집에 있는 생물반응기. 개인 주택용 바이오가스 플랜트: 우리는 우리 손으로 에너지 자원을 추출합니다

바이오가스는 발효조라고도 불리는 부식 방지 특수 원통형 밀봉 탱크에서 생산됩니다. 발효 과정은 이러한 용기에서 이루어집니다. 그러나 발효조에 들어가기 전에 원료는 수용 용기에 적재됩니다. 여기에서는 특수 펌프를 사용하여 부드러워질 때까지 물과 혼합합니다. 다음으로 준비된 원료가 리시버 탱크에서 발효조로 유입됩니다. 리시버 용기에 아무것도 남지 않을 때까지 혼합 과정이 중단되지 않고 계속된다는 점에 유의해야 합니다. 비워지면 펌프가 자동으로 멈춥니다. 발효 과정이 시작된 후 바이오가스가 방출되기 시작하며, 이는 특수 파이프를 통해 근처에 있는 가스 홀더로 흘러 들어갑니다.

그림 5. 바이오가스 플랜트의 일반화된 다이어그램

그림 6은 바이오가스 생산 시설의 다이어그램을 보여줍니다. 일반적으로 액체 분뇨인 유기 폐기물은 수용열 교환기 1로 들어가고, 여기에서 소화조 3의 펌프 9에 의해 열 교환기 파이프를 통해 공급되는 가열된 슬러지에 의해 가열되고 온수로 희석됩니다.

그림 6. 바이오가스 생산을 위한 설치 다이어그램

뜨거운 물로 폐수를 추가로 희석하고 필요한 온도로 가열하는 작업은 장치 2에서 수행됩니다. 필요한 C/N 비율을 생성하기 위해 현장 폐기물도 여기에 공급됩니다. 소화조(3)에서 발생한 바이오가스는 온수기(4)에서 일부 연소되고, 연소산물은 배관(5)을 통해 배출된다. 나머지 바이오가스는 세정장치(6)를 통과한 후 압축기(7)에 의해 압축되어 가스탱크로 유입된다. 8. 장치(1)의 슬러지는 열 교환기(10)로 들어가고, 여기서 추가로 냉각되어 냉수를 가열합니다. 슬러지는 니트로포스카 등 광물질비료 3~4톤을 대체할 수 있는 살균효과가 뛰어난 천연비료입니다.

2.2 바이오가스 저장 시스템

일반적으로 바이오가스는 불균일하고 낮은 압력(5kPa 이하)으로 반응기에서 나옵니다. 가스 전송 네트워크의 유압 손실을 고려한 이 압력은 가스 사용 장비의 정상적인 작동에 충분하지 않습니다. 또한, 바이오가스 생산과 소비의 정점은 시간적으로 일치하지 않습니다. 과잉 바이오가스를 제거하는 가장 간단한 해결책은 이를 연소시키는 것입니다. 그러나 이로 인해 되돌릴 수 없는 에너지 손실이 발생합니다. 더 비싸지만 궁극적으로 가스 생산 및 소비의 불균일성을 평준화하는 경제적으로 정당한 방법은 다양한 유형의 가스 홀더를 사용하는 것입니다. 일반적으로 모든 가스 탱크는 "직접"과 "간접"으로 나눌 수 있습니다. "직접" 가스 탱크에는 일정한 양의 가스가 지속적으로 들어 있으며, 소비량이 감소하는 기간에 주입되고 최대 부하 시 배출됩니다. "간접" 가스 탱크는 가스 자체가 아니라 연소된 가스의 연소 생성물에 의해 가열되는 중간 냉각제(물 또는 공기)의 에너지를 축적합니다. 열에너지는 가열된 냉각수의 형태로 축적됩니다.

바이오가스는 양과 후속 사용 방향에 따라 다양한 압력 하에 저장될 수 있으므로 가스 저장 시설을 저(5kPa 이하), 중(5kPa ~ 0.3MPa) 및 고가스 홀더라고 합니다. (0.3 ~ 1.8 MPa) 압력. 저압 가스 탱크는 약간 변동하는 가스 압력과 상당히 다양한 부피로 가스를 저장하도록 설계되었으므로 때로는 일정한 압력과 가변 부피의 가스 저장 시설이라고도 합니다(구조물의 이동성에 의해 제공됨). 반대로 중압 및 고압의 가스 탱크는 부피는 일정하지만 압력은 변하는 원리에 따라 배열됩니다. 바이오가스 플랜트를 사용하는 경우에는 저압 가스 탱크가 가장 많이 사용됩니다.

고압 가스 탱크의 용량은 수 리터(실린더)에서 수만 입방미터(고정 가스 저장 시설)까지 다양합니다. 일반적으로 가스를 차량 연료로 사용하는 경우 실린더에 바이오가스를 저장하는 방법이 사용됩니다. 고압 및 중압 가스 탱크의 주요 장점은 저장된 가스의 양이 상당하고 움직이는 부품이 없다는 작은 크기이지만, 중압 또는 고압을 생성하는 압축기 장치와 압력 조절기 등 추가 장비가 필요하다는 단점이 있습니다. 가스 사용 장치의 버너 장치 앞의 가스 압력을 줄입니다.

알뜰한 소유자는 값싼 에너지 자원, 효율적인 폐기물 처리 및 비료 확보를 꿈꿉니다. DIY 가정용 바이오가스 플랜트는 귀하의 꿈을 실현할 수 있는 저렴한 방법입니다.

이러한 장비를 자체 조립하는 데는 합리적인 비용이 들며 생산된 가스는 가정에 도움이 될 것입니다. 요리, 주택 난방 및 기타 요구 사항에 사용할 수 있습니다.

이 장비의 특성, 장점 및 단점을 이해하려고 노력해 봅시다. 그리고 바이오가스 플랜트를 직접 건설하는 것이 가능한지, 그리고 그것이 효과적인지 여부도 확인합니다.

바이오가스는 생물학적 기질의 발효 결과로 형성됩니다. 이는 가수분해, 산 및 메탄 형성 박테리아에 의해 분해됩니다. 박테리아가 생성하는 가스 혼합물은 가연성입니다. 메탄이 다량 함유되어 있습니다.

그 특성은 산업 및 가정용으로 사용되는 천연 가스와 실질적으로 다르지 않습니다.

원할 경우 모든 주택 소유자는 산업용 바이오가스 플랜트를 구입할 수 있지만 비용이 많이 들고 7~10년 내에 투자 수익을 얻을 수 있습니다. 따라서 노력하고 자신의 손으로 생물 반응기를 만드는 것이 합리적입니다.

바이오가스는 환경 친화적인 연료이며, 그 생산 기술은 환경에 큰 영향을 미치지 않습니다. 또한, 처리가 필요한 폐기물은 바이오가스의 원료로 활용됩니다.

이들은 처리가 이루어지는 생물반응기에 배치됩니다.

• 바이오매스는 한동안 박테리아에 노출됩니다. 발효 기간은 원료의 양에 따라 다릅니다.
• 혐기성 박테리아의 활동으로 인해 메탄(60%), 이산화탄소(35%) 및 기타 가스(5%)를 포함하는 가연성 가스 혼합물이 방출됩니다. 발효는 또한 잠재적으로 위험한 황화수소를 소량 방출합니다. 그것은 유독하므로 사람들이 그것에 노출되는 것은 매우 바람직하지 않습니다.
• 생물반응기에서 나오는 가스 혼합물은 정화되어 가스 탱크로 공급되며, 이곳에서 의도된 목적으로 사용될 때까지 보관됩니다.
• 가스 탱크의 가스는 천연 가스와 같은 방식으로 사용될 수 있습니다. 가스 렌지, 난방 보일러 등 가전 제품에 사용됩니다.
• 분해된 바이오매스는 발효기에서 정기적으로 제거되어야 합니다. 이것은 추가 노동이지만 노력은 보상을 받습니다. 발효 후 원료는 고품질 비료로 변하여 밭과 채소밭에 사용됩니다.

바이오가스 플랜트는 개인 주택 소유자가 축산 농장의 폐기물에 지속적으로 접근할 수 있는 경우에만 유익합니다. 평균적으로 1 입방 미터입니다. 70-80 입방 미터의 기질을 얻을 수 있습니다. 그러나 가스 생산은 고르지 않으며 다음을 포함한 여러 요인에 따라 달라집니다. 바이오매스 온도. 이로 인해 계산이 복잡해집니다.

농업에서 해결해야 할 문제 중 하나는 거름과 식물 폐기물의 처리이다. 그리고 이것은 지속적인 관심이 필요한 다소 심각한 문제입니다. 재활용에는 시간과 노력뿐만 아니라 상당한 양이 필요합니다. 오늘날 이 골칫거리를 수입원으로 바꾸는 최소한 한 가지 방법이 있습니다. 바로 분뇨를 바이오가스로 가공하는 것입니다. 이 기술은 함유된 박테리아로 인해 분뇨와 식물 잔류물이 분해되는 자연 과정을 기반으로 합니다. 전체 임무는 가장 완전한 분해를 위한 특별한 조건을 만드는 것입니다. 이러한 조건은 산소 접근이 부족하고 최적 온도(40-50oC)입니다.

분뇨가 가장 자주 처리되는 방법은 누구나 알고 있습니다. 분뇨를 더미에 쌓은 다음 발효 후 밭으로 가져갑니다. 이 경우 생성된 가스는 대기 중으로 방출되며, 초기 물질에 포함된 질소의 40%와 인의 대부분도 그곳에서 빠져나갑니다. 결과적인 비료는 이상적이지 않습니다.

바이오가스를 얻으려면 폐쇄된 공간에서 산소에 접근하지 않고 분뇨 분해 과정이 이루어져야 합니다. 이 경우 잔여 제품에는 질소와 인이 모두 남아 있고 가스는 쉽게 펌핑할 수 있는 용기 상부에 축적됩니다. 이익의 원천은 두 가지입니다: 직접 가스를 사용하는 것과 효과적인 비료입니다. 또한, 비료는 최고 품질이며 99% 안전합니다. 대부분의 병원성 미생물과 기생충 알이 죽고, 분뇨에 포함된 잡초 씨앗이 생존력을 잃습니다. 이 잔류물을 포장하기 위한 라인도 있습니다.

