Przyjmowanie i obliczanie biogazu. Biogaz. Technologia produkcji Rośliny lepiej emitujące biogaz

Jednym z zadań do rozwiązania w rolnictwie jest utylizacja obornika i odpadów roślinnych. A to dość poważny problem, który wymaga ciągłej uwagi. Recykling wymaga nie tylko czasu i wysiłku, ale także przyzwoitej ilości. Obecnie istnieje przynajmniej jeden sposób na przekształcenie tego bólu głowy w źródło dochodu: przetwarzanie obornika w biogaz. Technologia oparta jest na naturalnym procesie rozkładu obornika i resztek roślinnych pod wpływem zawartych w nich bakterii. Całe zadanie polega na stworzeniu specjalnych warunków do najpełniejszego rozkładu. Warunki te to brak dostępu tlenu i optymalna temperatura (40-50 o C).

Każdy wie, jak najczęściej utylizuje się obornik: gromadzony, a następnie po fermentacji wywożony na pola. W tym przypadku powstały gaz jest uwalniany do atmosfery, a 40% azotu zawartego w wyjściowej substancji i większość fosforu również tam leci. Otrzymany nawóz jest daleki od ideału.

Do uzyskania biogazu niezbędne jest, aby proces rozkładu odchodów odbywał się bez dostępu tlenu, w zamkniętej objętości. W tym przypadku w produkcie resztkowym pozostaje zarówno azot, jak i fosfor, a gaz gromadzi się w górnej części zbiornika, skąd można go łatwo wypompować. Uzyskuje się dwa źródła zysku: gaz bezpośrednio i efektywny nawóz. Ponadto nawóz jest najwyższej jakości i jest bezpieczny w 99%: większość patogenów i jaj helmintów ginie, nasiona chwastów zawarte w oborniku tracą zdolność kiełkowania. Istnieją nawet linie do pakowania tej pozostałości.

Drugim warunkiem procesu przetwarzania obornika na biogaz jest utrzymanie optymalnej temperatury. Bakterie zawarte w biomasie są nieaktywne w niskich temperaturach. Zaczynają działać w temperaturze otoczenia +30 o C. Ponadto w oborniku zawarte są dwa rodzaje bakterii:

Najbardziej wydajne są rośliny ciepłolubne o temperaturze od +43 o C do +52 o C: obornik jest w nich przetwarzany przez 3 dni, z 1 litra powierzchni użytkowej bioreaktora uzyskuje się do 4,5 litra biogazu (jest to maksymalna wydajność) . Jednak utrzymanie temperatury +50 o C wymaga znacznych kosztów energii, co nie jest opłacalne w każdym klimacie. Dlatego coraz częściej biogazownie pracują w temperaturach mezofilnych. W tym przypadku czas przetwarzania może wynosić 12-30 dni, wydajność wynosi około 2 litry biogazu na 1 litr objętości bioreaktora.

Skład gazu zmienia się w zależności od surowca i warunków przetwarzania, ale w przybliżeniu jest następujący: metan - 50-70%, dwutlenek węgla - 30-50%, a także zawiera niewielką ilość siarkowodoru (mniej niż 1% ) oraz bardzo małą ilość związków amoniaku, wodoru i azotu. W zależności od konstrukcji instalacji biogaz może zawierać znaczną ilość pary wodnej, co będzie wymagało odwodnienia (w przeciwnym razie po prostu się nie spali). Jak wygląda instalacja przemysłowa pokazano na filmie.

Można powiedzieć, że cała wytwórnia gazu. Ale w przypadku prywatnego dziedzińca lub małej farmy takie tomy są bezużyteczne. Najprostsza biogazownia jest łatwa do wykonania własnymi rękami. Ale pytanie brzmi: „Gdzie dalej wysyłać biogaz?” Wartość opałowa powstałego gazu wynosi od 5340 kcal/m3 do 6230 kcal/m3 (6,21 – 7,24 kWh/m3). Dzięki temu może być doprowadzony do kotła gazowego do wytwarzania ciepła (ogrzewanie i ciepła woda) lub do elektrociepłowni, kuchenki gazowej itp. W ten sposób Vladimir Rashin, projektant biogazowni, wykorzystuje obornik ze swojej fermy przepiórek.

Okazuje się, że mając przynajmniej trochę mniej lub bardziej przyzwoitej ilości żywca i drobiu, sam możesz w pełni zaspokoić potrzeby swojego gospodarstwa w zakresie ciepła, gazu i energii elektrycznej. A jeśli montujesz instalacje gazowe w samochodach, to paliwo dla floty. Biorąc pod uwagę, że udział energii w kosztach produkcji wynosi 70-80%, można tylko zaoszczędzić na bioreaktorze, a potem zarobić dużo pieniędzy. Poniżej zrzut ekranu z rachunku ekonomicznego opłacalności biogazowni dla małego gospodarstwa (stan na wrzesień 2014). Gospodarki nie można nazwać małą, ale na pewno też nie jest duża. Przepraszamy za terminologię - to styl autora.

Jest to przybliżony podział wymaganych kosztów i możliwych dochodów.Schematy samodzielnie wykonanych biogazowni

Schematy samodzielnie wykonanych biogazowni

Najprostszym schematem biogazowni jest szczelny pojemnik - bioreaktor, do którego wlewa się przygotowaną zawiesinę. W związku z tym znajduje się właz do załadunku obornika i właz do rozładunku przetworzonych surowców.

Najprostszy schemat biogazowni bez „dzwonków i gwizdków”

Pojemnik nie jest całkowicie wypełniony podłożem: 10-15% objętości musi pozostać wolne, aby zebrać gaz. W pokrywę zbiornika wbudowana jest rura gazowa. Ponieważ powstały gaz zawiera dość dużą ilość pary wodnej, nie spali się w tej formie. Dlatego konieczne jest przepuszczenie go przez syfon w celu drenażu. W tym prostym urządzeniu większość pary wodnej ulegnie kondensacji, a gaz będzie już dobrze się palił. Następnie pożądane jest oczyszczenie gazu z niepalnego siarkowodoru i dopiero wtedy można go podać do pojemnika na gaz - pojemnika do zbierania gazu. A stamtąd można już hodować konsumentów: podawać je do kotła lub kuchenki gazowej. Jak zrobić filtry do biogazowni własnymi rękami, zobacz wideo.

Na powierzchni znajdują się duże instalacje przemysłowe. I to w zasadzie zrozumiałe - ilość prac ziemnych jest zbyt duża. Ale w małych gospodarstwach miska bunkra jest zakopana w ziemi. To po pierwsze pozwala obniżyć koszty utrzymania wymaganej temperatury, a po drugie na prywatnym dziedzińcu jest już wystarczająco dużo urządzeń.

Kontener można zabrać gotowy lub wykonany z cegły, betonu itp. w wykopanym dole. Ale w tym przypadku będziesz musiał zadbać o szczelność i niedrożność powietrza: proces jest beztlenowy - bez dostępu powietrza, dlatego konieczne jest stworzenie warstwy nieprzepuszczającej tlenu. Konstrukcja okazuje się wielowarstwowa, a wykonanie takiego bunkra jest procesem długotrwałym i kosztownym. Dlatego taniej i łatwiej zakopać gotowy pojemnik. Wcześniej były to koniecznie beczki metalowe, często ze stali nierdzewnej. Dziś, wraz z pojawieniem się na rynku pojemników z PVC, możesz z nich korzystać. Są neutralne chemicznie, mają niską przewodność cieplną, długą żywotność i są kilkakrotnie tańsze od stali nierdzewnej.

Jednak opisana powyżej biogazownia będzie miała niską wydajność. Aby aktywować proces przetwarzania, konieczne jest aktywne mieszanie masy w leju. W przeciwnym razie na powierzchni lub w grubości podłoża tworzy się skorupa, która spowalnia proces rozkładu, a na wylocie uzyskuje się mniej gazu. Mieszanie przeprowadza się w dowolny dostępny sposób. Na przykład, jak pokazano na filmie. W takim przypadku można wykonać dowolny napęd.

Istnieje inny sposób mieszania warstw, ale niemechaniczny - barbitacja: gaz wytworzony pod ciśnieniem jest podawany do dolnej części zbiornika na gnojowicę. Unoszące się pęcherzyki gazu rozerwą skorupę. Ponieważ dostarczany jest ten sam biogaz, nie nastąpią żadne zmiany w warunkach przetwarzania. Również tego gazu nie można uznać za wydatek - ponownie wpadnie do zbiornika gazu.

Jak wspomniano powyżej, dla dobrej wydajności wymagane są wysokie temperatury. Aby nie wydawać zbyt dużo pieniędzy na utrzymanie tej temperatury, należy zadbać o izolację. Jaki rodzaj izolatora ciepła wybrać, to oczywiście Twoja firma, ale dziś najbardziej optymalnym jest styropian. Nie boi się wody, jest odporny na grzyby i gryzonie, ma długą żywotność i doskonałe właściwości termoizolacyjne.

Kształt bioreaktora może być różny, ale najczęściej jest cylindryczny. Nie jest idealny ze względu na złożoność mieszania podłoża, ale jest stosowany częściej, ponieważ ludzie zgromadzili duże doświadczenie w budowaniu takich pojemników. A jeśli taki cylinder jest przedzielony przegrodą, to mogą służyć jako dwa oddzielne zbiorniki, w których proces jest przesunięty w czasie. Jednocześnie w przegrodę można wbudować element grzejny, rozwiązując w ten sposób problem utrzymania temperatury w dwóch komorach jednocześnie.

W najprostszej wersji biogazownie domowej roboty to prostokątny dół, którego ściany są wykonane z betonu i pokryte warstwą włókna szklanego i żywicy poliestrowej dla zapewnienia szczelności. Ten pojemnik jest dostarczany z pokrywką. Jest niezwykle niewygodny w eksploatacji: trudno jest przeprowadzić podgrzewanie, mieszanie i usuwanie przefermentowanej masy, nie można osiągnąć pełnego przetworzenia i wysokiej wydajności.

Nieco lepiej sytuacja wygląda w przypadku wykopowych zakładów przetwarzania biogazu na obornik. Posiadają ścięte krawędzie, co ułatwia załadunek świeżego obornika. Jeśli sprawisz, że dno będzie nachylone, to sfermentowana masa będzie poruszała się grawitacyjnie w jednym kierunku i łatwiej będzie ją wybrać. W takich instalacjach konieczne jest zapewnienie izolacji termicznej nie tylko ścian, ale także osłon. Taka biogazownia własnymi rękami jest łatwa do wdrożenia. Ale nie można osiągnąć pełnego przetwarzania i maksymalnej ilości zawartego w nim gazu. Nawet po podgrzaniu.

Podstawowe kwestie techniczne zostały rozwiązane i teraz znasz kilka sposobów na budowę biogazowni nawozowych. Pozostałe niuanse technologiczne.

