Volymer av gasutsläpp i biogasanläggningar. Metoder för oberoende produktion av biogas. Är det lönsamt att göra en reaktor och använda biogas

23.06.2020

Konsumtionsekologi Gård: Är det lönsamt att producera biobränsle hemma i små mängder på en personlig dottertomt? Om du har några metalltunnor och annat järnskräp, samt en avgrund av fritid och du inte vet hur du ska göra dig av med det - ja.

Låt oss anta att naturgas inte har varit och inte kommer att finnas i din by. Och även om det finns så kostar det pengar. Fast mycket billigare än ruinerande uppvärmning med el och flytande bränslen. Närmaste verkstad för tillverkning av pellets ligger ett par hundra kilometer bort, den är dyr att bära. Det blir svårare och svårare att köpa ved för varje år och det är besvärligt att elda upp den. Mot den bakgrunden ser det väldigt lockande ut att skaffa gratis biogas i sin egen bakgård från ogräs, hönsgödsel, gödsel från favoritgrisen eller innehållet i hussestolen. Det räcker med att göra en bioreaktor! På tv berättar de hur sparsamma tyska bönder värmer sig med "dynga"-resurser och nu behöver de ingen "Gazprom". Det är här talesättet "kommer att ta bort filmen från avföring" är sant. Internet är fullt av artiklar och filmer om ämnet "biogas från biomassa" och "gör-det-själv biogasanläggning". Men lite är känt om den praktiska tillämpningen av tekniken: alla och alla pratar om produktion av biogas hemma, men få människor har sett specifika exempel i byn, precis som den legendariska Yo-Mobile på vägen. Låt oss försöka ta reda på varför det är så och vad är utsikterna för progressiv bioenergiteknik på landsbygden.

Vad är biogas + lite historia

Biogas bildas som ett resultat av sekventiell trestegsnedbrytning (hydrolys, syra- och metanbildning) av biomassa av olika typer av bakterier. En användbar brännbar komponent är metan, väte kan också vara närvarande.

Bakteriell nedbrytningsprocess som producerar brännbar metan

I större eller mindre utsträckning bildas brännbara gaser vid nedbrytning av eventuella animaliska och vegetabiliska rester.

Ungefärlig sammansättning av biogas, specifika andelar av komponenter beror på råvaror och teknik som används

Människor har försökt använda denna typ av naturligt bränsle under lång tid, i medeltida krönikor finns det hänvisningar till det faktum att invånarna i låglandet i dagens Tyskland för ett årtusende sedan fick biogas från ruttnande vegetation, nedsänkta läderpälsar i träsk slurry. Under den mörka medeltiden och till och med de upplysta århundradena väckte de mest begåvade meteoristerna, som tack vare en speciellt utvald kost, kunde starta upp och sätta eld på riklig metangas med tiden, väckte allmänhetens ständiga förtjusning på tivoli föreställningar. Industriella biogasanläggningar började byggas med varierande framgång från mitten av 1800-talet. I Sovjetunionen på 80-talet av förra seklet antogs ett statligt program för utveckling av industrin, men implementerades inte, även om ett dussin produktionsanläggningar fortfarande lanserades. Utomlands förbättras biogasproduktionstekniken och rör sig relativt aktivt, det totala antalet driftinstallationer uppgår till tiotusentals. I utvecklade länder (EEG, USA, Kanada, Australien) är dessa högautomatiserade stora komplex, i utvecklingsländer (Kina, Indien) - halvhantverksbiogasanläggningar för hem och småbruk.

Andel av antalet biogasanläggningar i EU-länderna. Det syns tydligt att tekniken aktivt utvecklas bara i Tyskland, anledningen är solida statliga subventioner och skattelättnader.

Vad är användningen av biogas

Det är klart att som bränsle, eftersom det brinner. Uppvärmning av industri- och bostadshus, elproduktion, matlagning. Allt är dock inte så enkelt som det visas i videorna som finns utspridda på YouTube. Biogas ska brinna stabilt i värmealstrande anläggningar. För att göra detta måste dess parametrar för det gasformiga mediet bringas till ganska stränga standarder. Innehållet av metan bör inte vara lägre än 65% (optimalt 90-95%), det bör inte finnas något väte, vattenånga tas bort, koldioxid tas bort, de återstående komponenterna är inerta mot höga temperaturer.

Det är omöjligt att använda biogas av "dynga-animaliskt" ursprung, som inte är befriad från illaluktande föroreningar, i bostadshus.

Det normaliserade trycket är 12,5 bar, vid ett värde av mindre än 8-10 bar, automatisering i moderna modeller av värmeutrustning och köksutrustning stoppar gastillförseln. Det är mycket viktigt att egenskaperna hos gasen som kommer in i värmegeneratorn är stabila. I händelse av ett tryckhopp utöver normen kommer ventilen att fungera, du måste slå på den igen manuellt. Det är dåligt om föråldrade gasapparater används som inte är utrustade med ett gaskontrollsystem. I bästa fall kan värmepannans brännare gå sönder. Det värsta alternativet är att gasen kommer att gå ut, men dess flöde kommer inte att sluta. Och detta är kantat av tragedi. För att sammanfatta vad som har sagts: biogasens egenskaper måste föras till de nödvändiga parametrarna, och säkerhetsåtgärder måste följas strikt. Förenklad processkedja för biogasproduktion. Ett viktigt steg är separation och gasseparation

Vilka råvaror som används för att producera biogas

Växt- och djurråvaror

Vegetabiliska råvaror är utmärkta för biogasproduktion: från färskt gräs kan du få maximal bränsleutbyte - upp till 250 m3 per ton råvara, metanhalt upp till 70%. Något mindre kan upp till 220 m3 erhållas från majsensilage, upp till 180 m3 från bettoppar. Alla gröna växter är lämpliga, alger, hö (100 m3 per ton) är bra, men det är vettigt att använda värdefullt foder för bränsle endast om det finns ett tydligt överskott av det. Uttaget av metan från massan, som bildas vid tillverkning av juicer, oljor och biodiesel, är låg, men materialet är fritt. Bristen på vegetabiliska råvaror är en lång produktionscykel, 1,5-2 månader. Biogas kan även utvinnas från cellulosa och annat långsamt sönderfallande växtavfall, men verkningsgraden är extremt låg, det produceras lite metan och produktionscykeln är mycket lång. Avslutningsvis säger vi att vegetabiliska råvaror ska vara finmalda.
Råvaror av animaliskt ursprung: traditionella horn och hovar, avfall från mejerier, slakterier och bearbetningsanläggningar är också lämpliga och även i krossad form. Den rikaste "malmen" är animaliskt fett, produktionen av högkvalitativ biogas med en metankoncentration på upp till 87% når 1500 m3 per ton. Däremot är animaliska råvaror en bristvara och som regel hittar de andra användningsområden för det.

Brännbar gas från exkrementer

Gödsel är billigt och finns i överflöd på många gårdar, men skörden och kvaliteten på biogas är mycket lägre än från andra typer. Kobiffar och hästäpplen kan användas i sin rena form, jäsningen startar omedelbart, biogasutbytet är 60 m2 per ton råvara med låg metanhalt (upp till 60%). Produktionscykeln är kort, 10-15 dagar. Grisgödsel och hönsgödsel är giftiga – så att nyttiga bakterier kan utvecklas blandas det med växtavfall, ensilage. Tvättmedelskompositioner, ytaktiva ämnen, som används vid rengöring av boskapsbyggnader, utgör ett stort problem. Tillsammans med antibiotika, som kommer in i gödseln i stora mängder, hämmar de bakteriemiljön och hämmar bildningen av metan. Det är helt omöjligt att inte använda desinfektionsmedel, och jordbruksföretag som har investerat i produktion av gas från gödsel tvingas hitta en kompromiss mellan hygien och djursjukdomsbekämpning å ena sidan och bibehållande av produktiviteten hos bioreaktorer å andra sidan.
Människoavföring, helt gratis, är också lämplig. Men det är olönsamt att använda vanligt avloppsvatten, koncentrationen av avföring är för låg och desinfektionsmedel och ytaktiva ämnen är höga. Teknologer säger att de bara kan användas om "produkter" bara kommer i avloppet från toaletten, förutsatt att skålen spolas med endast en liter vatten (standard 4/8 l). Och inga tvättmedel förstås.

