sajaukšanu un raudzētās masas noņemšanu, nav iespējams panākt pilnīgu apstrādi un augstu efektivitāti.

Nedaudz labāka situācija ir ar tranšeju biogāzes kūtsmēslu pārstrādes rūpnīcām. Tiem ir slīpas malas, kas atvieglo svaigu kūtsmēslu iekraušanu. Ja dibenu taisīsi slīpu, tad uzrūgusī masa gravitācijas ietekmē kustēsies vienā virzienā un to būs vieglāk atlasīt. Šādās instalācijās ir nepieciešams nodrošināt siltumizolāciju ne tikai sienām, bet arī pārsegumiem. Šādu biogāzes iekārtu ar savām rokām ir viegli ieviest. Bet pilnīgu apstrādi un maksimālo gāzes daudzumu tajā nevar sasniegt. Pat sildot.

Galvenās tehniskās problēmas ir atrisinātas, un tagad jūs zināt vairākus veidus, kā uzbūvēt kūtsmēslu biogāzes iekārtu. Palikušas tehnoloģiskās nianses.

Ko var pārstrādāt un kā sasniegt labus rezultātus

Jebkura dzīvnieka kūtsmēslos ir to pārstrādei nepieciešami organismi. Ir konstatēts, ka gremošanas procesā un gāzes ražošanā ir iesaistīti vairāk nekā tūkstotis dažādu mikroorganismu. Vissvarīgāko lomu spēlē metāna veidotāji. Tāpat tiek uzskatīts, ka visi šie mikroorganismi optimālās proporcijās ir atrodami liellopu kūtsmēslos. Jebkurā gadījumā, pārstrādājot šāda veida atkritumus kombinācijā ar augu masu, izdalās lielākais biogāzes daudzums. Tabulā parādīti vidējie dati par izplatītākajiem lauksaimniecības atkritumu veidiem. Lūdzu, ņemiet vērā, ka šādu gāzes daudzumu var iegūt ideālos apstākļos.

Lai nodrošinātu labu produktivitāti, ir nepieciešams uzturēt noteiktu substrāta mitrumu: 85-90%. Bet ir jāizmanto ūdens, kas nesatur svešas ķīmiskas vielas. Šķīdinātāji, antibiotikas, mazgāšanas līdzekļi u.c. negatīvi ietekmē procesus. Tāpat normālai procesa gaitai vircai nevajadzētu saturēt lielus fragmentus. Maksimālais fragmentu izmērs: 1 * 2 cm, labāki ir mazāki. Tāpēc, ja plānojat pievienot augu sastāvdaļas, tad tās ir jāsasmalcina.

Normālai apstrādei substrātā ir svarīgi uzturēt optimālu pH līmeni: 6,7-7,6 robežās. Parasti barotnei ir normāls skābums, un tikai reizēm skābi veidojošās baktērijas attīstās ātrāk nekā metānu veidojošās. Tad vide kļūst skāba, samazinās gāzes veidošanās. Lai sasniegtu optimālo vērtību, substrātam pievieno parasto kaļķi vai soda.

Tagad nedaudz par laiku, kas nepieciešams kūtsmēslu apstrādei. Kopumā laiks ir atkarīgs no radītajiem apstākļiem, bet pirmās gāzes var sākt plūst jau trešajā dienā pēc fermentācijas sākuma. Visaktīvākā gāzes veidošanās notiek kūtsmēslu sadalīšanās laikā par 30-33%. Lai varētu orientēties laikā, pieņemsim, ka pēc divām nedēļām substrāts sadalās par 20-25%. Tas ir, optimālai apstrādei vajadzētu ilgt mēnesi. Šajā gadījumā mēslojums ir visaugstākās kvalitātes.