Co można poddać recyklingowi i jak osiągnąć dobre wyniki

W oborniku każdego zwierzęcia znajdują się organizmy niezbędne do jego przetworzenia. Odkryto, że w procesie fermentacji i produkcji gazu bierze udział ponad tysiąc różnych mikroorganizmów. Najważniejszą rolę odgrywają metanotwórczynie. Uważa się również, że wszystkie te mikroorganizmy występują w optymalnych proporcjach w oborniku bydlęcym. W każdym razie przy przetwarzaniu tego typu odpadów w połączeniu z masą roślin, uwalniana jest największa ilość biogazu. W tabeli przedstawiono uśrednione dane dla najczęstszych rodzajów odpadów rolniczych. Należy pamiętać, że taką ilość gazu można uzyskać w idealnych warunkach.

Dla dobrej produktywności konieczne jest utrzymanie określonej wilgotności podłoża: 85-90%. Ale należy używać wody, która nie zawiera obcych chemikaliów. Rozpuszczalniki, antybiotyki, detergenty itp. negatywnie wpływają na procesy. Również dla normalnego przebiegu procesu gnojowica nie powinna zawierać dużych fragmentów. Maksymalny rozmiar fragmentów: 1*2 cm, mniejsze są lepsze. Dlatego jeśli planujesz dodać składniki ziołowe, musisz je zmielić.

Dla normalnej obróbki w podłożu ważne jest utrzymanie optymalnego poziomu pH: w granicach 6,7-7,6. Zazwyczaj środowisko ma normalną kwasowość i tylko sporadycznie bakterie tworzące kwas rozwijają się szybciej niż bakterie tworzące metan. Wtedy środowisko staje się kwaśne, spada produkcja gazu. Aby osiągnąć optymalną wartość, do podłoża dodaje się zwykłe wapno lub sodę.

Teraz trochę o czasie potrzebnym na przetworzenie obornika. Generalnie czas zależy od stworzonych warunków, ale pierwszy gaz może zacząć płynąć już trzeciego dnia po rozpoczęciu fermentacji. Najbardziej aktywne tworzenie gazu występuje podczas rozkładu obornika o 30-33%. Aby móc nawigować w czasie załóżmy, że po dwóch tygodniach podłoże rozkłada się o 20-25%. Oznacza to, że optymalne przetwarzanie powinno trwać miesiąc. W tym przypadku nawóz jest najwyższej jakości.

Obliczanie objętości bunkra do przerobu

W przypadku małych gospodarstw optymalnym ustawieniem jest praca ciągła - wtedy świeży obornik jest dostarczany codziennie w małych porcjach i usuwany w tych samych porcjach. Aby proces nie został zakłócony, udział dobowego obciążenia nie powinien przekraczać 5% przerabianej objętości.

Domowe instalacje do przetwarzania obornika na biogaz nie są szczytem doskonałości, ale są dość skuteczne

Na tej podstawie można łatwo określić wymaganą pojemność zbiornika dla domowej biogazowni. Należy pomnożyć dzienną ilość obornika z gospodarstwa (już rozcieńczonego o wilgotności 85-90%) przez 20 (dotyczy to temperatur mezofilnych, dla temperatur termofilnych trzeba będzie pomnożyć przez 30). Do uzyskanej liczby należy doliczyć jeszcze 15-20% - wolne miejsce na zbieranie biogazu pod kopułą. Znasz główny parametr. Wszystkie dalsze koszty i parametry systemu zależą od tego, jaki schemat biogazowni zostanie wybrany do realizacji i jak wszystko zrobisz. Jest całkiem możliwe, aby poradzić sobie z improwizowanymi materiałami lub możesz zamówić instalację pod klucz. Rozbudowa fabryki będzie kosztować od 1,5 miliona euro, instalacje z Kulibins będą tańsze.

Rejestracja prawna

Instalacja będzie musiała być skoordynowana z SES, inspekcją gazową i strażakami. Będziesz potrzebować:

• Schemat technologiczny instalacji.
• Plan rozmieszczenia urządzeń i komponentów w odniesieniu do samej instalacji, miejsca instalacji zespołu cieplnego, lokalizacji rurociągów i linii energetycznych oraz podłączenia pompy. Na schemacie należy zaznaczyć piorunochron i drogi dojazdowe.
• Jeżeli jednostka ma być umieszczona w pomieszczeniu, wymagany będzie również plan wentylacji, który zapewni co najmniej osiem wymian całkowitego powietrza w pomieszczeniu.

Jak widać, biurokracja jest tutaj niezbędna.

Na koniec trochę o wykonaniu instalacji. Przeciętnie biogazownia wytwarza dziennie ilość gazu, która jest dwukrotnie większa niż użyteczna objętość zbiornika. Oznacza to, że 40 m 3 gnojowicy da 80 m 3 gazu dziennie. Około 30% zostanie wydane na zapewnienie samego procesu (główną pozycją kosztów jest ogrzewanie). Tych. na wyjściu otrzymasz 56 m 3 biogazu dziennie. Aby pokryć potrzeby trzyosobowej rodziny i ogrzać średniej wielkości dom, według statystyk potrzeba 10 m 3 . W bilansie netto masz 46 m 3 dziennie. I to przy małej instalacji.

Wyniki

Inwestując trochę pieniędzy w budowę biogazowni (zrób to sam lub pod klucz), nie tylko zaspokoisz własne potrzeby i zapotrzebowanie na ciepło i gaz, ale również będziesz mógł sprzedawać gaz, a także wysokie -jakościowe nawozy powstałe w wyniku przetwórstwa.

nowe ustawienia. Alemanowie, którzy zamieszkiwali tereny podmokłe dorzecza Łaby, wyobrażali sobie smoki w szponach na bagnach. Wierzyli, że palny gaz gromadzący się w dołach na bagnach to śmierdzący oddech Smoka. Aby uspokoić Smoka, na bagna wrzucano ofiary i resztki jedzenia. Ludzie wierzyli, że Smok przychodzi nocą, a jego oddech pozostaje w dołach. Alemanowie myśleli o uszyciu markiz ze skóry, przykryciu nimi bagna, skierowaniu gazu przez skórzane rury do ich mieszkania i spaleniu go do gotowania. Jest to zrozumiałe, bo trudno było znaleźć suche drewno opałowe, a gaz bagienny (biogaz) doskonale rozwiązał problem.Ludzkość nauczyła się korzystać z biogazu od dawna. W Chinach jego historia sięga 5 tysięcy lat, w Indiach - 2 tysiące lat.

Charakter biologicznego procesu rozkładu substancji organicznych z powstawaniem metanu nie zmienił się na przestrzeni ostatnich tysiącleci. Jednak współczesna nauka i technologia stworzyły sprzęt i systemy, dzięki którym te „starożytne” technologie są opłacalne i mają szeroki zakres zastosowań.

Biogaz- gaz z fermentacji metanowej biomasy. Rozkład biomasy następuje pod wpływem trzech rodzajów bakterii.

biogazownia– instalacja do produkcji biogazu i innych wartościowych produktów ubocznych przy przetwarzaniu odpadów z produkcji rolnej, przemysłu spożywczego, gospodarki komunalnej.

Pozyskiwanie biogazu z odpadów organicznych ma następujące pozytywne cechy:

• prowadzona jest sanitacja ścieków (zwłaszcza ścieków hodowlanych i komunalnych), zawartość substancji organicznych zmniejsza się nawet 10-krotnie;
• beztlenowe przetwarzanie odpadów hodowlanych, roślinnych i osadu czynnego umożliwia uzyskanie gotowych do użycia nawozów mineralnych o wysokiej zawartości składników azotowych i fosforowych (w przeciwieństwie do tradycyjnych metod przygotowania nawozów organicznych metodami kompostowania, w których do 30-40% utraty azotu);
• z fermentacją metanową, wysoka (80-90%) sprawność przetwarzania energii substancji organicznych na biogaz;
• biogaz może być wykorzystywany z wysoką wydajnością do produkcji ciepła i energii elektrycznej, a także jako paliwo do silników spalinowych;
• biogazownie mogą być zlokalizowane w dowolnym rejonie kraju i nie wymagają budowy drogich gazociągów i skomplikowanej infrastruktury;
• biogazownie mogą częściowo lub całkowicie zastąpić przestarzałe kotłownie regionalne oraz dostarczać energię elektryczną i ciepło do pobliskich wsi, miasteczek i miasteczek.

Korzyści dla właściciela biogazowni

Bezpośredni

• produkcja biogazu (metanu)
• produkcja energii elektrycznej i ciepła
• produkcja ekologicznych nawozów

Pośredni

• niezależność od scentralizowanych sieci, taryf monopoli naturalnych, pełna samowystarczalność w zakresie energii elektrycznej i ciepła
• rozwiązanie wszystkich problemów środowiskowych przedsiębiorstwa,
• znaczne obniżenie kosztów pochówku, wywożenia, unieszkodliwiania odpadów
• Możliwość własnej produkcji paliwa silnikowego
• redukcja kosztów osobowych

Produkcja biogazu pomaga zapobiegać emisji metanu do atmosfery. Metan ma 21-krotnie większy efekt cieplarniany niż CO2 i pozostaje w atmosferze przez 12 lat. Wychwytywanie metanu to najlepszy krótkoterminowy sposób zapobiegania globalnemu ociepleniu.

Przetworzony obornik, bard i inne odpady są wykorzystywane jako nawóz w rolnictwie. Zmniejsza to zużycie nawozów chemicznych, zmniejsza obciążenie wód gruntowych.

Biogaz wykorzystywany jest jako paliwo do produkcji: energii elektrycznej, ciepła, pary lub jako paliwo samochodowe.

Biogazownie mogą być instalowane jako oczyszczalnie w gospodarstwach rolnych, fermach drobiu, gorzelniach, cukrowniach, zakładach przetwórstwa mięsnego. Biogazownia może zastąpić zakład weterynaryjno-sanitarny, czyli zamiast produkcji mączki mięsno-kostnej, padlinę można przetworzyć na biogaz.

Wśród krajów uprzemysłowionych wiodącą pozycję w produkcji i wykorzystaniu biogazu pod względem wskaźników względnych zajmuje Dania – biogaz zajmuje do 18% całkowitego bilansu energetycznego. W wartościach bezwzględnych wiodącą pozycję pod względem liczby średnich i dużych instalacji zajmują Niemcy - 8 000 tys. sztuk. W Europie Zachodniej co najmniej połowa wszystkich ferm drobiu jest ogrzewana biogazem.

W Indiach, Wietnamie, Nepalu i innych krajach powstają małe (jednorodzinne) biogazownie. Wytwarzany przez nich gaz jest wykorzystywany do gotowania.

Większość małych biogazowni znajduje się w Chinach – ponad 10 milionów (pod koniec lat 90.). Produkują rocznie ok. 7 mld m³ biogazu, co stanowi paliwo dla ok. 60 mln rolników. Pod koniec 2006 roku w Chinach działało około 18 milionów biogazowni. Ich zastosowanie umożliwia zastąpienie 10,9 mln ton paliwa wzorcowego.

Volvo i Scania produkują autobusy z silnikami na biogaz. Takie autobusy są aktywnie wykorzystywane w szwajcarskich miastach: Bernie, Bazylei, Genewie, Lucernie i Lozannie. Według prognoz Szwajcarskiego Stowarzyszenia Przemysłu Gazowniczego do 2010 roku 10% pojazdów w Szwajcarii będzie jeździć na biogaz.