Ytterligare krav på råvaror

Ett allvarligt problem för gårdar som har installerat modern utrustning för biogasproduktion är att råvaror inte bör innehålla fasta inneslutningar; en sten, mutter, bit tråd eller skiva som av misstag kommer in i massan kommer att täppa till rörledningen, inaktivera en dyr fekalpump eller mixer. Det måste sägas att de givna uppgifterna om maximalt gasutbyte från råvaran motsvarar ideala laboratorieförhållanden. För att närma sig dessa siffror i verklig produktion är det nödvändigt att observera ett antal villkor: bibehåll den erforderliga temperaturen, blanda regelbundet finmalda råvaror, tillsätt tillsatser som aktiverar jäsning, etc. På en provisorisk installation, monterad enligt rekommendationerna i artiklarna om "att få biogas med egna händer", kan du knappt nå 20% av maxnivån, högteknologiska installationer kan uppnå värden på 60-95%.

Tillräckligt objektiva uppgifter om maximalt utbyte av biogas för olika typer av råvaror

Biogasanläggningsanordning

Är biogasproduktion lönsam?

Vi har redan nämnt att man i utvecklade länder bygger stora industrianläggningar, medan man i utvecklingsländer bygger huvudsakligen små, för en liten ekonomi. Låt oss förklara varför det är så:

Är det vettigt att producera biobränslen hemma?

Är det lönsamt att producera biobränsle hemma i små mängder på en personlig dotterbolagstomt? Om du har några metalltunnor och annat järnskräp, samt en avgrund av fritid och du inte vet hur du ska göra dig av med det - ja. Men besparingarna är tyvärr knappa. Och att investera i högteknologisk utrustning med små volymer råvaror och metanproduktion är i alla fall inte meningsfullt.

En annan video av inhemska Kulibin

PRENUMERERA på VÅR YouTube-kanal Econet.ru, som låter dig titta online, ladda ner gratis från YouTube en video om helande, föryngring av en person ..

Sätt GILLA, dela med VÄNNER!

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

Utan att blanda råvarorna och aktivera jäsningsprocessen blir metanutbytet inte mer än 20 % av det möjliga. Det betyder att man i bästa fall, från 100 kg (bunkerlast) utvalt gräs, kan få 5 m3 gas utan att ta hänsyn till kompression. Och det blir bra om metanhalten överstiger 50% och det är inte ett faktum att det brinner i värmegeneratorn. Enligt författaren laddas råvaran dagligen, det vill säga dess produktionscykel är en dag. I själva verket är den nödvändiga tiden 60 dagar. Mängden biogas som uppfinnaren tagit emot, som finns i en 50-liters cylinder, som han lyckades fylla, i frostväder för en värmepanna med en effekt på 15 kW (ett bostadshus på cirka 150 m2) räcker i 2 minuter .

De som är intresserade av möjligheten till biogasproduktion rekommenderas att noggrant studera problemet, särskilt ur ekonomisk synvinkel, med tekniska frågor, kontakta specialister med erfarenhet av sådant arbete. Den praktiska information som erhålls på de gårdar där bioenergiteknik redan har använts under en tid kommer att vara mycket värdefull. publiceras

Konsumtionens ekologi. Homestead: Gårdar möter årligen problemet med bortskaffande av gödsel. Avsevärda medel går till spillo, som krävs för att organisera borttagandet och begravningen. Men det finns ett sätt som gör att du inte bara kan spara dina pengar, utan också få denna naturliga produkt att tjäna dig till fördel.

Gårdar möter årligen problemet med bortskaffande av gödsel. Avsevärda medel går till spillo, som krävs för att organisera borttagandet och begravningen. Men det finns ett sätt som gör att du inte bara kan spara dina pengar, utan också få denna naturliga produkt att tjäna dig till fördel. Försiktiga ägare har länge använt ekoteknik i praktiken, vilket gör det möjligt att hämta biogas från gödsel och använda resultatet som bränsle.

Om fördelarna med att använda bioteknik

Tekniken för att få fram biogas från olika naturliga källor är inte ny. Forskning inom detta område började i slutet av 1700-talet och utvecklades framgångsrikt under 1800-talet. I Sovjetunionen skapades den första bioenergianläggningen på fyrtiotalet av förra seklet.

Tekniken för att bearbeta gödsel till biogas gör det möjligt att minska mängden skadliga metanutsläpp till atmosfären och få en extra källa till värmeenergi

Bioteknik har länge använts i många länder, men idag är de av särskild betydelse. På grund av den försämrade miljösituationen på planeten och de höga energikostnaderna vänder många blicken mot alternativa energi- och värmekällor.

Naturligtvis är gödsel ett mycket värdefullt gödselmedel, och om det finns två kor på gården är det inga problem med användningen. En annan sak är när det gäller gårdar med stora och medelstora djur, där det bildas tonvis av stinkande och ruttnande biologiskt material per år.

För att gödsel ska bli till högkvalitativt gödselmedel behövs områden med en viss temperaturregim, och det är extra kostnader. Därför lagrar många bönder det där det behövs och tar det sedan till fälten.

Om lagringsförhållandena inte observeras, avdunstar upp till 40% av kväve och huvuddelen av fosfor från gödsel, vilket avsevärt försämrar dess kvalitetsindikatorer. Dessutom släpps metangas ut i atmosfären, vilket har en negativ inverkan på planetens ekologiska situation.

Beroende på mängden råmaterial som genereras per dag, bör installationens dimensioner och graden av automatisering väljas.

Modern bioteknik gör det möjligt att inte bara neutralisera de skadliga effekterna av metan på miljön, utan också att göra det till gagn för människan, samtidigt som det drar ut avsevärda ekonomiska fördelar. Som ett resultat av gödselbearbetning bildas biogas, från vilken tusentals kW energi sedan kan erhållas, och produktionsavfall är ett mycket värdefullt anaerobt gödningsmedel.

Vad är biogas

Biogas är ett färglöst och luktfritt flyktigt ämne som innehåller upp till 70 % metan. När det gäller dess kvalitetsindikatorer närmar den sig den traditionella typen av bränsle - naturgas. Den har ett bra värmevärde, 1m3 biogas avger lika mycket värme som erhålls vid förbränning av ett och ett halvt kilo kol.

Vi är skyldiga bildningen av biogas till anaeroba bakterier som aktivt arbetar med nedbrytningen av organiska råvaror, som används som gödsel av husdjur, fågelspillning, avfall från alla växter.

I egenproducerad biogas kan fågelspillning och restprodukter från små och stora boskap användas. Råmaterialet kan användas i ren form och i form av en blandning med bland annat gräs, löv, gammalt papper

För att aktivera processen är det nödvändigt att skapa gynnsamma förhållanden för bakteriers vitala aktivitet. De bör likna de där mikroorganismer utvecklas i en naturlig reservoar - i magen på djur, där det är varmt och det inte finns något syre. Egentligen är dessa två huvudförhållanden som bidrar till den mirakulösa omvandlingen av ruttnande gödselmassa till miljövänligt bränsle och värdefulla gödselmedel.

Mekanismen för gasbildning från organiska råvaror

För att få biogas behöver du en förseglad reaktor utan lufttillgång, där processen med gödseljäsning och dess nedbrytning till komponenter kommer att ske:

Metan (upp till 70%).
Koldioxid (ca 30%).
Andra gasformiga ämnen (1-2%).

De resulterande gaserna stiger till toppen av tanken, varifrån de sedan pumpas ut, och restprodukten lägger sig - ett högkvalitativt organiskt gödselmedel, som som ett resultat av bearbetningen har behållit alla värdefulla ämnen i gödseln - kväve och fosfor, och har förlorat en betydande del av patogena mikroorganismer.

Biogasreaktorn måste ha en helt förseglad design, där det inte finns något syre, annars kommer processen för gödselnedbrytning att vara extremt långsam

Det andra viktiga villkoret för effektiv nedbrytning av gödsel och bildandet av biogas är överensstämmelse med temperaturregimen. Bakterierna som är involverade i processen aktiveras vid en temperatur på +30 grader. Dessutom innehåller gödsel två typer av bakterier:

Mesofil. Deras vitala aktivitet sker vid en temperatur på +30 - +40 grader;
Termofil. För deras reproduktion är det nödvändigt att observera temperaturregimen på +50 (+60) grader.

Bearbetningstiden för råvaror i växter av den första typen beror på blandningens sammansättning och sträcker sig från 12 till 30 dagar. Samtidigt ger 1 liter användbar yta av reaktorn 2 liter biobränsle. Vid användning av växter av den andra typen reduceras tiden för produktion av slutprodukten till tre dagar och mängden biogas ökar till 4,5 liter.

Effektiviteten hos termofila växter är synlig för blotta ögat, men kostnaden för deras underhåll är mycket hög, så innan du väljer en eller annan metod för att få biogas måste du noggrant beräkna allt (klicka för att förstora)

Trots att effektiviteten hos termofila installationer är tio gånger högre, används de mycket mindre ofta, eftersom att upprätthålla höga temperaturer i reaktorn är förknippad med höga kostnader. Underhåll och underhåll av mesofila växter är billigare, så de flesta gårdar använder dem för att producera biogas.