분뇨를 바이오가스로 가공하는 과정의 두 번째 전제조건은 최적의 온도를 유지하는 것입니다. 바이오매스에 포함된 박테리아는 저온에서 비활성화됩니다. 그들은 +30 o C의 주변 온도에서 작용하기 시작합니다. 또한 분뇨에는 두 가지 유형의 박테리아가 포함되어 있습니다.

온도가 +43 o C ~ +52 o C인 호열성 식물이 가장 효과적입니다. 이 식물에서 분뇨는 3일 동안 처리되며 유용한 생물반응기 면적 1리터에서 나오는 생산량은 최대 4.5리터의 바이오가스입니다(이것은 최대 출력). 그러나 +50oC의 온도를 유지하려면 상당한 에너지 소비가 필요하며 이는 모든 기후에서 수익성이 있는 것은 아닙니다. 따라서 바이오가스 플랜트는 중온에서 작동하는 경우가 많습니다. 이 경우 처리 시간은 12~30일이며, 생산량은 바이오리액터 부피 1리터당 약 2리터의 바이오가스입니다.

가스의 조성은 원료나 가공조건에 따라 다르지만 대략적으로 메탄이 50~70%, 이산화탄소가 30~50%이고, 황화수소도 소량(1미만) 함유되어 있다. %) 및 극소량의 암모니아, 수소 및 질소 화합물이 포함되어 있습니다. 플랜트 설계에 따라 바이오가스는 상당한 양의 수증기를 포함할 수 있으며, 이를 위해서는 건조가 필요합니다(그렇지 않으면 단순히 연소되지 않습니다). 산업용 설비의 모습이 비디오에 나와 있습니다.

이것은 전체 가스 생산 공장이라고 할 수 있습니다. 그러나 개인 농장이나 소규모 농장의 경우 이러한 양은 쓸모가 없습니다. 가장 간단한 바이오가스 플랜트는 손으로 쉽게 만들 수 있습니다. 그러나 문제는 "다음에 바이오가스를 어디로 보내야 하는가?"입니다. 생성된 가스의 연소열은 5340kcal/m3~6230kcal/m3(6.21~7.24kWh/m3)입니다. 따라서 가스보일러에 공급하여 열(난방 및 온수)을 발생시키거나 발전설비, 가스렌지 등에 공급할 수 있습니다. 바이오가스 플랜트 설계자인 Vladimir Rashin이 메추라기 농장의 거름을 사용하는 방법은 다음과 같습니다.

적어도 적당한 양의 가축과 가금류가 있다면 농장의 열, 가스 및 전기 수요를 완전히 충족할 수 있는 것으로 나타났습니다. 그리고 자동차에 가스 설비를 설치하면 차량에 연료도 공급됩니다. 생산 비용에서 에너지 자원이 차지하는 비중이 70~80%라는 점을 고려하면 바이오리액터만 절약하면 많은 돈을 벌 수 있습니다. 아래는 소규모 농장을 위한 바이오가스 플랜트의 수익성을 경제적으로 계산한 스크린샷입니다(2014년 9월 기준). 농장은 작다고 할 수는 없지만 확실히 크지도 않습니다. 용어에 대해 사과드립니다. 이것은 저자의 스타일입니다.

이것은 수제 바이오가스 플랜트에 필요한 비용과 가능한 수입 계획에 대한 대략적인 분석입니다.

수제 바이오가스 플랜트 계획

바이오가스 플랜트의 가장 간단한 계획은 밀봉된 용기, 즉 준비된 슬러리가 부어지는 생물반응기입니다. 이에 따라 분뇨를 적재하기 위한 해치와 가공된 원료를 하역하기 위한 해치가 있다.

추가 기능이 없는 가장 간단한 바이오가스 플랜트 계획

용기가 기질로 완전히 채워지지 않았습니다. 부피의 10-15%는 가스를 수집할 수 있도록 남아 있어야 합니다. 가스 배출관은 탱크 뚜껑에 내장되어 있습니다. 생성된 가스에는 상당히 많은 양의 수증기가 포함되어 있으므로 이러한 형태로는 연소되지 않습니다. 따라서 물개를 통과시켜 건조시켜야 합니다. 이 간단한 장치에서는 대부분의 수증기가 응축되고 가스가 잘 연소됩니다. 그런 다음 불연성 황화수소에서 가스를 청소하는 것이 좋습니다. 그런 다음에만 가스 수집 용기인 가스 홀더에 공급할 수 있습니다. 그리고 거기에서 소비자에게 분배될 수 있습니다: 보일러나 가스 오븐에 공급됩니다. 자신의 손으로 바이오가스 플랜트용 필터를 만드는 방법을 보려면 비디오를 시청하십시오.

대규모 산업 시설이 표면에 배치됩니다. 그리고 이것은 원칙적으로 이해할 수 있습니다. 토지 작업량이 너무 많습니다. 그러나 소규모 농장에서는 벙커 보울이 땅에 묻혀 있습니다. 이를 통해 첫째, 필요한 온도를 유지하는 데 드는 비용을 줄일 수 있으며, 둘째, 개인 뒷마당에는 이미 모든 종류의 장치가 충분합니다.

용기는 기성품으로 가져오거나 파낸 구덩이에서 벽돌, 콘크리트 등으로 만들 수 있습니다. 그러나이 경우 공기의 견고성과 불 침투성을 관리해야합니다. 이 과정은 혐기성입니다. 공기에 접근하지 못하므로 산소가 통과할 수 없는 층을 만들어야 합니다. 구조는 다층으로 되어 있으며 이러한 벙커를 생산하는 데는 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 드는 공정입니다. 따라서 기성 용기를 묻어두는 것이 더 저렴하고 쉽습니다. 이전에는 반드시 스테인레스 스틸로 만들어진 금속 배럴이었습니다. 오늘날 시장에 PVC 용기가 등장하면서 이를 사용할 수 있습니다. 화학적으로 중성이며 열전도율이 낮고 수명이 길며 스테인레스 스틸보다 몇 배 저렴합니다.

그러나 위에서 설명한 바이오가스 플랜트는 생산성이 낮을 것입니다. 처리 공정을 활성화하려면 호퍼에 있는 물질을 적극적으로 혼합해야 합니다. 그렇지 않으면 기판의 표면이나 두께에 크러스트가 형성되어 분해 과정이 느려지고 배출구에서 생성되는 가스가 줄어듭니다. 혼합은 가능한 모든 방법으로 수행됩니다. 예를 들어, 비디오에 나와 있는 것처럼요. 이 경우 모든 드라이브를 만들 수 있습니다.

층을 혼합하는 또 다른 방법이 있지만 이는 비기계적입니다. 바로 바르비테이션입니다. 생성된 가스는 분뇨와 함께 압력을 받아 용기의 하부로 공급됩니다. 위로 올라가면 가스 거품이 지각을 깨뜨릴 것입니다. 동일한 바이오가스를 공급하므로 처리조건의 변화가 없습니다. 또한 이 가스는 소비로 간주될 수 없으며 다시 가스 탱크에 들어가게 됩니다.

위에서 언급했듯이 좋은 성능을 위해서는 높은 온도가 필요합니다. 이 온도를 유지하는 데 너무 많은 돈을 쓰지 않으려면 단열에 신경을 써야 합니다. 물론 선택할 단열재 유형은 귀하에게 달려 있지만 오늘날 가장 최적의 단열재는 폴리스티렌 폼입니다. 물을 두려워하지 않고, 곰팡이나 설치류의 영향을 받지 않으며, 수명이 길고 보온 성능이 뛰어납니다.

생물반응기의 모양은 다를 수 있지만 가장 일반적인 것은 원통형입니다. 기질 혼합의 복잡성 측면에서 이상적이지는 않지만 사람들이 그러한 용기를 만드는 데 많은 경험을 축적했기 때문에 더 자주 사용됩니다. 그리고 그러한 실린더가 칸막이로 나누어지면 공정이 시간에 따라 이동되는 두 개의 별도 탱크로 사용될 수 있습니다. 이 경우 발열체를 칸막이에 내장하여 두 챔버의 온도를 동시에 유지하는 문제를 해결할 수 있습니다.

가장 단순한 버전에서, 집에서 만드는 바이오가스 플랜트는 벽이 콘크리트로 만들어진 직사각형 구덩이이며 견고성을 위해 유리 섬유와 폴리에스테르 수지 층으로 처리됩니다. 이 용기에는 뚜껑이 달려 있습니다. 사용이 매우 불편합니다. 발효 덩어리의 가열, 혼합 및 제거가 구현하기 어렵고 완전한 처리 및 고효율을 달성하는 것이 불가능합니다.

트렌치 바이오가스 분뇨 처리 공장의 상황은 조금 더 좋습니다. 모서리가 비스듬하게 되어 있어서 신선한 분뇨를 더 쉽게 넣을 수 있습니다. 바닥을 경사지게 만들면 발효된 덩어리가 중력에 의해 한쪽으로 이동하게 되어 선택하기가 더 쉬워집니다. 이러한 설치에서는 벽뿐만 아니라 뚜껑에도 단열을 제공해야 합니다. 이러한 바이오가스 플랜트를 자신의 손으로 구현하는 것은 어렵지 않습니다. 그러나 완전한 처리와 최대 가스량을 달성할 수는 없습니다. 난방을 해도.

기본적인 기술적 문제가 다루어졌으며 이제 분뇨에서 바이오가스를 생산하기 위한 공장을 건설하는 여러 가지 방법을 알게 되었습니다. 여전히 기술적 뉘앙스가 있습니다.

재활용할 수 있는 것과 좋은 결과를 얻는 방법

모든 동물의 분뇨에는 처리에 필요한 유기체가 포함되어 있습니다. 발효 과정과 가스 생산에는 수천 가지가 넘는 다양한 미생물이 관여하는 것으로 밝혀졌습니다. 메탄 형성 물질이 가장 중요한 역할을 합니다. 또한 이러한 모든 미생물은 소의 분뇨에서 최적의 비율로 발견되는 것으로 알려져 있습니다. 어쨌든 이러한 유형의 폐기물을 식물 물질과 함께 처리할 때 가장 많은 양의 바이오가스가 방출됩니다. 이 표는 가장 일반적인 유형의 농업 폐기물에 대한 평균 데이터를 보여줍니다. 이 정도의 가스 출력량은 이상적인 조건에서 얻을 수 있다는 점에 유의하십시오.