Na początku 2009 r. gmina Oslo przebudowała 80 autobusów miejskich na biogaz. Koszt biogazu to 0,4 - 0,5 euro za litr w przeliczeniu na benzynę. Po pomyślnym zakończeniu testów 400 autobusów zostanie przerobionych na biogaz.

Potencjał

Rosja akumuluje rocznie do 300 mln ton suchego odpowiednika odpadów organicznych: 250 mln ton w produkcji rolnej, 50 mln ton w postaci odpadów z gospodarstw domowych. Odpady te mogą stanowić surowce do produkcji biogazu. Potencjalna ilość produkowanego biogazu rocznie może osiągnąć 90 miliardów m³.

W USA hodowanych jest około 8,5 miliona krów. Biogaz wytwarzany z ich obornika wystarczy do zasilenia 1 miliona samochodów.

Potencjał niemieckiego przemysłu biogazowego szacowany jest na 100 mld kWh energii do 2030 r., co stanowić będzie ok. 10% zużycia energii w kraju.

Na dzień 01.02.2009 r. działa i jest w fazie rozruchu na Ukrainie 8 obiektów kompleksu rolno-przemysłowego do produkcji biogazu. Kolejnych 15 projektów biogazowni jest w fazie rozwoju. W szczególności w latach 2009-2010. planowane jest wprowadzenie produkcji biogazu w 10 destylarniach, co pozwoli przedsiębiorstwom zmniejszyć zużycie gazu ziemnego o 40%.

Na podstawie materiałów

Rosnące ceny energii skłaniają nas do zastanowienia się nad możliwością samowystarczalności. Jedną z opcji jest biogazownia. Za jego pomocą z obornika, ściółki i resztek roślinnych pozyskiwany jest biogaz, który po oczyszczeniu można wykorzystać do urządzeń gazowych (kuchenka, kocioł), przepompować do butli i wykorzystać jako paliwo do samochodów lub generatorów elektrycznych. Ogólnie rzecz biorąc, przetwarzanie obornika na biogaz może zaspokoić wszystkie potrzeby energetyczne domu lub gospodarstwa.

Budowa biogazowni to sposób na samodzielne dostarczanie surowców energetycznych

Ogólne zasady

Biogaz to produkt pozyskiwany z rozkładu materii organicznej. W procesie rozpadu/fermentacji uwalniane są gazy, zbierając je na potrzeby własnego gospodarstwa domowego. Sprzęt, w którym odbywa się ten proces, nazywany jest „biogazownią”.

Proces powstawania biogazu następuje dzięki żywotnej aktywności różnego rodzaju bakterii zawartych w samych odpadach. Aby jednak aktywnie „pracowały”, muszą stworzyć określone warunki: wilgotność i temperaturę. Aby je stworzyć, budowana jest biogazownia. Jest to zespół urządzeń, których podstawą jest bioreaktor, w którym następuje rozkład odpadów, któremu towarzyszy tworzenie się gazu.

Istnieją trzy sposoby przetwarzania obornika na biogaz:

• Tryb psychofilny. Temperatura w biogazowni wynosi od +5°C do +20°C. W takich warunkach proces rozkładu przebiega powoli, powstaje dużo gazu, jego jakość jest niska.
• Mezofilny. Urządzenie wchodzi w ten tryb w temperaturach od +30°C do +40°C. W tym przypadku bakterie mezofilne aktywnie się namnażają. W tym przypadku powstaje więcej gazu, proces przetwarzania zajmuje mniej czasu - od 10 do 20 dni.
• Termofilny. Bakterie te namnażają się w temperaturach powyżej +50°C. Proces przebiega najszybciej (3-5 dni), największy uzysk gazu (w idealnych warunkach można uzyskać do 4,5 litra gazu z 1 kg dostawy). Większość tabel referencyjnych uzysku gazu z przerobu jest podana specjalnie dla tego trybu, dlatego przy korzystaniu z innych trybów warto dokonać korekty w dół.

Najtrudniejszą rzeczą w biogazowniach jest reżim termofilny. Wymaga to wysokiej jakości izolacji termicznej biogazowni, ogrzewania i systemu kontroli temperatury. Ale na wyjściu otrzymujemy maksymalną ilość biogazu. Kolejną cechą obróbki termofilnej jest brak możliwości przeładunku. Pozostałe dwa tryby – psychofilny i mezofilny – pozwalają codziennie dodawać świeżą porcję przygotowanych surowców. Natomiast w trybie termofilnym krótki czas przetwarzania umożliwia podział bioreaktora na strefy, w których przetwarzany będzie jego udział surowców o różnym czasie załadunku.

Schemat biogazowni

Podstawą biogazowni jest bioreaktor lub bunkier. Zachodzi w nim proces fermentacji, a powstały w nim gaz gromadzi się w nim. Znajduje się tu również bunkier załadunkowo-rozładunkowy, wytworzony gaz odprowadzany jest rurą wsuniętą w górną część. Dalej jest system rafinacji gazu – jego oczyszczenie i podniesienie ciśnienia w gazociągu do roboczego.

W przypadku reżimów mezofilnych i termofilnych wymagany jest również system ogrzewania bioreaktora, aby osiągnąć wymagane reżimy. W tym celu zwykle stosuje się kotły gazowe. Z niego system rurociągów trafia do bioreaktora. Zwykle są to rury polimerowe, ponieważ najlepiej znoszą przebywanie w agresywnym środowisku.

Inna biogazownia potrzebuje systemu do mieszania substancji. Podczas fermentacji na górze tworzy się twarda skorupa, ciężkie cząstki osadzają się. Wszystko to razem pogarsza proces tworzenia się gazu. Do utrzymania jednorodnego stanu przetwarzanej masy niezbędne są mieszadła. Mogą być mechaniczne lub nawet ręczne. Może być uruchamiany przez timer lub ręcznie. Wszystko zależy od sposobu wykonania biogazowni. Instalacja zautomatyzowanego systemu jest droższa, ale wymaga minimalnej uwagi podczas pracy.

Biogazownia według rodzaju lokalizacji może być:

• Nad głową.
• Częściowo zanurzony.
• Pochowany.

Droższe do zainstalowania w ziemi - wymagana jest duża ilość prac ziemnych. Ale pracując w naszych warunkach są lepsze - łatwiej zorganizować izolację, mniejsze koszty ogrzewania.

Co można poddać recyklingowi

Biogazownia jest zasadniczo wszystkożerna – każda materia organiczna może być przetwarzana. Każdy obornik i mocz, resztki roślinne są odpowiednie. Detergenty, antybiotyki, chemikalia negatywnie wpływają na proces. Pożądane jest zminimalizowanie ich spożycia, ponieważ zabijają florę zaangażowaną w przetwarzanie.

Obornik bydlęcy uważany jest za idealny, ponieważ zawiera duże ilości mikroorganizmów. Jeśli w gospodarstwie nie ma krów, podczas załadunku bioreaktora wskazane jest dodanie części ściółki, aby zapełnić podłoże wymaganą mikroflorą. Pozostałości roślinne są wstępnie kruszone, rozcieńczane wodą. W bioreaktorze miesza się surowce roślinne i ekskrementy. Takie „tankowanie” trwa dłużej, ale na wyjściu, przy odpowiednim trybie, mamy najwyższą wydajność produktu.

Określanie lokalizacji

Aby zminimalizować koszty organizacji procesu, warto zlokalizować biogazownię w pobliżu źródła odpadów - w pobliżu budynków, w których trzymane są ptaki lub zwierzęta. Pożądane jest opracowanie projektu tak, aby obciążenie odbywało się grawitacyjnie. Z obory lub chlewni można poprowadzić pod skarpą rurociąg, którym grawitacyjnie będzie spływać obornik do bunkra. To znacznie upraszcza zadanie konserwacji reaktora, a także czyszczenia obornika.

Najbardziej wskazane jest zlokalizowanie biogazowni tak, aby odpady z gospodarstwa mogły spływać grawitacyjnie

Zazwyczaj budynki ze zwierzętami znajdują się w pewnej odległości od budynku mieszkalnego. W związku z tym wytworzony gaz będzie musiał zostać przekazany konsumentom. Ale rozciągnięcie jednej rury gazowej jest tańsze i łatwiejsze niż zorganizowanie linii do transportu i załadunku obornika.

Bioreaktor

Na zbiornik do obróbki gnojowicy stawiane są dość rygorystyczne wymagania:

Wszystkie te wymagania dotyczące budowy biogazowni muszą być spełnione, ponieważ zapewniają bezpieczeństwo i stwarzają normalne warunki do przetwarzania obornika na biogaz.

Jakie materiały można wykonać

Odporność na agresywne środowiska jest głównym wymogiem dla materiałów, z których można wykonać pojemniki. Podłoże w bioreaktorze może być kwaśne lub zasadowe. W związku z tym materiał, z którego wykonany jest pojemnik, musi być dobrze tolerowany przez różne media.

Niewiele materiałów odpowiada na te prośby. Pierwszą rzeczą, która przychodzi na myśl, jest metal. Jest trwały, można z niego wykonać pojemnik o dowolnym kształcie. Dobre jest to, że możesz użyć gotowego pojemnika - jakiegoś starego czołgu. W takim przypadku budowa biogazowni zajmie bardzo mało czasu. Brak metalu polega na tym, że reaguje on z substancjami chemicznie aktywnymi i zaczyna się rozkładać. Aby zneutralizować ten minus, metal pokryty jest powłoką ochronną.

Doskonałą opcją jest pojemność bioreaktora polimerowego. Plastik jest chemicznie obojętny, nie gnije, nie rdzewieje. Tylko trzeba wybierać spośród takich materiałów, które wytrzymują zamrażanie i podgrzewanie do odpowiednio wysokich temperatur. Ściany reaktora powinny być grube, najlepiej wzmocnione włóknem szklanym. Takie pojemniki nie są tanie, ale starczają na długo.

Tańszą opcją jest biogazownia ze zbiornikiem wykonanym z cegieł, bloczków betonowych, kamienia. Aby mur mógł wytrzymać duże obciążenia, konieczne jest wzmocnienie muru (w każdym 3-5 rzędzie, w zależności od grubości i materiału ściany). Po zakończeniu procesu wznoszenia muru konieczne jest późniejsze wielowarstwowe wykończenie murów, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz, aby zapewnić nieprzepuszczalność wody i gazu. Ściany tynkowane są kompozycją cementowo-piaskową z dodatkami (dodatkami) zapewniającymi wymagane właściwości.

Rozmiar reaktora

Objętość reaktora zależy od wybranej temperatury przetwarzania obornika na biogaz. Najczęściej wybierany jest mezofilny - jest łatwiejszy w utrzymaniu i oznacza możliwość codziennego doładowywania reaktora. Produkcja biogazu po osiągnięciu normalnego trybu (około 2 dni) jest stabilna, bez pęknięć i spadków (przy stworzeniu normalnych warunków). W takim przypadku sensowne jest obliczenie objętości biogazowni w zależności od ilości obornika wytwarzanego w gospodarstwie dziennie. Wszystko można łatwo obliczyć na podstawie średnich danych.