Bunkura tilpuma aprēķins apstrādei

Mazām saimniecībām optimālais iestatījums ir pastāvīga darbība – tas ir tad, kad katru dienu mazās porcijās tiek piegādāti svaigi kūtsmēsli un izņemti vienādās porcijās. Lai process netiktu traucēts, ikdienas slodzes daļa nedrīkst pārsniegt 5% no apstrādātā apjoma.

Paštaisītas iekārtas kūtsmēslu pārstrādei biogāzē nav pilnības virsotne, taču tās ir diezgan efektīvas

Pamatojoties uz to, jūs varat viegli noteikt nepieciešamo tvertnes tilpumu paštaisītai biogāzes stacijai. Jums ir jāreizina ikdienas kūtsmēslu daudzums no savas saimniecības (jau atšķaidīts ar mitruma saturu 85–90%) ar 20 (tas attiecas uz mezofilām temperatūrām, termofīlām temperatūrām jums būs jāreizina ar 30). Iegūtajam skaitlim jāpieskaita vēl 15-20% - brīva vieta biogāzes savākšanai zem kupola. Jūs zināt galveno parametru. Visas turpmākās sistēmas izmaksas un parametri ir atkarīgi no tā, kura biogāzes stacijas shēma ir izvēlēta realizācijai un kā visu izdarīsiet. Pilnīgi iespējams iztikt ar improvizētiem materiāliem, vai arī varat pasūtīt pabeigtu uzstādīšanu. Rūpnīcu izstrāde izmaksās no 1,5 miljoniem eiro, instalācijas no Kuļibiņiem būs lētākas.

Juridiskā reģistrācija

Uzstādīšana būs jāsaskaņo ar VVD, gāzes inspekciju un ugunsdzēsējiem. Jums būs nepieciešams:

Instalācijas tehnoloģiskā shēma.
Iekārtu un komponentu izkārtojuma plāns, atsaucoties uz pašu instalāciju, siltummezgla uzstādīšanas vietu, cauruļvadu un elektropārvades līniju izvietojumu un sūkņa pieslēgumu. Zibensnovedējs un piebraucamie ceļi ir jāatzīmē diagrammā.
Ja iekārta tiks izvietota telpās, būs nepieciešams arī ventilācijas plāns, kas nodrošinās vismaz astoņas kopējā gaisa apmaiņas telpā.

Kā redzat, birokrātija šeit ir neaizstājama.

Visbeidzot, nedaudz par instalācijas veiktspēju. Vidēji biogāzes stacija dienā saražo gāzes daudzumu, kas divas reizes pārsniedz rezervuāra lietderīgo tilpumu. Tas ir, 40 m 3 vircas dienā dos 80 m 3 gāzes. Aptuveni 30% tiks tērēti paša procesa nodrošināšanai (galvenā izdevumu pozīcija ir apkure). Tie. pie izejas saņemsiet 56 m 3 biogāzes dienā. Trīs cilvēku ģimenes vajadzību segšanai un vidējas mājas apsildīšanai, pēc statistikas, nepieciešami 10 m 3. Neto bilancē jums ir 46 m 3 dienā. Un tas ir ar nelielu instalāciju.

Rezultāti

Ieguldot nedaudz naudas biogāzes stacijas celtniecībā (dari pats vai noslēdzot), Jūs ne tikai nodrošināsiet savas vajadzības un vajadzības pēc siltuma un gāzes, bet arī varēsiet pārdot gāzi, kā arī augstu - kvalitatīvi mēslošanas līdzekļi, kas iegūti pārstrādes rezultātā.

Ikviens var radīt biogāzi pats. Tam nav nepieciešamas īpašas zināšanas un īpašas prasmes atjaunojamo energoresursu jomā. Ja katrs cilvēks domā par apkārtējo pasauli, situācija ar ekoloģiju uz Zemes ievērojami uzlabosies.

Kūtsmēslu gāze ir realitāte. To patiešām var iegūt no kūtsmēsliem, kas vienā vai otrā veidā mēslo zemi. Bet jūs varat to laist apgrozībā un iegūt īstu gāzi.