Biogas enligt kriterierna för energipotential är något sämre än det vanliga gasbränslet. Den innehåller dock svavelsyraångor, vars närvaro bör beaktas vid val av material för konstruktionen av installationen.

Beräkningar av effektiviteten av biogasapplikation

Enkla beräkningar kommer att hjälpa till att utvärdera alla fördelar med att använda alternativa biobränslen. En ko som väger 500 kg producerar cirka 35-40 kg gödsel per dag. Denna mängd räcker för att producera cirka 1,5 m3 biogas, från vilken i sin tur 3 kWh el kan genereras.

Med hjälp av data från tabellen är det enkelt att beräkna hur många m3 biogas som kan erhållas vid utgången i enlighet med antalet tillgängliga djur på gården

För att få fram biobränslen kan man använda både en typ av organisk råvara och blandningar av flera komponenter med en fukthalt på 85-90%. Det är viktigt att de inte innehåller främmande kemiska föroreningar som negativt påverkar bearbetningsprocessen.

Det enklaste blandningsreceptet uppfanns redan år 2000 av en rysk man från Lipetsk-regionen, som byggde den enklaste biogasanläggningen med sina egna händer. Han blandade 1500 kg kogödsel med 3500 kg avfall från olika växter, tillsatte vatten (cirka 65 % av vikten av alla ingredienser) och värmde blandningen till 35 grader.

Om två veckor är det fria bränslet klart. Denna lilla installation producerade 40 m3 gas per dag, vilket var tillräckligt för att värma upp huset och uthusen i sex månader.

Alternativ för tillverkning av anläggningar för produktion av biobränsle

Efter att ha genomfört beräkningarna är det nödvändigt att bestämma hur man ska göra en installation för att få biogas i enlighet med din gårds behov. Om boskapen är liten, är den enklaste installationen lämplig, som är lätt att göra från improviserade medel med egna händer.

För stora gårdar som har en konstant källa till en stor mängd råvaror, är det lämpligt att bygga ett industriellt automatiserat biogassystem. I det här fallet är det osannolikt att det kommer att vara möjligt att göra utan inblandning av specialister som kommer att utveckla projektet och montera installationen på en professionell nivå.

Diagrammet visar tydligt hur det industriella automatiserade komplexet för biogasproduktion fungerar. Konstruktion av en sådan skala kan omedelbart organiseras av flera gårdar i närheten

Idag finns det dussintals företag som kan erbjuda en mängd olika alternativ: från färdiga lösningar till utveckling av ett enskilt projekt. För att minska byggkostnaderna kan du samarbeta med närliggande gårdar (om det finns några i närheten) och bygga en biogasanläggning för alla.

Det bör noteras att för att bygga även en liten installation är det nödvändigt att upprätta relevanta dokument, göra ett tekniskt schema, en plan för placering av utrustning och ventilation (om utrustningen är installerad inomhus), gå igenom rutiner för samordning med SES, brand- och gasinspektion.

Designegenskaper för biogassystemet

En komplett biogasanläggning är ett komplext system som består av:

Bioreaktor, där gödselnedbrytningsprocessen äger rum;
Automatiserat organiskt avfallssystem;
Anordningar för blandning av biomassa;
Utrustning för att upprätthålla optimala temperaturförhållanden;
Gastank - gaslagringstankar;
Mottagaren av det uppfyllda fasta avfallet.

Alla ovanstående element är installerade i industriella installationer som arbetar i automatiskt läge. Hushållsreaktorer har som regel en mer förenklad design.

Diagrammet visar huvudkomponenterna i ett automatiserat biogassystem. Reaktorns volym beror på det dagliga intaget av organiska råvaror. För att anläggningen ska fungera fullt ut måste reaktorn vara fylld till två tredjedelar av volymen

Principen för drift och arrangemang av anläggningen för produktion av biogas

Huvudelementet i systemet är bioreaktorn. Det finns flera alternativ för dess utförande, det viktigaste är att säkerställa strukturens täthet och utesluta inträngning av syre. Den kan göras i form av en metallbehållare av olika former (vanligtvis cylindrisk) placerad på ytan. Ofta används 50 kubikmeter tomma bränsletankar för dessa ändamål.

Du kan köpa färdiga behållare av en hopfällbar design. Deras fördel är möjligheten till snabb demontering och vid behov transport till en annan plats. Det är tillrådligt att använda industriella ytinstallationer i stora gårdar, där det finns ett konstant tillflöde av en stor mängd ekologiska råvaror.

För små gårdar är alternativet för underjordisk placering av tanken mer lämpligt. En underjordisk bunker är byggd av tegel eller betong. Du kan gräva ner färdiga behållare i marken, till exempel tunnor av metall, rostfritt stål eller PVC. Det är också möjligt deras yta placering på gatan eller i ett speciellt avsett rum med god ventilation.

För tillverkning av en biogasanläggning kan du köpa färdiga PVC-behållare och installera dem i ett rum utrustat med ett ventilationssystem

Oavsett var och hur reaktorn är placerad är den utrustad med en tratt för lastning av gödsel. Innan råmaterialet laddas måste det genomgå en preliminär beredning: den krossas i fraktioner på högst 0,7 mm och späds ut med vatten. Helst bör fukthalten i underlaget vara cirka 90 %.

Automatiserade anläggningar av industriell typ är utrustade med ett råmaterialförsörjningssystem, inklusive en mottagare i vilken blandningen förs till erforderlig fukt, en rörledning för vattenförsörjning och en pumpenhet för att överföra massan till bioreaktorn.

I hemsubstratberedningsanläggningar används separata behållare, där avfallet krossas och blandas med vatten. Sedan laddas massan i mottagningsfacket. I reaktorer belägna under jord förs tratten för att ta emot substratet utanför, den beredda blandningen strömmar genom gravitationen genom rörledningen in i jäsningskammaren.

Om reaktorn är placerad på marken eller inomhus kan inloppsröret med mottagningsanordningen placeras i den nedre sidodelen av kärlet. Det är också möjligt att föra röret till den övre delen och sätta en hylsa på halsen. I detta fall måste biomassan tillföras en pump.

I bioreaktorn är det också nödvändigt att tillhandahålla ett utlopp, vilket görs praktiskt taget i botten av behållaren på motsatt sida från inmatningsmagasinet. När det placeras under jord installeras utloppsröret snett uppåt och leder till en avfallsbehållare, formad som en rektangulär låda. Dess övre kant måste vara under nivån på inloppet.

Inlopps- och utloppsrören är placerade snett uppåt på olika sidor av tanken, medan kompensationstanken som avfallet kommer in i måste vara lägre än mottagningstratten.

Processen fortskrider enligt följande: inmatningsmagasinet tar emot en ny sats av substratet, som rinner in i reaktorn, samtidigt stiger samma mängd avfallsslam upp genom röret till avfallsbehållaren, varifrån det sedan östes ut och används som ett högkvalitativt biogödselmedel.

Biogas lagras i en bensintank. Oftast är den placerad direkt på taket av reaktorn och har formen av en kupol eller kon. Den är gjord av takjärn, och sedan, för att förhindra frätande processer, målas den med flera lager oljefärg. I industriella installationer som är konstruerade för att ta emot stora mängder gas är gastanken ofta gjord i form av en separat tank ansluten till reaktorn med en rörledning.

Gasen som härrör från jäsning är inte lämplig för användning, eftersom den innehåller en stor mängd vattenånga, och i denna form kommer den inte att brinna. För att rengöra den från vattenfraktioner leds gasen genom en vattentätning. För att göra detta tas ett rör bort från gastanken, genom vilket biogas kommer in i en behållare med vatten, och därifrån levereras den till konsumenterna genom ett plast- eller metallrör.

Diagram över en underjordisk installation. Inloppet och utloppet ska vara på motsatta sidor av behållaren. Ovanför reaktorn finns en vattentätning genom vilken den resulterande gasen leds för torkning.

I vissa fall används speciella gashållarpåsar av polyvinylklorid för att lagra gas. Påsarna placeras bredvid anläggningen och fylls gradvis med gas. När det fylls blåses det elastiska materialet upp och volymen på påsarna ökar, vilket gör det möjligt att vid behov tillfälligt lagra en större mängd av slutprodukten.

Förutsättningar för effektiv drift av en bioreaktor

För effektiv drift av anläggningen och intensiv utsläpp av biogas krävs enhetlig jäsning av det organiska substratet. Blandningen måste vara i konstant rörelse. Annars bildas en skorpa på den, nedbrytningsprocessen saktar ner, som ett resultat erhålls mindre gas än vad som ursprungligen beräknades.