Rozkład obornika w temperaturach mezofilnych trwa od 10 do 20 dni. W związku z tym objętość oblicza się, mnożąc przez 10 lub 20. Przy obliczaniu należy wziąć pod uwagę ilość wody niezbędną do doprowadzenia podłoża do stanu idealnego - jego wilgotność powinna wynosić 85-90%. Znaleziona objętość zwiększa się o 50%, ponieważ maksymalne obciążenie nie powinno przekraczać 2/3 objętości zbiornika - gaz powinien gromadzić się pod sufitem.

Na przykład w gospodarstwie jest 5 krów, 10 świń i 40 kurczaków. W rzeczywistości powstaje 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Aby obornik miał wilgotność 85%, należy dodać nieco więcej niż 5 litrów wody (to kolejne 5 kg). Całkowita masa to 331,8 kg. Do przetwarzania w ciągu 20 dni konieczne jest: 331,8 kg * 20 \u003d 6636 kg - około 7 kostek tylko na podłoże. Znalezioną liczbę mnożymy przez 1,5 (wzrost o 50%), otrzymujemy 10,5 metra sześciennego. Będzie to obliczona wartość objętości reaktora biogazowni.

Włazy załadunkowe i rozładunkowe prowadzą bezpośrednio do zbiornika bioreaktora. Aby podłoże było równomiernie rozłożone na całej powierzchni, wykonuje się je na przeciwległych końcach pojemnika.

Przy zakopanej metodzie instalacji biogazowni rury załadunkowe i rozładunkowe zbliżają się do korpusu pod ostrym kątem. Ponadto dolny koniec rury powinien znajdować się poniżej poziomu cieczy w reaktorze. Zapobiega to przedostawaniu się powietrza do pojemnika. Ponadto na rurach zainstalowane są zawory obrotowe lub odcinające, które są zamknięte w normalnej pozycji. Są otwarte tylko do załadunku lub rozładunku.

Ponieważ obornik może zawierać duże fragmenty (elementy ściółki, łodygi trawy itp.), rury o małej średnicy często się zapychają. Dlatego do załadunku i rozładunku muszą mieć średnicę 20-30 cm, należy je zamontować przed rozpoczęciem prac przy izolacji biogazowni, ale po zamontowaniu kontenera na miejscu.

Najwygodniejszym trybem pracy biogazowni jest regularny załadunek i rozładunek substratu. Tę operację można wykonywać raz dziennie lub raz na dwa dni. Obornik i inne składniki są wstępnie gromadzone w zbiorniku magazynowym, gdzie są doprowadzane do wymaganego stanu - rozgniatane, w razie potrzeby nawilżane i mieszane. Dla wygody ten pojemnik może mieć mieszadło mechaniczne. Przygotowane podłoże wlewa się do włazu odbiorczego. W przypadku umieszczenia pojemnika odbiorczego na słońcu, podłoże zostanie wstępnie podgrzane, co obniży koszty utrzymania wymaganej temperatury.

Pożądane jest obliczenie głębokości instalacji leja odbiorczego, aby odpady spływały do ​​niego grawitacyjnie. To samo dotyczy rozładunku do bioreaktora. Najlepiej jeśli przygotowane podłoże porusza się grawitacyjnie. A amortyzator zablokuje go podczas przygotowania.

Aby zapewnić szczelność biogazowni, włazy w leju przyjęciowym oraz w strefie rozładunku muszą posiadać gumową uszczelkę uszczelniającą. Im mniej powietrza w zbiorniku, tym czystszy będzie gaz na wylocie.

Odbiór i utylizacja biogazu

Usuwanie biogazu z reaktora odbywa się rurą, której jeden koniec znajduje się pod daszkiem, a drugi jest zwykle opuszczany do syfonu. Jest to zbiornik z wodą, do którego odprowadzany jest powstały biogaz. W uszczelnieniu wodnym znajduje się druga rura - znajduje się nad poziomem cieczy. Wychodzi z niego bardziej czysty biogaz. Na wylocie ich bioreaktora zainstalowany jest zawór odcinający gaz. Najlepszą opcją jest piłka.

Jakie materiały można zastosować do systemu przesyłowego gazu? Rury metalowe ocynkowane oraz rury gazowe z HDPE lub PPR. Muszą zapewnić szczelność, szwy i połączenia sprawdzane są mydłem. Cały rurociąg składa się z rur i kształtek o tej samej średnicy. Bez skurczów i rozszerzeń.

Oczyszczanie zanieczyszczeń

Przybliżony skład powstałego biogazu przedstawia się następująco:

• metan - do 60%;
• dwutlenek węgla - 35%;
• inne substancje gazowe (w tym siarkowodór, który nadaje gazowi nieprzyjemny zapach) - 5%.

Aby biogaz nie miał zapachu i dobrze się palił, konieczne jest usunięcie z niego dwutlenku węgla, siarkowodoru i pary wodnej. Dwutlenek węgla jest usuwany w uszczelnieniu wodnym po dodaniu wapna gaszonego na dole instalacji. Taką zakładkę trzeba będzie okresowo zmieniać (ponieważ gaz zacznie się gorzej palić, czas to zmienić).

Odwodnienie gazu można przeprowadzić na dwa sposoby - wykonując uszczelnienia hydrauliczne w gazociągu - wprowadzając odcinki zakrzywione pod uszczelnienia hydrauliczne do rury, w której będzie gromadził się kondensat. Wadą tej metody jest konieczność regularnego opróżniania syfonu – przy dużej ilości zebranej wody może blokować przepływ gazu.

Drugim sposobem jest umieszczenie filtra z żelem krzemionkowym. Zasada działania jest taka sama jak w uszczelnieniu wodnym – gaz jest podawany do żelu krzemionkowego, wysuszonego spod osłony. Przy tej metodzie suszenia biogazu żel krzemionkowy musi być okresowo suszony. Aby to zrobić, należy go przez jakiś czas rozgrzać w kuchence mikrofalowej. Nagrzewa się, wilgoć odparowuje. Możesz zasnąć i użyć ponownie.

Do usuwania siarkowodoru stosuje się filtr wypełniony wiórami metalowymi. Do pojemnika można załadować stare metalowe myjki. Oczyszczanie przebiega dokładnie w ten sam sposób: gaz dostarczany jest do dolnej części pojemnika wypełnionego metalem. Przechodząc jest oczyszczany z siarkowodoru, zbiera się w górnej wolnej części filtra, skąd jest odprowadzany inną rurą/wężem.

Zbiornik gazu i sprężarka

Oczyszczony biogaz trafia do zbiornika magazynowego - zbiornika gazu. Może to być zapieczętowana plastikowa torba, plastikowy pojemnik. Podstawowym warunkiem jest gazoszczelność, kształt i materiał nie mają znaczenia. Biogaz jest przechowywany w zbiorniku gazu. Z niego za pomocą sprężarki gaz pod określonym ciśnieniem (ustawionym przez sprężarkę) jest już dostarczany do konsumenta - do kuchenki gazowej lub kotła. Gaz ten można również wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej za pomocą generatora.

Aby wytworzyć stabilne ciśnienie w układzie za sprężarką, pożądane jest zainstalowanie odbiornika - małego urządzenia do wyrównywania skoków ciśnienia.

Urządzenia mieszające

Aby biogazownia działała normalnie, konieczne jest regularne mieszanie cieczy w bioreaktorze. Ten prosty proces rozwiązuje wiele problemów:

• miesza świeżą porcję ładunku z kolonią bakterii;
• promuje uwalnianie produkowanego gazu;
• wyrównuje temperaturę cieczy, z wyłączeniem cieplejszych i zimniejszych obszarów;
• utrzymuje jednorodność podłoża, zapobiegając osiadaniu lub nawarstwianiu niektórych składników.

Zazwyczaj mała, domowej roboty biogazownia ma mechaniczne mieszadła napędzane siłą mięśni. W systemach o dużej objętości mieszadła mogą być napędzane silnikami włączanymi przez zegar.

Drugim sposobem jest zmieszanie cieczy poprzez przepuszczenie przez nią części wytworzonego gazu. W tym celu po wyjściu z metazbiornika zakłada się trójnik i część gazu wlewa się do dolnej części reaktora, gdzie wychodzi przez rurkę z otworami. Ta część gazu nie może być uznana za zużycie, ponieważ nadal trafia do systemu i w rezultacie trafia do zbiornika gazu.

Trzecią metodą mieszania jest przepompowanie substratu z dolnej części za pomocą pomp kałowych, wylewanie go od góry. Wadą tej metody jest zależność od dostępności energii elektrycznej.

System grzewczy i izolacja termiczna

Bez podgrzewania przetworzonej gnojowicy rozmnażają się bakterie psychofilne. Proces przetwarzania w tym przypadku potrwa od 30 dni, a uzysk gazu będzie niewielki. Latem, w obecności izolacji termicznej i podgrzania ładunku, można osiągnąć temperatury do 40 stopni, kiedy zaczyna się rozwój bakterii mezofilnych, ale zimą taka instalacja jest praktycznie niesprawna - procesy są bardzo powolne. W temperaturach poniżej +5°C praktycznie zamarzają.

Co podgrzać i gdzie postawić

W celu uzyskania najlepszych wyników stosuje się ciepło. Najbardziej racjonalne jest podgrzewanie wody z kotła. Kocioł może działać na energię elektryczną, paliwo stałe lub płynne, może być również zasilany wytworzonym biogazem. Maksymalna temperatura, do której należy podgrzać wodę to +60°C. Cieplejsze rury mogą powodować przyleganie cząstek do powierzchni, co skutkuje zmniejszoną wydajnością ogrzewania.

Można również zastosować ogrzewanie bezpośrednie - wstawić grzałki, ale po pierwsze trudno jest zorganizować mieszanie, a po drugie podłoże przyklei się do powierzchni, zmniejszając przenoszenie ciepła, elementy grzejne szybko się wypali

Biogazownię można ogrzewać za pomocą standardowych promienników grzewczych, po prostu rurki skręcone w wężownicę, spawane registry. Lepiej jest używać rur polimerowych - metalowo-plastikowych lub polipropylenowych. Odpowiednie są również rury faliste ze stali nierdzewnej, które są łatwiejsze do układania, zwłaszcza w cylindrycznych pionowych bioreaktorach, ale pofałdowana powierzchnia powoduje gromadzenie się osadów, co nie jest zbyt dobre dla wymiany ciepła.

Aby ograniczyć możliwość osadzania się cząstek na elementach grzejnych umieszcza się je w strefie mieszadła. Tylko w tym przypadku konieczne jest zaprojektowanie wszystkiego tak, aby mikser nie dotykał rur. Często wydaje się, że lepiej umieścić grzałki od dołu, ale praktyka pokazała, że ​​ze względu na osad na dnie takie ogrzewanie jest nieefektywne. Dlatego bardziej racjonalne jest umieszczenie grzejników na ścianach metazbiornika biogazowni.

Metody podgrzewania wody

W zależności od umiejscowienia rur ogrzewanie może być zewnętrzne lub wewnętrzne. Ogrzewanie znajdujące się w pomieszczeniu jest wydajne, ale naprawa i konserwacja grzejników jest niemożliwa bez wyłączenia i wypompowania systemu. Dlatego szczególną uwagę przywiązuje się do doboru materiałów i jakości połączeń.

Ogrzewanie zwiększa wydajność biogazowni i skraca czas przetwarzania surowców

Gdy grzejniki znajdują się na zewnątrz, potrzeba więcej ciepła (koszt ogrzewania zawartości biogazowni jest znacznie wyższy), ponieważ dużo ciepła zużywa się na ogrzewanie ścian. Ale system jest zawsze dostępny do naprawy, a ogrzewanie jest bardziej równomierne, ponieważ medium jest ogrzewane ze ścian. Dodatkowym plusem tego rozwiązania jest to, że mieszadła nie mogą uszkodzić systemu grzewczego.

Jak ocieplić

Na dnie wykopu najpierw wylewa się wyrównującą warstwę piasku, a następnie warstwę termoizolacyjną. Może to być glina zmieszana ze słomą i keramzytem, ​​żużlem. Wszystkie te składniki można mieszać, można je wylewać w osobnych warstwach. Są wypoziomowane w horyzoncie, zainstalowana jest moc biogazowni.

Boki bioreaktora można ocieplić nowoczesnymi materiałami lub klasycznymi, staromodnymi metodami. Ze staromodnych metod - powlekanie gliną i słomą. Jest nakładany w kilku warstwach.

Z nowoczesnych materiałów można użyć ekstrudowanej pianki polistyrenowej o dużej gęstości, bloczków z betonu komórkowego o małej gęstości. Najbardziej zaawansowana technologicznie jest w tym przypadku pianka poliuretanowa (PPU), ale usługi jej aplikacji nie należą do tanich. Okazuje się jednak, że bezszwowa izolacja termiczna minimalizuje koszty ogrzewania. Jest jeszcze jeden materiał termoizolacyjny - szkło piankowe. W płytach jest bardzo drogi, ale jego bitwa lub miękisz kosztuje sporo, a pod względem właściwości jest prawie idealny: nie wchłania wilgoci, nie boi się zamarzania, dobrze toleruje obciążenia statyczne i ma niską przewodność cieplną .

Biogaz to gaz uzyskiwany w wyniku fermentacji (fermentacji) substancji organicznych (na przykład: słoma; chwasty; odchody zwierzęce i ludzkie; śmieci; odpady organiczne ze ścieków bytowych i przemysłowych itp.) w warunkach beztlenowych. Produkcja biogazu obejmuje różne typy mikroorganizmów o zróżnicowanej liczbie funkcji katabolicznych.

Skład biogazu.

Biogaz składa się w ponad połowie z metanu (CH 4). Metan stanowi około 60% biogazu. Ponadto biogaz zawiera ok. 35% dwutlenku węgla (CO2), a także inne gazy takie jak para wodna, siarkowodór, tlenek węgla, azot i inne. Biogaz pozyskiwany w różnych warunkach ma różny skład. Tak więc biogaz z ludzkich ekskrementów, obornika, odpadów rzeźniczych zawiera do 70% metanu, a z resztek roślinnych z reguły około 55% metanu.

Mikrobiologia biogazu.

Fermentację biogazu, w zależności od gatunku bakterii biorących udział w procesie, można podzielić na trzy etapy:

Pierwszy to początek fermentacji bakteryjnej. Różne bakterie organiczne, namnażając się, wydzielają enzymy zewnątrzkomórkowe, których główną rolą jest niszczenie złożonych związków organicznych z hydrolizą tworzenia prostych substancji. Na przykład polisacharydy do monosacharydów; białko w peptydy lub aminokwasy; tłuszcze w glicerol i kwasy tłuszczowe.

Drugi etap nazywa się wodorem. W wyniku działania bakterii kwasu octowego powstaje wodór. Ich główną rolą jest bakteryjny rozkład kwasu octowego na dwutlenek węgla i wodór.

Trzeci etap nazywa się metanogennym. Obejmuje rodzaj bakterii znanych jako metanogeny. Ich rolą jest wykorzystanie kwasu octowego, wodoru i dwutlenku węgla do tworzenia metanu.

Klasyfikacja i charakterystyka surowców do fermentacji biogazu.

Jako surowiec do fermentacji biogazu można wykorzystać prawie wszystkie naturalne materiały organiczne. Głównymi surowcami do produkcji biogazu są ścieki: ścieki; przemysł spożywczy, farmaceutyczny i chemiczny. Na obszarach wiejskich są to odpady powstające podczas zbiorów. Ze względu na różnice w pochodzeniu, proces powstawania, skład chemiczny i struktura biogazu są również różne.

Źródła surowców do biogazu w zależności od pochodzenia:

1. Surowce rolne.

Te surowce można podzielić na surowce bogate w azot i surowce bogate w węgiel.

Surowce o wysokiej zawartości azotu:

ludzkie odchody, odchody zwierzęce, ptasie odchody. Stosunek węgla do azotu wynosi 25:1 lub mniej. Taki surowiec został całkowicie strawiony w przewodzie pokarmowym człowieka lub zwierzęcia. Z reguły zawiera dużą ilość związków o niskiej masie cząsteczkowej. Woda w takich surowcach uległa częściowemu przekształceniu i stała się częścią związków niskocząsteczkowych. Surowiec ten charakteryzuje się łatwym i szybkim rozkładem beztlenowym na biogaz. A także bogaty plon metanu.

Surowce o wysokiej zawartości węgla:

słoma i łuska. Stosunek węgla do azotu wynosi 40:1. Posiada wysoką zawartość związków wielkocząsteczkowych: celulozy, hemicelulozy, pektyn, ligniny, wosków roślinnych. Rozkład beztlenowy jest raczej powolny. W celu zwiększenia tempa produkcji gazu, takie materiały zwykle wymagają wstępnej obróbki przed fermentacją.

2. Miejskie ścieki organiczne.

Obejmuje odpady ludzkie, ścieki, odpady organiczne, organiczne ścieki przemysłowe, osady.

3. Rośliny wodne.

Zawiera hiacynt wodny, inne rośliny wodne i glony. Szacowane planowane obciążenie mocy produkcyjnych charakteryzuje się dużą zależnością od energii słonecznej. Mają wysokie zyski. Organizacja technologiczna wymaga bardziej ostrożnego podejścia. Rozkład beztlenowy jest łatwy. Cykl metanu jest krótki. Osobliwością takich surowców jest to, że bez wstępnej obróbki unosi się w reaktorze. Aby to wyeliminować, surowiec musi zostać lekko wysuszony lub wstępnie przekompostowany w ciągu 2 dni.

Źródła surowców do biogazu w zależności od wilgotności:

1. Surowiec stały:

słoma, odpady organiczne o stosunkowo wysokiej zawartości suchej masy. Ich przetwarzanie odbywa się metodą suchej fermentacji. Trudności pojawiają się przy usuwaniu dużej ilości osadów stałych z reaktora. Całkowitą ilość użytego surowca można wyrazić jako sumę zawartości ciał stałych (TS) i substancji lotnych (VS). Substancje lotne można przekształcić w metan. W celu obliczenia substancji lotnych próbkę surowca umieszcza się w piecu muflowym o temperaturze 530-570°C.

2. Surowiec płynny:

świeże odchody, obornik, odchody. Zawierają około 20% suchej masy. Dodatkowo wymagają dodatku wody w ilości 10% do mieszania z surowcami stałymi podczas fermentacji suchej.

3. Odpady organiczne o średniej wilgotności:

bardów produkcji alkoholu, ścieki z celulozowni itp. Takie surowce zawierają różne ilości białek, tłuszczów i węglowodanów i są dobrym surowcem do produkcji biogazu. Do tego surowca stosowane są urządzenia typu UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - ascending anaerobic process).

Tabela 1. Informacja o debecie (szybkości tworzenia) biogazu dla następujących warunków: 1) temperatura fermentacji 30°C; 2) okresowa fermentacja

Nazwa przefermentowanych odpadów	Średni przepływ biogazu podczas normalnej produkcji gazu (m 3 /m 3 /d)	Wydajność biogazu, m 3 /Kg/TS	Przepływ biogazu (w % całkowitej produkcji biogazu)
			0-15d	25-45d	45-75d	75-135d
suchy obornik	0,20	0,12	11	33,8	20,9	34,3
Woda przemysłu chemicznego	0,40	0,16	83	17	0	0
Rogulnik (chilim, kasztan wodny)	0,38	0,20	23	45	32	0
sałatka wodna	0,40	0,20	23	62	15	0
Obornik świński	0,30	0,22	20	31,8	26	22,2
Sucha trawa	0,20	0,21	13	11	43	33
Słoma	0,35	0,23	9	50	16	25
ludzkie ekskrementy	0,53	0,31	45	22	27,3	5,7

Obliczanie procesu fermentacji metanowej (fermentacji).

Ogólne zasady obliczeń inżynierii fermentacji opierają się na zwiększeniu obciążenia surowców organicznych i skróceniu czasu trwania cyklu metanowego.

Obliczanie surowców na cykl.

Załadunek surowców charakteryzuje się: ułamkiem masowym TS (%), ułamkiem masowym VS (%), stężeniem ChZT (ChZT – chemiczne zapotrzebowanie tlenu, co oznacza ChZT – chemiczny wskaźnik tlenu) (Kg/m 3). Stężenie zależy od rodzaju urządzeń fermentacyjnych. Na przykład nowoczesne reaktory przemysłowe do ścieków to UASB (upstream anaerob process). W przypadku surowców stałych stosuje się AF (filtry beztlenowe) - zwykle mniej niż 1%. Odpady przemysłowe jako surowiec do biogazu są najczęściej silnie skoncentrowane i wymagają rozcieńczenia.

Pobierz obliczenia prędkości.

Aby określić dzienną ilość załadunku reaktora: stężenie ChZT (Kg/m 3 ·d), TS (Kg/m 3 ·d), VS (Kg/m 3 ·d). Wskaźniki te są ważnymi wskaźnikami oceny efektywności biogazu. Należy dążyć do ograniczenia obciążenia, a jednocześnie mieć wysoki poziom produkcji gazu.

Obliczanie stosunku objętości reaktora do wydatku gazu.

Wskaźnik ten jest ważnym wskaźnikiem oceny wydajności reaktora. Mierzone w kg/m3 d.

Wydajność biogazu na jednostkę masy fermentacji.

Wskaźnik ten charakteryzuje aktualny stan produkcji biogazu. Na przykład objętość kolektora gazu wynosi 3 m 3 . 10 kg/TS podawane jest codziennie. Wydajność biogazu wynosi 3/10 = 0,3 (m 3 /Kg/TS). W zależności od sytuacji można wykorzystać teoretyczną lub rzeczywistą wydajność gazu.

Wydajność teoretyczną biogazu określają wzory:

Produkcja metanu (E):

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

Produkcja dwutlenku węgla (D):

D = 0,37A + 0,49B + 0,36C. Gdzie A to zawartość węglowodanów na gram przefermentowanego materiału, B to białko, C to zawartość tłuszczu

objętość hydrauliczna.