Lai ar savām rokām mājās iegūtu gāzi no kūtsmēsliem, tiek izmantota saimniecības biogāzes iekārta. Dabasgāzi var iegūt, izmantojot bioreaktoru tieši fermā. Šādi to dara daudzi zemnieki. Šim nolūkam jums nav jāiegādājas īpaša degviela. Pietiekami daudz dabisko izejvielu.

Bioreaktorā jāiekļauj no 1 līdz 8-10 kubikmetriem. privātās ražošanas atkritumi, vistu mēsli. Izejvielu ražošana un apstrāde ar šādu tilpumu ierīcē varēs apstrādāt vairāk nekā 50 kg kūtsmēslu. Lai izgatavotu biogāzes staciju, jāatrod rasējumi, pēc kuriem tiek izgatavota iekārta, kā arī nepieciešama diagramma.

Instalācijas darbība tiek veikta vairākos posmos:

Izejvielu sajaukšana;

Apkure;

Biogāzes izolācija.

Pašmāju iekārta ļaus jums īsā laikā iegūt gāzi no kūtsmēsliem. To var salikt neatkarīgi, izmantojot diagrammas un rasējumus. Siltuma ģeneratoram var izvēlēties katlus ūdens sildīšanai. Lai savāktu gāzi uz vietas, nepieciešama gāzes tvertne. Tas savāc un uzglabā gāzi.

Atcerieties, ka tvertnē esošie piemaisījumi un gruži laiku pa laikam ir jāiztīra.

Jūs varat iegūt gāzi no kūtsmēsliem, izmantojot biogāzes iekārtu. To var veidot ar rokām. Nosakiet pārstrādājamo izejvielu apjomu, izvēlieties piemērotu konteineru, kurā izejvielas tiks apstrādātas un sajauktas - tā notiek ar metānu piesātinātas gāzes ražošana biodegvielā.

Biogāzes ražošana mājās

Pastāv stereotips, ka biogāzi var iegūt tikai specializētās nozarēs un saimniecībās. Tomēr tā nav. Šodien jūs varat ražot biogāzi mājās.

Biogāze ir dažādu gāzu kopums, kas rodas, sadaloties organiskajām vielām. Ir vērts zināt, ka biogāze ir viegli uzliesmojoša. Tas viegli uzliesmo ar tīru liesmu.

Mēs atzīmējam biogāzes stacijas priekšrocības mājās:

Biogāzes iegūšana bez dārgām iekārtām;
Izmantojot savu ;
Dabiskas un brīvas izejvielas kūtsmēslu vai augu veidā;
Rūpes par vidi.

Biogāzes stacijas turēšana mājās ir ienesīgs bizness vasarnīcas īpašniekam. Lai veiktu šādu instalāciju, ir nepieciešams neliels līdzekļu daudzums: divas mucas pa 200 litriem katrā, 50 litru muca, kanalizācijas caurules, gāzes šļūtene un krāns.

Kā redzat, lai veiktu uzstādīšanu pats, jums pat nav jāiegādājas papildu rīki. Mucas, jaucējkrānu, šļūtenes un caurules gandrīz vienmēr var atrast kotedžu īpašnieku saimniecībā. Gāzes ģenerators ir rūpes par vidi, kā arī jūsu iespēja izmantot alternatīvu enerģijas un degvielas avotu.

Kāpēc lauksaimniecībai nepieciešama biogāzes iekārta

Daži zemnieki, vasarnieki, privātmāju īpašnieki neredz vajadzību taisīt biogāzes staciju. No pirmā acu uzmetiena tā ir. Bet tad, kad īpašnieki redz visas priekšrocības, jautājums par šādas instalācijas nepieciešamību pazūd.

Pirmais acīmredzamais iemesls, lai saimniecībā izveidotu biogāzes staciju, ir iegūt elektrību, apkuri, kas ļaus par elektrību maksāt mazāk.