좋은 생산성을 위해서는 특정 기질 습도(85-90%)를 유지하는 것이 필요합니다. 단, 이물질이 포함되지 않은 물을 사용해야 합니다. 용제, 항생제, 세제 등은 공정에 부정적인 영향을 미칩니다. 또한 프로세스가 정상적으로 진행되려면 액체에 큰 조각이 포함되어서는 안 됩니다. 최대 조각 크기: 1*2cm, 작은 조각이 더 좋습니다. 따라서 약초 성분을 추가할 계획이라면 갈아서 사용해야 합니다.

기판의 정상적인 처리에서는 최적의 pH 수준(6.7-7.6 이내)을 유지하는 것이 중요합니다. 일반적으로 환경은 정상적인 산성도를 가지며 때로는 산을 생성하는 박테리아가 메탄을 생성하는 박테리아보다 더 빨리 발생합니다. 그러면 환경이 산성화되고 가스 생산량이 감소합니다. 최적의 값을 얻으려면 일반 석회 또는 소다를 기질에 첨가하십시오.

이제 분뇨를 처리하는 데 걸리는 시간에 대해 조금 설명합니다. 일반적으로 시간은 생성된 조건에 따라 다르지만 발효 시작 후 3일째부터 이미 첫 번째 가스가 흐르기 시작할 수 있습니다. 가장 활발한 가스 형성은 분뇨가 30-33% 분해될 때 발생합니다. 시간감을 주기 위해 2주 후에 기질이 20~25% 분해된다고 가정해 보겠습니다. 즉, 최적의 처리는 한 달 동안 지속되어야 합니다. 이 경우 비료는 최고 품질입니다.

처리를 위한 빈 부피 계산

소규모 농장의 경우 최적의 설치는 일정한 설치입니다. 즉, 신선한 분뇨를 매일 조금씩 공급하고 같은 부분으로 제거하는 것입니다. 프로세스가 중단되지 않도록 하려면 일일 부하 비율이 처리량의 5%를 초과해서는 안 됩니다.

분뇨를 바이오가스로 가공하기 위한 자체 설비는 완벽의 정점은 아니지만 매우 효과적입니다.

이를 바탕으로 가정용 바이오가스 플랜트에 필요한 탱크 용량을 쉽게 결정할 수 있습니다. 농장의 일일 분뇨량(이미 습도 85-90%의 희석 상태)에 20을 곱해야 합니다(중온의 경우, 호열의 경우 30을 곱해야 함). 결과 수치에 돔 아래에 바이오가스를 수집하기 위한 여유 공간인 15-20%를 추가해야 합니다. 당신은 주요 매개 변수를 알고 있습니다. 모든 추가 비용과 시스템 매개변수는 구현을 위해 선택한 바이오가스 플랜트 계획과 모든 작업을 수행하는 방법에 따라 달라집니다. 즉석에서 제작한 자료를 사용하거나 턴키 설치를 주문하는 것이 가능합니다. 공장 개발 비용은 150만 유로이며 Kulibins의 설치 비용은 더 저렴합니다.

법적 등록

설치는 SES, 가스 검사관 및 소방관과 협력해야 합니다. 필요할 것이예요:

• 설치 기술 다이어그램.
• 설치 자체, 열 장치 설치 위치, 파이프라인 및 에너지 본선 위치, 펌프 연결을 참조한 장비 및 구성 요소의 레이아웃 계획입니다. 도표에는 피뢰침과 진입로가 표시되어야 합니다.
• 실내에 설치하는 경우 환기 계획도 필요하며 이는 실내 전체 공기의 최소 8배 교환을 제공합니다.

보시다시피 여기서는 관료주의 없이는 할 수 없습니다.

마지막으로 설치 성능에 대해 조금 설명합니다. 평균적으로 바이오가스 플랜트는 하루에 저수지 유효 부피의 두 배에 해당하는 양의 가스를 생산합니다. 즉, 40m 3의 슬러리는 하루에 80m 3의 가스를 생산합니다. 프로세스 자체를 보장하는 데 약 30%가 소요됩니다(주요 비용 항목은 난방입니다). 저것들. 출력 시 하루에 56m3의 바이오가스를 받게 됩니다. 통계에 따르면 3인 가족의 필요를 충족하고 평균 크기의 주택을 난방하려면 10m 3가 필요합니다. 순 잔고에는 하루 46m3가 있습니다. 그리고 이것은 작은 설치입니다.

결과

바이오가스 플랜트를 설치하는 데 일정 금액을 투자하면(직접 또는 턴키 방식으로) 열과 가스에 대한 자신의 필요와 필요를 충족할 수 있을 뿐만 아니라 가스를 판매할 수도 있습니다. 가공으로 인한 고품질 비료도 있습니다.

현대 세계는 끊임없이 증가하는 소비를 기반으로 구축되었으므로 광물 및 원자재 자원이 특히 빠르게 고갈되고 있습니다. 동시에 수백만 톤의 악취가 나는 분뇨가 매년 수많은 축산 농장에 축적되고 이를 처리하는 데 상당한 자원이 소비됩니다. 인간은 또한 생물학적 폐기물의 생산을 따라잡고 있습니다. 다행스럽게도 이러한 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술이 개발되었습니다. 바이오 폐기물(주로 거름)을 원료로 사용하고 환경 친화적인 재생 연료인 바이오가스를 생산하는 것입니다. 이러한 혁신적인 기술의 사용은 바이오에너지라는 새로운 유망 산업을 탄생시켰습니다.

바이오가스란 무엇인가

바이오가스는 무색, 완전 무취의 휘발성 기체 물질입니다. 그것은 50-70%의 메탄으로 구성되어 있으며, 그 중 최대 30%는 이산화탄소, CO2이고 또 다른 1-2%는 기체 물질인 불순물입니다(이들로부터 정제하면 가장 순수한 바이오메탄이 얻어집니다).

이 물질의 질적 물리적, 화학적 특성은 일반 고품질 천연가스의 특성과 유사합니다. 과학자들의 연구에 따르면 바이오가스는 매우 높은 발열 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 이 천연 연료 1입방미터를 연소할 때 방출되는 열은 석탄 1.5kg에서 발생하는 열과 같습니다.

바이오가스의 방출은 혐기성이라는 특별한 유형의 박테리아의 중요한 활동으로 인해 발생하는 반면, 중온성 박테리아는 환경이 섭씨 30-40도까지 가열되면 활성화되고 호열성 박테리아는 더 높은 온도(최대 +50도)에서 증식합니다.

효소의 영향으로 유기 원료는 생물학적 가스 방출로 분해됩니다.

바이오가스용 원료

모든 유기 폐기물이 바이오가스 처리에 적합한 것은 아닙니다. 예를 들어, 가금류와 돼지 농장의 분뇨는 독성이 높기 때문에 순수한 형태로 사용할 수 없습니다. 이들로부터 바이오가스를 얻으려면 사일리지 덩어리, 푸른 잔디 덩어리, 소똥 등 폐기물에 희석제를 첨가해야 합니다. 마지막 성분은 소가 식물성 식품만을 먹기 때문에 친환경 연료를 생산하는데 가장 적합한 원료이다. 그러나 원칙적으로 원료에 존재해서는 안되는 중금속 불순물, 화학성분, 계면활성제의 함량도 모니터링해야 합니다. 매우 중요한 점은 항생제와 소독제에 대한 통제입니다. 분뇨에 존재하면 원료 덩어리의 분해 과정과 휘발성 가스의 형성을 방지할 수 있습니다.

추가 정보.소독제 없이는 완전히 불가능합니다. 그렇지 않으면 고온의 영향으로 바이오매스에 곰팡이가 형성되기 시작하기 때문입니다. 또한 바이오가스 장비를 빠르게 손상시킬 수 있는 기계적 불순물(못, 볼트, 돌 등)로부터 분뇨를 모니터링하고 즉시 청소해야 합니다. 바이오가스 생산에 사용되는 원료의 습도는 최소 80~90% 이상이어야 합니다.

가스 형성 메커니즘

무공기 발효(과학적으로 혐기성 발효라고 함) 중에 유기 원료에서 바이오가스가 방출되기 시작하려면 밀봉된 용기와 높은 온도라는 적절한 조건이 필요합니다. 올바르게 수행하면 생성된 가스가 사용하도록 선택된 곳 위로 올라가고 남은 고형물은 질소와 인이 풍부하지만 유해한 미생물이 없는 우수한 생물 유기 농업용 비료입니다. 온도 조건은 적절하고 완전한 프로세스를 위해 매우 중요합니다.

분뇨를 환경 연료로 전환하는 전체 주기는 12일에서 한 달까지이며 원료 구성에 따라 다릅니다. 유용한 반응기 부피 1리터에서 약 2리터의 바이오가스가 생산됩니다. 보다 진보된 현대화 설비를 사용하면 바이오연료 생산 공정이 3일로 가속화되고 바이오가스 생산량이 4.5~5리터로 늘어납니다.

사람들은 18세기 말부터 유기농 천연자원으로부터 바이오연료를 생산하는 기술을 연구하고 사용하기 시작했으며, 구소련에서는 지난 세기 40년대에 최초의 바이오가스 생산 장치가 개발되었습니다. 오늘날 이러한 기술은 점점 더 중요해지고 대중화되고 있습니다.

바이오가스의 장점과 단점

에너지원으로서의 바이오가스는 부인할 수 없는 장점을 가지고 있습니다.