Aby zwiększyć wydajność, konieczne jest skrócenie czasu fermentacji. W pewnym stopniu istnieje związek z utratą fermentujących mikroorganizmów. Obecnie w niektórych wydajnych reaktorach czas fermentacji wynosi 12 dni lub nawet mniej. Objętość hydrauliczna jest obliczana poprzez zliczanie objętości dziennego załadunku surowca od dnia rozpoczęcia załadunku surowca i zależy od czasu przebywania w reaktorze. Na przykład, fermentacja w 35°C, stężenie wsadu 8% (całkowita TS), dzienna objętość wsadu 50 m3, planowany jest okres fermentacji w reaktorze 20 dni. Objętość hydrauliczna wyniesie: 50 20 \u003d 100 m 3.

Usuwanie zanieczyszczeń organicznych.

Produkcja biogazu, jak każda produkcja biochemiczna, ma odpady. Odpady z produkcji biochemicznej mogą szkodzić środowisku w przypadku niekontrolowanej utylizacji odpadów. Na przykład wpadnięcie do rzeki obok. Nowoczesne duże biogazownie produkują tysiące, a nawet dziesiątki tysięcy kilogramów odpadów dziennie. Skład jakościowy i sposoby unieszkodliwiania odpadów z dużych biogazowni są kontrolowane przez laboratoria przedsiębiorstw i państwową służbę ochrony środowiska. Małe biogazownie rolnicze nie mają takiej kontroli z dwóch powodów: 1) ponieważ odpadów jest mało, nie będzie szkód dla środowiska. 2) Przeprowadzenie analizy jakościowej odpadów wymaga specjalistycznego sprzętu laboratoryjnego i wysoko wyspecjalizowanego personelu. Drobni rolnicy tego nie mają, a agencje rządowe słusznie uważają taką kontrolę za niewłaściwą.

Wskaźnikiem poziomu zanieczyszczenia odpadów z reaktorów biogazowych jest ChZT (wskaźnik chemiczny tlenu).

Stosuje się następującą zależność matematyczną: wskaźnik obciążenia organicznego ChZT Kg/m 3 ·d= stężenie obciążenia ChZT (Kg/m3) / czas przechowywania hydraulicznego (d).

Szybkość przepływu gazu w objętości reaktora (kg/(m 3 d)) = wydajność biogazu (m 3 /kg) / wskaźnik obciążenia organicznego ChZT kg/(m 3 d).

Zalety elektrowni biogazowych:

odpady stałe i płynne mają specyficzny zapach odstraszający muchy i gryzonie;

możliwość wytworzenia użytecznego produktu końcowego - metanu, który jest czystym i wygodnym paliwem;

w procesie fermentacji giną nasiona chwastów i niektóre patogeny;

w procesie fermentacji prawie całkowicie zachowuje się azot, fosfor, potas i inne składniki nawozu, część azotu organicznego zamieniana jest na azot amonowy, co zwiększa jego wartość;

pozostałość po fermentacji można wykorzystać jako paszę dla zwierząt;

fermentacja biogazu nie wymaga użycia tlenu z powietrza;

Osady beztlenowe można przechowywać przez kilka miesięcy bez dodawania składników odżywczych, a następnie po załadowaniu surowca fermentacja może szybko rozpocząć się od nowa.

Wady elektrowni biogazowych:

skomplikowane urządzenie i wymaga stosunkowo dużych inwestycji budowlanych;

wymagany jest wysoki poziom budowy, zarządzania i konserwacji;

początkowa beztlenowa propagacja fermentacji jest powolna.

Cechy procesu fermentacji metanowej i sterowania procesem:

1. Temperatura produkcji biogazu.

Temperatura produkcji biogazu może mieścić się w stosunkowo szerokim zakresie temperatur 4~65°C. Wraz ze wzrostem temperatury tempo produkcji biogazu wzrasta, ale nie liniowo. Temperatura 40~55°C jest strefą przejściową dla żywotnej aktywności różnych mikroorganizmów: termofilnych i mezofilnych bakterii. Największe tempo fermentacji beztlenowej występuje w wąskim zakresie temperatur 50~55°C. W temperaturze fermentacji 10°C przez 90 dni szybkość przepływu gazu wynosi 59%, ale taka sama szybkość przepływu w temperaturze fermentacji 30°C występuje w ciągu 27 dni.

Nagła zmiana temperatury będzie miała znaczący wpływ na produkcję biogazu. Projekt biogazowni musi koniecznie przewidywać kontrolę takiego parametru jak temperatura. Zmiany temperatury powyżej 5°C znacznie obniżają wydajność reaktora biogazowego. Na przykład, gdyby temperatura w reaktorze biogazowym przez długi czas wynosiła 35°C, a potem niespodziewanie spadła do 20°C, to produkcja reaktora biogazowego zatrzymałaby się prawie całkowicie.

2. Materiał do szczepienia.

Do zakończenia fermentacji metanowej zwykle wymagana jest pewna ilość i rodzaj drobnoustrojów. Osad bogaty w drobnoustroje metanowe nazywany jest osadem szczepionym. Fermentacja biogazu jest szeroko rozpowszechniona w przyrodzie, podobnie jak miejsca z materiałem do zaszczepiania. Są to: osady ściekowe, szlamy, osady denne dołów gnojowych, różne osady ściekowe, pozostałości trawienne itp. Ze względu na obfitość materii organicznej i dobre warunki beztlenowe tworzą bogate zbiorowiska drobnoustrojów.

Zaszczepienie dodane po raz pierwszy do nowego reaktora biogazowego może znacznie skrócić okres stagnacji. W nowym reaktorze biogazowym konieczne jest ręczne podawanie inokulum. Przy wykorzystaniu odpadów przemysłowych jako surowca zwraca się na to szczególną uwagę.

3. Środowisko beztlenowe.

Środowisko beztlenowe zależy od stopnia beztlenowości. Zwykle potencjał redoks jest zwykle oznaczany wartością Eh. W warunkach beztlenowych Eh ma wartość ujemną. Dla beztlenowych bakterii metanowych Eh mieści się w granicach -300 ~ -350mV. Niektóre bakterie produkujące kwasy fakultatywne są w stanie żyć normalnie przy Eh -100~+100mV.

W celu zapewnienia warunków beztlenowych reaktory biogazowe powinny być budowane szczelnie zamknięte, aby zapewnić wodoszczelność i brak wycieków. W przypadku dużych przemysłowych reaktorów biogazowych wartość Eh jest zawsze kontrolowana. W przypadku małych biogazowych reaktorów rolniczych pojawia się problem kontrolowania tej wartości ze względu na konieczność zakupu drogiego i skomplikowanego sprzętu.

4. Kontrola kwasowości medium (pH) w reaktorze biogazowym.

Metanogeny potrzebują zakresu pH w bardzo wąskim zakresie. Średnie pH=7. Fermentacja zachodzi w zakresie pH od 6,8 ​​do 7,5. Kontrola pH jest dostępna dla małych reaktorów biogazowych. W tym celu wielu rolników używa jednorazowych pasków z papierkiem lakmusowym. W dużych przedsiębiorstwach często stosuje się elektroniczne urządzenia do kontroli pH. W normalnych warunkach bilans fermentacji metanowej jest procesem naturalnym, zwykle bez regulacji pH. Tylko w niektórych przypadkach złego zarządzania pojawiają się masywne nagromadzenie lotnych kwasów, spadek pH.

Środki łagodzące skutki zwiększonej kwasowości pH to:

(1) Wymień część medium w reaktorze biogazowym, a tym samym rozcieńcz zawartość lotnych kwasów. To zwiększy pH.

(2) Dodaj popiół lub amoniak, aby podnieść pH.

(3) Dostosuj pH za pomocą wapna. Środek ten jest szczególnie skuteczny w przypadkach bardzo wysokiego poziomu kwasu.

5. Mieszanie medium w reaktorze biogazowym.

W konwencjonalnym zbiorniku fermentacyjnym fermentacja zwykle dzieli pożywkę na cztery warstwy: wierzchnią skorupę, supernatant, warstwę aktywną i warstwę osadu.

Cel mieszania:

1) relokacja aktywnych bakterii do nowej porcji surowców pierwotnych, zwiększenie powierzchni kontaktu drobnoustrojów i surowców w celu przyspieszenia tempa produkcji biogazu, zwiększenie efektywności wykorzystania surowców.

2) unikanie tworzenia grubej warstwy skorupy, co stwarza odporność na uwalnianie biogazu. Mieszanie jest szczególnie wymagające w przypadku takich surowców jak: słoma, chwasty, liście itp. W grubej warstwie skorupy powstają warunki do gromadzenia się kwasu, co jest niedopuszczalne.

Metody mieszania:

1) mieszanie mechaniczne za pomocą różnych typów kół zainstalowanych w przestrzeni roboczej reaktora biogazowego.

2) mieszanie z biogazem pobieranym z górnej części bioreaktora i dostarczanym do dolnej części pod nadciśnieniem.

3) mieszanie za pomocą cyrkulacyjnej pompy hydraulicznej.

6. Stosunek węgla do azotu.

Wydajnej fermentacji sprzyja tylko optymalny stosunek składników odżywczych. Głównym wskaźnikiem jest stosunek węgla do azotu (C:N). Optymalny stosunek to 25:1. Liczne badania wykazały, że optymalne granice proporcji wynoszą 20-30:1, a produkcja biogazu jest znacznie zmniejszona przy stosunku 35:1. Badania eksperymentalne wykazały, że fermentacja biogazu jest możliwa przy stosunku węgla do azotu 6:1.

7. Ciśnienie.

Bakterie metanowe mogą przystosować się do wysokiego ciśnienia hydrostatycznego (około 40 metrów lub więcej). Są jednak bardzo wrażliwe na zmiany ciśnienia i dlatego istnieje potrzeba utrzymania stałego ciśnienia (brak nagłych spadków ciśnienia). Znaczne zmiany ciśnienia mogą wystąpić w przypadku: znacznego wzrostu zużycia biogazu, stosunkowo szybkiego i dużego obciążenia bioreaktora surowcami pierwotnymi lub podobnego rozładunku reaktora z osadów (oczyszczanie).

Sposoby stabilizacji ciśnienia:

2) dostawa świeżych surowców pierwotnych i czyszczenie powinno odbywać się jednocześnie iz taką samą szybkością rozładunku;

3) montaż pokryw pływających na reaktorze biogazowym pozwala na utrzymanie względnie stabilnego ciśnienia.

8. Aktywatory i inhibitory.

Niektóre substancje po dodaniu niewielkiej ilości poprawiają wydajność reaktora biogazowego, takie substancje nazywane są aktywatorami. Podczas gdy inne substancje dodawane w niewielkich ilościach prowadzą do znacznego zahamowania procesów w reaktorze biogazowym, takie substancje nazywane są inhibitorami.

Znanych jest wiele rodzajów aktywatorów, w tym niektóre enzymy, sole nieorganiczne, substancje organiczne i nieorganiczne. Na przykład dodanie pewnej ilości enzymu celulazy znacznie ułatwia produkcję biogazu. Dodatek 5 mg/kg wyższych tlenków (R 2 O 5) może zwiększyć produkcję gazu o 17%. Natężenie przepływu biogazu dla surowców pierwotnych ze słomy itp. można znacznie zwiększyć przez dodanie wodorowęglanu amonu (NH 4 HCO 3). Aktywatorami są również węgiel aktywny lub torf. Wprowadzanie wodoru do bioreaktora może radykalnie zwiększyć produkcję metanu.

