Gāzes izplūdes apjomi biogāzes stacijās. Biogāzes patstāvīgas ražošanas metodes. Vai ir izdevīgi taisīt reaktoru un izmantot biogāzi

23.06.2020

Patēriņa ekoloģija Lauku sēta: Vai ir izdevīgi ražot biodegvielu mājās nelielos daudzumos personīgā meitas gabalā? Ja jums ir dažas metāla mucas un citi dzelzs krāmi, kā arī brīvā laika bezdibenis un jūs nezināt, kā no tiem atbrīvoties - jā.

Pieņemsim, ka jūsu ciemā dabasgāze nav bijusi un nebūs. Un pat ja ir, tas maksā naudu. Lai gan daudz lētāk nekā postošā apkure ar elektrību un šķidro kurināmo. Tuvākais granulu ražošanas cehs atrodas pāris simtu kilometru attālumā, dārgi vest. Ar katru gadu malku iegādāties kļūst arvien grūtāk un apgrūtinoši to sildīt. Uz šī fona izskatās ļoti vilinoši iegūt bezmaksas biogāzi savā pagalmā no nezālēm, vistu kūtsmēsliem, iecienītākās cūkas kūtsmēsliem vai saimnieka tualetes satura. Pietiek uztaisīt bioreaktoru! Televīzijā stāsta, kā taupīgie vācu zemnieki sildās ar "mēslu" resursiem un nu nevajag nekādu "Gazpromu". Šeit ir patiess teiciens "noņems plēvi no izkārnījumiem". Internets ir pilns ar rakstiem un video par tēmu "biogāze no biomasas" un "dari pats" biogāzes stacija. Taču par tehnoloģijas praktisko pielietojumu ir zināms maz: visi un visi runā par biogāzes ražošanu mājās, bet konkrētus piemērus ciematā, gluži kā leģendāro Yo-Mobile uz ceļa, ir redzējuši reti kurš. Mēģināsim noskaidrot, kāpēc tas tā ir un kādas ir progresīvu bioenerģijas tehnoloģiju perspektīvas laukos.

Kas ir biogāze + mazliet vēstures

Biogāze veidojas biomasas secīgas trīs posmu sadalīšanās (hidrolīze, skābes un metāna veidošanās) rezultātā, ko veic dažāda veida baktērijas. Noderīga degoša sastāvdaļa ir metāns, var būt arī ūdeņradis.

Baktēriju sadalīšanās process, kas rada degošu metānu

Lielā vai mazākā mērā degošas gāzes veidojas jebkādu dzīvnieku un augu atlieku sadalīšanās laikā.

Aptuvenais biogāzes sastāvs, specifiskās sastāvdaļu proporcijas ir atkarīgas no izmantotajām izejvielām un tehnoloģijas

Cilvēki jau sen ir mēģinājuši izmantot šo dabisko degvielu, viduslaiku hronikās ir atsauces uz to, ka tagadējās Vācijas zemienes iedzīvotāji pirms tūkstošgades saņēma biogāzi no trūdošas veģetācijas, iegremdējot ādas kažokādas purvā. virca. Tumšajos viduslaikos un pat apgaismotajos gadsimtos talantīgākie meteoristi, kuri, pateicoties īpaši piemeklētai diētai, spēja laikus iedarbināt un aizdedzināt bagātīgo metāna gāzi, raisīja pastāvīgu publikas sajūsmu jautrības tirdziņā. izrādes. Rūpnieciskās biogāzes stacijas ar mainīgiem panākumiem sāka būvēt no 19. gadsimta vidus. PSRS pagājušā gadsimta 80. gados tika pieņemta valsts programma nozares attīstībai, taču tā netika īstenota, lai gan joprojām tika iedarbinātas ducis ražotņu. Ārzemēs salīdzinoši aktīvi tiek pilnveidota biogāzes ražošanas tehnoloģija, kopējais strādājošo iekārtu skaits mērāms desmitos tūkstošu. Attīstītajās valstīs (EEK, ASV, Kanāda, Austrālija) tie ir augsti automatizēti lieli kompleksi, jaunattīstības valstīs (Ķīna, Indija) - pusamatniecības biogāzes stacijas mājsaimniecībai un mazai lauksaimniecībai.

Procenti no biogāzes staciju skaita ES valstīs. Skaidri redzams, ka tehnoloģija aktīvi attīstās tikai Vācijā, iemesls ir solidārās valsts subsīdijas un nodokļu atvieglojumi.

Kāda ir biogāzes izmantošana

Ir skaidrs, ka kā degviela, jo tā deg. Rūpniecisko un dzīvojamo ēku apkure, elektroenerģijas ražošana, kulinārija. Tomēr ne viss ir tik vienkārši, kā redzams YouTube izkaisītajos video. Biogāzei ir jādeg stabili siltumenerģijas ražošanas iekārtās. Lai to izdarītu, tā gāzveida vides parametri ir jāsaskaņo ar diezgan stingriem standartiem. Metāna saturs nedrīkst būt zemāks par 65% (optimālais 90-95%), tajā nedrīkst būt ūdeņraža, tiek atdalīti ūdens tvaiki, tiek noņemts oglekļa dioksīds, pārējās sastāvdaļas ir inertas pret augstām temperatūrām.

Dzīvojamās ēkās nav iespējams izmantot “mēslu-dzīvnieku” izcelsmes biogāzi, kas nav attīrīta no nepatīkamiem piemaisījumiem.

Normalizētais spiediens ir 12,5 bāri, pie vērtības, kas mazāks par 8-10 bāriem, automatizācija mūsdienu apkures iekārtu un virtuves iekārtu modeļos aptur gāzes padevi. Ir ļoti svarīgi, lai siltuma ģeneratorā nonākošās gāzes raksturlielumi būtu stabili. Spiediena lēciena gadījumā, kas pārsniedz normu, vārsts darbosies, jums tas būs jāieslēdz manuāli. Slikti, ja tiek izmantotas novecojušas gāzes iekārtas, kas nav aprīkotas ar gāzes kontroles sistēmu. Labākajā gadījumā apkures katla deglis var neizdoties. Sliktākais variants ir tas, ka gāze nodzisīs, bet tās plūsma neapstāsies. Un tas ir pilns ar traģēdiju. Rezumējot teikto: biogāzes raksturlielumi ir jāsamazina līdz nepieciešamajiem parametriem un stingri jāievēro drošības pasākumi. Vienkāršota procesa ķēde biogāzes ražošanai. Svarīgs posms ir atdalīšana un gāzes atdalīšana

Kādas izejvielas tiek izmantotas biogāzes ražošanai

Augu un dzīvnieku izcelsmes izejvielas

Augu izcelsmes izejvielas ir lieliski piemērotas biogāzes ražošanai: no svaigas zāles var iegūt maksimālo degvielas iznākumu - līdz 250 m3 uz tonnu izejvielu, metāna saturu līdz 70%. Nedaudz mazāk, līdz 220 m3 var iegūt no kukurūzas skābbarības, līdz 180 m3 no biešu galotnēm. Der jebkuri zaļie augi, labas ir aļģes, siens (100 m3 uz tonnu), bet vērtīgu barību degvielai ir jēga izmantot tikai tad, ja ir izteikts tās pārpalikums. Metāna izdalīšanās no celulozes, kas veidojas sulu, eļļu un biodīzeļdegvielas ražošanā, ir zema, bet materiāls ir brīvs. Dārzeņu izejvielu trūkums ir ilgs ražošanas cikls, 1,5-2 mēneši. Biogāzi var iegūt arī no celulozes un citiem lēni sadalošiem augu atkritumiem, taču efektivitāte ir ārkārtīgi zema, rodas maz metāna, un ražošanas cikls ir ļoti garš. Noslēgumā mēs sakām, ka augu izejvielām jābūt smalki samaltām.
Piemērotas ir arī dzīvnieku izcelsmes izejvielas: tradicionālie ragi un nagi, atkritumi no pienotavām, kautuvēm un pārstrādes rūpnīcām un arī drupinātā veidā. Bagātākā "rūda" ir dzīvnieku tauki, kvalitatīvas biogāzes izlaide ar metāna koncentrāciju līdz 87% sasniedz 1500 m3 uz tonnu. Taču dzīvnieku izcelsmes izejvielas ir deficīts, un, kā likums, tās atrod tām citu pielietojumu.

Deggāze no ekskrementiem

Kūtsmēsli ir lēti un pieejami daudzās saimniecībās, bet biogāzes raža un kvalitāte ir daudz zemāka nekā citiem veidiem. Govju pīrādziņi un zirgu āboli lietojami tīrā veidā, fermentācija sākas nekavējoties, biogāzes iznākums ir 60 m2 no tonnas izejvielu ar zemu metāna saturu (līdz 60%). Ražošanas cikls ir īss, 10-15 dienas. Cūku kūtsmēsli un vistu mēsli ir toksiski – lai varētu attīstīties labvēlīgās baktērijas, tos sajauc ar augu atkritumiem, skābbarību. Lielu problēmu rada mazgāšanas līdzekļu sastāvi, virsmaktīvās vielas, ko izmanto lopkopības ēku uzkopšanā. Kopā ar antibiotikām, kas lielos daudzumos nokļūst kūtsmēslos, tās kavē baktēriju vidi un kavē metāna veidošanos. Nelietot dezinfekcijas līdzekļus ir pilnīgi neiespējami, un lauksaimniecības uzņēmumi, kas investējuši gāzes ražošanā no kūtsmēsliem, ir spiesti rast kompromisu starp higiēnu un dzīvnieku slimību kontroli no vienas puses un bioreaktoru produktivitātes saglabāšanu no otras.
Piemēroti ir arī pilnīgi brīvi cilvēka ekskrementi. Bet parasto notekūdeņu izmantošana ir neizdevīga, fekāliju koncentrācija ir pārāk zema un dezinfekcijas un virsmaktīvās vielas ir augstas. Tehnologi saka, ka tos varētu izmantot tikai tad, ja kanalizācijā “produkti” nonāk tikai no tualetes poda, ar nosacījumu, ka bļoda tiek izskalota tikai ar vienu litru ūdens (standarta 4/8 l). Un bez mazgāšanas līdzekļiem, protams.

Papildu prasības izejvielām

Nopietna problēma, ar ko saskaras saimniecības, kurās ir uzstādītas modernas iekārtas biogāzes ražošanai, ir tā, ka izejmateriālā nedrīkst būt cietu ieslēgumu; akmens, uzgrieznis, stieples vai dēļa gabals, kas nejauši nokļūst masā, aizsprosto cauruļvadu, atspējos dārgas fekālijas. sūknis vai maisītājs. Jāsaka, ka dotie dati par maksimālo gāzes iznākumu no izejvielas atbilst ideāliem laboratorijas apstākļiem. Lai reālajā ražošanā tuvinātu šiem skaitļiem, ir jāievēro vairāki nosacījumi: jāuztur nepieciešamā temperatūra, periodiski jāmaisa smalki samaltas izejvielas, jāpievieno fermentāciju aktivizējošas piedevas utt. Pašreizējā instalācijā, kas samontēta saskaņā ar rakstu ieteikumiem par "biogāzes ieguvi ar savām rokām", jūs varat sasniegt gandrīz 20% no maksimālā līmeņa, augsto tehnoloģiju iekārtas var sasniegt 60-95%.

Pietiekami objektīvi dati par biogāzes maksimālo iznākumu dažāda veida izejvielām

Biogāzes stacijas iekārta

Vai biogāzes ražošana ir izdevīga?

Jau minējām, ka attīstītajās valstīs būvē lielas industriālās iekārtas, savukārt jaunattīstības valstīs galvenokārt mazas, mazai ekonomikai. Paskaidrosim, kāpēc tas tā ir:

Vai ir jēga ražot biodegvielu mājās?

Vai ir izdevīgi ražot biodegvielu mājās nelielos daudzumos uz personīgā meitas zemes gabala? Ja jums ir dažas metāla mucas un citi dzelzs krāmi, kā arī brīvā laika bezdibenis un jūs nezināt, kā tos atbrīvoties - jā. Taču ietaupījumi diemžēl ir niecīgi. Un investēt augsto tehnoloģiju iekārtās ar nelieliem izejvielu apjomiem un metāna ražošanā nav jēgas jebkurā gadījumā.

Vēl viens pašmāju Kulibina video

ABONĒJIET MŪSU youtube kanālu Econet.ru, kas ļauj skatīties tiešsaistē, bez maksas lejupielādēt no YouTube video par dziedināšanu, cilvēka atjaunošanos.

Liec LIKE, dalies ar DRAUGIEM!

https://www.youtube.com/channel/UCXd71u0w04qcwk32c8kY2BA/videos

Nejaucot izejvielas un neaktivizējot fermentācijas procesu, metāna iznākums būs ne vairāk kā 20% no iespējamā. Tas nozīmē, ka labākajā gadījumā no 100 kg (bunkura ielāde) izvēlētās zāles var iegūt 5 m3 gāzes, neņemot vērā kompresiju. Un būs labi, ja metāna saturs pārsniegs 50% un tas nav fakts, ka tas degs siltuma ģeneratorā. Pēc autora domām, izejviela tiek iekrauta katru dienu, tas ir, tās ražošanas cikls ir viena diena. Faktiski nepieciešamais laiks ir 60 dienas. Izgudrotāja saņemtais biogāzes daudzums, kas atrodas 50 litru balonā, kuru viņam izdevās piepildīt, sala laikā apkures katlam ar jaudu 15 kW (dzīvojamā ēka aptuveni 150 m2) pietiek 2 minūtēm. .

Tiem, kurus interesē biogāzes ražošanas iespēja, ieteicams rūpīgi izpētīt problēmu, īpaši no finansiālā viedokļa, ar tehniskiem jautājumiem, sazināties ar speciālistiem ar pieredzi šādā darbā. Ļoti vērtīga būs praktiskā informācija, kas iegūta tajās saimniecībās, kurās jau kādu laiku tiek izmantotas bioenerģijas tehnoloģijas. publicēts

Patēriņa ekoloģija. Lauku sēta: 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 aktivizējas +30 grādu temperatūrā. Turklāt kūtsmēsli satur divu veidu baktērijas:

Mezofīls. 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 turētāja 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

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% (konteinera brīvais tilpums).

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 tiek montētas slīpas caurules substrāta padevei un atkritumu dūņu 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 attālumā no apakšas un tā diametrs ir 25-35 cm. Caurules augšdaļa nonāk nodalījumā izejvielu saņemšanai.

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.

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.

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.

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. publicēts

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 obligātais nosacījums kūtsmēslu pārstrādes procesā 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: tajās 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 sadegšanas siltums 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.

Lielo saimniecību īpašniekiem ir aktuāla problēma – kūtsmēsli, putnu mēsli un dzīvnieku atliekas. Lai atrisinātu problēmu, varat izmantot īpašas iekārtas, kas paredzētas biogāzes ražošanai. Tos ir viegli pagatavot mājās, un tie darbojas ilgu laiku ar augstu lietošanai gatava produkta ražu.

Kas ir biogāze?

Biogāze ir viela, ko fermentācijas rezultātā iegūst no dabīgām izejvielām biomasas veidā (kūtsmēsli, putnu mēsli). Šajā procesā tiek iesaistītas dažādas baktērijas, no kurām katra barojas ar iepriekšējo atkritumu produktiem. Ir šādi mikroorganismi, kas aktīvi piedalās biogāzes ražošanas procesā:

hidrolīze;
skābi veidojošs;
metānu veidojošs.

Biogāzes iegūšanas tehnoloģija no gatavās biomasas ir dabas procesu stimulēšana. Kūtsmēslos esošajām baktērijām jānodrošina optimāli apstākļi ātrai vairošanai un efektīvai vielu apstrādei. Lai to izdarītu, bioloģiskās izejvielas ievieto tvertnē, kas ir slēgta no skābekļa.

Pēc tam darbā nonāk anaerobo mikrobu grupa. Tie ļauj pārvērst fosforu, kāliju un slāpekli saturošus savienojumus tīrā veidā. Pārstrādes rezultātā veidojas ne tikai biogāze, bet arī kvalitātes apstiprinājumi. Tie ir ideāli piemēroti izmantošanai lauksaimniecībā un ir efektīvāki par tradicionālajiem kūtsmēsliem.

Biogāzes ražošanas ekoloģiskā vērtība

Pateicoties efektīvai bioloģisko atkritumu pārstrādei, tiek iegūta vērtīga degviela. Šī procesa izveide palīdz novērst metāna emisijas atmosfērā, kam ir negatīva ietekme uz vidi. Šis savienojums stimulē siltumnīcas efektu 21 reizi vairāk nekā oglekļa dioksīds. Metāns atmosfērā var saglabāties 12 gadus.

Lai novērstu globālo sasilšanu, kas ir globāla problēma, nepieciešams ierobežot šīs vielas iekļūšanu un izplatīšanos vidē. Pārstrādes procesā iegūtie atkritumi ir augstas kvalitātes apstiprinājums. Tās izmantošana ļauj samazināt izmantoto ķīmisko savienojumu daudzumu. Sintētiski ražoti mēslošanas līdzekļi piesārņo gruntsūdeņus un negatīvi ietekmē vidi.

Kas ietekmē ražošanas procesa produktivitāti?

Pareizi organizējot ražošanas procesu biogāzes ražošanai, no 1 kub. m bioloģisko izejvielu saņem apmēram 2-3 kubikmetrus. m tīra produkta. Tās efektivitāti ietekmē daudzi faktori:

apkārtējās vides temperatūra;
organisko izejvielu skābuma līmenis;
vides mitrums;
fosfora, slāpekļa un oglekļa daudzums sākotnējā bioloģiskajā masā;
kūtsmēslu vai pakaišu daļiņu izmērs;
tādu vielu klātbūtne, kas palēnina apstrādes procesu;
stimulējošu piedevu iekļaušana biomasas sastāvā;
substrāta padeves biežums.

Biogāzes ražošanai izmantoto izejvielu saraksts

Biogāzi iespējams iegūt ne tikai no kūtsmēsliem vai putnu mēsliem. Videi draudzīgas degvielas ražošanai var izmantot citas izejvielas:

graudu kaltēšana;
sulu ražošanas atkritumi;
biešu mīkstums;
zivju vai gaļas ražošanas atkritumi;
alus granulas;
piena atkritumi;
fekāliju nogulsnes;
organiskas izcelsmes sadzīves atkritumi;
atkritumi, kas radušies biodīzeļdegvielas ražošanā no rapša sēklām.

Biogāzes sastāvs

Biogāzes sastāvs pēc tam, kad ir izturēts:

50-87% metāna;
13-50% oglekļa dioksīda;
ūdeņraža un sērūdeņraža piemaisījumi.

Pēc produkta attīrīšanas no piemaisījumiem tiek iegūts biometāns. Tas ir analogs, taču tam ir atšķirīgs izcelsmes raksturs. Lai uzlabotu degvielas kvalitāti, tiek normalizēts metāna saturs tā sastāvā, kas ir galvenais enerģijas avots.

Aprēķinot saražoto gāzu apjomus, ņem vērā apkārtējās vides temperatūru. Palielinoties, produkta raža palielinās un kaloriju saturs samazinās. Biogāzes īpašības negatīvi ietekmē gaisa mitruma palielināšanās.

Biogāzes darbības joma

Biogāzes ražošanai ir nozīmīga loma ne tikai vides saglabāšanā, bet arī nodrošina valsts ekonomiku ar degvielu. Tam ir plašs lietojumu klāsts:

izmanto kā izejvielu elektroenerģijas, automobiļu degvielas ražošanai;
lai apmierinātu mazo vai vidējo uzņēmumu enerģijas vajadzības;
biogāzes stacijas pilda attīrīšanas iekārtu lomu, kas ļauj atrisināt.