• 오염 연료의 사용을 줄이는 동시에 생물 폐기물을 매우 효과적으로 파괴하고 폐수를 소독하므로 널리 사용되는 지역의 환경 상황을 개선하는 데 도움이 됩니다. 바이오가스 장비는 청소 스테이션 역할을 합니다.
• 이 유기 연료 생산을 위한 원자재는 재생 가능하고 실질적으로 무료입니다. 농장의 동물이 식량을 받는 한 그들은 바이오매스를 생산하므로 바이오가스 플랜트용 연료가 됩니다.
• 장비 구입 및 사용은 경제적으로 수익성이 높습니다. 일단 구입하면 바이오가스 생산 플랜트는 더 이상 투자가 필요하지 않으며 간단하고 저렴하게 유지 관리됩니다. 따라서 농장에서 사용하기 위한 바이오가스 플랜트는 가동 후 3년 이내에 투자 비용을 회수하기 시작합니다. 유틸리티와 에너지 송전선을 건설할 필요가 없으며 생물학적 스테이션을 시작하는 데 드는 비용이 20% 절감됩니다.
• 전력선이나 가스 파이프라인과 같은 유틸리티를 설치할 필요가 없습니다.
• 지역 유기농 원료를 사용하는 스테이션에서 바이오가스를 생산하는 것은 전통적인 에너지원(가스 파이프라인, 보일러실 등)을 사용하는 기업과 달리 폐기물이 없는 기업이며, 폐기물은 환경을 오염시키지 않으며 저장 공간이 필요하지 않습니다.
• 바이오가스를 사용할 때 일정량의 이산화탄소와 황이 대기로 방출되지만, 이 양은 동일한 천연가스에 비해 미미하며 호흡 중에 녹지 공간에 흡수되므로 온실 효과에 대한 바이오에탄올의 기여는 미미합니다. ;
• 다른 대체 에너지원과 비교하여 바이오가스 생산은 항상 안정적입니다. 사람은 생산을 위한 시설(예: 태양광 패널과 달리)의 활동과 생산성을 제어하고 여러 시설을 하나로 수집하거나 반대로 별도의 섹션으로 분할할 수 있습니다. 위험 사고를 줄이기 위해;
• 바이오 연료를 사용할 때 배기 가스에서 일산화탄소 함량은 25%, 질소 산화물은 15% 감소합니다.
• 분뇨 외에도 일부 식물을 사용하여 연료용 바이오매스를 얻을 수도 있습니다. 예를 들어 수수는 토양 상태를 개선하는 데 도움이 됩니다.
• 휘발유에 바이오에탄올을 첨가하면 옥탄가가 증가하고 연료 자체의 폭발 저항성이 높아지며 자동 점화 온도가 크게 낮아집니다.

바이오가스– 이상적인 연료는 아니지만 연료와 그 생산 기술에도 단점이 있습니다.

• 바이오가스 생산 장비에서 유기 원료를 처리하는 속도는 전통적인 에너지원에 비해 기술의 약점입니다.
• 바이오에탄올은 석유 연료보다 발열량이 낮습니다. 즉, 에너지 방출이 30% 적습니다.
• 그 과정은 매우 불안정하며, 이를 유지하려면 특정 품질의 효소가 많이 필요합니다(예를 들어 소의 식단 변화는 분뇨의 품질에 큰 영향을 미칩니다).
• 처리장을 위한 부도덕한 바이오매스 생산자는 파종 증가로 토양을 크게 고갈시킬 수 있으며, 이는 영토의 생태학적 균형을 방해합니다.
• 바이오가스를 담은 파이프와 용기의 압력이 낮아지면 바이오연료의 품질이 급격히 저하될 수 있습니다.

바이오가스는 어디에 사용되나요?

우선, 이 생태학적 바이오연료는 천연가스를 대체하고 난방과 요리를 위해 인구의 가정 요구를 충족시키는 데 사용됩니다. 기업은 바이오가스를 사용하여 폐쇄형 생산 주기를 시작할 수 있습니다. 가스 터빈에서의 사용은 특히 효과적입니다. 이러한 터빈과 바이오 연료 생산 공장의 적절한 조정 및 완전한 결합을 통해 비용은 가장 저렴한 원자력 에너지와 경쟁합니다.

바이오가스 사용의 효율성은 계산하기가 매우 쉽습니다. 예를 들어, 소 한 마리에서 최대 40kg의 거름을 얻을 수 있으며, 이로부터 1.5m3의 바이오가스가 생산되며, 이는 시간당 3킬로와트의 전력을 생산하기에 충분합니다.

가구의 전력 수요를 결정한 후에는 사용할 바이오가스 플랜트 유형을 결정하는 것이 가능합니다. 소의 수가 적을 경우에는 간단한 저전력 바이오가스 플랜트를 이용하여 집에서 바이오가스를 생산하는 것이 가장 좋습니다.

농장 규모가 매우 크고 지속적으로 많은 양의 바이오폐기물이 발생하는 경우 자동화된 산업용 바이오가스 시스템을 설치하는 것이 유리합니다.

메모!설계하고 설정할 때 자격을 갖춘 전문가의 도움이 필요합니다.

바이오가스 플랜트 설계

모든 생물학적 설치는 다음과 같은 주요 부분으로 구성됩니다.

• 분뇨 혼합물의 생물분해가 일어나는 생물반응기;
• 유기연료공급시스템;
• 생물학적 덩어리를 교반하기 위한 장치;
• 필요한 온도 수준을 생성하고 유지하는 장치;
• 생성된 바이오가스를 그 안에 넣기 위한 탱크(가스 홀더);

• 결과적인 고체 부분을 거기에 담기 위한 용기.

이는 산업용 자동화 설치를 위한 전체 요소 목록이며, 개인 주택용 바이오가스 설치는 훨씬 더 간단하게 설계되었습니다.

생물반응기는 완전히 밀봉되어야 합니다. 산소에 대한 접근은 허용되지 않습니다. 이는 토양 표면에 설치된 원통형 금속 용기일 수 있으며, 50입방미터 용량의 이전 연료 탱크가 이러한 목적에 매우 적합합니다. 기성 분리형 생물반응기는 신속하게 설치/해체되며 새 위치로 쉽게 이동할 수 있습니다.

소규모 바이오가스 충전소를 계획하는 경우 원자로를 지하에 배치하고 금속 또는 PVC 통뿐만 아니라 벽돌이나 콘크리트 탱크 형태로 만드는 것이 좋습니다. 이러한 바이오에너지 반응기를 실내에 배치할 수는 있지만 지속적인 환기가 필요합니다.

생물학적 원료 준비를 위한 벙커는 시스템의 필수 요소입니다. 왜냐하면 반응기에 들어가기 전에 다음을 준비해야 하기 때문입니다. 최대 0.7mm의 입자로 분쇄하고 물에 담가서 원료의 수분 함량을 90%로 만듭니다. .

원료 공급 시스템은 원료 수용기, 물 공급 시스템 및 준비된 물질을 반응기에 공급하기 위한 펌프로 구성됩니다.

생물반응기를 지하에 설치하는 경우, 원료를 담는 용기를 표면에 배치하여 준비된 기질이 중력의 영향을 받아 독립적으로 반응기로 유입되도록 합니다. 벙커 상단에 원료 저장소를 배치하는 것도 가능하며, 이 경우 펌프를 사용해야 합니다.

폐기물 배출구는 원료 입구 반대쪽, 바닥에 더 가깝게 위치합니다. 고형분 수용기는 직사각형 상자 형태로 만들어지며 출구 튜브가 연결됩니다. 준비된 바이오 기질의 새로운 부분이 바이오리액터에 들어가면 동일한 부피의 고형 폐기물 배치가 리시버에 공급됩니다. 그들은 이후 농장에서 우수한 생물비료로 사용됩니다.

생성된 바이오가스는 일반적으로 반응기 상단에 배치되고 원뿔 또는 돔 모양을 갖는 가스 홀더에 저장됩니다. 가스 탱크는 철로 만들어지며 여러 겹의 유성 페인트로 칠해져 있습니다(부식성 파손을 방지하는 데 도움이 됩니다). 대규모 산업 바이오시설에서는 바이오가스 용기가 반응기에 연결된 별도의 탱크 형태로 만들어집니다.

생성된 가스에 가연성 특성을 부여하려면 수증기를 제거해야 합니다. 바이오 연료는 물 탱크(유압 밀봉)를 통해 파이프로 연결된 후 플라스틱 파이프를 통해 직접 공급되어 소비될 수 있습니다.

때로는 PVC로 만든 특별한 가방 모양의 가스 홀더를 찾을 수 있습니다. 이들은 설치 장소와 매우 가까운 곳에 위치해 있습니다. 백이 바이오가스로 채워지면 백이 열리고 생성된 모든 가스를 수용할 수 있을 만큼 부피가 증가합니다.

효과적인 생발효 과정이 일어나기 위해서는 기질의 지속적인 교반이 필요합니다. 바이오매스 표면에 껍질이 형성되는 것을 방지하고 발효 과정을 늦추려면 지속적으로 적극적으로 혼합해야 합니다. 이를 위해, 물질의 기계적 혼합을 위한 믹서 형태로 반응기 측면에 수중 또는 경사 교반기가 장착됩니다. 소규모 스테이션의 경우 수동으로 제어되고 산업용 스테이션의 경우 자동으로 제어됩니다.

혐기성 박테리아의 필수 활동에 필요한 온도는 자동 가열 시스템(고정식 반응기의 경우)을 사용하여 유지되며, 열이 정상 이하로 떨어지면 가열을 시작하고 정상 온도에 도달하면 자동으로 꺼집니다. 보일러 시스템, 전기 히터를 사용하거나 원료가 담긴 용기 바닥에 특수 히터를 설치할 수도 있습니다. 동시에 생물 반응기의 열 손실을 줄이는 것이 필요하며, 이를 위해 유리솜 층으로 감싸거나 폴리스티렌 폼과 같은 기타 단열재가 제공됩니다.

DIY 바이오가스

개인 주택의 경우 이제 바이오가스 사용이 매우 중요합니다. 거의 무료인 분뇨에서 가정용 가스를 얻고 집과 농장 난방에 필요한 가스를 얻을 수 있습니다. 자체 바이오가스 설치는 정전 및 가스 가격 상승을 보장할 뿐만 아니라 바이오 폐기물과 불필요한 종이를 재활용하는 탁월한 방법입니다.