Izmantot savu enerģiju ir lētāk nekā maksāt par tās piegādi saimniecībai.

Vēl viens galvenais iemesls nepieciešamībai izveidot iekārtu ir pilna bezatkritumu ražošanas cikla organizēšana. Kā ierīces izejmateriālu mēs izmantojam kūtsmēslus vai mēsli. Pēc apstrādes mēs iegūstam jaunu gāzi.

Trešais iemesls par labu biogāzes stacijai ir efektīva apstrāde un ietekme uz vidi.

3 biogāzes stacijas priekšrocības:

Enerģijas iegūšana ģimenes saimniecības uzturēšanai;
Pabeigtā cikla organizēšana;
Efektīva izejvielu izmantošana.

Instalācija fermā liecina par jūsu efektivitāti un rūpēm par apkārtējo pasauli. Bioģeneratori ietaupa milzīgu naudas summu, padarot ražošanu bez atkritumiem, efektīvu resursu un izejvielu sadali, kā arī jūsu pilnīgu pašpietiekamību.

Siltumsūkni ir viegli montēt ar savām rokām no vecās mājas iekārtas. Viss process ir aprakstīts šajā rakstā:

Jautājums efektīvai ekonomikai: kā pareizi iegūt metānu

Metāns ir galvenā biogāzes sastāvdaļa. Pati biogāze ir dažādu gāzu maisījums. Starp tiem metāns ir vissvarīgākais.

Izcelsim faktorus, kas ietekmē metāna ražošanu:

Vide;
Kvalitatīvas izejvielas;
Izejvielu sajaukšanas biežums uzstādīšanas tvertnē.

Sajauciet izejvielas traukā ar dakšiņu un vismaz reizi dienā, ideālā gadījumā - sešas reizes.

Metāna ražošana ir tieši saistīta ar biogāzes ražošanu. Jo labāk apstrādāsiet biogāzes iegūšanas procesu, jo labāk iegūsiet biogāzi izejā. Lai to izdarītu, jums ir jāizmanto tikai augstas kvalitātes izejvielas, jāuzrauga vieta, kur atrodas instalācija, un jāsamaisa tvertnes saturs. Tad jūs pareizi iegūsit metānu.

DIY biogāzes stacija (video)

Arvien vairāk atbalstītāju kļūst par vides saglabāšanu tās sākotnējā formā. Bez emisijām un vides piesārņojuma. Biogāzes stacijas atrisina šo problēmu. Turklāt biogāzes stacijas īpašnieks personīgi saņem tiešus naudas ieguvumus no tās izmantošanas.

Tradicionālo enerģijas nesēju nemitīgā sadārdzināšanās mudina mājamatniekus radīt paštaisītas iekārtas, kas ļauj ar savām rokām iegūt biogāzi no atkritumiem. Izmantojot šo pieeju lauksaimniecībai, ir iespējams ne tikai iegūt lētu enerģiju mājas apkurei un citām vajadzībām, bet arī izveidot organisko atkritumu pārstrādes procesu un iegūt bezmaksas mēslojumu turpmākai iestrādāšanai augsnē.

Pārpalikumu saražoto biogāzi, kā arī mēslojumu var pārdot par tirgus vērtību ieinteresētiem patērētājiem, pārvēršot naudā to, kas burtiski “guļ zem kājām”. Lielie zemnieki var atļauties iegādāties rūpnieciski ražotas biogāzes stacijas. Šāda aprīkojuma izmaksas ir diezgan augstas. Taču atdeve no tās darbības atbilst veiktajām investīcijām. Mazāk jaudīgas iekārtas, kas darbojas pēc tāda paša principa, var montēt atsevišķi no pieejamajiem materiāliem un detaļām.

Kas ir biogāze un kā tā tiek ražota?