Inhibitory odnoszą się głównie do niektórych związków jonów metali, soli, fungicydów.

Klasyfikacja procesów fermentacyjnych.

Fermentacja metanowa jest fermentacją ściśle beztlenową. Procesy fermentacji dzielą się na następujące typy:

Klasyfikacja według temperatury fermentacji.

Można podzielić na fermentację „naturalną” temperaturową (fermentację o zmiennej temperaturze), w tym przypadku temperatura fermentacji wynosi ok. 35°C, oraz proces fermentacji wysokotemperaturowej (ok. 53°C).

Klasyfikacja według różniczkowania.

Według fermentacji różnicowej można ją podzielić na fermentację jednoetapową, fermentację dwuetapową i fermentację wieloetapową.

1) Fermentacja jednoetapowa.

Odnosi się do najczęstszego rodzaju fermentacji. Dotyczy to urządzeń, w których produkcja kwasów i metanu odbywa się jednocześnie. Fermentacja jednoetapowa może być mniej wydajna pod względem BZT (biologicznego zapotrzebowania na tlen) niż fermentacja dwu- i wieloetapowa.

2) Fermentacja dwuetapowa.

Oparta na oddzielnej fermentacji kwasów i mikroorganizmów metanogennych. Te dwa typy drobnoustrojów mają różną fizjologię i wymagania żywieniowe, istnieją znaczne różnice we wzroście, cechach metabolicznych i innych aspektach. Dwustopniowa fermentacja może znacznie poprawić wydajność biogazu i rozkład lotnych kwasów tłuszczowych, skrócić cykl fermentacji, przynieść znaczne oszczędności kosztów eksploatacji, skutecznie usunąć zanieczyszczenia organiczne z odpadów.

3) Fermentacja wieloetapowa.

Stosuje się go do surowców pierwotnych bogatych w celulozę w następującej kolejności:

(1) Wytwarzaj hydrolizę materiału celulozowego w obecności kwasów i zasad. Powstaje glukoza.

(2) Nałóż inokulum. Jest to zwykle osad czynny lub ścieki z reaktora biogazowego.

(3) Stworzyć odpowiednie warunki do produkcji bakterii kwasowych (produkujących kwasy lotne): pH=5,7 (ale nie więcej niż 6,0), Eh=-240mV, temperatura 22°C. Na tym etapie powstają takie lotne kwasy: octowy, propionowy, masłowy, izomasłowy.

(4) Stworzyć odpowiednie warunki do produkcji bakterii metanowych: pH=7,4-7,5, Eh=-330mV, temperatura 36-37°C

Klasyfikacja według okresowości.

Technologia fermentacji dzieli się na fermentację okresową, fermentację ciągłą, fermentację półciągłą.

1) Okresowa fermentacja.

Surowce i materiał do szczepienia są ładowane jednorazowo do reaktora biogazowego i poddawane fermentacji. Metodę tę stosuje się w przypadku trudności i niedogodności związanych z załadunkiem surowców pierwotnych, a także rozładunkiem odpadów. Na przykład nierozdrobniona słoma lub wielkogabarytowe brykiety odpadów organicznych.

2) Ciągła fermentacja.

Obejmuje to przypadki, gdy kilka razy dziennie surowce są ładowane do bioreaktora, a ścieki fermentacyjne są usuwane.

3) Fermentacja półciągła.

Dotyczy to reaktorów biogazowych, w przypadku których dodawanie od czasu do czasu różnych surowców w nierównych ilościach jest uważane za normalne. Taki schemat technologiczny jest najczęściej stosowany przez małe gospodarstwa w Chinach i wiąże się ze specyfiką gospodarowania rolnego. Pracuje. Reaktory biogazu do fermentacji półciągłej mogą mieć różne różnice konstrukcyjne. Struktury te omówiono poniżej.

Schemat nr 1. Reaktor biogazowy ze stałą pokrywą.

Cechy konstrukcyjne: połączenie komory fermentacyjnej i magazynu biogazu w jednym budynku: fermentacja surowców w dolnej części; biogaz jest magazynowany w górnej części.

Zasada działania:

Biogaz wydobywa się z cieczy i jest gromadzony pod pokrywą reaktora biogazowego w jego kopule. Ciśnienie biogazu jest równoważone ciężarem cieczy. Im większe ciśnienie gazu, tym więcej cieczy opuszcza komorę fermentacyjną. Im niższe ciśnienie gazu, tym więcej cieczy dostaje się do komory fermentacyjnej. Podczas pracy reaktora biogazowego zawsze znajduje się w nim ciecz i gaz. Ale w różnych proporcjach.

Schemat nr 2. Reaktor biogazowy z pływającą pokrywą.

Schemat nr 3. Reaktor biogazowy ze stałą pokrywą i zewnętrznym zbiornikiem gazu.

Cechy konstrukcyjne: 1) zamiast pływającej pokrywy ma oddzielnie zbudowany zbiornik gazu; 2) ciśnienie wylotowe biogazu jest stałe.

Zalety Schematu nr 3: 1) idealny do pracy palników biogazowych, które bezwzględnie wymagają określonego ciśnienia; 2) przy niskiej aktywności fermentacyjnej w reaktorze biogazowym możliwe jest zapewnienie konsumentowi stabilnego i wysokiego ciśnienia biogazu.

Wytyczne budowy domowego reaktora biogazowego.

GB/T 4750-2002 Domowe reaktory biogazowe.

GB/T 4751-2002 Zapewnienie jakości domowych reaktorów biogazowych.

GB/T 4752-2002 Zasady budowy domowych reaktorów biogazowych.

GB 175 -1999 Cement portlandzki, zwykły cement portlandzki.

GB 134-1999 Cement portlandzki żużlowy, cement wulkaniczny i cement z popiołu lotnego.

GB 50203-1998 Budowa i odbiór murów.

JGJ52-1992 Norma jakości dla zwykłego betonu piaskowego. Metody testowe.

JGJ53-1992 Standard jakości dla zwykłego tłucznia kamiennego lub betonu żwirowego. Metody testowe.

JGJ81 -1985 Właściwości mechaniczne betonu zwykłego. Metoda badania.

JGJ/T 23-1992 Specyfikacja techniczna badania wytrzymałości betonu na ściskanie odbicia.

JGJ70 -90 Zaprawa. Metoda badania podstawowych cech.

GB 5101-1998 Cegły.

GB 50164-92 Kontrola jakości betonu.

Hermetyczny.

Konstrukcja reaktora biogazu zapewnia ciśnienie wewnętrzne 8000 (lub 4000 Pa). Stopień przecieku po 24 godzinach jest mniejszy niż 3%.

Jednostka produkcji biogazu na objętość reaktora.

Dla zadowalających warunków produkcji biogazu za normalne uważa się wytwarzanie 0,20-0,40 m 3 biogazu na metr sześcienny objętości reaktora.

Normalna wielkość magazynowania gazu to 50% dziennej produkcji biogazu.

Współczynnik bezpieczeństwa nie mniejszy niż K=2,65.

Normalna żywotność wynosi co najmniej 20 lat.

Obciążenie użytkowe 2 kN/m 2 .

Wartość nośności konstrukcji fundamentowej wynosi co najmniej 50 kPa.

Zbiorniki gazowe są projektowane na ciśnienie nie większe niż 8000 Pa, a z pokrywą pływającą na ciśnienie nie większe niż 4000 Pa.

Maksymalne ciśnienie graniczne dla basenu nie przekracza 12000 Pa.

Minimalna grubość łuku łukowego reaktora wynosi nie mniej niż 250 mm.

Maksymalne obciążenie reaktora wynosi 90% jego objętości.

Konstrukcja reaktora przewiduje obecność miejsca pod pokrywą reaktora do flotacji gazu, co stanowi 50% dobowej produkcji biogazu.

Objętość reaktora wynosi 6 m 3 , szybkość przepływu gazu 0,20 m 3 /m 3 /d.

Zgodnie z tymi rysunkami możliwe jest zbudowanie reaktorów o objętości 4 m 3 , 8 m 3 , 10 m 3 . W tym celu konieczne jest zastosowanie korekcyjnych wartości wymiarowych wskazanych w tabeli na rysunkach.

Przygotowania do budowy reaktora biogazowego.

Wybór typu reaktora biogazowego zależy od ilości i właściwości przefermentowanego surowca. Ponadto wybór uzależniony jest od lokalnych warunków hydrogeologiczno-klimatycznych oraz poziomu technologii budowy.

Przydomowy reaktor biogazowy powinien znajdować się w pobliżu toalet i pomieszczeń inwentarskich w odległości nie większej niż 25 metrów. Reaktor biogazowy powinien być umiejscowiony z wiatrem i nasłoneczniony, na twardym gruncie z niskim poziomem wód gruntowych.

Aby wybrać konstrukcję reaktora biogazowego, skorzystaj z poniższych tabel zużycia materiałów budowlanych.

Tabela 3. Skala materiałowa dla reaktora biogazowego z prefabrykatów betonowych

		Objętość reaktora, m 3
		4	6	8	10
	Objętość, m 3	1,828	2,148	2,508	2,956
	Cement, kg	523	614	717	845
	Piasek, m 3	0,725	0,852	0,995	1,172
	Żwir, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553
	Objętość, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Cement, kg	158	197	222	265
	Piasek, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
pasta cementowa	Cement, kg	78	93	103	120
Całkowita ilość materiału	Cement, kg	759	904	1042	1230
	Piasek, m 3	1,096	1,313	1,514	1,792
	Żwir, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553

Tabela4. Skala materiałowa dla reaktora biogazu z prefabrykatów betonowych

		Objętość reaktora, m 3
		4	6	8	10
	Objętość, m 3	1,540	1,840	2,104	2,384
	Cement, kg	471	561	691	789
	Piasek, m 3	0,863	0,990	1,120	1,260
	Żwir, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
Tynkowanie korpusu prefabrykowanego	Objętość, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Cement, kg	158	197	222	265
	Piasek, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
pasta cementowa	Cement, kg	78	93	103	120
Całkowita ilość materiału	Cement, kg	707	851	1016	1174
	Piasek, m 3	1,234	1,451	1,639	1,880
	Żwir, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
Materiały stalowe	Średnica pręta stalowego 12 mm, kg	14	18,98	20,98	23,00
	Średnica zbrojenia stalowego 6,5 mm, kg	10	13,55	14,00	15,00

Tabela5. Skala materiałów do reaktora biogazowego z lanego betonu

		Objętość reaktora, m 3
		4	6	8	10
	Objętość, m 3	1,257	1,635	2,017	2,239
	Cement, kg	350	455	561	623
	Piasek, m 3	0,622	0,809	0,997	1,107
	Żwir, m 3	0,959	1,250	1,510	1,710
Tynkowanie korpusu prefabrykowanego	Objętość, m 3	0,277	0,347	0,400	0,508
	Cement, kg	113	142	163	208
	Piasek, m 3	0,259	0,324	0,374	0,475
pasta cementowa	Cement, kg	6	7	9	11
Całkowita ilość materiału	Cement, kg	469	604	733	842
	Piasek, m 3	0,881	1,133	1,371	1,582
	Żwir, m 3	0,959	1,250	1,540	1,710

Tabela6. Symbole na rysunkach.

Opis	Oznaczenie na rysunkach
Materiały:
Shtruba (wykop w ziemi)
Symbolika:
Link do rysunku części. Górny numer wskazuje numer części. Dolna liczba wskazuje numer rysunku ze szczegółowym opisem części. Jeżeli zamiast dolnej cyfry pojawi się znak „-”, oznacza to, że szczegółowy opis części jest przedstawiony na tym rysunku.
Szczegółowy krój. Pogrubione linie wskazują płaszczyznę cięcia i kierunek patrzenia, a liczby wskazują numer identyfikacyjny cięcia.
Strzałka wskazuje promień. Liczby po literze R wskazują wartość promienia.
Wspólny:
W związku z tym półoś wielka i krótka oś elipsoidy
Długość

Projekty reaktorów biogazowych.

Osobliwości:

Rodzaj cechy konstrukcyjnej głównego basenu.

Dno ma nachylenie od okna wlotowego do okna wylotowego. Zapewnia to powstawanie ciągłego ruchomego strumienia. Rysunki nr 1-9 przedstawiają trzy typy konstrukcji reaktorów biogazowych: typ A, typ B, typ C.

Reaktor biogazowy typu A: Najprostszy układ. Usunięcie substancji płynnej następuje tylko przez okienko wylotowe dzięki sile ciśnienia biogazu wewnątrz komory fermentacyjnej.

Reaktor biogazowy typu B: Basen główny wyposażony jest pośrodku w pionową rurę, przez którą w trakcie pracy może odbywać się doprowadzenie lub odprowadzenie substancji płynnej w zależności od potrzeb. Dodatkowo, aby wytworzyć przepływ substancji przez pionową rurę, ten typ reaktora biogazowego posiada odbijającą (deflektor) przegrodę na dnie głównego basenu.

Reaktor biogazu typu C: Ma podobną konstrukcję do reaktora typu B. Jest jednak wyposażony w prostą pompę ręczną tłokową zainstalowaną w centralnej pionowej rurze, a także inne przegrody na dnie głównego basenu. Te cechy konstrukcyjne pozwalają skutecznie kontrolować parametry głównych procesów technologicznych w basenie głównym dzięki prostocie ekspresowych testów. A także użyj reaktora biogazowego jako dawcy bakterii biogazowych. W reaktorze tego typu zachodzi pełniejsza dyfuzja (mieszanie) substratu, co z kolei zwiększa wydajność biogazu.

Charakterystyka fermentacji:

Proces polega na doborze materiału do szczepienia; przygotowanie surowców pierwotnych (dostosowanie gęstości wodą, wyrównanie kwasowości, wprowadzenie materiału do szczepienia); fermentacja (kontrola mieszania i temperatury substratu).

Jako materiał fermentacyjny wykorzystuje się ludzkie odchody, odchody zwierzęce, ptasie odchody. Dzięki ciągłemu procesowi fermentacji powstają stosunkowo stabilne warunki do wydajnej pracy reaktora biogazowego.

Zasady projektowania.

Zgodność z systemem „trójjedynym” (biogaz, toaleta, obora). Reaktor biogazowy to pionowy zbiornik cylindryczny. Wysokość części cylindrycznej wynosi H=1m. Górna część zbiornika posiada sklepienie łukowe. Stosunek wysokości sklepienia do średnicy części cylindrycznej f 1 /D=1/5. Dno ma nachylenie od okna wlotowego do okna wylotowego. Kąt pochylenia 5 stopni.

Konstrukcja zbiornika zapewnia zadowalające warunki fermentacji. Ruch podłoża odbywa się grawitacyjnie. System działa przy pełnej pojemności zbiornika i sam kontroluje czas przebywania surowców poprzez zwiększenie produkcji biogazu. Reaktory biogazowe typu B i C posiadają dodatkowe urządzenia do przetwarzania substratu.

Ładowanie zbiornika surowcami może nie być kompletne. Zmniejsza to pojemność gazu bez poświęcania wydajności.

Niski koszt, łatwa obsługa, szeroka dystrybucja.

Opis materiałów budowlanych.

Materiał ścian, dna, łuku reaktora biogazowego to beton.

Odcinki kwadratowe, takie jak kanał zasilający, mogą być wykonane z cegły. Konstrukcje betonowe mogą być wykonane przez wylanie mieszanki betonowej, ale mogą być wykonane z prefabrykatów betonowych (takich jak: osłona okna wlotowego, klatka bakteryjna, rura środkowa). Zbiornik na bakterie ma okrągły przekrój i składa się z połamanej skorupki jaja umieszczonej w warkoczu.

Kolejność operacji budowlanych.

Sposób odlewania szalunków jest następujący. Na ziemi zaznaczany jest zarys przyszłego reaktora biogazowego. Gleba jest usuwana. Dno wylewa się jako pierwsze. Na dole montowany jest szalunek do wylewania betonu wokół pierścienia. Ściany wylewane są za pomocą szalunku, a następnie sklepienia łukowego. Szalunki mogą być stalowe, drewniane lub ceglane. Napełnianie odbywa się symetrycznie, a urządzenia ubijające służą do wzmocnienia. Nadmiar spływającego betonu usuwa się szpachelką.

Rysunki konstrukcyjne.

Budowa prowadzona jest zgodnie z rysunkami nr 1-9.

Rys. 1. Reaktor biogazowy 6 m 3 . Typ A:

Rys. 2. Reaktor biogazowy 6 m 3 . Typ A:

Budowa reaktorów biogazowych z prefabrykowanych płyt betonowych to bardziej zaawansowana technologia budowlana. Technologia ta jest doskonalsza ze względu na łatwość wykonania dokładności wymiarowej, skrócenie czasu i kosztów budowy. Główną cechą konstrukcji jest to, że główne elementy reaktora (dach łukowy, ściany, kanały, pokrywy) są produkowane z dala od miejsca instalacji, następnie są transportowane na miejsce instalacji i montowane na miejscu w dużym dole. Podczas montażu takiego reaktora skupiamy się na dopasowaniu dokładności montażu w poziomie i pionie oraz gęstości połączeń doczołowych.

Rys. 13. Reaktor biogazowy 6 m 3 . Szczegóły reaktora biogazowego wykonanego z płyt żelbetowych:

Rys. 14. Reaktor biogazowy 6 m 3 . Elementy montażowe reaktora biogazowego:

Rys. 15. Reaktor biogazowy 6 m 3 . Elementy montażowe reaktora żelbetowego:

Gospodarstwa co roku borykają się z problemem utylizacji obornika. Marnowane są znaczne środki, które są potrzebne do zorganizowania jego usunięcia i pochówku. Ale istnieje sposób, który pozwala nie tylko zaoszczędzić pieniądze, ale także sprawić, by ten naturalny produkt służył ci z korzyścią.

Rozsądni właściciele od dawna stosują w praktyce ekotechnologię, która umożliwia pozyskiwanie biogazu z obornika i wykorzystanie uzyskanego wyniku jako paliwa.

Dlatego w naszym materiale porozmawiamy o technologii wytwarzania biogazu, opowiemy też o tym, jak zbudować bioelektrownię.

Określenie wymaganej objętości

Objętość reaktora określana jest na podstawie dziennej ilości obornika produkowanego w gospodarstwie. Niezbędne jest również uwzględnienie rodzaju surowców, temperatury i czasu fermentacji. Aby instalacja działała w pełni, zbiornik jest napełniony do 85-90% objętości, co najmniej 10% musi pozostać wolne, aby gaz mógł się ulatniać.

Proces rozkładu materii organicznej w instalacji mezofilnej w średniej temperaturze 35 stopni trwa od 12 dni, po czym sfermentowane pozostałości są usuwane, a reaktor napełniany jest nową porcją substratu. Ponieważ odpady są rozcieńczane wodą do 90% przed wysłaniem do reaktora, przy określaniu dziennego obciążenia należy również wziąć pod uwagę ilość cieczy.

Na podstawie podanych wskaźników objętość reaktora będzie równa dziennej ilości przygotowanego substratu (obornik z wodą) pomnożonej przez 12 (czas potrzebny do rozkładu biomasy) i powiększonej o 10% (wolna objętość zbiornika).

Budowa obiektu podziemnego

Porozmawiajmy teraz o najprostszej instalacji, która pozwala uzyskać najniższy koszt. Rozważ budowę systemu podziemnego. Aby to zrobić, musisz wykopać dziurę, jej podstawę i ściany wylewa się zbrojonym keramzytem.

Z przeciwległych stron komory widoczne są otwory wlotowe i wylotowe, w których montuje się skośne rury doprowadzające substrat i wypompowujące masę odpadową.

Rura wylotowa o średnicy ok. 7 cm powinna znajdować się prawie na samym dnie bunkra, jej drugi koniec osadzony jest w prostokątnym zbiorniku wyrównawczym, do którego będą wypompowywane ścieki. Rurociąg do dostarczania podłoża znajduje się około 50 cm od dna i ma średnicę 25-35 cm Górna część rury wchodzi do przedziału odbierającego surowiec.

Reaktor musi być całkowicie uszczelniony. Aby wykluczyć możliwość wnikania powietrza, pojemnik należy pokryć warstwą hydroizolacji bitumicznej.

Górna część bunkra to zbiornik gazu o kształcie kopuły lub stożka. Wykonany jest z blachy lub blachy dachowej. Istnieje również możliwość wykończenia konstrukcji murem, który następnie jest tapicerowany siatką stalową i tynkowany. Na górze zbiornika gazu należy wykonać szczelny właz, usunąć rurę gazową przechodzącą przez uszczelnienie wodne i zainstalować zawór, aby zmniejszyć ciśnienie gazu.

W celu wymieszania podłoża agregat można wyposażyć w system odwadniający działający na zasadzie bąbelkowania. Aby to zrobić, przymocuj pionowo rury z tworzywa sztucznego wewnątrz konstrukcji tak, aby ich górna krawędź znajdowała się nad warstwą podłoża. Zrób w nich dużo dziur. Gaz pod ciśnieniem opadnie, a podnosząc się, pęcherzyki gazu będą mieszać biomasę w zbiorniku.

Jeśli nie chcesz budować betonowego bunkra, możesz kupić gotowy kontener PVC. W celu zachowania ciepła należy go pokryć warstwą izolacji termicznej - styropianem. Dno wykopu jest wypełnione żelbetem warstwą 10 cm, zbiorniki z polichlorku winylu można stosować, jeśli objętość reaktora nie przekracza 3 m3.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Jak wykonać najprostszą instalację ze zwykłej beczki, dowiesz się oglądając wideo:

Najprostszy reaktor można wykonać w kilka dni własnymi rękami, korzystając z dostępnych narzędzi. Jeśli farma jest duża, najlepiej kupić gotową instalację lub skontaktować się ze specjalistami.