처음으로 건설하는 경우 간단한 계획을 사용하는 것이 가장 논리적이며 이러한 구조는 더 안정적이고 오래 지속됩니다. 앞으로는 더 복잡한 부품으로 설치를 보완할 수 있습니다. 50 평방 미터 면적의 주택의 경우 5 입방 미터의 발효 탱크 부피로 충분한 양의 가스를 얻습니다. 적절한 발효에 필요한 일정한 온도를 보장하기 위해 가열 파이프를 사용할 수 있습니다.

건설의 첫 번째 단계에서 그들은 벽을 강화하고 플라스틱, 콘크리트 혼합물 또는 폴리머 링으로 밀봉해야 하는 생물 반응기용 트렌치를 파냅니다(바닥이 단단한 것이 바람직합니다. 주기적으로 교체해야 합니다). 사용된).

두 번째 단계는 수많은 구멍이 있는 폴리머 파이프 형태의 가스 배수 장치를 설치하는 것으로 구성됩니다. 설치 중에는 파이프 상단이 반응기의 계획된 충전 깊이를 초과해야 한다는 점을 고려해야 합니다. 출구 파이프의 직경은 7-8cm를 넘지 않아야 합니다.

다음 단계는 격리입니다. 그런 다음 준비된 기판으로 반응기를 채운 다음 필름으로 감싸서 압력을 높일 수 있습니다.

4단계에서는 돔과 배출관을 설치하는데, 이는 돔의 가장 높은 곳에 위치하며 원자로와 가스탱크를 연결한다. 가스 홀더는 벽돌로 덮을 수 있으며 스테인레스 스틸 메쉬가 상단에 장착되고 석고로 덮여 있습니다.

해치는 가스 홀더의 상부에 배치되어 밀폐되어 닫히고 압력 균등화용 밸브가 있는 가스 파이프가 제거됩니다.

중요한!생성된 가스는 생물반응기의 자유 부분에 장기간 보관하면 고압으로 인한 폭발을 유발할 수 있으므로 지속적으로 제거하고 소비해야 합니다. 바이오가스가 공기와 섞이지 않도록 물 밀봉을 제공하는 것이 필요합니다.

바이오매스를 가열하려면 집의 난방 시스템에서 나오는 코일을 설치할 수 있습니다. 이는 전기 히터를 사용하는 것보다 훨씬 경제적으로 수익성이 높습니다. 외부 가열은 증기를 사용하여 제공될 수 있으며, 이는 원료가 정상 이상으로 과열되는 것을 방지합니다.

일반적으로 DIY 바이오가스 플랜트는 그렇게 복잡한 구조는 아니지만, 배치할 때 화재와 파괴를 피하기 위해 가장 작은 세부 사항에 주의해야 합니다.

추가 정보.가장 단순한 생물학적 시설의 건설도 적절한 문서를 통해 공식화되어야 하며, 기술 다이어그램과 장비 설치 지도가 있어야 하며, 위생 역학국, 소방 및 가스 서비스의 승인을 받아야 합니다.

요즘에는 대체 에너지원의 사용이 추진력을 얻고 있습니다. 그 중에서 바이오에너지 하위 부문은 분뇨, 사일리지와 같은 유기 폐기물로부터 바이오가스를 생산하는 분야로 매우 유망합니다. 바이오가스 생산 스테이션(산업 또는 소규모 주택)은 폐기물 처리, 환경 연료 및 열 확보, 고품질 농업 비료 문제를 해결할 수 있습니다.

동영상

바이오가스는 혐기성 조건에서 유기 물질(예: 짚, 잡초, 동물 및 사람의 배설물, 쓰레기, 가정 및 산업 폐수에서 나오는 유기 폐기물 등)을 발효(발효)하여 얻은 가스입니다. 바이오가스 생산에는 다양한 이화작용 기능을 가진 다양한 유형의 미생물이 포함됩니다.

바이오가스의 구성.

바이오가스의 절반 이상이 메탄(CH4)으로 구성되어 있습니다. 메탄은 바이오가스의 약 60%를 차지합니다. 또한, 바이오가스에는 약 35%의 이산화탄소(CO 2 )가 포함되어 있으며 수증기, 황화수소, 일산화탄소, 질소 등과 같은 기타 가스도 포함되어 있습니다. 다양한 조건에서 얻은 바이오가스는 그 구성이 다양합니다. 따라서 인간 배설물, 거름, 도축 폐기물에서 나오는 바이오가스는 최대 70%의 메탄을 함유하고 있으며, 일반적으로 식물 잔재물에서 나오는 바이오가스는 약 55%의 메탄을 함유하고 있습니다.

바이오가스의 미생물학.

관련된 박테리아의 미생물 종에 따라 바이오가스 발효는 세 단계로 나눌 수 있습니다.

첫 번째는 세균 발효의 시작이라고 합니다. 다양한 유기 박테리아는 증식할 때 세포외 효소를 분비하며, 그 주요 역할은 단순 물질의 가수분해 형성으로 복잡한 유기 화합물을 파괴하는 것입니다. 예를 들어, 다당류에서 단당류로; 단백질을 펩타이드나 아미노산으로; 지방을 글리세롤과 지방산으로.

두 번째 단계는 수소라고 불립니다. 아세트산 박테리아의 활동으로 인해 수소가 생성됩니다. 그들의 주요 역할은 아세트산의 박테리아 분해로 이산화탄소와 수소를 생성하는 것입니다.

세 번째 단계는 메탄 생성이라고 합니다. 이는 메탄생성균(methanogens)으로 알려진 일종의 박테리아와 관련이 있습니다. 그들의 역할은 아세트산, 수소 및 이산화탄소를 사용하여 메탄을 생성하는 것입니다.

바이오가스 발효 원료의 분류 및 특성.

거의 모든 천연 유기 물질은 바이오가스 발효를 위한 공급원료로 사용될 수 있습니다. 바이오가스 생산의 주요 원료는 폐수, 하수; 식품, 제약 및 화학 산업. 농촌 지역에서는 수확 중에 발생하는 폐기물입니다. 원산지의 차이로 인해 바이오가스의 형성 과정, 화학적 조성 및 구조도 다릅니다.

원산지에 따른 바이오가스 원료 공급원:

1. 농업 원료.

이러한 원료는 질소 함량이 높은 원료와 탄소 함량이 높은 원료로 나눌 수 있습니다.

질소 함량이 높은 원료:

사람의 배설물, 가축의 분뇨, 새의 배설물. 탄소-질소 비율은 25:1 이하입니다. 이러한 생식은 사람이나 동물의 위장관에서 완전히 소화되었습니다. 일반적으로 저분자량 화합물이 많이 포함되어 있습니다. 이러한 원료의 물은 부분적으로 변형되어 저분자량 화합물의 일부가 되었습니다. 이 원료는 바이오가스로 쉽고 빠른 혐기성 분해가 특징입니다. 그리고 풍부한 메탄 생산량도 있습니다.

탄소 함량이 높은 원료:

짚과 껍질. 탄소-질소 비율은 40:1이다. 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴, 리그닌, 식물성 왁스 등 고분자 화합물 함량이 높습니다. 혐기성 분해는 매우 천천히 발생합니다. 가스 생산 속도를 높이기 위해 이러한 물질은 일반적으로 발효 전에 전처리가 필요합니다.

2. 도시의 유기물 폐기물.

인간 폐기물, 하수, 유기 폐기물, 유기 산업 폐수, 슬러지가 포함됩니다.

3. 수생 식물.

부레옥잠, 기타 수생 식물 및 조류를 포함합니다. 생산 능력의 예상 계획 용량 활용도는 태양 에너지에 대한 의존도가 높다는 특징이 있습니다. 그들은 수익성이 높습니다. 기술 조직에는 좀 더 신중한 접근이 필요합니다. 혐기성 분해가 쉽게 발생합니다. 메탄주기는 짧습니다. 이러한 원료의 특징은 전처리 없이 반응기에서 부유한다는 것입니다. 이를 제거하려면 원료를 2일 동안 약간 건조하거나 사전 퇴비화해야 합니다.

습도에 따른 바이오가스 원료 공급원:

1. 고체 원료 :

짚, 상대적으로 건조 물질 함량이 높은 유기 폐기물. 건식발효법으로 가공됩니다. 총장에서 다량의 고형 퇴적물을 제거하는 데 어려움이 발생합니다. 사용된 원재료의 총량은 고형분 함량(TS)과 휘발성 물질 함량(VS)의 합으로 표시할 수 있습니다. 휘발성 물질은 메탄으로 전환될 수 있습니다. 휘발성 물질을 계산하기 위해 원료 샘플을 530~570°C 온도의 머플로에 넣습니다.

2. 액체 원료:

신선한 대변, 거름, 배설물. 약 20%의 건조 물질을 함유하고 있습니다. 또한, 건식발효 시 고체 원료와 혼합하기 위해 10%의 물을 첨가해야 합니다.

3. 중간 습도의 유기 폐기물:

알코올 생산으로 인한 증류폐수, 펄프 공장의 폐수 등. 이러한 원료에는 다양한 양의 단백질, 지방 및 탄수화물이 포함되어 있으며 바이오가스 생산에 좋은 원료입니다. 이 원료의 경우 UASB 유형 장치(상류 혐기성 슬러지 블랭킷 - 상향 혐기성 공정)가 사용됩니다.

1 번 테이블. 조건에 따른 바이오가스의 유량(형성 속도)에 대한 정보: 1) 발효 온도 30°C; 2) 배치 발효

발효폐기물의 명칭	정상적인 가스 생산 중 평균 바이오가스 유량(m 3 /m 3 /d)	바이오가스 생산량, m 3 /Kg/TS	바이오가스 생산량(총 바이오가스 생산량 대비 %)
			0-15일	25~45일	45~75일	75~135일
건조 분뇨	0,20	0,12	11	33,8	20,9	34,3
화학공업용수	0,40	0,16	83	17	0	0
Rogulnik (칠림, 물밤)	0,38	0,20	23	45	32	0
워터샐러드	0,40	0,20	23	62	15	0
돼지 분뇨	0,30	0,22	20	31,8	26	22,2
건초	0,20	0,21	13	11	43	33
빨대	0,35	0,23	9	50	16	25
인간의 배설물	0,53	0,31	45	22	27,3	5,7

메탄 발효 과정 계산.