För att säkerställa aktiv blandning av biomassan installeras elektriskt drivna dränkbara eller lutande omrörare i toppen eller sidan av en typisk reaktor. I hemgjorda installationer utförs blandningen mekaniskt med en anordning som liknar en hushållsblandare. Den kan manövreras manuellt eller levereras med en elektrisk drivning.

Med ett vertikalt arrangemang av reaktorn visas omrörarens handtag i den övre delen av installationen. Om behållaren är installerad horisontellt är skruven också placerad i ett horisontellt plan, och handtaget är placerat på sidan av bioreaktorn

En av de viktigaste förutsättningarna för att få biogas är att hålla den temperatur som krävs i reaktorn. Uppvärmning kan ske på flera sätt. I stationära installationer används automatiserade värmesystem, som slås på när temperaturen sjunker under en förutbestämd nivå och stängs av när den önskade temperaturen uppnås.

För uppvärmning kan du använda gaspannor, direktuppvärmning med elvärmare eller bygga in ett värmeelement i basen av tanken. För att minska värmeförlusten rekommenderas att bygga en liten ram runt reaktorn med ett lager glasull eller att täcka installationen med värmeisolering. Expanderad polystyren har goda värmeisoleringsegenskaper.

För att utrusta ett biomassavärmesystem är det möjligt att lägga en rörledning från husuppvärmning, som drivs av en reaktor

Hur man bestämmer reaktorns korrekta volym

Reaktorns volym bestäms utifrån den dagliga mängden gödsel som produceras på gården. Det är också nödvändigt att ta hänsyn till typen av råvaror, temperatur och jäsningstid. För att installationen ska fungera fullt ut är behållaren fylld till 85-90% av volymen, minst 10% måste vara ledig för att gas ska kunna strömma ut.

Processen för nedbrytning av organiskt material i en mesofil anläggning vid en medeltemperatur på 35 grader varar från 12 dagar, varefter de fermenterade resterna avlägsnas och reaktorn fylls med en ny del av substratet. Eftersom avfallet späds ut med vatten upp till 90 % innan det skickas till reaktorn, måste även mängden vätska beaktas vid bestämning av den dagliga belastningen.

Baserat på de givna indikatorerna kommer reaktorns volym att vara lika med den dagliga mängden av det beredda substratet (gödsel med vatten) multiplicerat med 12 (tiden som krävs för nedbrytning av biomassa) och ökad med 10% (fri volym av behållaren).

Byggande av en underjordisk biogasanläggning

Låt oss nu prata om den enklaste installationen som gör att du kan få biogas hemma till lägsta kostnad. Överväg byggandet av en underjordisk installation. För att göra det måste du gräva ett hål, dess bas och väggar hälls med armerad expanderad lerbetong. Från motsatta sidor av kammaren visas inlopps- och utloppsöppningar, där lutande rör är monterade för att tillföra substratet och pumpa ut avfallsslammet.

Utloppsröret med en diameter på ca 7 cm bör placeras nästan längst ner i bunkern, dess andra ände är monterad i en rektangulär kompensationsbehållare i vilken avfall pumpas ut. Rörledningen för tillförsel av substratet är placerad cirka 50 cm från botten och har en diameter på 25-35 cm.. Den övre delen av röret går in i råvarumottagningsfacket.

Reaktorn måste vara helt förseglad. För att utesluta möjligheten av luftinträngning måste behållaren täckas med ett skikt av bituminös vattentätning.

Den övre delen av bunkern - gashållaren har en kupol- eller konform. Den är gjord av plåt eller takjärn. Det är också möjligt att komplettera strukturen med murverk, som sedan kläds med stålnät och putsas. På toppen av gastanken måste du göra en förseglad lucka, ta bort gasröret som passerar genom vattentätningen och installera en ventil för att avlasta gastrycket.

För att blanda substratet kan enheten utrustas med ett dräneringssystem som fungerar enligt bubblingsprincipen. För att göra detta, fäst plaströr vertikalt inuti strukturen så att deras övre kant är ovanför substratskiktet. Gör många hål i dem. Gas under tryck kommer att gå ner, och när gasbubblorna stiger upp kommer biomassan att blandas i tanken.

Om du inte vill bygga en betongbunker kan du köpa en färdig PVC-behållare. För att bevara värmen måste den täckas runt med ett lager av värmeisolering - polystyrenskum. Gropens botten är fylld med armerad betong med ett lager på 10 cm.Polyvinylkloridtankar kan användas om reaktorns volym inte överstiger 3 m3.

Video om att få biogas från gödsel

Hur byggandet av en underjordisk reaktor pågår kan du se i videon:

En anläggning för biogasproduktion från gödsel kommer att spara avsevärt på betalningen för värme och el, och använda organiskt material, som finns i överflöd på varje gård, för en god sak. Innan du börjar bygga måste allt vara noggrant beräknat och förberett.

Den enklaste reaktorn kan göras på några dagar med dina egna händer med hjälp av tillgängliga verktyg. Om gården är stor, är det bäst att köpa en färdig installation eller kontakta specialister. publiceras

En av de uppgifter som måste lösas inom lantbruket är omhändertagande av gödsel och växtavfall. Och detta är ett ganska allvarligt problem som kräver konstant uppmärksamhet. Återvinning tar inte bara tid och ansträngning, utan också en anständig summa. Idag finns det åtminstone ett sätt att vända denna huvudvärk till en inkomstpost: att förädla gödsel till biogas. Tekniken är baserad på den naturliga nedbrytningsprocessen av gödsel och växtrester på grund av bakterierna som finns i dem. Hela uppgiften är att skapa speciella förutsättningar för den mest fullständiga nedbrytningen. Dessa förhållanden är bristen på syretillgång och den optimala temperaturen (40-50 o C).

Alla vet hur gödsel oftast tas om hand: staplas upp och sedan, efter jäsning, ut på fälten. I det här fallet släpps den resulterande gasen ut i atmosfären och 40 % av kvävet som finns i det ursprungliga ämnet och det mesta av fosforn flyger också dit. Det resulterande gödselmedlet är långt ifrån perfekt.

För att få biogas är det nödvändigt att gödselnedbrytningsprocessen sker utan tillgång till syre, i en sluten volym. I detta fall finns både kväve och fosfor kvar i restprodukten och gasen samlas i den övre delen av tanken, varifrån den lätt kan pumpas ut. Två vinstkällor erhålls: direkt gas och effektivt gödselmedel. Dessutom är gödselmedlet av högsta kvalitet och är 99 % säkert: de flesta patogener och helmintens ägg dör, ogräsfrön som finns i gödsel förlorar sin groning. Det finns till och med linjer för förpackning av denna rest.

Den andra förutsättningen för processen att förädla gödsel till biogas är att hålla den optimala temperaturen. Bakterier som finns i biomassan är inaktiva vid låga temperaturer. De börjar verka vid en omgivningstemperatur på +30 o C. Dessutom finns två typer av bakterier i gödsel:

Termofila anläggningar med temperaturer från +43 o C till +52 o C är de mest effektiva: gödsel bearbetas i dem i 3 dagar, upp till 4,5 liter biogas erhålls från 1 liter bioreaktor användbar yta (detta är den maximala produktionen) . Men att hålla en temperatur på +50 o C kräver betydande energikostnader, vilket inte är lönsamt i alla klimat. Därför arbetar biogasanläggningar oftare vid mesofila temperaturer. I detta fall kan handläggningstiden vara 12-30 dagar, utbytet är cirka 2 liter biogas per 1 liter bioreaktorvolym.

Gasens sammansättning varierar beroende på råvaran och bearbetningsförhållandena, men den är ungefär som följer: metan - 50-70%, koldioxid - 30-50% och innehåller också en liten mängd svavelväte (mindre än 1% ) och en mycket liten mängd ammoniak, väte och kväveföreningar. Beroende på anläggningens utformning kan biogas innehålla en betydande mängd vattenånga, vilket kommer att kräva uttorkning (annars kommer den helt enkelt inte att brinna). Hur industriinstallationen ser ut visas i videon.

Man kan säga en hel gasproduktionsanläggning. Men för en privat innergård eller en liten gård är sådana volymer värdelösa. Den enklaste biogasanläggningen är lätt att göra med egna händer. Men frågan är: "Vart ska man skicka biogas härnäst?" Värmevärdet för den resulterande gasen är från 5340 kcal / m3 till 6230 kcal / m3 (6,21 - 7,24 kWh / m3). Därför kan den levereras till en gaspanna för att generera värme (värme och varmvatten), eller till en elproduktionsanläggning, gasspis, etc. Så här använder Vladimir Rashin, konstruktören av en biogasanläggning, gödsel från sin vaktelfarm.