Biogāzes ražošanas tehnoloģija

Biogāzes ražošanai jāveic darbības, kas paātrinās organisko vielu dabiskā sadalīšanās procesu. Pirms ievietošanas noslēgtā traukā ar ierobežotu skābekļa daudzumu, dabiskās izejvielas rūpīgi sasmalcina un sajauc ar noteiktu ūdens daudzumu.

Rezultāts ir oriģinālais substrāts. Ūdens klātbūtne tā sastāvā ir nepieciešama, lai novērstu negatīvu ietekmi uz baktērijām, kas var rasties, nokļūstot vielām no vides. Bez šķidrās sastāvdaļas fermentācijas process ievērojami palēninās un samazina visas bioloģiskās iekārtas efektivitāti.

Rūpnieciskā tipa iekārtas organisko izejvielu pārstrādei papildus ir aprīkotas ar:

ierīce substrāta sildīšanai;
iekārtas izejvielu sajaukšanai;
ierīces vides skābuma kontrolei.

Šīs ierīces būtiski paaugstina bioreaktoru efektivitāti. Maisot, no biomasas virsmas tiek noņemta cietā garoza, kas palielina izdalītās gāzes daudzumu. Organiskās masas apstrādes ilgums ir aptuveni 15 dienas. Šajā laikā tas sadalās tikai par 25%. Maksimālais dabasgāzes daudzums izdalās, kad substrāta šķelšanās pakāpe sasniedz 33%.

Biogāzes ražošanas tehnoloģija paredz substrāta ikdienas atjaunošanu. Lai to izdarītu, no bioreaktora tiek izņemti 5% masas, un tā vietā tiek ievietota jauna izejmateriāla daļa. Atkritumu produkts tiek izmantots kā apstiprinājums.

Tehnoloģija biogāzes ražošanai mājas apstākļos

Biogāzes ražošana mājās notiek saskaņā ar šādu shēmu:

Tiek veikta bioloģiskās masas samalšana. Ir nepieciešams iegūt daļiņas, kuru izmērs nepārsniedz 10 mm.
Iegūto masu rūpīgi sajauc ar ūdeni. Uz 1 kg izejvielu nepieciešami aptuveni 700 ml šķidrās sastāvdaļas. Izmantotajam ūdenim jābūt dzeramam un bez piemaisījumiem.
Visa tvertne ir piepildīta ar iegūto substrātu, pēc tam tā ir hermētiski noslēgta.
Substrātu vēlams rūpīgi sajaukt vairākas reizes dienā, kas palielinās tā apstrādes efektivitāti.
Ražošanas procesa 5. dienā tiek pārbaudīta biogāzes klātbūtne un tā ar kompresoru pakāpeniski tiek izsūknēta sagatavotos balonos. Gāzveida produktu periodiska noņemšana ir obligāta. To uzkrāšanās izraisa spiediena palielināšanos tvertnē, kas negatīvi ietekmē bioloģiskās masas sadalīšanas procesu.
Ražošanas 15. dienā daļa substrāta tiek noņemta un tiek iekrauta jauna bioloģiskā materiāla partija.

Lai noteiktu nepieciešamo reaktora tilpumu biomasas pārstrādei, ir jāaprēķina dienas laikā saražoto kūtsmēslu daudzums. Obligāti jāņem vērā izmantoto izejvielu veids, temperatūras režīms, kas tiks uzturēts iekārtā. Izmantotajai tvertnei jābūt piepildītai līdz 85-90% no tās tilpuma. Atlikušie 10% nepieciešami iegūtās bioloģiskās gāzes uzkrāšanai.

Noteikti jāņem vērā apstrādes cikla ilgums. Uzturot temperatūru +35°C, tas ir 12 dienas. Mēs nedrīkstam aizmirst, ka izmantotās izejvielas pirms nosūtīšanas uz reaktoru tiek atšķaidītas ar ūdeni. Tāpēc tā daudzums tiek ņemts vērā pirms tvertnes tilpuma aprēķināšanas.

Vienkāršākās bioinstalācijas shēma

Biogāzes ražošanai mājas apstākļos ir jārada optimāli apstākļi mikroorganismiem, kas sadalīs bioloģisko masu. Pirmkārt, ir vēlams organizēt ģeneratora apkuri, kas radīs papildu izmaksas.

Atkritumu uzglabāšanas konteinera tilpumam jābūt vismaz 1 kubikmetram. m;
jāizmanto hermētiski noslēgts konteiners;
biomasas tvertnes izolācija ir priekšnoteikums tās efektīvai darbībai;
tvertni var padziļināt zemē. Siltumizolācija ir uzstādīta tikai tās augšējā daļā;
konteinerā ir uzstādīts rokas maisītājs. Tā rokturis tiek izvilkts caur hermētisku bloku;
ir paredzētas sprauslas izejvielu iekraušanai/izkraušanai, biogāzes ieplūdei.

Pazemes reaktoru ražošanas tehnoloģija

Biogāzes ražošanai var uzstādīt visvienkāršāko instalāciju, padziļinot to zemē. Šādas tvertnes ražošanas tehnoloģija ir šāda:

Izrakt pareizā izmēra caurumu. Tās sienas ir izlietas ar keramzītbetonu, kas ir papildus pastiprināts.
Bunkura pretējās sienās ir atstāti caurumi. Viņi uzstāda caurules ar noteiktu slīpumu, lai sūknētu izejvielas un izņemtu atkritumus.
Gandrīz apakšā ir uzstādīts izplūdes cauruļvads ar diametru 70 mm. Tās otrs gals ir uzstādīts tvertnē, kurā tiks izsūknētas atkritumu dūņas. Ieteicams to padarīt taisnstūrveida.
Cauruļvads izejvielu piegādei ir novietots 0,5 m augstumā attiecībā pret apakšu. Tās ieteicamais diametrs ir 30-35 mm. Caurules augšdaļa tiek novadīta atsevišķā tvertnē sagatavoto izejvielu saņemšanai.
Bioreaktora augšējai daļai jābūt kupola vai konusa formai. To var izgatavot no parasta jumta dzelzs vai citām metāla loksnēm. Ir atļauts izgatavot tvertnes vāku, izmantojot ķieģeļu vannu. Lai nostiprinātu tā dizainu, virsma tiek papildus apmesta ar stiegrojuma sietu.
Uztaisu tvertnes vāka augšpusē lūku, kurai jābūt hermētiski noslēgtai. Caur to tiek noņemts arī gāzes vads. Turklāt ir uzstādīts spiediena samazināšanas vārsts.
Lai sajauktu substrātu, tvertnē ir uzstādītas vairākas plastmasas caurules. Tiem jābūt iegremdētiem biomasā. Caurulēs ir izveidoti daudzi caurumi, kas ļauj sajaukt izejvielas ar kustīgu gāzes burbuļu palīdzību.

Biogāzes ieguves aprēķins

Bioloģiskās gāzes iznākums ir atkarīgs no sausnas satura izejvielā un tā veida:

no 1 tonnas kūtsmēslu no liellopiem iegūst 50-60 kubikmetrus. m produkts ar metāna saturu 60%;
No 1 tonnas augu atkritumu iegūst 200-500 kubikmetrus. m biogāzes ar metāna koncentrāciju 70%;
No 1 tonnas tauku iegūst 1300 kubikmetrus. m gāzes ar metāna koncentrāciju 87%.

Lai noteiktu ražošanas efektivitāti, tiek veiktas izmantoto izejvielu laboratoriskās pārbaudes. Tiek aprēķināts tā sastāvs, kas ietekmē biogāzes kvalitātes raksturlielumus.

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.

Saražotās biogāzes, kā arī mēslošanas līdzekļu pārpalikumu var pārdot par tirgus vērtību ieinteresētajiem 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 lauksaimnieku 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 arī 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 iekārtas, 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 izņemšanu līdz 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.