발효 공학 계산의 일반 원칙은 유기 원료의 적재를 늘리고 메탄 주기 기간을 줄이는 데 기반을 두고 있습니다.

사이클 당 원자재 계산.

원료의 로딩은 질량 분율 TS(%), 질량 분율 VS(%), 농도 COD(COD - 화학적 산소 요구량, COD를 의미함 - 산소의 화학적 표시기)(Kg/m 3)로 특징지어집니다. 농도는 발효 장치의 유형에 따라 다릅니다. 예를 들어, 현대 산업 폐수 반응기는 UASB(상류 혐기성 공정)입니다. 고체 원료의 경우 AF(혐기성 필터)가 사용되며 일반적으로 농도는 1% 미만입니다. 바이오가스의 원료인 산업폐기물은 대부분 농도가 높아 희석이 필요한 경우가 많습니다.

다운로드 속도 계산.

일일 원자로 적재량을 결정하려면 농도 COD(Kg/m 3 ·d), TS(Kg/m 3 ·d), VS(Kg/m 3 ·d). 이러한 지표는 바이오가스의 효율성을 평가하는 데 중요한 지표입니다. 부하를 제한하는 동시에 가스 생산량을 높이려는 노력이 필요합니다.

가스 출력에 대한 반응기 부피의 비율 계산.

이 지표는 원자로의 효율을 평가하는 중요한 지표입니다. Kg/m 3 ·d 단위로 측정됩니다.

발효 단위 질량당 바이오가스 생산량.

이 지표는 바이오가스 생산의 현재 상태를 나타냅니다. 예를 들어, 가스 수집기의 부피는 3m 3입니다. 매일 10Kg/TS가 공급됩니다. 바이오가스 생산량은 3/10 = 0.3(m 3 /Kg/TS)입니다. 상황에 따라 이론적인 가스 출력 또는 실제 가스 출력을 사용할 수 있습니다.

바이오가스의 이론적 생산량은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

메탄 생산(E):

E = 0.37A + 0.49B + 1.04C.

이산화탄소 생산(D):

D = 0.37A + 0.49B + 0.36C. 여기서 A는 발효 물질 1g당 탄수화물 함량, B는 단백질, C는 지방 함량입니다.

유압량.

효율성을 높이려면 발효기간을 줄여야 한다. 발효 미생물의 손실과 어느 정도 연관이 있습니다. 현재 일부 효율적인 반응기의 발효 시간은 12일 이하입니다. 수리적 부피는 공급원료 로딩이 시작된 날부터 일일 공급원료 로딩량을 계산하여 계산되며 반응기 내 체류 시간에 따라 달라집니다. 예를 들어, 발효는 35°C에서 계획되고, 공급 농도는 8%(TS의 총량), 일일 공급량은 50m3, 반응기에서의 발효 기간은 20일입니다. 수리적 부피는 50·20 = 100m3입니다.

유기 오염물질 제거.

다른 생화학 생산과 마찬가지로 바이오가스 생산에도 낭비가 있습니다. 생화학 생산 폐기물을 통제되지 않게 처리하는 경우 환경 피해를 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 옆집 강에 빠지는 경우. 현대의 대형 바이오가스 플랜트는 하루에 수천, 심지어 수만 킬로그램의 폐기물을 생산합니다. 대규모 바이오가스 플랜트에서 발생하는 폐기물의 질적 구성과 처리 방법은 기업 실험실과 주 환경 서비스 부서에 의해 통제됩니다. 소규모 농장 바이오가스 플랜트에는 두 가지 이유 때문에 이러한 통제 장치가 없습니다. 1) 폐기물이 거의 없기 때문에 환경에 거의 해를 끼치지 않습니다. 2) 고품질 폐기물 분석을 수행하려면 특정 실험실 장비와 고도로 전문화된 인력이 필요합니다. 소규모 농민에게는 이것이 없으며 정부 기관은 그러한 통제가 부적절하다고 당연히 간주합니다.

바이오가스 반응기 폐기물의 오염 수준을 나타내는 지표는 COD(산소의 화학적 지표)입니다.

다음 수학적 관계가 사용됩니다: 유기물 부하율의 COD Kg/m 3 ·d= COD의 부하 농도(Kg/m 3) / 유압 유효 기간(d).

반응기 부피의 가스 유량(kg/(m 3 ·d)) = 바이오가스 수율(m 3 /kg) / 유기물 부하율의 COD kg/(m 3 ·d).

바이오가스 에너지 플랜트의 장점:

고체 및 액체 폐기물에는 파리와 설치류를 쫓아내는 특정 냄새가 있습니다.

유용한 최종 생성물인 깨끗하고 편리한 연료인 메탄을 생산하는 능력;

발효 과정에서 잡초 씨앗과 일부 병원균이 죽습니다.

발효 과정에서 질소, 인, 칼륨 및 기타 비료 성분은 거의 완전히 보존되고 유기 질소의 일부는 암모니아 질소로 전환되어 그 가치가 높아집니다.

발효 잔여물은 동물 사료로 사용할 수 있습니다.

바이오가스 발효에는 공기 중의 산소를 사용할 필요가 없습니다.

혐기성 슬러지는 영양분을 첨가하지 않고 몇 달간 보관할 수 있으며, 이후 버진 사료를 첨가하면 발효가 빠르게 다시 시작될 수 있습니다.

바이오가스 에너지 플랜트의 단점:

장치가 복잡하고 건설에 상대적으로 큰 투자가 필요합니다.

높은 수준의 건설, 관리 및 유지 관리가 필요합니다.

발효의 초기 혐기성 전파는 천천히 발생합니다.

메탄 발효 공정 및 공정 제어의 특징:

1. 바이오가스 생산 온도.

바이오가스 생산 온도는 4~65°C의 비교적 넓은 온도 범위에 있을 수 있습니다. 온도가 증가함에 따라 바이오가스 생산 속도는 증가하지만 선형적으로 증가하지는 않습니다. 온도 40~55°C는 다양한 미생물(호열성 및 중온성 박테리아)의 생활 활동을 위한 전이 영역입니다. 50~55°C의 좁은 온도 범위에서 가장 높은 혐기성 발효가 발생합니다. 발효 온도 10°C에서는 가스 유량이 90일에 59%이지만, 발효 온도 30°C에서는 27일에 동일한 유량이 발생합니다.

급격한 온도 변화는 바이오가스 생산에 큰 영향을 미칩니다. 바이오가스 플랜트의 설계에는 반드시 온도와 같은 매개변수의 제어가 제공되어야 합니다. 5°C 이상의 온도 변화는 바이오가스 반응기의 생산성을 크게 감소시킵니다. 예를 들어, 바이오가스 반응기의 온도가 오랫동안 35°C였다가 갑자기 20°C로 떨어지면 바이오가스 반응기의 생산이 거의 완전히 중단됩니다.

2. 접목 재료.

메탄 발효를 완료하려면 일반적으로 특정 수와 유형의 미생물이 필요합니다. 메탄 미생물이 풍부한 퇴적물을 접종원이라고 합니다. 바이오가스 발효는 자연계에 널리 퍼져 있으며 접목 물질이 있는 곳도 마찬가지로 널리 퍼져 있습니다. 여기에는 하수 슬러지, 미사 퇴적물, 분뇨 구덩이 바닥 퇴적물, 다양한 하수 슬러지, 소화 잔류물 등이 있습니다. 풍부한 유기물과 좋은 혐기성 조건으로 인해 풍부한 미생물 군집이 형성됩니다.

새로운 바이오가스 반응기에 처음으로 접종원을 추가하면 정체 기간을 크게 줄일 수 있습니다. 새로운 바이오가스 반응기에서는 접목 재료를 수동으로 시비해야 합니다. 산업폐기물을 원료로 사용할 경우에는 이에 특별한 주의를 기울인다.

3. 혐기성 환경.

환경의 혐기성은 혐기성의 정도에 따라 결정됩니다. 일반적으로 산화환원 전위는 일반적으로 Eh 값으로 표시됩니다. 혐기성 조건에서 Eh는 음수 값을 갖습니다. 혐기성 메탄 박테리아의 경우 Eh는 -300~-350mV 범위에 있습니다. 조건산을 생성하는 일부 박테리아는 Eh -100 ~ + 100mV에서 정상적인 생활을 할 수 있습니다.

혐기성 조건을 보장하려면 바이오가스 반응기가 단단히 밀폐되어 방수되고 누출되지 않도록 해야 합니다. 대규모 산업용 바이오가스 원자로의 경우 Eh 값은 항상 제어됩니다. 소규모 농장 바이오가스 원자로의 경우 값비싸고 복잡한 장비를 구입해야 하기 때문에 이 값을 제어하는 ​​문제가 발생합니다.

4. 바이오가스 반응기 내 매체의 산도(pH) 제어.

메탄생성물질은 매우 좁은 범위 내의 pH 범위를 요구합니다. 평균 pH는 7입니다. 발효는 pH 6.8~7.5 범위에서 일어난다. pH 제어는 소형 바이오가스 반응기에 사용할 수 있습니다. 이를 위해 많은 농부들은 일회용 리트머스 지시약 종이 스트립을 사용합니다. 대규모 공장에서는 전자 pH 모니터링 장치를 사용하는 경우가 많습니다. 정상적인 상황에서 메탄 발효의 균형은 일반적으로 pH 조정 없이 자연적인 과정입니다. 관리를 잘못하는 고립된 경우에만 휘발성 산이 대량으로 축적되고 pH가 감소합니다.

높은 산성 pH의 영향을 완화하기 위한 조치는 다음과 같습니다.

(1) 바이오가스 반응기의 매체를 부분적으로 교체하여 휘발성 산 함량을 희석시킵니다. 이것은 pH를 증가시킬 것입니다.

(2) pH를 높이기 위해 재나 암모니아를 첨가합니다.

(3) 석회로 pH를 조절한다. 이 조치는 산 함량이 극도로 높은 경우에 특히 효과적입니다.

5. 바이오가스 반응기에서 매체를 혼합합니다.

일반적인 발효 탱크에서 발효 배지는 일반적으로 상단 껍질, 상청액 층, 활성 층 및 침전물 층의 4개 층으로 나뉩니다.