Det visar sig att med åtminstone någon mer eller mindre anständig mängd boskap och fjäderfä kan du till fullo tillgodose ditt hushålls behov av värme, gas och el. Och om du installerar gasinstallationer på bilar, då bränsle för flottan. Med tanke på att andelen energi i produktionskostnaden är 70-80% kan du bara spara på en bioreaktor och sedan tjäna mycket pengar. Nedan finns en skärmdump av den ekonomiska beräkningen av lönsamheten för en biogasanläggning för en liten gård (september 2014). Du kan inte kalla ekonomin liten, men den är definitivt inte stor heller. Vi ber om ursäkt för terminologin - det här är författarens stil.

Detta är en ungefärlig uppdelning av de erforderliga kostnaderna och eventuella intäkter System för egentillverkade biogasanläggningar

System av egentillverkade biogasanläggningar

Det enklaste schemat för en biogasanläggning är en förseglad behållare - en bioreaktor, i vilken den beredda slurryn hälls. Följaktligen finns det en lucka för lastning av gödsel och en lucka för lossning av bearbetade råvaror.

Det enklaste schemat för en biogasanläggning utan "klockor och visselpipor"

Behållaren är inte helt fylld med substratet: 10-15 % av volymen måste vara ledig för att samla upp gas. Ett gasrör är inbyggt i tanklocket. Eftersom den resulterande gasen innehåller en ganska stor mängd vattenånga, kommer den inte att brinna i denna form. Därför är det nödvändigt att passera det genom en vattentätning för dränering. I denna enkla enhet kommer det mesta av vattenångan att kondensera, och gasen kommer redan att brinna bra. Då är det önskvärt att rena gasen från obrännbart vätesulfid, och först då kan den matas in i gashållaren - en behållare för uppsamling av gas. Och därifrån är det redan möjligt att odla till konsumenterna: mata den till en panna eller en gasspis. Hur man gör filter för en biogasanläggning med egna händer, se videon.

Stora industrianläggningar placeras på ytan. Och detta är i princip förståeligt - volymen av markarbeten är för stor. Men på små gårdar ligger bunkerskålen nergrävd i marken. Detta gör att du för det första kan minska kostnaderna för att upprätthålla den önskade temperaturen, och för det andra, på en privat innergård, finns det redan tillräckligt med enheter.

Behållaren kan tas färdiggjord, eller gjord av tegel, betong etc. i en grävd grop. Men i det här fallet måste du ta hand om lufttätheten och obstruktionen: processen är anaerob - utan lufttillgång, därför är det nödvändigt att skapa ett lager som är ogenomträngligt för syre. Konstruktionen visar sig vara flerskiktad och tillverkningen av en sådan bunker är en lång och kostsam process. Därför är det billigare och lättare att gräva ner den färdiga behållaren. Tidigare var dessa nödvändigtvis metalltunnor, ofta rostfritt stål. Idag, med tillkomsten av PVC-behållare på marknaden, kan du använda dem. De är kemiskt neutrala, har låg värmeledningsförmåga, lång livslängd och är flera gånger billigare än rostfritt stål.

Men biogasanläggningen som beskrivs ovan kommer att ha låg produktivitet. För att aktivera bearbetningsprocessen är aktiv blandning av massan i behållaren nödvändig. Annars bildas en skorpa på ytan eller i substratets tjocklek, vilket saktar ner sönderdelningsprocessen, och mindre gas erhålls vid utloppet. Blandning utförs på alla tillgängliga sätt. Till exempel, som visas i videon. I detta fall kan vilken enhet som helst göras.

Det finns ett annat sätt att blanda skikten, men icke-mekaniskt - barbitation: gasen som produceras under tryck matas in i den nedre delen av gödseltanken. Gasbubblor kommer att bryta skorpan när de stiger upp. Eftersom samma biogas tillförs kommer det inte att ske några förändringar i processförhållandena. Dessutom kan denna gas inte betraktas som en kostnad - den kommer igen att falla ner i bensintanken.

Som nämnts ovan krävs höga temperaturer för god prestanda. För att inte spendera för mycket pengar på att upprätthålla denna temperatur är det nödvändigt att ta hand om isoleringen. Vilken typ av värmeisolator du ska välja är naturligtvis ditt företag, men idag är den mest optimala polystyrenskum. Den är inte rädd för vatten, påverkas inte av svampar och gnagare, har lång livslängd och utmärkt värmeisoleringsförmåga.

Formen på bioreaktorn kan vara olika, men den vanligaste är cylindrisk. Det är inte idealiskt när det gäller komplexiteten i att blanda substratet, men används oftare eftersom människor har samlat på sig mycket erfarenhet av att bygga sådana behållare. Och om en sådan cylinder är delad av en skiljevägg, kan de användas som två separata tankar där processen skiftas i tid. Samtidigt kan ett värmeelement byggas in i skiljeväggen, vilket löser problemet med att hålla temperaturen i två kammare samtidigt.

I den enklaste versionen är hemmagjorda biogasanläggningar en rektangulär grop, vars väggar är gjorda av betong och behandlade med ett lager av glasfiber och polyesterharts för täthet. Denna behållare kommer med ett lock. Det är extremt obekvämt i drift: det är svårt att implementera uppvärmning, blandning och avlägsnande av den fermenterade massan, det är omöjligt att uppnå fullständig bearbetning och hög effektivitet.

Situationen är något bättre med anläggningar för bearbetning av biogasgödsel. De har fasade kanter vilket gör det lättare att lasta färsk gödsel. Om du gör botten sluttande, kommer den jästa massan att röra sig med gravitationen i en riktning och det blir lättare att välja den. I sådana installationer är det nödvändigt att tillhandahålla värmeisolering inte bara för väggar utan också för lock. En sådan biogasanläggning med egna händer är lätt att implementera. Men full bearbetning och den maximala mängden gas i den kan inte uppnås. Även när den är uppvärmd.

De grundläggande tekniska frågorna har åtgärdats och du känner nu till flera sätt att bygga en gödselbiogasanläggning. Förblev tekniska nyanser.

Vad kan återvinnas och hur man når bra resultat

I gödseln från alla djur finns det organismer som är nödvändiga för dess bearbetning. Mer än tusen olika mikroorganismer har visat sig vara involverade i rötningsprocessen och gasgenereringen. Den viktigaste rollen spelas av metanbildare. Man tror också att alla dessa mikroorganismer finns i optimala proportioner i boskapsgödsel. Vid bearbetning av denna typ av avfall i kombination med växtmassa frigörs i alla fall den största mängden biogas. Tabellen visar genomsnittliga data för de vanligaste typerna av jordbruksavfall. Observera att denna mängd gas kan erhållas under idealiska förhållanden.

För god produktivitet är det nödvändigt att upprätthålla en viss fuktighet i underlaget: 85-90%. Men det ska användas vatten som inte innehåller främmande kemikalier. Lösningsmedel, antibiotika, tvättmedel etc. påverkar processerna negativt. För det normala förloppet av processen bör slammet inte heller innehålla stora fragment. Den maximala storleken på fragmenten: 1 * 2 cm, mindre är bättre. Därför, om du planerar att lägga till växtbaserade ingredienser, måste du mala dem.

Det är viktigt för normal bearbetning i substratet att bibehålla en optimal pH-nivå: inom 6,7-7,6. Vanligtvis har mediet normal surhet och endast ibland utvecklas syrabildande bakterier snabbare än metanbildande. Då blir miljön sur, gasproduktionen minskar. För att uppnå det optimala värdet tillsätts vanlig kalk eller läsk till underlaget.

Nu lite om tiden det tar att bearbeta gödsel. I allmänhet beror tiden på de skapade förhållandena, men den första gasen kan börja flöda redan den tredje dagen efter jäsningens start. Den mest aktiva gasbildningen sker vid nedbrytning av gödsel med 30-33%. För att kunna navigera i tid, låt oss säga att efter två veckor sönderdelas substratet med 20-25%. Det vill säga, optimal bearbetning bör pågå en månad. I detta fall är gödselmedlet av högsta kvalitet.

Beräkning av bunkerns volym för bearbetning

För små gårdar är den optimala inställningen en permanent operation - det är när färsk gödsel tillförs i små portioner dagligen och avlägsnas i samma portioner. För att processen inte ska störas bör andelen av den dagliga belastningen inte överstiga 5 % av den bearbetade volymen.

Hemgjorda installationer för bearbetning av gödsel till biogas är inte toppen av perfektion, men de är ganska effektiva

Baserat på detta kan du enkelt bestämma den nödvändiga tankvolymen för en hemmagjord biogasanläggning. Du måste multiplicera den dagliga volymen gödsel från din gård (redan utspädd med en fukthalt på 85-90%) med 20 (detta är för mesofila temperaturer, för termofila temperaturer måste du multiplicera med 30). Ytterligare 15-20% måste läggas till den erhållna siffran - ledigt utrymme för uppsamling av biogas under kupolen. Du vet huvudparametern. Alla ytterligare kostnader och parametrar för systemet beror på vilket schema för biogasanläggningen som väljs för implementering och hur du kommer att göra allt. Det är fullt möjligt att klara sig med improviserade material, eller så kan du beställa en nyckelfärdig installation. Fabriksutvecklingen kommer att kosta från 1,5 miljoner euro, installationer från Kulibins kommer att bli billigare.

Laglig registrering

Installationen måste samordnas med SES, gasinspektion och brandmän. Du kommer behöva:

Tekniskt schema för installationen.
Layoutplan för utrustning och komponenter med hänvisning till själva installationen, installationsplatsen för den termiska enheten, placeringen av rörledningar och kraftledningar samt anslutningen av pumpen. Åskledare och tillfartsvägar ska vara markerade på diagrammet.
Om aggregatet ska placeras inomhus krävs även en ventilationsplan som säkerställer minst åtta utbyten av den totala luften i rummet.

Som ni ser är byråkrati oumbärlig här.

Till sist lite om installationens prestanda. I genomsnitt producerar en biogasanläggning en volym gas per dag som är dubbelt så stor som reservoarens användbara volym. Det vill säga, 40 m 3 slam ger 80 m 3 gas per dag. Cirka 30 % kommer att läggas på att säkerställa själva processen (den huvudsakliga kostnadsposten är uppvärmning). De där. vid utgången får du 56 m 3 biogas per dag. För att täcka behoven hos en familj på tre och för att värma ett medelstort hus krävs enligt statistik 10 m 3 . I nettobalansen har du 46 m 3 per dag. Och detta är med en liten installation.

Resultat

Genom att investera lite pengar i byggandet av en biogasanläggning (gör det själv eller på nyckelfärdig basis), kommer du inte bara att tillgodose dina egna behov och behov av värme och gas, utan även kunna sälja gas, samt hög -kvalitetsgödselmedel från bearbetning.

För ägare av stora gårdar är det ett akut problem i form av gödsel, fågelspillning och djurrester. För att lösa problemet kan du använda speciella installationer som är designade för att producera biogas. De är lätta att göra hemma och fungerar under en lång period med högt utbyte av färdiga produkter.

Vad är biogas?

Biogas är ett ämne som erhålls från naturliga råvaror i form av biomassa (gödsel, fågelspillning) på grund av dess jäsning. Olika bakterier är involverade i denna process, som var och en livnär sig på avfallsprodukterna från de tidigare. Det finns sådana mikroorganismer som deltar aktivt i processen för biogasproduktion:

hydrolys;
syrabildande;
metanbildande.

Tekniken för att få fram biogas från färdig biomassa är att stimulera naturliga processer. Bakterier i gödsel bör ges optimala förutsättningar för snabb reproduktion och effektiv bearbetning av ämnen. För att göra detta placeras biologiska råvaror i en tank stängd från syre.

Efter det kommer en grupp anaeroba mikrober in i arbetet. De låter dig omvandla fosfor-, kalium- och kvävehaltiga föreningar till rena former. Som ett resultat av bearbetningen bildas inte bara biogas utan även kvalitetsgodkännanden. De är idealiska för jordbruk och är mer effektiva än traditionell gödsel.

Ekologiskt värde av biogasproduktion

Tack vare effektiv bearbetning av biologiskt avfall erhålls värdefullt bränsle. Att etablera denna process hjälper till att förhindra metanutsläpp till atmosfären, som har en negativ inverkan på miljön. Denna förening stimulerar växthuseffekten 21 gånger mer än koldioxid. Metan kan finnas kvar i atmosfären i 12 år.

För att förhindra global uppvärmning, som är ett globalt problem, är det nödvändigt att begränsa inträdet och spridningen av detta ämne i miljön. Avfallet som erhålls under återvinningsprocessen är ett högkvalitativt godkännande. Dess användning gör det möjligt att minska mängden kemiska föreningar som används. Syntetiskt tillverkade gödselmedel förorenar grundvattnet och påverkar miljön negativt.

Vad påverkar produktiviteten i tillverkningsprocessen?

Med korrekt organisation av produktionsprocessen för produktion av biogas, från 1 cu. m organiska råvaror får cirka 2-3 kubikmeter. m av ren produkt. Många faktorer påverkar dess effektivitet:

omgivningstemperatur;
surhetsgrad av organiska råvaror;
miljöfuktighet;
mängden fosfor, kväve och kol i den initiala biologiska massan;
partikelstorlek av gödsel eller strö;
närvaron av ämnen som saktar ner bearbetningsprocessen;
inkludering av stimulerande tillsatser i sammansättningen av biomassa;
frekvens för substrattillförsel.

Lista över råvaror som används för biogasproduktion

Att få biogas är möjligt inte bara från gödsel eller fågelspillning. Andra råvaror kan användas för att producera miljövänligt bränsle:

kornstillage;
avfall från produktion av juice;
betmassa;
avfall från fisk- eller köttproduktion;
ölpellets;
mejeriavfall;
fekala sediment;
hushållsavfall av organiskt ursprung;
avfall från produktion av biodiesel från raps.

Sammansättning av biogas

Sammansättningen av biogas efter att ha passerat alla följande:

50-87% metan;
13-50% koldioxid;
föroreningar av väte och vätesulfid.

Efter rening av produkten från föroreningar erhålls biometan. Det är en analog, men har en annan karaktär av ursprung. För att förbättra kvaliteten på bränslet normaliseras innehållet av metan i dess sammansättning, som är den huvudsakliga energikällan.

Vid beräkning av de producerade gasvolymerna tas hänsyn till den omgivande temperaturen. Med dess ökning ökar utbytet av produkten och dess kaloriinnehåll minskar. Biogasens egenskaper påverkas negativt av en ökad luftfuktighet.

Omfattning av biogas

Biogasproduktion spelar en betydande roll inte bara för att bevara miljön, utan förser också samhällsekonomin med bränsle. Den har ett brett utbud av applikationer:

används som råmaterial för produktion av elektricitet, fordonsbränsle;
att tillgodose små och medelstora företags energibehov;
biogasanläggningar spelar rollen som reningsanläggningar, vilket gör det möjligt att lösa.

Biogasproduktionsteknik

För produktion av biogas bör åtgärder vidtas som kommer att påskynda processen med naturlig nedbrytning av organiskt material. Innan de placeras i en förseglad behållare med begränsad tillgång på syre, krossas naturliga råvaror försiktigt och blandas med en viss mängd vatten.

Resultatet är det ursprungliga substratet. Närvaron av vatten i dess sammansättning är nödvändig för att förhindra den negativa påverkan på bakterier som kan uppstå när ämnen från miljön kommer in. Utan en flytande komponent saktar jäsningsprocessen ner avsevärt och minskar effektiviteten i hela den biologiska installationen.

Utrustning av industriell typ för bearbetning av organiska råvaror är dessutom utrustad med:

en anordning för uppvärmning av substratet;
utrustning för blandning av råvaror;
anordningar för att övervaka miljöns surhet.

Dessa enheter ökar avsevärt effektiviteten hos bioreaktorer. Omrörning tar bort den hårda skorpan från biomassans yta, vilket ökar mängden gas som frigörs. Varaktigheten för bearbetning av organisk massa är cirka 15 dagar. Under denna tid sönderfaller den endast med 25 %. Den maximala mängden naturgas frigörs när spjälkningsgraden av substratet når 33%.

Teknik för biogasproduktion innebär daglig förnyelse av substratet. För att göra detta avlägsnas 5% av massan från bioreaktorn och en ny del av råmaterialet placeras på sin plats. Avfallsprodukten används som påskrift.

Teknik för produktion av biogas hemma

Biogasproduktion hemma sker enligt följande schema:

Malning av den biologiska massan utförs. Det är nödvändigt att erhålla partiklar vars storlek inte överstiger 10 mm.
Den resulterande massan blandas noggrant med vatten. För 1 kg råmaterial behövs cirka 700 ml av den flytande komponenten. Vattnet som används måste vara drickbart och fritt från föroreningar.
Hela tanken fylls med det resulterande substratet, varefter det försluts hermetiskt.
Det är tillrådligt att blanda substratet noggrant flera gånger om dagen, vilket kommer att öka effektiviteten i dess bearbetning.
På den 5:e dagen av produktionsprocessen kontrolleras förekomsten av biogas och den pumpas gradvis ut i förberedda cylindrar med hjälp av en kompressor. Periodiskt avlägsnande av gasformiga produkter är obligatoriskt. Deras ackumulering leder till en ökning av trycket inuti tanken, vilket negativt påverkar processen att dela den biologiska massan.
På den 15:e produktionsdagen avlägsnas en del av substratet och en ny sats av biologiskt material laddas.

För att bestämma den erforderliga volymen av reaktorn för bearbetning av biomassa är det nödvändigt att beräkna mängden gödsel som produceras under dagen. Det är obligatoriskt att ta hänsyn till typen av råmaterial som används, temperaturregimen som kommer att upprätthållas i installationen. Tanken som används bör fyllas till 85-90 % av sin volym. De återstående 10 % är nödvändiga för ackumuleringen av den erhållna biologiska gasen.

Bearbetningscykelns varaktighet tas med nödvändighet i beaktande. När temperaturen hålls vid +35°C är det 12 dagar. Vi får inte glömma att de använda råvarorna späds ut med vatten innan de skickas till reaktorn. Därför beaktas dess kvantitet innan tankens volym beräknas.

Schema för den enklaste bioinstallationen

För produktion av biogas hemma är det nödvändigt att skapa optimala förhållanden för mikroorganismer som kommer att bryta ner den biologiska massan. Först och främst är det önskvärt att organisera uppvärmningen av generatorn, vilket kommer att medföra extra kostnader.

Volymen på behållaren för förvaring av avfall ska vara minst 1 kubikmeter. m;
en hermetiskt tillsluten behållare måste användas;
isolering av en biomassatank är en förutsättning för dess effektiva drift;
tanken kan fördjupas ner i marken. Värmeisolering installeras endast i dess övre del;
en stavmixer är monterad i behållaren. Dess handtag förs ut genom en hermetisk montering;
munstycken tillhandahålls för lastning / lossning av råmaterial, biogasintag.

Underjordisk reaktortillverkningsteknik

För produktion av biogas kan du installera den enklaste installationen, fördjupa den i marken. Tillverkningstekniken för en sådan tank är som följer:

Gräv ett hål av rätt storlek. Dess väggar hälls med expanderad lerbetong, som är ytterligare förstärkt.
Hål lämnas på motsatta väggar av bunkern. De installerar rör med en viss lutning för att pumpa råmaterial och utvinna avfallsmaterial.
En utloppsrörledning med en diameter på 70 mm installeras nästan nära botten. Den andra änden är installerad i en tank där avfallsslammet kommer att pumpas ut. Det rekommenderas att göra det rektangulärt.
Rörledningen för tillförsel av råmaterial är placerad på en höjd av 0,5 m i förhållande till botten. Dess rekommenderade diameter är 30-35 mm. Toppen av röret leds in i en separat tank för mottagning av beredda råvaror.
Den övre delen av bioreaktorn bör ha en kupol- eller konform. Den kan tillverkas av vanligt takjärn eller andra metallplåtar. Det är tillåtet att göra ett tanklock med hjälp av ett tegelbadkar. För att stärka dess design är ytan dessutom putsad med installationen av ett förstärkningsnät.
Jag gör en lucka ovanpå tanklocket, som ska vara hermetiskt stängd. En gasledning tas också bort genom den. Dessutom är en övertrycksventil installerad.
För att blanda substratet installeras flera plaströr i tanken. De måste nedsänkas i biomassa. Många hål görs i rören vilket gör det möjligt att blanda råvarorna med hjälp av rörliga gasbubblor.

Beräkning av biogasutbyte

Utbytet av biologisk gas beror på innehållet av torrsubstans i råvaran och dess typ:

från 1 ton gödsel från nötkreatur erhålls 50-60 kubikmeter. m produkt med en metanhalt på 60%;
200-500 kubikmeter erhålls från 1 ton växtavfall. m biogas med en metankoncentration på 70 %;
1300 kubikmeter erhålls från 1 ton fett. m gas med en metankoncentration på 87 %.

För att bestämma effektiviteten i produktionen utförs laboratorietester av de använda råvarorna. Dess sammansättning beräknas, vilket påverkar biogasens kvalitetsegenskaper.

Den ständiga ökningen av kostnaderna för traditionella energibärare pressar hemhantverkare att skapa hemgjord utrustning som gör att du kan få biogas från avfall med dina egna händer. Med denna metod för jordbruk är det möjligt att inte bara få billig energi för uppvärmning av huset och andra behov, utan också att etablera processen för återvinning av organiskt avfall och erhålla gratis gödningsmedel för efterföljande applicering på jorden.

Överskottsproducerad biogas, såväl som gödningsmedel, kan säljas till marknadsvärde till intresserade konsumenter och förvandlas till pengar som bokstavligen "ligger under fötterna". Storbönder har råd att köpa prefabricerade biogasanläggningar. Kostnaden för sådan utrustning är ganska hög. Avkastningen på dess drift motsvarar dock gjorda investeringar. Mindre kraftfulla installationer som arbetar enligt samma princip kan monteras på egen hand av tillgängliga material och delar.

Vad är biogas och hur produceras den?

Som ett resultat av biomassabearbetning erhålls biogas

Biogas klassas som ett miljövänligt bränsle. Biog liknar till sina egenskaper på många sätt naturgas som produceras i industriell skala. Biogasproduktionstekniken kan representeras enligt följande:

i en speciell behållare som kallas en bioreaktor sker processen för biomassabearbetning med deltagande av anaeroba bakterier under förhållanden med luftlös jäsning under en viss period, vars varaktighet beror på volymen av laddade råvaror;
som ett resultat frigörs en blandning av gaser, bestående av 60% metan, 35% koldioxid, 5% av andra gasformiga ämnen, bland vilka det finns vätesulfid i en liten mängd;
den resulterande gasen dras ständigt ut från bioreaktorn och skickas efter rengöring för avsedd användning;
bearbetat avfall, som har blivit högkvalitativt gödselmedel, tas med jämna mellanrum bort från bioreaktorn och förs till fälten.

Visuellt diagram över biobränsleproduktionsprocessen

För att kunna etablera kontinuerlig produktion av biogas i hemmet måste man äga eller ha tillgång till jordbruks- och boskapsföretag. Det är ekonomiskt lönsamt att bedriva biogasproduktion endast om det finns en källa till gratis tillgång till gödsel och annat organiskt animaliskt avfall.

Gasuppvärmning är fortfarande den mest pålitliga uppvärmningsmetoden. Du kan lära dig mer om autonom förgasning i följande material:

Typer av bioreaktorer

Anläggningar för produktion av biogas skiljer sig åt i typen av laddning av råmaterial, insamlingen av den resulterande gasen, placeringen av reaktorn i förhållande till jordens yta och tillverkningsmaterialet. Betong, tegel och stål är de mest lämpliga materialen för att bygga bioreaktorer.

Beroende på typen av lastning särskiljs bioinstallationer, i vilka en given del av råvarorna lastas och går igenom en processcykel och sedan lossas helt. Gasproduktionen i dessa enheter är instabil, men alla typer av råmaterial kan laddas i dem. Som regel har de ett vertikalt arrangemang och tar lite plats.

En del organiskt avfall lastas dagligen in i systemet av den andra typen och en del av färdiga jästa gödselmedel lika med det i volym lossas. Arbetsblandningen finns alltid kvar i reaktorn. Den så kallade kontinuerliga lastningsanläggningen producerar konsekvent mer biogas och är mycket populär bland lantbrukare. I grund och botten är dessa reaktorer placerade horisontellt och är bekväma om det finns ledigt utrymme på platsen.

Den valda typen av biogasinsamling avgör reaktorns designegenskaper.

ballongsystem består av en värmebeständig cylinder av gummi eller plast där en reaktor och en gashållare är kombinerade. Fördelarna med denna typ av reaktorer är enkel design, lastning och lossning av råmaterial, enkel rengöring och transport samt låg kostnad. Nackdelarna inkluderar kort livslängd, 2-5 år, risk för skador till följd av yttre påverkan. Tankreaktorer inkluderar även anläggningar av kanaltyp, som används i stor utsträckning i Europa för bearbetning av flytande avfall och avloppsvatten. En sådan gummitopp är effektiv vid höga omgivningstemperaturer och det finns ingen risk för skador på cylindern. Den fasta kupolkonstruktionen har en helt sluten reaktor och en påfyllningstank för flytning av flytgödsel. Gasen ackumuleras i kupolen, när nästa del av råmaterialet laddas skjuts den bearbetade massan in i kompensationstanken.
Flytande kupolbiosystem består av en monolitisk bioreaktor belägen under jord och en rörlig gastank som flyter i en speciell vattenficka eller direkt i råvaran och stiger under inverkan av gastryck. Fördelen med en flytande kupol är den enkla driften och möjligheten att bestämma gastrycket efter kupolens höjd. Detta är en bra lösning för en stor gård.
När du väljer en underjordisk eller överjordisk installation är det nödvändigt att ta hänsyn till lutningen på reliefen, vilket underlättar lastning och lossning av råmaterial, förbättrad värmeisolering av underjordiska strukturer, vilket skyddar biomassan från dagliga temperaturfluktuationer och gör jäsningsprocessen stabilare.

Designen kan utrustas med ytterligare enheter för uppvärmning och blandning av råvaror.

Är det lönsamt att göra en reaktor och använda biogas

Byggandet av en biogasanläggning har följande mål:

produktion av billig energi;
produktion av lättsmält gödselmedel;
besparingar på anslutning till dyrt avlopp;
bearbetning av hushållsavfall;
möjlig vinst från försäljning av gas;
minska intensiteten av obehagliga lukter och förbättra miljösituationen i territoriet.

Graf över lönsamheten för produktion och användning av biogas

För att bedöma fördelarna med att bygga en bioreaktor bör en försiktig ägare överväga följande aspekter:

kostnaden för bioinstallationen är en långsiktig investering;
hemgjord biogasutrustning och installation av en reaktor utan inblandning av tredjepartsspecialister kommer att kosta mycket mindre, men dess effektivitet är också lägre än för en dyr fabrik;
för att hålla ett stabilt gastryck måste lantbrukaren ha tillgång till animaliskt avfall i tillräckliga mängder och under lång tid. I fallet med höga priser på el och naturgas eller avsaknaden av möjlighet till förgasning blir användningen av installationen inte bara lönsam utan också nödvändig;
för stora gårdar med egen råvarubas skulle en lönsam lösning vara att inkludera en bioreaktor i systemet med växthus och boskapsgårdar;
för små gårdar kan effektiviteten ökas genom att installera flera små reaktorer och ladda råvaror med olika intervall. Detta kommer att hjälpa till att undvika avbrott i gastillförseln på grund av brist på råmaterial.

Hur man bygger en bioreaktor på egen hand

Beslutet om konstruktion har tagits, nu är det nödvändigt att designa installationen och beräkna nödvändiga material, verktyg och utrustning.

Viktig! Beständighet mot aggressiva sura och alkaliska medier är huvudkravet för bioreaktormaterialet.

Om en metalltank finns tillgänglig kan den användas förutsatt att den har en skyddande beläggning mot korrosion. När du väljer en behållare av metall, var uppmärksam på närvaron av svetsar och deras styrka.

Ett hållbart och bekvämt alternativ - en polymerbehållare. Detta material kommer inte att ruttna eller rosta. En tunna med tjocka styva väggar eller förstärkta kommer perfekt att motstå belastningen.

Det billigaste sättet är att lägga ut en behållare av tegel eller sten, betongblock. För att öka styrkan är väggarna förstärkta och belagda in- och utvändigt med en flerskikts vattentätning och gastät beläggning. Gipsen ska innehålla tillsatser som ger önskade egenskaper. Den bästa formen som klarar alla tryckbelastningar är oval eller cylindrisk.

Vid basen av denna behållare finns en öppning genom vilken avfallsmaterialet kommer att avlägsnas. Detta hål måste vara tätt stängt, eftersom systemet fungerar effektivt endast i täta förhållanden.

Beräkning av nödvändiga verktyg och material

För att lägga ut en tegelbehållare och ordna hela systemet behöver du följande verktyg och material:

behållare för blandning av cementbruk eller betongblandare;
borra med blandarmunstycke;
krossad sten och sand för enheten för en dräneringskudde;
spade, måttband, murslev, spatel;
tegel, cement, vatten, fin sand, armeringsjärn, mjukgörare och andra nödvändiga tillsatser;
svetsmaskin och fästelement för montering av metallrör och komponenter;
vattenfilter och en behållare med metallspån för gasrening;
däckcylindrar eller standardtankar för propangas.

Storleken på en betongtank bestäms av mängden organiskt avfall som dyker upp dagligen på en privat innergård eller gård. Fullständig drift av bioreaktorn är möjlig om den är fylld till två tredjedelar av den tillgängliga volymen.

Låt oss bestämma volymen på reaktorn för en liten privat gård: om det finns 5 kor, 10 grisar och 40 kycklingar, så per dag av deras liv en kull på 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. För att få kycklinggödsel till den erforderliga fukthalten på 85%, tillsätt 5 liter vatten. Totalvikt = 331,8 kg. För bearbetning på 20 dagar är det nödvändigt: 331,8 kg x 20 \u003d 6636 kg - cirka 7 kuber endast för substratet. Detta är två tredjedelar av den erforderliga volymen. För att få resultatet behöver du 7x1,5 \u003d 10,5 kubikmeter. Det resulterande värdet är den erforderliga volymen av bioreaktorn.

Kom ihåg att det inte kommer att fungera att producera en stor mängd biogas i små behållare. Effekten beror direkt på mängden organiskt avfall som behandlas i reaktorn. Så för att få 100 kubikmeter biogas måste du behandla ett ton organiskt avfall.

Förbereder en plats för en bioreaktoranordning

Den organiska blandningen som laddas i reaktorn ska inte innehålla antiseptika, rengöringsmedel, kemikalier som är skadliga för bakteriers liv och bromsar produktionen av biogas.

Viktig! Biogas är brandfarligt och explosivt.

För korrekt drift av bioreaktorn är det nödvändigt att följa samma regler som för alla gasinstallationer. Om utrustningen är lufttät släpps biogas ut till bensintanken i tid, då blir det inga problem.

Om gastrycket överstiger normen eller kommer att förgifta om tätheten bryts, finns det risk för en explosion, därför rekommenderas att installera temperatur- och trycksensorer i reaktorn. Att andas in biogas är också farligt för människors hälsa.

Hur man säkerställer biomassaaktivitet

Du kan påskynda jäsningsprocessen för biomassa genom att värma den. Som regel uppstår inte ett sådant problem i de södra regionerna. Den omgivande temperaturen räcker för den naturliga aktiveringen av jäsningsprocesser. I regioner med hårda klimatförhållanden på vintern, utan uppvärmning, är det i allmänhet omöjligt att driva en biogasanläggning. När allt kommer omkring startar jäsningsprocessen vid en temperatur som överstiger 38 grader Celsius.

Det finns flera sätt att organisera uppvärmningen av en biomassatank:

anslut en spole placerad under reaktorn till värmesystemet;
installera elektriska värmeelement vid basen av tanken;
ge direkt uppvärmning av tanken genom att använda elektriska värmare.

Bakterier som påverkar produktionen av metan är vilande i själva råvaran. Deras aktivitet ökar vid en viss temperaturnivå. Installationen av ett automatiserat värmesystem kommer att säkerställa det normala förloppet av processen. Automatisering slår på värmeutrustningen när nästa kalla sats kommer in i bioreaktorn och stänger sedan av den när biomassan värms upp till en förutbestämd temperaturnivå.

Liknande temperaturkontrollsystem är installerade i varmvattenpannor, så de kan köpas i butiker som specialiserar sig på försäljning av gasutrustning.

Diagrammet visar hela kretsloppet, med början från lastning av fasta och flytande råvaror, och slutar med bortförsel av biogas till konsumenterna

Det är viktigt att notera att man kan aktivera produktionen av biogas hemma genom att blanda biomassan i reaktorn. För detta görs en anordning som är strukturellt lik en hushållsblandare. Anordningen kan sättas i rörelse av en axel, som leds ut genom ett hål i tankens lock eller väggar.

Vilka särskilda tillstånd krävs för installation och användning av biogas

För att bygga och driva en bioreaktor, såväl som för att använda den resulterande gasen, är det nödvändigt att ta hand om att erhålla nödvändiga tillstånd vid designstadiet. Samordning måste godkännas med gastjänsten, brandmän och Rostekhnadzor. I allmänhet liknar reglerna för installation och drift reglerna för användning av konventionell gasutrustning. Konstruktion måste utföras strikt enligt SNIPs, alla rörledningar måste vara gula och ha lämpliga markeringar. Färdiga system som tillverkas på fabriken är flera gånger dyrare, men de har alla medföljande dokument och uppfyller alla tekniska krav. Tillverkare ger garantier för utrustning och service och reparerar sina produkter.

En egentillverkad biogasanläggning kan spara på energikostnaderna, som upptar en stor del av kostnadsbestämningen för jordbruksprodukter. En minskning av produktionskostnaderna kommer att påverka lönsamhetsökningen för en gård eller en privat gård. Nu när du vet hur man får biogas från befintligt avfall återstår bara att omsätta idén i praktiken. Många bönder har sedan länge lärt sig att tjäna pengar på gödsel.