Biomasas pārstrādes rezultātā tiek iegūta biogāze

Biogāze ir klasificēta kā videi draudzīga degviela. Pēc īpašībām biog daudzējādā ziņā ir līdzīgs rūpnieciskā mērogā ražotai dabasgāzei. Biogāzes ražošanas tehnoloģiju var attēlot šādi:

speciālā traukā, ko sauc par bioreaktoru, notiek biomasas pārstrādes process, piedaloties anaerobām baktērijām bezgaisa fermentācijas apstākļos noteiktu periodu, kura ilgums ir atkarīgs no iekrauto izejvielu apjoma;
rezultātā izdalās gāzu maisījums, kas sastāv no 60% metāna, 35% oglekļa dioksīda, 5% no citām gāzveida vielām, starp kurām nelielā daudzumā ir sērūdeņradis;
iegūtā gāze tiek pastāvīgi izņemta no bioreaktora un pēc tīrīšanas tiek nosūtīta paredzētajai lietošanai;
pārstrādātie atkritumi, kas kļuvuši par kvalitatīvu mēslojumu, periodiski tiek izņemti no bioreaktora un izvesti uz laukiem.

Vizuāla biodegvielas ražošanas procesa diagramma

Lai izveidotu nepārtrauktu biogāzes ražošanu mājas apstākļos, ir jābūt lauksaimniecības un lopkopības uzņēmumiem vai tiem jābūt pieejamiem. Nodarboties ar biogāzes ražošanu ir ekonomiski izdevīgi tikai tad, ja ir bezmaksas kūtsmēslu un citu organisko dzīvnieku atkritumu piegādes avots.

Gāzes apkure joprojām ir visdrošākā apkures metode. Vairāk par autonomo gazifikāciju varat uzzināt šādā materiālā:

Bioreaktoru veidi

Biogāzes ražošanas iekārtas atšķiras pēc izejvielu iekraušanas veida, iegūtās gāzes savākšanas, reaktora izvietojuma attiecībā pret zemes virsmu un ražošanas materiāla. Betons, ķieģelis un tērauds ir vispiemērotākie materiāli bioreaktoru celtniecībai.

Atbilstoši iekraušanas veidam tiek izdalītas bioinstalācijas, kurās tiek iekrauta noteikta izejvielu daļa, kas iziet apstrādes ciklu un pēc tam tiek pilnībā izkrauta. Gāzes ražošana šajos blokos ir nestabila, taču tajos var iekraut jebkāda veida izejvielas. Parasti tiem ir vertikāls izvietojums un tie aizņem maz vietas.

Otrā tipa sistēmā katru dienu tiek iekrauta daļa organisko atkritumu un tiek izkrauta gatavā raudzētā mēslojuma daļa, kas ir vienāda ar to pēc tilpuma. Darba maisījums vienmēr paliek reaktorā. Tā sauktā nepārtrauktās iekraušanas iekārta pastāvīgi ražo vairāk biogāzes un ir ļoti populāra zemnieku vidū. Būtībā šie reaktori atrodas horizontāli un ir ērti, ja objektā ir brīva vieta.

Izvēlētais biogāzes savākšanas veids nosaka reaktora konstrukcijas īpatnības.

balonu sistēmas sastāv no gumijas vai plastmasas karstumizturīga cilindra, kurā ir apvienots reaktors un gāzes turētājs. Šāda veida reaktoru priekšrocības ir dizaina vienkāršība, izejmateriālu iekraušana un izkraušana, tīrīšanas un transportēšanas vienkāršība un zemās izmaksas. Trūkumi ietver īsu kalpošanas laiku, 2-5 gadus, bojājumu iespējamību ārējas ietekmes rezultātā. Cisternu reaktoros ietilpst arī kanāla tipa iekārtas, kuras Eiropā plaši izmanto šķidro atkritumu un notekūdeņu pārstrādei. Šāda gumijas virsma ir efektīva augstā apkārtējās vides temperatūrā un nepastāv risks sabojāt cilindru. Fiksētai kupola konstrukcijai ir pilnībā slēgts reaktors un papildu tvertne vircas izvadīšanai. Gāze uzkrājas kupolā, iekraujot nākamo izejmateriāla porciju, apstrādātā masa tiek iegrūsta kompensācijas tvertnē.
Peldošās kupolveida biosistēmas sastāv no monolīta bioreaktora, kas atrodas pazemē, un pārvietojamas gāzes tvertnes, kas peld speciālā ūdens kabatā vai tieši izejmateriālā un paceļas gāzes spiediena ietekmē. Peldošā kupola priekšrocība ir darbības vienkāršība un iespēja noteikt gāzes spiedienu pēc kupola augstuma. Tas ir lielisks risinājums lielai saimniecībai.
Izvēloties pazemes vai virszemes instalāciju, jāņem vērā reljefa slīpums, kas atvieglo izejvielu iekraušanu un izkraušanu, pastiprināta pazemes konstrukciju siltumizolācija, kas aizsargā biomasu no diennakts temperatūras svārstībām un padara fermentācijas process ir stabilāks.

Dizainu var aprīkot ar papildu ierīcēm izejvielu sildīšanai un sajaukšanai.

Vai ir izdevīgi taisīt reaktoru un izmantot biogāzi

Biogāzes stacijas būvniecībai ir šādi mērķi:

lētas enerģijas ražošana;
viegli sagremojama mēslošanas līdzekļu ražošana;
ietaupījums, pieslēdzoties dārgai kanalizācijai;
sadzīves atkritumu pārstrāde;
iespējamā peļņa no gāzes pārdošanas;
nepatīkamo smaku intensitātes samazināšana un vides situācijas uzlabošana teritorijā.

Biogāzes ražošanas un izmantošanas rentabilitātes grafiks

Lai novērtētu bioreaktora būvniecības priekšrocības, saprātīgam īpašniekam jāņem vērā šādi aspekti:

bioinstalācijas izmaksas ir ilgtermiņa ieguldījums;
paštaisītas biogāzes iekārtas un reaktora uzstādīšana bez trešo pušu speciālistu iesaistīšanas izmaksās daudz lētāk, taču tās efektivitāte ir zemāka nekā dārgai rūpnīcai;
lai uzturētu stabilu gāzes spiedienu, lauksaimniekam ir jābūt pieejamiem dzīvnieku atkritumiem pietiekamā daudzumā un uz ilgu laiku. Augstu elektroenerģijas un dabasgāzes cenu vai gazifikācijas iespēju trūkuma gadījumā iekārtas izmantošana kļūst ne tikai izdevīga, bet arī nepieciešama;
lielajām saimniecībām ar savu izejvielu bāzi izdevīgs risinājums būtu bioreaktora iekļaušana siltumnīcu un liellopu fermu sistēmā;
mazajām saimniecībām efektivitāti var palielināt, uzstādot vairākus mazus reaktorus un iekraujot izejvielas dažādos intervālos. Tas palīdzēs izvairīties no gāzes piegādes pārtraukumiem izejvielu trūkuma dēļ.

Kā patstāvīgi uzbūvēt bioreaktoru

Lēmums par būvniecību ir pieņemts, tagad jāprojektē instalācija un jāaprēķina nepieciešamie materiāli, instrumenti un aprīkojums.

Svarīgs! Izturība pret agresīvām skābām un sārmainām vidēm ir galvenā prasība bioreaktora materiālam.

Ja ir pieejama metāla tvertne, to var izmantot ar nosacījumu, ka tai ir aizsargpārklājums pret koroziju. Izvēloties konteineru no metāla, pievērsiet uzmanību metinājuma šuvju klātbūtnei un to stiprībai.

Izturīgs un ērts variants - polimēru trauks. Šis materiāls nerūsīs un nerūsīs. Muca ar biezām stingrām sienām vai pastiprināta lieliski izturēs slodzi.

Lētākais veids ir izlikt konteineru no ķieģeļiem vai akmens, betona blokiem. Lai palielinātu izturību, sienas tiek pastiprinātas un pārklātas no iekšpuses un ārpuses ar daudzslāņu hidroizolāciju un gāzi necaurlaidīgu pārklājumu. Apmetumam jābūt piedevām, kas nodrošina vēlamās īpašības. Vislabākā forma, kas izturēs visas spiediena slodzes, ir ovāla vai cilindriska.

Šī konteinera pamatnē ir paredzēta atvere, caur kuru tiks izņemti atkritumi. Šim caurumam jābūt cieši noslēgtam, jo sistēma darbojas efektīvi tikai noslēgtos apstākļos.

Nepieciešamo instrumentu un materiālu aprēķins

Lai izkārtotu ķieģeļu konteineru un sakārtotu visu sistēmu, jums būs nepieciešami šādi instrumenti un materiāli:

konteiners cementa javas vai betona maisītāja sajaukšanai;
urbis ar maisītāja sprauslu;
šķembas un smiltis drenāžas spilvena ierīcei;
lāpsta, mērlente, špakteļlāpstiņa, lāpstiņa;
ķieģelis, cements, ūdens, smalkas smiltis, armatūra, plastifikators un citas nepieciešamās piedevas;
metināšanas iekārta un stiprinājumi metāla cauruļu un detaļu montāžai;
ūdens filtrs un tvertne ar metāla skaidām gāzes attīrīšanai;
riepu cilindri vai standarta propāna gāzes uzglabāšanas tvertnes.

Betona tvertnes izmēru nosaka pēc organisko atkritumu daudzuma, kas katru dienu parādās privātā pagalmā vai fermā. Pilnvērtīga bioreaktora darbība ir iespējama, ja tas ir piepildīts līdz divām trešdaļām no pieejamā tilpuma.

Noteiksim reaktora tilpumu nelielai privātai saimniecībai: ja ir 5 govis, 10 cūkas un 40 vistas, tad viņu dzīves dienā metiens 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Lai vistas kūtsmēsli sasniegtu nepieciešamo mitruma saturu 85%, pievienojiet 5 litrus ūdens. Kopējais svars = 331,8 kg. Apstrādei 20 dienu laikā nepieciešams: 331,8 kg x 20 \u003d 6636 kg - apmēram 7 kubi tikai substrātam. Tas ir divas trešdaļas no nepieciešamā apjoma. Lai iegūtu rezultātu, jums nepieciešami 7x1,5 \u003d 10,5 kubikmetri. Iegūtā vērtība ir nepieciešamais bioreaktora tilpums.

Atcerieties, ka lielu daudzumu biogāzes saražot mazos konteineros neizdosies. Izlaide tieši atkarīga no reaktorā pārstrādāto organisko atkritumu masas. Tātad, lai iegūtu 100 kubikmetrus biogāzes, nepieciešams pārstrādāt tonnu organisko atkritumu.

Vietas sagatavošana bioreaktora iekārtai

Reaktorā iepildītais organiskais maisījums nedrīkst saturēt antiseptiskus līdzekļus, mazgāšanas līdzekļus, ķimikālijas, kas ir kaitīgas baktēriju dzīvībai un bremzē biogāzes ražošanu.

Svarīgs! Biogāze ir uzliesmojoša un sprādzienbīstama.

Lai bioreaktors darbotos pareizi, ir jāievēro tie paši noteikumi kā jebkurai gāzes iekārtai. Ja iekārta ir hermētiska, biogāze tiek laicīgi novadīta uz gāzes tvertni, tad problēmu nebūs.

Ja gāzes spiediens pārsniegs normu vai saindēsies, ja tiek pārrauts hermētiskums, pastāv sprādziena risks, tāpēc reaktorā ieteicams uzstādīt temperatūras un spiediena sensorus. Biogāzes ieelpošana ir bīstama arī cilvēku veselībai.

Kā nodrošināt biomasas aktivitāti

Jūs varat paātrināt biomasas fermentācijas procesu, to karsējot. Kā likums, dienvidu reģionos šāda problēma nerodas. Apkārtējās vides temperatūra ir pietiekama fermentācijas procesu dabiskai aktivizēšanai. Reģionos ar skarbiem klimatiskajiem apstākļiem ziemā bez apkures biogāzes stacijas darbība parasti nav iespējama. Galu galā fermentācijas process sākas temperatūrā, kas pārsniedz 38 grādus pēc Celsija.

Ir vairāki veidi, kā organizēt biomasas tvertnes sildīšanu:

pievienojiet apkures sistēmai spirāli, kas atrodas zem reaktora;
uzstādīt elektriskos sildelementus tvertnes pamatnē;
nodrošināt tiešu tvertnes sildīšanu, izmantojot elektriskos sildītājus.

Baktērijas, kas ietekmē metāna ražošanu, atrodas pašā izejvielā. Viņu aktivitāte palielinās noteiktā temperatūras līmenī. Automatizētās apkures sistēmas uzstādīšana nodrošinās normālu procesa norisi. Automatizācija ieslēgs apkures iekārtu, kad bioreaktorā nonāks nākamā aukstā partija, un pēc tam izslēgs to, kad biomasa sasils līdz iepriekš noteiktam temperatūras līmenim.

Līdzīgas temperatūras kontroles sistēmas ir uzstādītas karstā ūdens katlos, tāpēc tās var iegādāties veikalos, kas specializējas gāzes iekārtu pārdošanā.

Diagrammā parādīts viss cikls, sākot no cieto un šķidro izejvielu iekraušanas un beidzot ar biogāzes izvešanu patērētājiem

Svarīgi atzīmēt, ka biogāzes ražošanu var aktivizēt mājas apstākļos, sajaucot biomasu reaktorā. Šim nolūkam tiek izgatavota ierīce, kas pēc struktūras ir līdzīga mājsaimniecības maisītājam. Ierīci var iedarbināt ar vārpstu, kas tiek izvadīta caur atveri, kas atrodas tvertnes vākā vai sienās.

Kādas speciālās atļaujas nepieciešamas biogāzes ierīkošanai un izmantošanai

Lai uzbūvētu un ekspluatētu bioreaktoru, kā arī izmantotu iegūto gāzi, ir nepieciešams rūpēties par nepieciešamo atļauju saņemšanu jau projektēšanas stadijā. Jānokārto saskaņošana ar gāzes dienestu, ugunsdzēsējiem un Rostekhnadzor. Kopumā uzstādīšanas un ekspluatācijas noteikumi ir līdzīgi parasto gāzes iekārtu lietošanas noteikumiem. Būvniecība jāveic stingri saskaņā ar SNIP, visiem cauruļvadiem jābūt dzelteniem un ar atbilstošu marķējumu. Rūpnīcā ražotās gatavās sistēmas ir daudzkārt dārgākas, taču tām ir visi pavaddokumenti un tās atbilst visām tehniskajām prasībām. Ražotāji nodrošina garantijas aprīkojumam un apkopei, kā arī remontē savus produktus.

Paštaisīta biogāzes stacija var ietaupīt uz enerģijas izmaksām, kas aizņem lielu daļu lauksaimniecības produktu pašizmaksas noteikšanā. Ražošanas izmaksu samazināšanās ietekmēs zemnieku saimniecības vai privātās viensētas rentabilitātes pieaugumu. Tagad, kad zināt, kā iegūt biogāzi no esošajiem atkritumiem, atliek tikai ideju īstenot praksē. Daudzi zemnieki jau sen ir iemācījušies pelnīt naudu no kūtsmēsliem.