혼합 목적:

1) 활성 박테리아를 1차 원료의 새로운 부분으로 재배치하여 미생물과 원료의 접촉 표면을 늘려 바이오가스 생산 속도를 가속화하고 원료 사용 효율성을 높입니다.

2) 바이오가스 방출에 대한 저항을 생성하는 두꺼운 껍질 층의 형성을 피합니다. 특히 짚, 잡초, 나뭇잎 등과 같은 원료는 혼합이 까다롭습니다. 두꺼운 지각 층에는 산이 축적되는 조건이 생성되며 이는 허용되지 않습니다.

혼합 방법:

1) 바이오가스 반응기의 작업 공간 내부에 설치된 다양한 유형의 바퀴를 이용한 기계적 혼합.

2) 생물반응기 상부에서 채취한 바이오가스와 과잉 압력을 가해 하부로 공급하는 혼합 방식이다.

3) 순환 유압 펌프와 혼합.

6. 탄소 대 질소 비율.

최적의 영양소 비율만이 효과적인 발효에 기여합니다. 주요 지표는 탄소 대 질소 비율(C:N)입니다. 최적의 비율은 25:1입니다. 최적 비율의 한계는 20~30:1이며, 35:1 비율에서는 바이오가스 생산량이 크게 감소한다는 것이 수많은 연구를 통해 입증되었습니다. 실험적 연구에 따르면 탄소 대 질소 비율이 6:1이면 바이오가스 발효가 가능하다는 사실이 밝혀졌습니다.

7. 압력.

메탄 박테리아는 높은 정수압(약 40m 이상)에 적응할 수 있습니다. 그러나 압력 변화에 매우 민감하므로 안정적인 압력(갑작스러운 압력 변화가 없음)이 필요합니다. 바이오가스 소비의 상당한 증가, 1차 원료가 포함된 생물반응기의 상대적으로 빠르고 큰 로딩 또는 퇴적물에서 반응기의 유사한 하역(세척)의 경우 압력에 상당한 변화가 발생할 수 있습니다.

압력을 안정화하는 방법:

2) 신선한 1차 원료 공급과 세척을 동시에 동일한 배출율로 수행한다.

3) 바이오가스 반응기에 플로팅 커버를 설치하면 상대적으로 안정적인 압력을 유지할 수 있습니다.

8. 활성화제 및 억제제.

일부 물질은 소량 첨가될 때 바이오가스 반응기의 성능을 향상시키며, 이러한 물질은 활성화제로 알려져 있습니다. 소량으로 첨가된 다른 물질은 바이오가스 반응기의 공정을 크게 억제하는 반면, 이러한 물질을 억제제라고 합니다.

일부 효소, 무기 염, 유기 및 무기 물질을 포함하여 다양한 유형의 활성화제가 알려져 있습니다. 예를 들어, 셀룰라아제 효소를 일정량 첨가하면 바이오가스 생산이 크게 촉진됩니다. 5 mg/Kg의 더 높은 산화물(R 2 O 5)을 첨가하면 가스 생산량을 17%까지 증가시킬 수 있습니다. 짚 등의 1차 원료에 대한 바이오가스 생산량은 중탄산암모늄(NH4HCO3)을 첨가함으로써 크게 증가될 수 있습니다. 활성화제는 활성탄 또는 이탄이기도 합니다. 생물반응기에 수소를 공급하면 메탄 생산량이 극적으로 증가할 수 있습니다.

억제제는 주로 금속 이온, 염, 살균제의 일부 화합물을 말합니다.

발효 과정의 분류.

메탄 발효는 엄격한 혐기성 발효입니다. 발효 과정은 다음과 같은 유형으로 구분됩니다.

발효온도에 따른 분류.

"자연" 발효 온도(가변 온도 발효)로 나눌 수 있는데, 이 경우 발효 온도는 약 35°C이고 고온 발효 과정(약 53°C)입니다.

차별성에 의한 분류.

발효의 차이에 따라 1단계 발효, 2단계 발효, 다단계 발효로 나눌 수 있습니다.

1) 단일 단계 발효.

가장 일반적인 유형의 발효를 나타냅니다. 이는 산과 메탄이 동시에 생성되는 장치에 적용됩니다. 단일 단계 발효는 2단계 및 다단계 발효보다 BOD(생물학적 산소 요구량) 측면에서 효율성이 떨어질 수 있습니다.

2) 2단계 발효.

산과 메탄 생성 미생물의 별도 발효를 기반으로 합니다. 이 두 가지 유형의 미생물은 생리학 및 영양 요구 사항이 다르며 성장, 대사 특성 및 기타 측면에서 상당한 차이가 있습니다. 2단계 발효는 바이오가스 수율과 휘발성 지방산의 분해를 크게 향상시키고, 발효 주기를 단축하며, 운영 비용을 크게 절감하고, 폐기물에서 유기 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있습니다.

3) 다단계 발효.

셀룰로오스가 풍부한 1차 원료에 다음 순서로 사용됩니다.

(1) 셀룰로오스 물질은 산과 알칼리의 존재 하에서 가수분해됩니다. 포도당이 형성됩니다.

(2) 접목 재료가 도입됩니다. 이는 일반적으로 바이오가스 반응기에서 나오는 활성 슬러지 또는 폐수입니다.

(3) 산성 박테리아(휘발성 산 생성) 생성에 적합한 조건을 만듭니다. pH=5.7(6.0 이하), Eh=-240mV, 온도 22°C. 이 단계에서 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 이소부티르산과 같은 휘발성 산이 형성됩니다.

(4) 메탄박테리아 생산에 적합한 조건 조성: pH=7.4-7.5, Eh=-330mV, 온도 36-37°C

주기에 따른 분류.

발효기술은 회분식발효, 연속발효, 반연속발효로 분류된다.

1) 일괄 발효.

원료 및 접목재료는 바이오가스 반응기에 일단 투입되어 발효됩니다. 이 방법은 1차 원재료의 적재, 폐기물의 하역에 어려움과 불편이 있을 때 사용됩니다. 예를 들어 잘게 잘린 짚이나 큰 유기 폐기물 연탄이 아닙니다.

2) 연속 발효.

여기에는 원료를 하루에 여러 번 일상적으로 바이오렉터에 넣고 발효 폐기물을 제거하는 경우가 포함됩니다.

3) 반 연속 발효.

이는 바이오가스 원자로에 적용되며, 이 경우 때때로 다른 양의 서로 다른 기본 원료를 추가하는 것이 일반적입니다. 이 기술 계획은 중국의 소규모 농장에서 가장 자주 사용되며 농업의 특성과 관련이 있습니다. 공장 반연속 발효 방식의 바이오가스 반응기는 다양한 설계 차이를 가질 수 있습니다. 이러한 디자인은 아래에서 논의됩니다.

계획 번호 1. 고정된 뚜껑이 있는 바이오가스 반응기.

디자인 특징: 발효실과 바이오가스 저장 시설을 하나의 구조로 결합: 원료는 하부에서 발효됩니다. 바이오가스는 상부에 저장됩니다.

동작 원리:

바이오가스는 액체에서 나오고 돔에 있는 바이오가스 반응기 뚜껑 아래에 수집됩니다. 바이오가스 압력은 액체의 무게에 따라 균형을 이룹니다. 가스 압력이 높을수록 발효실에서 더 많은 액체가 빠져나갑니다. 가스 압력이 낮을수록 더 많은 액체가 발효실로 들어갑니다. 바이오가스 원자로가 작동하는 동안 내부에는 항상 액체와 가스가 존재합니다. 그러나 비율이 다릅니다.

계획 번호 2. 플로팅 커버가 있는 바이오가스 반응기.

계획 번호 3. 고정된 뚜껑과 외부 가스 홀더가 있는 바이오가스 반응기.

디자인 특징: 1) 플로팅 커버 대신 별도의 가스 탱크가 내장되어 있습니다. 2) 출구의 바이오가스 압력은 일정합니다.

계획 번호 3의 장점: 1) 특정 압력 등급을 엄격하게 요구하는 바이오가스 버너 작동에 이상적입니다. 2) 바이오가스 반응기의 낮은 발효 활성으로 소비자에게 안정적이고 높은 압력의 바이오가스를 제공할 수 있습니다.

국내 바이오가스 원자로 건설 안내입니다.

GB/T 4750-2002 국내 바이오가스 원자로.

GB/T 4751-2002 국내 바이오가스 원자로의 품질 승인.

GB/T 4752-2002 국내 바이오가스 원자로 건설 규칙.

GB 175 -1999 포틀랜드 시멘트, 일반 포틀랜드 시멘트.

GB 134-1999 포틀랜드 슬래그 시멘트, 응회암 시멘트 및 비산회 시멘트.

GB 50203-1998 석조 공사 및 승인.

일반 모래 콘크리트에 대한 JGJ52-1992 품질 표준. 테스트 방법.

JGJ53- 1992 일반 쇄석 또는 자갈 콘크리트에 대한 품질 표준. 테스트 방법.

JGJ81 -1985 일반 콘크리트의 기계적 성질. 시험 방법.

JGJ/T 23-1992 리바운드 방법으로 콘크리트의 압축 강도를 테스트하기 위한 기술 사양.

JGJ70 -90 박격포. 기본 특성 테스트 방법.

GB 5101-1998 벽돌.

GB 50164-92 콘크리트 품질 관리.

기밀성.

바이오가스 반응기의 설계는 8000(또는 4000 Pa)의 내부 압력을 제공합니다. 24시간 후 누출율은 3% 미만입니다.

반응기 부피당 바이오가스 생산량 단위.

바이오가스 생산을 위한 만족스러운 조건의 경우, 반응기 부피 입방미터당 0.20-0.40m 3 의 바이오가스가 생산되면 정상적인 것으로 간주됩니다.

정상적인 가스 저장량은 일일 바이오가스 생산량의 50%입니다.

안전계수는 K=2.65 이상입니다.

정상적인 서비스 수명은 최소 20년입니다.

활하중 2kN/m2.

기초 구조물의 지지력은 최소 50kPa입니다.

가스 탱크는 8000 Pa 이하의 압력을 위해 설계되었으며 4000 Pa 이하의 압력을 위한 플로팅 뚜껑이 있습니다.

