Biogāzes stacija: organisko atkritumu pārstrāde uz labu. Ar savām rokām iegūstam biogāzi Gāzes ģenerators uz cūku kūtsmēsliem

22.04.2020

Šodienas tēma ir veltīta "zaļās" enerģijas iegūšanai no kūtsmēsliem. Sākšu ar citātu: “Lielās putnu fermas un lopkopības kompleksi joprojām ir kaitīgākie vides piesārņotāji. Piemēram, tikai viens cūku audzēšanas komplekss ar aptuveni 100 000 galvām saražo no 600 līdz 1000 tonnām (ar hidroflush lietošanas nosacījumiem) kūtsmēslu dienā, kas ir līdzvērtīgs piesārņojumam, ko rada pilsēta ar 500 000 iedzīvotāju.

Attēlā: ekonomika ir pretēja. Biogāzes rūpnīca "Luchki" Belgorodas reģionā. 1 kWh elektroenerģijas izmaksas ir 7 rubļi. Reģiona lauksaimniecības atkritumu pārstrādei būs nepieciešamas 130 šādas stacijas. Jo vairāk staciju, jo vairāk zaudējumu.

Rakstos, kas veltīti šīs problēmas risināšanai, visbiežāk tiek piedāvāts izmantot kūtsmēslus kā izejvielu biogāzes ražošanai. Lasām āķīgus virsrakstus: “Saņemt elektrību no kūtsmēsliem”, “Biogāze lauku pagalmā”, “Lielā mēslu spēkstacija” u.c. Apskatīju daudzas biogāzei veltītas vietnes, pētīju daudzu ekspertu viedokļus un neatradu nevienu pamatotu iemeslu, kas varētu mani pārliecināt par nepieciešamību attīstīt šo alternatīvās enerģijas jomu, ko piemēro ekosaimniecībām.

Neticu no kūtsmēsliem iegūtas biogāzes perspektīvai un uzskatu šo enerģijas ražošanas virzienu par strupceļu, uzņēmējdarbības iniciatīvām kaitīgu un investoriem neizdevīgu.Apzinoties, ka teiktais ir tikai personisks viedoklis, esmu gatavs dziļāka saruna par šo tēmu. Diskusija par biogāzes perspektīvām ir svarīga uzņēmējiem, vides aizstāvjiem, investoriem un tiem, kas saskaras ar kūtsmēslu (kā arī kūtsmēslu un citu izejvielu) pārstrādes problēmu.

Protams, ideju par biogāzi popularizē dārgu biogāzes iekārtu ražotāji, kas vienkārši nepadosies. Viņiem nerūp patērētāju zaudējumi, jo biogāzes iekārtu ražošana ir ļoti ienesīgs bizness.

Šeit ir mani argumenti un fakti:

1. Biogāzes ražošana ir nerentabla; jo vairāk tika ražots, jo lielāks parāds. Tas būtu jāsedz ar tarifu, kas trīs reizes pārsniedz elektroenerģijas tirgus cenu. Pat subsidētu biogāzes projektu atmaksāšanās periods ir no 7 gadiem līdz bezgalībai. Tik garas naudas tirgū vienkārši nav . Ņemot vērā patieso naudas izmaksu, pat 15% gadā, šādas investīcijas nekad neatmaksājas.

2. Tā kā biogāzes ražošana ir nerentabla, tai nepieciešams tiešs valsts atbalsts, t.i. administratīvo resursu un budžeta finansējumu. Tas ir, tirgus mehānismi šajā jomā nedarbojas. Tā ir amatpersonu teritorija, kur vienmēr ir korupcijas komponents. Un tas nozīmē, ka spēles noteikumi normālam, konkurētspējīgam, neatkarīgam biznesam nav pieņemami.

3. Biogāze ir sprādzienbīstama (galvenā sastāvdaļa ir metāns), ražošanai jābūt licencētai, un šī arī ir korupcijas sastāvdaļa . Neviens ieguvums nevar attaisnot risku darbinieku dzīvībai.

4. Biogāzes ražošanai nepieciešami augsti kvalificēti darbinieki. Lauku apvidos tas ir gandrīz neiespējams nosacījums, un tā īstenošana rada papildu izmaksas.

5. Mēs ņemam atsauces datus. 1 tonna kūtsmēslu dod līdz 65 kubikmetriem biogāzes. Siltumspēja 1 cu. m biogāzes ir 2 kWh. Pirms šo skaitļu reizināšanas ņemsim vērā biogāzes patēriņu biogāzes stacijas tehnoloģiskā procesa uzturēšanai - 50%.Kopumā 1 tonna cūku kūtsmēslu nodrošina 65 kWh siltumenerģijas.

6. Pēc biogāzes iegūšanas nepieciešama tālāka dārga pārpalikuma utilizācija. Un tā kā biogāze tiek iegūta ar anaerobo baktēriju palīdzību, pēc fermentācijas palikušajam buljonam ir spēcīga nepatīkama smaka. Atkal izdevumi.

7. Šī buljona izmantošana, iestrādājot to augsnē kā mēslojumu, vairākkārt ir izraisījusi milzīgu augsnes, upju un pārtikas piesārņojumu, jo šis buljons ir ideāla vide patogēniem mikroorganismiem.

Secinājums: Biogāzes ražošana ir dzīvībai bīstams, ekonomiski bezjēdzīgs un videi nepamatots kūtsmēslu pārstrādes virziens.

Bet kūtsmēsli ir jāpārstrādā!

1. Visi augstas kvalitātes kūtsmēsli (galvenokārt liellopu, kazu, aitu, trušu mēsli) tiek pārstrādāti biohumusā ar Staratel slieku palīdzību. 1 tonnas biohumusa izmaksas, iepērkot kūtsmēslus par 300 rubļiem par tonnu, būs aptuveni 3 tūkstoši. Tirgus cena ir no 10 tūkst., kas nodrošina augstu rentabilitāti. Biohumusa ražošana ir bez atkritumiem, droša un neprasa augsti kvalificētu darbaspēku.

2. Visi zemas kvalitātes kūtsmēsli un kūtsmēsli (piemēram, cūku kūtsmēsli pēc hidroflushing u.c.) jāpārstrādā cietajā kurināmā, t.i. degvielas briketes.

1 tonna kūtsmēslu ir aptuveni 0,5 tonnas brikešu, kuru 1 kg siltumspēja ir aptuveni 3,2 kWh, t.i. tonna kūtsmēslu dod 1600 kWh. siltumenerģija (nevis 65 kWh, kā no biogāzes). Tas ir, enerģijas ir 25 reizes vairāk, un izmaksas ir tikpat daudz mazākas.

Degvielas briketes no kūtsmēsliem ir lielisks risinājums saules bioveģetāriešu sildīšanai ziemā, aukstās un mākoņainās dienās.siltumenerģija gan siltumnīcu mikroklimata uzturēšanai, gan elektroenerģijas ražošanai, piemēram, izmantojot Stirlinga dzinējus.

Turklāt mums vienmēr būs pelni – vērtīgākais mikroelementu un minerālvielu avots derīgo augu audzēšanai.

Runāšana par kūtsmēslu un citu lauksaimniecības atkritumu enerģētisko vērtību ir svarīga arī no viedokļa, ka ekozemniekiem ir nepieciešami vienkārši, ekonomiski un droši risinājumi "zaļās" enerģijas jomā. Piemēram, būtu jāatrisina saimniecības enerģētiskās autonomijas un pašpietiekamības nodrošināšanas problēma, tai skaitā saules bioveģetārietis.

Tā kā mēs ne vienmēr varam izmantot saules vai vēja enerģiju, ir nepieciešamas pietiekamas rezerves enerģijas avotu rezerves. Un šajā sakarā labs risinājums var būt degvielas briketes, tostarp tās, kas izgatavotas no kūtsmēsliem. Uzkrāt "zaļo" enerģiju degvielas briketēs ir daudz vieglāk nekā biogāzi gāzes turētājos.

Ar katru gadu enerģijas resursu uz mūsu planētas kļūst arvien mazāk. Tieši šī iemesla dēļ mums visu laiku ir jāmeklē jauni, alternatīvi enerģijas avoti. Noteikti pēc kāda laika mūsu planētai beigsies naftas un gāzes atradnes, un tad pasaulei būs nopietni jādomā par biogāzes kā galvenā enerģijas avota ieguvi (savākšanu) un izmantošanu.

Kas ir biogāze? Biogāzes ražošanas principi

Kā jau minēts, biogāze ir alternatīvs enerģijas avots. Tas izdalās dažādu sadzīves atkritumu, kā arī dzīvnieku atkritumu (kūtsmēslu) fermentācijas laikā.

Šī metode Ķīnā tika izmantota kopš seniem laikiem, bet vēlāk, gadsimtiem vēlāk, tā tika nepieprasīta un rezultātā tika aizmirsta.

Pašu biogāzes ražošana mājas apstākļos

1. solis: mucas izvēle

Vispirms jums ir jāizvēlas piemērota muca, kurā mēs uzglabāsim "enerģijas avotu", tas ir, kā jūs saprotat, pārtikas atkritumus un kūtsmēslus.

2. solis: caurumu izveidošana

Mēs izveidojam caurumus pie ieejas un izejas mucā. To var izdarīt ar urbi, bet šajā gadījumā urbumu veido ar apsildāmu metāla cauruli.

3. solis: cauruļu uzstādīšana

Mēs uzstādām caurules ieplūdes un izplūdes atverēs iepriekš izveidotajos caurumos. Caurules tiek ievietotas un pielīmētas.

4. darbība: "Gāzes tvertnes" turētāja izveide un uzstādīšana

Tika paņemts spainis ar 20 litriem krāsas, šajā tvertnē būs mūsu ražotā gāze. Tvertne ir fiksēta ar vārstu, ko izmanto santehniķi.

5. darbība: pievienojiet govs mēslus

Sajauc govs mēslus (5 kg uz 50 litriem) un pievieno ūdeni. Mēs to ievietojam tvertnē.

6. darbība: gandrīz pabeigts

Jūs nesaņemsiet gāzi pirmajās 10-15 dienās, jo šis laiks ir nepieciešams visu nepieciešamo procesu norisei.

7. darbība: atbrīvojieties no oglekļa dioksīda

Lai šī gāze sadegtu, ir jāatbrīvojas no oglekļa dioksīda. To var panākt, izmantojot parasto filtru, kuru dažādos datortehnikas veikalos ir daudz.

8. darbība: Gatavs!

Jūs pats pamanīsit, kā ķīmiskajām reakcijām pacelsies "degvielas tvertne". Tad jau ir jāatver vārsts un jādabū biogāze.

Biogāzi var izmantot dažādiem mērķiem. Ēdienu gatavošanai nav ieteicams izmantot biogāzi, jo tas var negatīvi ietekmēt garšu (ja tā neatbrīvojas no garšām).

Video nodarbība: Biogāzes ražošana mājās

Pēc agroindustriālā kompleksa ekspertu domām, lolojumdzīvnieku barība tiek sagremota un asimilēta tikai par 35-40%. Pārējā šī dārgā augu masa pāriet kūtsmēslos.

Kūtsmēslu apstrādei ir vairāki veidi:

kūtsmēslu kompostēšana;
mikrobioloģiskā metode;
apstrāde, izmantojot mušu kāpurus un tārpus.
šķidro un cieto kūtsmēslu atdalīšana.

Kompostējot tiek izmantoti cietie kūtsmēsli (ja mājlopi ir pakaišiem), šķidrie kūtsmēsli vai atdalīto šķidro mēslu cietā frakcija (ja mājlopi netiek pakaišoti). Kompostējot, kūtsmēsliem pievieno dažādas piedevas, piemēram, kūdru vai sasmalcinātus salmus, to visu sajauc ar buldozeriem īpašās vietās un sakrauj kaudzēs. Kompostēšanas procesā veidojas humuss, un kaudzes temperatūras paaugstināšanās izraisa helmintu olu un nezāļu sēklu iznīcināšanu kūtsmēslos. Pēc tam kompostu var izmantot kā augu mēslojumu.

Kūtsmēslu kompostēšana ir viena no senākajām un ekonomiskajām metodēm šīs izejvielas pārstrādē.

Kūtsmēslu pārstrādes mikrobioloģiskā metode ietver īpašu mikrobioloģisko kultūru izmantošanu, ko var pievienot kūtsmēsliem. Šie organismi pārvērš kūtsmēslos esošās labvēlīgās vielas formā, ko augi viegli absorbē. Kūtsmēslu pārstrādes mikrobioloģiskās metodes var iedalīt divos veidos:

dabisks;
mākslīgs.

Ar dabīgām metodēm kūtsmēslu komponentu pārveidošana ar mikroorganismiem notiek dabiskos apstākļos - gaisā. Piemēram, kaudzēs vai nostādināšanas tvertnēs. Mākslīgās metodes ietver kūtsmēslu apstrādi īpašos konteineros - aerācijas tvertnēs vai metatankos. Pirmajā gadījumā (aerobs process, kurā tiek aktivizēta aerobo baktēriju darbība) kūtsmēsli tiek bagātināti ar skābekli, bet otrajā gadījumā (anaerobs process) metānu ražojošās baktērijas ražo metānu. šķidro kūtsmēslu fermentācija.

Zināmas iekārtas, kas ļauj izmantot mušu kāpurus proteīna barības un humusa iegūšanai. Līdzīgu rezultātu iegūšanai izmanto arī sliekas. Tajā pašā laikā tārpi ražo humusu, kas palielina humusa uzturvērtību augiem.

Lielākā daļa mūsdienu agrokompleksu izmanto kūtsmēslu noņemšanas metodi bez pakaišiem.

Tajā pašā laikā ar speciālu agregātu palīdzību virca tiek sadalīta šķidrās un cietās frakcijās, kuras tiek apstrādātas atsevišķi.

Kūtsmēslu apstrādes iekārtas

Atkarībā no izmantotās kūtsmēslu apstrādes tehnoloģijas var izmantot dažāda veida iekārtas.

Logu ārdīšanas aprīkojums

Kompostēšanas procesā vienmērīgai sabrukšanai ir jāapgriež kūtsmēslu slāņi. Tirgū ir daudz šādu vienību. Piemēram, šim nolūkam AVOBO ražo virpotājus. Tie paredzēti dažāda lieluma fermām un ar jaudu no 700 (AVONO 16.30) līdz 1200 kubikmetriem stundā (BACKHUS 16.36). Lielu skaitu dažādu komposta virpotāju piedāvā Vācijas ražotāji. To izmaksas ir robežās no 1500 līdz 5500 eiro.

Separatori kūtsmēslu apstrādei

Kūtsmēslu apstrādes tehnoloģija šķidrā stāvoklī ietver to sākotnējo sadalīšanu šķidrā un cietā frakcijā. Šai darbībai tiek izmantoti atdalītāji.

Ar režģa (sieta) palīdzību, kas ir daļa no separatora, šķidrie mēsli tiek sadalīti šķidros un cietos komponentos. Šķidrumu izmanto mēslojumam, ar sarežģītāku tīrīšanu var izmantot lauku apūdeņošanai. Cieto frakciju izmanto kompostu veidošanai.

Atdalītāja dizains ietver šādus galvenos elementus:

elektriskais motors;
čuguna korpuss;
tērauda skrūve;
tērauda darba cilindrs;
siets ar dažādu acu izmēru;
rāmis ierīces uzstādīšanai.

Šādas vienības piemērs ir vācu uzņēmuma BauerCompact presē-skrūves separators. Šī separatora motora jauda ir 3 kW. Cena - 13200 eiro. Komplektā ietilpst arī vadības panelis 600 eiro vērtībā un pagarinājums un drenāžas līnija 300 eiro vērtībā. Atkarībā no sieta šūnu izmēra separatora jauda var būt no 2 līdz 11 kubikmetriem izejmateriāla stundā.

Tā paša uzņēmuma jaudīgāks S855 separators ar elektromotora jaudu 7,5 kW un jaudu no 9 līdz 18 kubikmetriem stundā maksā 37 240 eiro.

Vietējā uzņēmuma "Dalprogress" S-210 separatora modeļa jauda ir 4 kW un jauda 5 kubikmetri stundā.

Kūtsmēslu pārstrāde degvielā

Eiropā ir plaši izplatītas iekārtas, kas kūtsmēslus pārvērš biogāzē. Tas ir saistīts ar salīdzinoši augstajām Eiropas cenām gāzei un elektrībai, un arī ar to, ka Rietumos zemnieki, kuriem ir rūpnīcas kūtsmēslu pārstrādei gāzē un elektrībā, saņem preferenciālus kredītus un kompensācijas par šādu ražotņu iegādi. Turklāt viņiem ir tiesības savās iekārtās saražoto elektroenerģiju pārdot elektrotīkliem par atvieglotām cenām. Krievijas apstākļos šīs instalācijas nav īpaši izplatītas augsto izmaksu dēļ.

Kūtsmēslu pārstrādes biogāzē, elektrībā, siltumā un mēslojumā iekārtas darbības princips ir šāds:

Katrā no šīm iekārtām ir bioreaktors. Bioreaktors ir konteiners, kurā tiek iekrauti kūtsmēsli šķidrā stāvoklī. Temperatūras un baktēriju ietekmē rūgst un veidojas biogāze. Šo gāzi var izmantot dažādos veidos. To var atdalīt un pārdot, vai arī to var izmantot vienā ražošanas līnijā, lai ražotu siltumu un elektroenerģiju.

Vietējās attīstības piemērs ir biogāzes stacija Prometheus-20.

Tas pārvērš kūtsmēslus elektroenerģijā. Kā bioreaktors tiek izmantots 8 kubikmetru plastmasas konteiners, kurā tiek raudzēta biomasa. Tas ražo biogāzi. Iekārtas projekts paredz oglekļa dioksīda atdalīšanu no biogāzes sastāva, kas palielina metāna saturu biogāzē no 50 līdz 90%. Iekārta sastāv no gāzes ģeneratora un katla, kas sadedzina biogāzi un cietos atlikumus. Tajā pašā laikā tiek atdalīts šķidrais atlikums, ko var izmantot kā mēslojumu. Iekārta arī saražo līdz 20 kWh elektroenerģijas un līdz 3 Gcal dienā siltumenerģijas.

Uzstādīšanas izmaksas ar uzstādīšanu ir 1 miljons 800 tūkstoši rubļu, un tas var atmaksāties pusotra gada laikā.

Vēl viens šādas sistēmas piemērs ir Bug komplekss. Tiek izmantots arī bioreaktors un gāzes turētājs, kurā uzkrājas biogāze. Bioreaktorā ielej kūtsmēslu ūdens šķīdumu, kas atbrīvo gāzi. Pēc tam katru dienu nolej 10–20% šķīduma un ielej jaunu maisījuma daļu.

Nosusināto daļu izmanto kā mēslojumu. Biogāze ir metāna un oglekļa dioksīda maisījums. Ar šo gāzi var darboties ūdens sildītāji, sadzīves tehnika un gāzes ģeneratori. Atkarībā no modeļa komplekss var saražot no 1 līdz 12 kubikmetriem gāzes dienā. Bug kompleksu cena, ņemot vērā sezonas atlaidi, svārstās no 180 000 līdz 770 000 rubļu.

Kūtsmēsli ir vērtīgs produkts, ko var izmantot ne tikai kā mēslojumu laukiem, bet arī biogāzes, siltuma un elektrības ražošanai. Turklāt kūtsmēslu apstrāde ir daudz vienkāršāka un pieejamāka nekā, piemēram,.

Kūtsmēslu apstrādei tiek izmantotas gan salīdzinoši vienkāršas iekārtas, piemēram, pāļu maisītāji vai separatori, gan arī sarežģītas iekārtas, kas veido veselu rūpnīcu.

Apdomīgi saimnieki jau sen praksē izmanto ekotehnoloģijas, kas ļauj iegūt biogāzi no kūtsmēsliem un iegūto izmantot kā degvielu.

Tāpēc mūsu materiālā runāsim par biogāzes ražošanas tehnoloģiju, runāsim arī par to, kā uzbūvēt bioenerģijas staciju.

Nepieciešamā tilpuma noteikšana

Reaktora tilpumu nosaka, pamatojoties uz saimniecībā saražoto kūtsmēslu daudzumu dienā. Jāņem vērā arī izejvielu veids, temperatūra un fermentācijas laiks. Lai iekārta darbotos pilnībā, tvertne ir piepildīta līdz 85-90% no tilpuma, vismaz 10% jāpaliek brīvam, lai gāze varētu izplūst.

Organisko vielu sadalīšanās process mezofilā iekārtā pie vidējās temperatūras 35 grādi ilgst no 12 dienām, pēc tam tiek izvadīti fermentētie atlikumi un reaktors tiek piepildīts ar jaunu substrāta porciju. Tā kā atkritumi pirms nosūtīšanas uz reaktoru tiek atšķaidīti ar ūdeni līdz 90%, tad, nosakot dienas slodzi, jāņem vērā arī šķidruma daudzums.

Pamatojoties uz dotajiem rādītājiem, reaktora tilpums būs vienāds ar sagatavotā substrāta (kūtsmēslu ar ūdeni) dienas daudzumu, kas reizināts ar 12 (laiks, kas nepieciešams biomasas sadalīšanai) un palielināts par 10% (tvertnes brīvais tilpums).

Pazemes būves celtniecība

Tagad parunāsim par vienkāršāko instalāciju, kas ļauj iegūt par viszemākajām izmaksām. Apsveriet iespēju izveidot pazemes sistēmu. Lai to izgatavotu, jāizrok bedre, tās pamatne un sienas tiek izlietas ar armētu keramzītbetonu.

No kameras pretējām pusēm ir redzamas ieplūdes un izplūdes atveres, kurās tiek montētas slīpas caurules substrāta padevei un atkritumu masas izsūknēšanai.

Izplūdes caurulei ar diametru aptuveni 7 cm jāatrodas gandrīz pašā bunkura apakšā, tās otrs gals ir uzstādīts taisnstūrveida kompensācijas konteinerā, kurā tiks izsūknēti atkritumi. Cauruļvads pamatnes padevei atrodas aptuveni 50 cm no apakšas un tā diametrs ir 25-35 cm Caurules augšējā daļa nonāk izejmateriālu pieņemšanas nodalījumā.

Reaktoram jābūt pilnībā noslēgtam. Lai izslēgtu gaisa iekļūšanas iespēju, tvertne jāpārklāj ar bitumena hidroizolācijas slāni.

Bunkura augšējā daļa ir gāzes turētājs ar kupola vai konusa formu. Tas ir izgatavots no metāla loksnēm vai jumta dzelzs. Ir iespējams arī pabeigt konstrukciju ar ķieģeļu mūri, kas pēc tam tiek apšūta ar tērauda sietu un apmesta. Gāzes tvertnes augšpusē ir jāizveido noslēgta lūka, jānoņem gāzes caurule, kas iet caur ūdens blīvējumu, un jāuzstāda vārsts, lai samazinātu gāzes spiedienu.

Pamatnes sajaukšanai iekārtu var aprīkot ar drenāžas sistēmu, kas darbojas pēc burbuļošanas principa. Lai to izdarītu, vertikāli nostipriniet plastmasas caurules konstrukcijas iekšpusē tā, lai to augšējā mala būtu virs pamatnes slāņa. Iedur tajos daudz caurumu. Gāze zem spiediena samazināsies, un, paceļoties uz augšu, gāzes burbuļi sajauc tvertnē esošo biomasu.

Ja nevēlaties būvēt betona bunkuru, varat iegādāties gatavu PVC konteineru. Lai saglabātu siltumu, tas jāpārklāj ar siltumizolācijas slāni - putupolistirolu. Bedres dibens ir piepildīts ar dzelzsbetonu ar slāni 10 cm.Polivinilhlorīda tvertnes var izmantot, ja reaktora tilpums nepārsniedz 3 m3.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Kā veikt vienkāršāko uzstādīšanu no parastas mucas, jūs uzzināsit, noskatoties videoklipu:

Vienkāršāko reaktoru var izgatavot dažu dienu laikā ar savām rokām, izmantojot pieejamos rīkus. Ja saimniecība ir liela, tad vislabāk ir iegādāties gatavu instalāciju vai sazināties ar speciālistiem.

Patēriņa ekoloģija. Viensēta: saimniecības katru gadu saskaras ar kūtsmēslu iznīcināšanas problēmu. Tiek izšķiesti ievērojami līdzekļi, kas nepieciešami tā izvešanas un apbedīšanas organizēšanai. Bet ir veids, kas ļauj ne tikai ietaupīt naudu, bet arī likt šim dabīgajam produktam kalpot jums par labu.

Saimniecības katru gadu saskaras ar kūtsmēslu iznīcināšanas problēmu. Tiek izšķiesti ievērojami līdzekļi, kas nepieciešami tā izvešanas un apbedīšanas organizēšanai. Bet ir veids, kas ļauj ne tikai ietaupīt naudu, bet arī likt šim dabīgajam produktam kalpot jums par labu. Apdomīgi saimnieki jau sen praksē izmanto ekotehnoloģijas, kas ļauj iegūt biogāzi no kūtsmēsliem un iegūto izmantot kā degvielu.

Par biotehnoloģijas izmantošanas priekšrocībām

Tehnoloģija biogāzes iegūšanai no dažādiem dabas avotiem nav jauna. Pētījumi šajā jomā sākās 18. gadsimta beigās un veiksmīgi attīstījās 19. gadsimtā. Padomju Savienībā pirmā bioenerģijas stacija tika izveidota pagājušā gadsimta četrdesmitajos gados.

Kūtsmēslu pārstrādes biogāzē tehnoloģija ļauj samazināt kaitīgo metāna emisiju daudzumu atmosfērā un iegūt papildu siltumenerģijas avotu

Biotehnoloģijas jau sen ir izmantotas daudzās valstīs, taču mūsdienās tām ir īpaša nozīme. Sakarā ar vides stāvokļa pasliktināšanos uz planētas un augstām enerģijas izmaksām daudzi pievērš uzmanību alternatīviem enerģijas un siltuma avotiem.

Protams, kūtsmēsli ir ļoti vērtīgs mēslojums, un, ja saimniecībā ir divas govis, tad ar to izmantošanu problēmu nav. Cita lieta, ja runa ir par fermām ar lieliem un vidējiem mājlopiem, kur gadā veidojas tonnām bēdīga un trūdoša bioloģiskā materiāla.

Lai kūtsmēsli pārvērstos par augstas kvalitātes mēslojumu, ir nepieciešamas vietas ar noteiktu temperatūras režīmu, un tās ir papildu izmaksas. Tāpēc daudzi zemnieki to uzglabā, kur nepieciešams, un pēc tam ved uz laukiem.

Ja netiek ievēroti uzglabāšanas apstākļi, no kūtsmēsliem iztvaiko līdz 40% slāpekļa un lielākā daļa fosfora, kas būtiski pasliktina to kvalitātes rādītājus. Turklāt atmosfērā nonāk metāna gāze, kas negatīvi ietekmē planētas ekoloģisko situāciju.

Atkarībā no dienā saražoto izejvielu daudzuma jāizvēlas iekārtas izmēri un tās automatizācijas pakāpe.

Mūsdienu biotehnoloģijas ļauj ne tikai neitralizēt metāna kaitīgo ietekmi uz vidi, bet arī likt tam kalpot cilvēka labā, vienlaikus gūstot ievērojamus ekonomiskos ieguvumus. Kūtsmēslu pārstrādes rezultātā veidojas biogāze, no kuras pēc tam var iegūt tūkstošiem kW enerģijas, un ražošanas atkritumi ir ļoti vērtīgs anaerobais mēslojums.

Kas ir biogāze

Biogāze ir bezkrāsaina un bez smaržas gaistoša viela, kas satur līdz 70% metāna. Pēc saviem kvalitātes rādītājiem tas tuvojas tradicionālajam degvielas veidam - dabasgāzei. Tam ir laba siltumspēja, 1m3 biogāzes izdala tik daudz siltuma, cik tiek iegūts, sadedzinot pusotru kilogramu ogļu.

Par biogāzes veidošanos mēs esam parādā anaerobām baktērijām, kas aktīvi strādā pie organisko izejvielu sadalīšanas, kuras tiek izmantotas kā lauksaimniecības dzīvnieku kūtsmēsli, putnu mēsli, jebkādu augu atkritumi.

Pašražotajā biogāzē var izmantot putnu mēslus un mazo un lielo mājlopu atkritumus. Izejvielu var izmantot tīrā veidā un maisījuma veidā, iekļaujot zāli, zaļumus, veco papīru

Lai aktivizētu procesu, ir jārada labvēlīgi apstākļi baktēriju dzīvībai svarīgai darbībai. Tiem jābūt līdzīgiem, kuros mikroorganismi attīstās dabiskā rezervuārā – dzīvnieku kuņģī, kur ir silti un nav skābekļa. Faktiski šie ir divi galvenie apstākļi, kas veicina pūšanas kūtsmēslu masas brīnumaino pārtapšanu par videi draudzīgu degvielu un vērtīgu mēslojumu.

Gāzu veidošanās mehānisms no organiskām izejvielām

Lai iegūtu biogāzi, nepieciešams noslēgts reaktors bez gaisa piekļuves, kurā notiks kūtsmēslu fermentācijas process un sadalīšanās komponentos:

Metāns (līdz 70%).
Oglekļa dioksīds (apmēram 30%).
Citas gāzveida vielas (1-2%).

Iegūtās gāzes paceļas uz tvertnes augšpusi, no kurienes tās pēc tam tiek izsūknētas, un nogulsnējas pārpalikums - kvalitatīvs organiskais mēslojums, kas pārstrādes rezultātā ir saglabājis kūtsmēslos visas vērtīgās vielas. - slāpekli un fosforu, un ir zaudējis ievērojamu daļu patogēno mikroorganismu.

Biogāzes reaktoram jābūt ar pilnībā noslēgtu konstrukciju, kurā nav skābekļa, pretējā gadījumā kūtsmēslu sadalīšanās process būs ārkārtīgi lēns.

Otrs svarīgais nosacījums kūtsmēslu efektīvai sadalīšanai un biogāzes veidošanai ir temperatūras režīma ievērošana. Procesā iesaistītās baktērijas tiek aktivizētas +30 grādu temperatūrā. Turklāt kūtsmēsli satur divu veidu baktērijas:

Mezofils. Viņu dzīvībai svarīgā aktivitāte notiek +30 - +40 grādu temperatūrā;
Termofīls. To pavairošanai ir jāievēro temperatūras režīms +50 (+60) grādi.

Izejvielu apstrādes laiks pirmā veida augos ir atkarīgs no maisījuma sastāva un svārstās no 12 līdz 30 dienām. Tajā pašā laikā 1 litrs reaktora lietderīgās platības dod 2 litrus biodegvielas. Izmantojot otrā tipa iekārtas, galaprodukta ražošanas laiks tiek samazināts līdz trim dienām, bet biogāzes daudzums palielinās līdz 4,5 litriem.

Termofīlo iekārtu efektivitāte ir redzama ar neapbruņotu aci, tomēr to uzturēšanas izmaksas ir ļoti augstas, tāpēc, pirms izvēlēties vienu vai otru biogāzes iegūšanas metodi, ir rūpīgi viss jāaprēķina (klikšķiniet, lai palielinātu)

Neskatoties uz to, ka termofīlo iekārtu efektivitāte ir desmit reizes augstāka, tās tiek izmantotas daudz retāk, jo augstas temperatūras uzturēšana reaktorā ir saistīta ar augstām izmaksām. Mezofīlo augu uzturēšana un uzturēšana ir lētāka, tāpēc lielākā daļa saimniecību tās izmanto biogāzes ražošanai.

Biogāze pēc enerģētiskā potenciāla kritērijiem ir nedaudz zemāka par parasto gāzes degvielu. Tomēr tajā ir sērskābes tvaiki, kuru klātbūtne jāņem vērā, izvēloties materiālus iekārtas konstrukcijai.

Biogāzes lietošanas efektivitātes aprēķini

Vienkārši aprēķini palīdzēs novērtēt visas alternatīvās biodegvielas izmantošanas priekšrocības. Viena govs, kas sver 500 kg, dienā saražo apmēram 35-40 kg kūtsmēslu. Ar šo daudzumu pietiek, lai saražotu aptuveni 1,5 m3 biogāzes, no kuras savukārt var saražot 3 kWh elektroenerģijas.

Izmantojot tabulas datus, ir viegli aprēķināt, cik m3 biogāzes var iegūt izejā atbilstoši saimniecībā pieejamo mājlopu skaitam

Biodegvielas iegūšanai var izmantot gan viena veida organiskās izejvielas, gan vairāku komponentu maisījumus ar mitruma saturu 85-90%. Ir svarīgi, lai tie nesatur svešus ķīmiskus piemaisījumus, kas nelabvēlīgi ietekmē apstrādes procesu.

Vienkāršāko maisījuma recepti tālajā 2000. gadā izgudroja kāds krievs no Ļipeckas apgabala, kurš savām rokām uzbūvēja vienkāršāko biogāzes staciju. Viņš sajauca 1500 kg govs mēslu ar 3500 kg dažādu augu atkritumu, pievienoja ūdeni (apmēram 65% no visu sastāvdaļu svara) un uzsildīja maisījumu līdz 35 grādiem.

Pēc divām nedēļām bezmaksas degviela ir gatava. Šī nelielā iekārta dienā saražoja 40 m3 gāzes, kas bija pilnīgi pietiekami, lai sešus mēnešus apsildītu māju un saimniecības ēkas.

Iespējas ražotnēm biodegvielas ražošanai

Pēc aprēķinu veikšanas ir jāizlemj, kā veikt instalāciju, lai iegūtu biogāzi atbilstoši savas saimniecības vajadzībām. Ja mājlopi ir mazi, tad ir piemērota vienkāršākā iekārta, kuru ir viegli izgatavot no improvizētiem līdzekļiem ar savām rokām.

Lielajām saimniecībām, kurām ir pastāvīgs liela izejvielu daudzuma avots, vēlams izbūvēt rūpnieciski automatizētu biogāzes sistēmu. Šajā gadījumā maz ticams, ka būs iespējams iztikt bez speciālistu iesaistīšanas, kas izstrādās projektu un uzstādīs instalāciju profesionālā līmenī.

Diagramma skaidri parāda, kā darbojas rūpnieciskais automatizētais komplekss biogāzes ražošanai. Šāda mēroga būvniecību var organizēt uzreiz vairākas blakus esošās saimniecības

Mūsdienās ir desmitiem uzņēmumu, kas var piedāvāt dažādas iespējas: no gataviem risinājumiem līdz individuāla projekta izstrādei. Lai samazinātu būvniecības izmaksas, var sadarboties ar kaimiņu saimniecībām (ja tādas ir tuvumā) un būvēt vienu biogāzes staciju visiem.

Jāņem vērā, ka pat nelielas instalācijas izbūvei nepieciešams noformēt attiecīgos dokumentus, sastādīt tehnoloģisko shēmu, iekārtu izvietojuma un ventilācijas plānu (ja iekārta uzstādīta telpās), iziet cauri kārtība saskaņošanai ar VVD, ugunsdzēsības un gāzes inspekcija.

Biogāzes sistēmas konstrukcijas īpatnības

Pilnīga biogāzes stacija ir sarežģīta sistēma, kas sastāv no:

Bioreaktors, kurā notiek kūtsmēslu sadalīšanās process;
Automatizēta organisko atkritumu padeves sistēma;
Ierīces biomasas sajaukšanai;
Aprīkojums optimālu temperatūras apstākļu uzturēšanai;
Gāzes tvertne - gāzes uzglabāšanas tvertnes;
Piepildīto cieto atkritumu saņēmējs.

Visi iepriekš minētie elementi ir uzstādīti rūpnieciskajās iekārtās, kas darbojas automātiskajā režīmā. Sadzīves reaktoriem, kā likums, ir vienkāršots dizains.

Diagrammā parādītas automatizētās biogāzes sistēmas galvenās sastāvdaļas. Reaktora tilpums ir atkarīgs no organisko izejvielu ikdienas patēriņa. Lai iekārta pilnībā funkcionētu, reaktoram jābūt piepildītam līdz divām trešdaļām no tilpuma

Biogāzes ražošanas iekārtas darbības princips un izvietojums

Sistēmas galvenais elements ir bioreaktors. Tās izpildei ir vairākas iespējas, galvenais ir nodrošināt konstrukcijas hermētiskumu un izslēgt skābekļa iekļūšanu. To var izgatavot dažādu formu (parasti cilindriska) metāla konteinera veidā, kas atrodas uz virsmas. Bieži vien šiem nolūkiem tiek izmantotas 50 kubikmetru tukšas degvielas tvertnes.

Jūs varat iegādāties gatavus saliekama dizaina konteinerus. To priekšrocība ir iespēja ātri izjaukt un, ja nepieciešams, transportēt uz citu vietu. Rūpnieciskās virsmas instalācijas vēlams izmantot lielajās saimniecībās, kur pastāvīgi pieplūst liels daudzums organisko izejvielu.

Mazām lauku sētām piemērotāka ir tvertnes novietošanas iespēja pazemē. Pazemes bunkurs tiek būvēts no ķieģeļiem vai betona. Jūs varat ierakt zemē gatavus konteinerus, piemēram, mucas no metāla, nerūsējošā tērauda vai PVC. Ir iespējama arī to virsmas novietošana uz ielas vai speciāli tam paredzētā telpā ar labu ventilāciju.

Biogāzes stacijas ražošanai jūs varat iegādāties gatavus PVC konteinerus un uzstādīt tos telpā, kas aprīkota ar ventilācijas sistēmu

Neatkarīgi no tā, kur un kā atrodas reaktors, tas ir aprīkots ar tvertni kūtsmēslu iekraušanai. Pirms izejmateriāla iekraušanas tai jāveic iepriekšēja sagatavošana: to sasmalcina ne vairāk kā 0,7 mm frakcijās un atšķaida ar ūdeni. Ideālā gadījumā pamatnes mitruma saturam jābūt aptuveni 90%.

Rūpnieciskā tipa automatizētās iekārtas ir aprīkotas ar izejvielu padeves sistēmu, tajā skaitā uztvērēju, kurā maisījums tiek novadīts līdz vajadzīgajam mitrumam, cauruļvadu ūdens padevei un sūknēšanas iekārtu masas pārnešanai uz bioreaktoru.

Mājas substrātu sagatavošanas rūpnīcās tiek izmantoti atsevišķi konteineri, kuros atkritumus sasmalcina un sajauc ar ūdeni. Pēc tam masu ievieto uztveršanas nodalījumā. Reaktoros, kas atrodas pazemē, tvertni substrāta uzņemšanai izved ārā, sagatavotais maisījums gravitācijas ceļā pa cauruļvadu ieplūst fermentācijas kamerā.

Ja reaktors atrodas uz zemes vai iekštelpās, ieplūdes caurule ar uztveršanas ierīci var atrasties tvertnes apakšējā sānu daļā. Ir iespējams arī nogādāt cauruli līdz augšējai daļai un uzlikt tai ligzdu uz kakla. Šajā gadījumā biomasa būs jāpiegādā ar sūkni.

Bioreaktorā ir nepieciešams arī nodrošināt izeju, kas tiek izgatavota praktiski konteinera apakšā pretējā pusē no ievades tvertnes. Novietojot pazemē, izplūdes caurule ir uzstādīta slīpi uz augšu un ved uz atkritumu tvertni, kas veidota kā taisnstūra kaste. Tā augšējai malai jābūt zem ieplūdes līmeņa.

Ieplūdes un izplūdes caurules atrodas slīpi uz augšu dažādās tvertnes pusēs, savukārt kompensācijas tvertnei, kurā nonāk atkritumi, jāatrodas zemāk par pieņemšanas tvertni.

Process notiek šādi: ievades piltuve saņem jaunu substrāta partiju, kas ieplūst reaktorā, tajā pašā laikā tāds pats atkritumu dūņu daudzums pa cauruli paceļas uz atkritumu uztvērēju, no kurienes tās pēc tam tiek izsūknētas un izmanto kā augstas kvalitātes bioloģisko mēslojumu.

Biogāze tiek uzglabāta gāzes tvertnē. Visbiežāk tas atrodas tieši uz reaktora jumta un tam ir kupola vai konusa forma. Tas ir izgatavots no jumta dzelzs, un pēc tam, lai novērstu korozijas procesus, tiek krāsots ar vairākiem eļļas krāsas slāņiem. Rūpnieciskajās iekārtās, kas paredzētas liela daudzuma gāzes saņemšanai, gāzes tvertne bieži tiek izgatavota atsevišķas tvertnes veidā, kas savienota ar reaktoru ar cauruļvadu.

Gāze, kas rodas fermentācijas rezultātā, nav piemērota lietošanai, jo satur lielu daudzumu ūdens tvaiku, un tādā veidā tā nedeg. Lai to attīrītu no ūdens frakcijām, gāze tiek izlaista caur ūdens blīvējumu. Lai to paveiktu, no gāzes tvertnes tiek izņemta caurule, pa kuru biogāze nonāk traukā ar ūdeni, un no turienes pa plastmasas vai metāla cauruli tiek piegādāta patērētājiem.

Pazemes instalācijas shēma. Ieplūdes un izplūdes atverēm jāatrodas konteinera pretējās pusēs. Virs reaktora ir ūdens blīvējums, caur kuru tiek izvadīta iegūtā gāze žāvēšanai.

Dažos gadījumos gāzes uzglabāšanai tiek izmantoti speciāli gāzes turētāju maisi, kas izgatavoti no polivinilhlorīda. Maisus novieto blakus augam un pamazām piepilda ar gāzi. To pildot, elastīgais materiāls uzpūšas un palielinās maisiņu tilpums, ļaujot nepieciešamības gadījumā uz laiku uzglabāt lielāku galaprodukta daudzumu.

Bioreaktora efektīvas darbības nosacījumi

Rūpnīcas efektīvai darbībai un intensīvai biogāzes izdalīšanai nepieciešama vienmērīga organiskā substrāta fermentācija. Maisījumam jābūt pastāvīgā kustībā. Pretējā gadījumā uz tās veidojas garoza, sadalīšanās process palēninās, kā rezultātā tiek iegūts mazāk gāzes nekā sākotnēji aprēķināts.

Lai nodrošinātu aktīvu biomasas sajaukšanos, tipiska reaktora augšpusē vai sānos tiek uzstādīti elektriski darbināmi zemūdens vai slīpi maisītāji. Mājas instalācijās sajaukšanu veic mehāniski, izmantojot ierīci, kas atgādina mājsaimniecības maisītāju. To var darbināt manuāli vai piegādāt ar elektrisko piedziņu.

Ja reaktors ir novietots vertikāli, maisītāja rokturis tiek parādīts iekārtas augšējā daļā. Ja konteiners ir uzstādīts horizontāli, svārpsts atrodas arī horizontālā plaknē, un rokturis atrodas bioreaktora sānos

Viens no svarīgākajiem nosacījumiem biogāzes iegūšanai ir nepieciešamās temperatūras uzturēšana reaktorā. Sildīšanu var veikt vairākos veidos. Stacionārajās instalācijās tiek izmantotas automatizētas apkures sistēmas, kas ieslēdzas, kad temperatūra nokrītas zem iepriekš noteiktā līmeņa, un izslēdzas, kad tiek sasniegta nepieciešamā temperatūra.

Apkurei var izmantot gāzes katlus, tiešu apkuri ar elektriskajiem sildītājiem vai arī iebūvēt sildelementu tvertnes pamatnē. Lai samazinātu siltuma zudumus, ieteicams ap reaktoru izbūvēt nelielu karkasu ar stikla vates slāni vai pārklāt instalāciju ar siltumizolāciju. Putupolistirolam ir labas siltumizolācijas īpašības.

Lai aprīkotu biomasas apkures sistēmu, iespējams ievilkt cauruļvadu no mājas apkures, ko darbina reaktors

Kā noteikt pareizo reaktora tilpumu

Pazemes biogāzes stacijas būvniecība

Tagad parunāsim par vienkāršāko uzstādīšanu, kas ļauj iegūt biogāzi mājās ar viszemākajām izmaksām. Apsveriet pazemes instalācijas būvniecību. Lai to izgatavotu, jāizrok bedre, tās pamatne un sienas tiek izlietas ar armētu keramzītbetonu. No kameras pretējām pusēm ir redzamas ieplūdes un izplūdes atveres, kurās ir uzstādītas slīpas caurules substrāta padevei un atkritumu dūņu izsūknēšanai.

Reaktoram jābūt pilnībā noslēgtam. Lai izslēgtu gaisa iekļūšanas iespēju, tvertne jāpārklāj ar bitumena hidroizolācijas slāni.

Bunkura augšējā daļa - gāzes turētājam ir kupola vai konusa forma. Tas ir izgatavots no metāla loksnēm vai jumta dzelzs. Ir iespējams arī pabeigt konstrukciju ar ķieģeļu mūri, kas pēc tam tiek apšūta ar tērauda sietu un apmesta. Gāzes tvertnes augšpusē ir jāizveido noslēgta lūka, jānoņem gāzes caurule, kas iet caur ūdens blīvējumu, un jāuzstāda vārsts, lai samazinātu gāzes spiedienu.

Video par biogāzes iegūšanu no kūtsmēsliem

Kā notiek pazemes reaktora celtniecība, var redzēt video:

Iekārta biogāzes ražošanai no kūtsmēsliem ievērojami ietaupīs maksājot par siltumu un elektroenerģiju, kā arī izmantos organisko materiālu, kas ir pieejams katrā saimniecībā, labam mērķim. Pirms būvniecības uzsākšanas viss ir rūpīgi jāaprēķina un jāsagatavo.