수영장의 최대 압력 제한은 12000 Pa를 넘지 않습니다.

원자로 아치형 볼트의 최소 두께는 250mm 이상입니다.

최대 반응기 부하는 부피의 90%입니다.

반응기 설계는 반응기 뚜껑 아래 일일 바이오가스 생산량의 50%에 해당하는 가스 부양을 위한 공간을 제공합니다.

반응기 부피는 6m 3, 가스 유량은 0.20m 3 /m 3 /d입니다.

이 도면에 따르면 4m3, 8m3, 10m3의 원자로를 건설하는 것이 가능합니다. 이를 위해서는 도면의 표에 표시된 수정 치수 값을 사용해야합니다.

바이오가스 원자로 건설 준비.

바이오가스 반응기 유형의 선택은 발효 원료의 양과 특성에 따라 달라집니다. 또한 선택은 지역 수문지질학적, 기후 조건과 건설 기술 수준에 따라 달라집니다.

가정용 바이오가스 반응기는 가축이 있는 화장실과 부지 근처에 25m 이내의 거리에 위치해야 합니다. 바이오가스 반응로의 위치는 지하수위가 낮고 단단한 땅에 바람이 불어오는 쪽, 햇볕이 잘 드는 쪽이어야 합니다.

바이오가스 원자로 설계를 선택하려면 아래 건축 자재 소비량 표를 사용하십시오.

표3. 프리캐스트 콘크리트 패널 바이오가스 반응기의 재료 규모

		반응기 부피, m 3
		4	6	8	10
	부피, m 3	1,828	2,148	2,508	2,956
	시멘트, kg	523	614	717	845
	모래, m 3	0,725	0,852	0,995	1,172
	자갈, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553
	부피, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	시멘트, kg	158	197	222	265
	모래, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
시멘트 페이스트	시멘트, kg	78	93	103	120
재료의 총량	시멘트, kg	759	904	1042	1230
	모래, m 3	1,096	1,313	1,514	1,792
	자갈, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553

표4. 프리캐스트 콘크리트 패널 바이오가스 반응기의 재료 규모

		반응기 부피, m 3
		4	6	8	10
	부피, m 3	1,540	1,840	2,104	2,384
	시멘트, kg	471	561	691	789
	모래, m 3	0,863	0,990	1,120	1,260
	자갈, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
조립식 건물 미장	부피, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	시멘트, kg	158	197	222	265
	모래, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
시멘트 페이스트	시멘트, kg	78	93	103	120
재료의 총량	시멘트, kg	707	851	1016	1174
	모래, m 3	1,234	1,451	1,639	1,880
	자갈, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
철강재	강철 막대 직경 12mm, kg	14	18,98	20,98	23,00
	강철 보강 직경 6.5 mm, kg	10	13,55	14,00	15,00

표5. 현장 타설 콘크리트 바이오가스 원자로의 자재 규모

		반응기 부피, m 3
		4	6	8	10
	부피, m 3	1,257	1,635	2,017	2,239
	시멘트, kg	350	455	561	623
	모래, m 3	0,622	0,809	0,997	1,107
	자갈, m 3	0,959	1,250	1,510	1,710
조립식 건물 미장	부피, m 3	0,277	0,347	0,400	0,508
	시멘트, kg	113	142	163	208
	모래, m 3	0,259	0,324	0,374	0,475
시멘트 페이스트	시멘트, kg	6	7	9	11
재료의 총량	시멘트, kg	469	604	733	842
	모래, m 3	0,881	1,133	1,371	1,582
	자갈, m 3	0,959	1,250	1,540	1,710

표6. 도면의 기호.

설명	도면상의 지정
재료:
파이프(지상에 있는 트렌치)
기호:
상세도면 링크입니다. 맨 위의 숫자는 부품 번호를 나타냅니다. 맨 아래 숫자는 부품에 대한 자세한 설명이 포함된 도면 번호를 나타냅니다. 낮은 숫자 대신 "-" 기호가 표시된 경우 해당 도면에 해당 부품에 대한 자세한 설명이 나와 있음을 나타냅니다.
부품의 섹션입니다. 굵은 선은 절단면과 보는 방향을 나타내고 숫자는 절단의 식별 번호를 나타냅니다.
화살표는 반경을 나타냅니다. 문자 R 뒤의 숫자는 반경 값을 나타냅니다.
일반적으로 허용되는 사항:
따라서 타원체의 장반경과 단축은
길이

바이오가스 원자로 설계.

특징:

메인 풀의 디자인 특징 유형.

바닥은 입구 포트에서 출구 포트로 기울어져 있습니다. 이는 일정한 이동 흐름의 형성을 보장합니다. 도면 번호 1-9는 세 가지 유형의 바이오가스 원자로 구조를 나타냅니다: A형, B형, C형.

바이오가스 반응기 유형 A: 가장 단순한 디자인. 액체 물질의 제거는 발효실 내부의 바이오가스 압력의 힘에 의해 출구 창을 통해서만 제공됩니다.

바이오가스 반응기 B형: 메인 풀에는 중앙에 수직 파이프가 설치되어 있으며, 이를 통해 작동 중에 필요에 따라 액체 물질을 공급하거나 제거할 수 있습니다. 또한, 수직 파이프를 통해 물질의 흐름을 형성하기 위해 이러한 유형의 바이오가스 반응기는 메인 풀 바닥에 반사(편류기) 칸막이를 갖추고 있습니다.

바이오가스 반응기 C형: B형 반응기와 유사한 설계를 갖고 있으나, 중앙 수직 배관에 단순한 설계의 수동 피스톤 펌프가 설치되어 있고, 주수조 바닥에 기타 반사 배플이 장착되어 있습니다. . 이러한 설계 기능을 통해 표현 샘플의 단순성으로 인해 메인 풀의 주요 기술 프로세스 매개변수를 효과적으로 제어할 수 있습니다. 또한 바이오가스 반응기를 바이오가스 박테리아 기증자로 사용합니다. 이러한 유형의 반응기에서는 기질의 확산(혼합)이 보다 완전하게 발생하여 결과적으로 바이오가스 생산량이 증가합니다.

발효 특성:

이 과정은 접목 재료를 선택하는 것으로 구성됩니다. 1차 원료 준비(물로 농도마감, 산도조절, 접목재료 첨가); 발효(기질 혼합 및 온도 제어).

인분, 가축분뇨, 새똥 등을 발효재료로 사용한다. 연속 발효 공정을 통해 바이오가스 반응기의 효과적인 작동을 위한 비교적 안정적인 조건이 조성됩니다.

설계 원칙.

"3중" 시스템(바이오가스, 화장실, 헛간) 준수. 바이오가스 반응기는 수직 원통형 탱크입니다. 원통형 부분의 높이 H=1m. 탱크의 상부에는 아치형 금고가 있습니다. 원통형 부분의 직경에 대한 아치 높이의 비율은 f 1 /D=1/5입니다. 바닥은 입구 포트에서 출구 포트로 기울어져 있습니다. 기울기 각도 5도.

탱크 디자인은 만족스러운 발효 조건을 보장합니다. 기판의 움직임은 중력에 의해 발생합니다. 이 시스템은 탱크가 완전히 적재되었을 때 작동하며 바이오가스 생산량을 증가시켜 원료의 체류 시간을 기준으로 자체 제어합니다. 유형 B와 C의 바이오가스 반응기는 기질 처리를 위한 추가 장치를 갖추고 있습니다.

탱크에 원자재가 완전히 채워지지 않았을 수 있습니다. 이는 효율성을 희생하지 않고 가스 출력을 감소시킵니다.

저렴한 비용, 관리 용이성, 대중적으로 널리 사용됩니다.

건축자재에 대한 설명입니다.

바이오가스 반응기의 벽, 바닥, 지붕의 재질은 콘크리트입니다.

로딩 채널과 같은 사각형 부분은 벽돌로 만들 수 있습니다. 콘크리트 구조물은 콘크리트 혼합물을 부어서 만들 수 있지만 프리캐스트 콘크리트 요소(예: 유입 포트 덮개, 박테리아 탱크, 중앙 파이프)로 만들 수도 있습니다. 박테리아 케이지는 단면이 둥글고 끈 모양으로 놓인 깨진 달걀 껍질로 구성됩니다.

건설 작업의 순서.

거푸집 타설방법은 다음과 같다. 미래의 바이오가스 원자로의 윤곽이 지상에 표시되어 있습니다. 토양이 제거됩니다. 먼저 바닥이 채워집니다. 링에 콘크리트를 타설하기 위해 하단에 거푸집을 설치합니다. 벽은 거푸집을 사용한 다음 아치형 볼트를 사용하여 부어집니다. 거푸집 공사에는 강철, 목재 또는 벽돌을 사용할 수 있습니다. 붓는 작업은 대칭적으로 이루어지며 강도를 높이기 위해 탬핑 장치가 사용됩니다. 과잉 유동성 콘크리트는 주걱으로 제거됩니다.

건축 도면.

건설은 도면 번호 1-9에 따라 수행됩니다.

도면 1. 바이오가스 반응기 6m 3. 유형 A:

도면 2. 바이오가스 반응기 6m 3. 유형 A:

프리캐스트 콘크리트 슬래브로 바이오가스 원자로를 건설하는 것은 더욱 발전된 건설 기술입니다. 이 기술은 치수 정확도 유지, 시공 시간 및 비용 절감의 구현 용이성으로 인해 더욱 발전되었습니다. 건설의 주요 특징은 원자로의 주요 요소(아치형 볼트, 벽, 채널, 덮개)가 설치 장소에서 멀리 떨어진 곳에서 제조된 다음 설치 장소로 운반되어 현장의 큰 구덩이에서 조립된다는 것입니다. 이러한 원자로를 조립할 때 수평 및 수직 설치의 정확성과 맞대기 조인트의 밀도에 주된 관심을 기울입니다.

도면 13. 바이오가스 반응기 6m 3. 철근 콘크리트 슬래브로 만들어진 바이오가스 반응기의 세부 사항:

도면 14. 바이오가스 반응기 6m 3. 바이오가스 반응기 조립 요소:

도면 15. 바이오가스 반응기 6m 3. 철근 콘크리트 원자로의 조립 요소: