Instalatie pentru productia de biogaz (gaz ieftin de bricolaj). Metode de autoproducere a biogazului Fermier de plante de biogaz

Materiale obligatorii necesare:

• două containere;
• țevi de legătură;
• supape;
• filtru de gaz;
• mijloace de asigurare a etanșeității (clei, rășină, etanșant etc.);

De dorit:

• agitator cu motor electric;
• senzor de temperatura;
• contor de presiune;

Secvența de mai jos este potrivită pentru regiunile sudice. Pentru funcționarea în orice condiții, ar trebui adăugat un sistem de încălzire a reactorului, care va asigura încălzirea vasului la 40 de grade Celsius și va crește izolarea termică, de exemplu, prin închiderea structurii cu o seră. Este recomandabil să acoperiți sera cu folie neagră. De asemenea, este recomandabil să adăugați un dispozitiv de drenare a condensului la conductă.

Crearea unei simple instalații de biogaz:

1. Creați un container de depozitare. Selectăm un rezervor în care va fi stocat biogazul rezultat. Rezervorul este fixat cu o supapă și echipat cu un manometru. Dacă consumul de gaz este constant, atunci nu este nevoie de un rezervor de gaz.
2. Izolați structura din interiorul gropii.
3. Instalați țevi. Așezați țevi în groapă pentru încărcarea materiilor prime și descărcarea humusului de compost. În rezervorul reactorului sunt realizate o gaură de intrare și de evacuare. Reactorul este plasat într-o groapă. Conductele sunt conectate la găuri. Țevile sunt bine fixate folosind lipici sau alte mijloace adecvate. Diametrele conductelor mai mici de 30 cm vor contribui la înfundarea acestora. Locul de încărcare ar trebui să fie ales pe partea însorită.
4. Instalați trapa. Rectorul, echipat cu o trapă, face lucrările de reparații și întreținere mai comode. Trapa și vasul reactorului trebuie sigilate cu cauciuc. De asemenea, puteți instala senzori de temperatură, presiune și nivel de materie primă.
5. Selectați un recipient pentru bioreactor. Recipientul selectat trebuie să fie durabil - deoarece fermentația eliberează o cantitate mare de energie; au o izolare termică bună; să fie rezistent la aer și la apă. Vasele în formă de ou sunt cele mai potrivite. Dacă construirea unui astfel de reactor este problematică, atunci un vas cilindric cu margini rotunjite ar fi o alternativă bună. Containerele de formă pătrată sunt mai puțin eficiente deoarece biomasa întărită se va acumula în colțuri, îngreunând fermentația.
6. Pregătiți groapa.
7. Selectați o locație pentru montarea viitoarei instalări. Este indicat să alegeți un loc suficient de departe de casă și astfel încât să puteți săpa o groapă. Plasarea acestuia în interiorul unei gropi vă permite să economisiți semnificativ la izolarea termică, folosind materiale ieftine precum argila.
8. Verificați etanșeitatea structurii rezultate.
9. Porniți sistemul.
10. Adăugați materii prime. Așteptăm aproximativ două săptămâni până au loc toate procesele necesare.O condiție necesară pentru arderea gazelor este scăparea de dioxid de carbon. Un filtru obișnuit de la un magazin de hardware va face acest lucru. Un filtru de casă este realizat dintr-o bucată de țeavă de gaz de 30 cm lungime umplută cu lemn uscat și așchii de metal.

Compoziție și tipuri

Biogazul este un gaz obținut ca urmare a unui proces biochimic trifazic pe biomasă, care are loc în condiții de etanșare.

Procesul de descompunere a biomasei este secvenţial: mai întâi este expusă bacteriilor hidrolitice, apoi bacteriilor care formează acid şi în final bacteriilor care formează metan. Materialul pentru microorganisme din fiecare etapă este produsul activității etapei precedente.

La ieșire, compoziția aproximativă a biogazului arată astfel:

• metan (50 până la 70%);
• dioxid de carbon (30 până la 40%);
• hidrogen sulfurat (~2%);
• hidrogen (~1%);
• amoniac (~1%);

Precizia proporțiilor este afectată de materiile prime utilizate și de tehnologia de producție a gazelor. Metanul are potențialul de ardere; cu cât procentul său este mai mare, cu atât mai bine.

Culturi antice care datează de mai bine de trei mii de ani (India, Persia sau Asiria) au experiență în utilizarea gazelor inflamabile de mlaștină. Baza științifică s-a format mult mai târziu. Formula chimică a metanului CH 4 a fost descoperită de omul de știință John Dalton, iar prezența metanului în gazul de mlaștină a fost descoperită de Humphry Davy. Al Doilea Război Mondial a jucat un rol major în dezvoltarea industriei de energie alternativă, impunând părților în conflict să aibă o mare nevoie de resurse energetice.

Deținerea de către URSS a rezervelor uriașe de petrol și gaze naturale a dus la o lipsă de cerere pentru alte tehnologii de producere a energiei; studiul biogazului a fost în principal un subiect de interes pentru știința academică. În momentul de față, situația s-a schimbat atât de mult încât, pe lângă producția industrială a diferitelor tipuri de combustibil, oricine poate crea o instalație de biogaz în scopuri proprii.

Dispozitiv de instalare

– un set de echipamente destinate producerii de biogaz din materii prime organice.

În funcție de tipul de materie primă furnizată, se disting următoarele tipuri de instalații de biogaz:

• cu hrănire porționată;
• cu alimentare continuă;

Instalațiile de biogaz cu aprovizionare constantă cu materii prime sunt mai eficiente.

După tipul de prelucrare a materiei prime:

1. Fără agitare automată materii prime și menținerea temperaturii necesare - complexe cu echipamente minime, potrivite pentru fermele mici (Diagrama 1).
2. Cu agitare automată, dar fara a mentine temperatura ceruta - deserveste si fermele mici, mai eficient decat tipul anterior.
3. Cu suport pentru temperatura cerută, dar fără amestecare automată.
4. Cu amestecare automată a materiilor prime și suport de temperatură.

Principiul de funcționare

Procesul de transformare a materiilor prime organice în biogaz se numește fermentație. Materiile prime sunt încărcate într-un container special care oferă o protecție fiabilă a biomasei de oxigen. Un eveniment care are loc fără intervenția oxigenului se numește anaerob.

Sub influența unor bacterii speciale, fermentația începe să aibă loc într-un mediu anaerob. Pe măsură ce fermentația progresează, materia primă devine acoperită cu o crustă, care trebuie distrusă în mod regulat. Distrugerea se realizează prin amestecare temeinică.

Este necesar să amestecați conținutul de cel puțin două ori pe zi, fără a încălca etanșeitatea procesului. Pe lângă îndepărtarea crustei, amestecarea vă permite să distribuiți uniform aciditatea și temperatura în interiorul masei organice. Ca urmare a acestor manipulări, se produce biogaz.

Gazul rezultat este colectat într-un rezervor de gaz și de acolo este livrat către consumator prin conducte. Biofertilizatorii obținuți în urma procesării materiei prime pot fi folosiți ca aditiv alimentar pentru animale sau adăugați în sol. Acest îngrășământ se numește humus de compost.

Instalația de biogaz include următoarele elemente:

• rezervor de omogenizare;
• reactor;
• agitatoare;
• rezervor de stocare (suport de gaz);
• complex de încălzire și amestecare a apei;
• complex de gaze;
• complex de pompe;
• separator;
• senzori de control;
• Instrumentare și automatizare cu vizualizare;
• sistem de siguranță;

Un exemplu de instalație de biogaz de tip industrial este prezentat în Diagrama 2.

Materii prime folosite

Descompunerea oricărei materii animale sau vegetale va elibera gaz inflamabil în grade diferite. Amestecuri de diferite compoziții sunt potrivite pentru materii prime: gunoi de grajd, paie, iarbă, diverse deșeuri etc. Reacția chimică necesită o umiditate de 70%, așa că materia primă trebuie diluată cu apă.

Prezența agenților de curățare, a clorului și a pulberilor de spălat în biomasa organică este inacceptabilă, deoarece interferează cu reacțiile chimice și pot deteriora reactorul. De asemenea, nu sunt potrivite pentru reactor materiile prime cu rumeguș de la conifere (conținând rășini), cu o proporție mare de lignină și depășind pragul de umiditate de 94%.

Vegetal. Materiile prime din plante sunt excelente pentru producerea de biogaz. Iarba proaspătă oferă randamentul maxim de combustibil - dintr-o tonă de materie primă se obțin aproximativ 250 m 3 de gaz cu o pondere de metan de 70%. Silozul de porumb este puțin mai mic - 220 m3. Blaturi de sfeclă – 180 mc.

Aproape orice plantă, fân sau alge poate fi folosită ca biomasă. Dezavantajul aplicării este lungimea ciclului de producție. Procesul de obținere a biogazului durează până la două luni. Materiile prime trebuie să fie măcinate fin.

Animal. Deșeuri din fabrici de procesare, fabrici de lapte, abatoare etc. Potrivit pentru instalații de biogaz. Randamentul maxim de combustibil este asigurat de grăsimi animale - 1500 m 3 de biogaz cu o pondere de metan de 87%. Principalul dezavantaj este lipsa. Materiile prime de origine animală trebuie și ele măcinate.

Excremente. Principalul avantaj al gunoiului de grajd este ieftinitatea și disponibilitatea ușoară. Dezavantaj – cantitatea și calitatea biogazului este mai mică decât cea din alte tipuri de materii prime. Excrementele de cal și de vacă pot fi procesate imediat. Ciclul de producție va dura aproximativ două săptămâni și va produce o producție de 60 m3 cu 60% conținut de metan.

Dejecțiile de pui și de porc nu pot fi folosite direct deoarece sunt toxice. Pentru a începe procesul de fermentare, acestea trebuie amestecate cu siloz. De asemenea, pot fi utilizate deșeuri umane, dar apele uzate nu sunt potrivite, deoarece conținutul de fecale este scăzut.

Scheme de lucru

Schema 1 – instalație de biogaz fără amestecare automată a materiilor prime:

Schema 2 – instalație industrială de biogaz:

Instalații de biogaz. Producția de biogaz

Instalații complete de oțel inoxidabil pentru producția de biogaz.

Instalațiile de biogaz sunt o soluție completă pentru reciclarea deșeurilor din industria alimentară, complexul agroindustrial, producția de energie termică, electrică și îngrășăminte. Producția de metan într-o instalație de producere a biogazului este implementarea unui proces biologic.

Compania germană dezvoltă și produce instalații complete pentru producerea de biogaz și le vinde în întreaga lume. Au fost construite, lansate și funcționează cu succes peste 300 de instalații de producere a biogazului în Germania, Franța, Țările de Jos, Grecia, Marea Britanie, Suedia, Spania, Luxemburg, Cehia, Lituania, SUA, Japonia și Cipru. Instalațiile oferite nu sunt experimentale, ci echipamente germane funcționale, dovedite și de încredere, certificate ISO și fabricate complet în propria fabrică.

Vă vom arăta cum puteți utiliza bioenergia în mod inteligent și economic.

Biogazul este un gaz format din aproximativ 60% metan (CH4) și 40% dioxid de carbon. Sinonime pentru biogaz sunt gaz de canalizare, gaz de mină și gaz de mlaștină, gaz metan. Dacă luăm în considerare gunoiul de grajd ca exemplu, atunci dacă o întreprindere produce 1 tonă de astfel de „deșeuri biologice” pe zi, aceasta înseamnă că din acesta se pot obține 50 m3 de gaz sau 100 kW de energie electrică sau 35 de litri de motorină pot fi obținute. a fi inlocuit. Perioada de rambursare pentru echipamentele de procesare a gunoiului de grajd este de 2-3 ani, iar pentru alte tipuri de materii prime este chiar mai mică și ajunge la 1,5 ani. Pe lângă beneficiile monetare directe, construcția unei centrale de biogaz are și beneficii indirecte. De exemplu, este mai ieftin decât instalarea unei conducte de gaz, linii electrice, generatoare diesel de rezervă și crearea de lagune. Tabelul arată randamentul de gaz pentru diferite tipuri de materii prime.

SURSE DE MATERIALE PRIME

Un domeniu important de aplicare pentru instalațiile de producere a biogazului îl reprezintă marile complexe agroindustriale, fermele de vite, fermele de păsări, fabricile de pește, fabricile de panificație, întreprinderile din industria alimentară, fabricile de procesare a cărnii, fabricile de alcool, berăriile, lactatele, întreprinderile de producție vegetală, zahărul. fabrici, fabrici de amidon, producție de drojdie, și nu numai ca sursă alternativă de energie, ci și ca metodă eficientă de reciclare a gunoiului de grajd (așternut) și de producere a îngrășămintelor ieftine, atât pentru nevoile proprii, cât și pentru vânzarea pe piață. Instalația de biogaz produce biogaz și bio îngrășăminte din deșeuri organice din agricultură și prelucrarea alimentelor prin fermentație fără oxigen, oferind cel mai activ sistem de tratare. Gunoi de grajd de bovine, dejecții de porc, excremente de păsări, deșeuri de abator (sânge, grăsime, intestine, oase), deșeuri vegetale, siloz, cereale putrede, canalizare, grăsimi, deșeuri biologice, deșeuri din industria alimentară, deșeuri de grădină, nămol de malț pot fi utilizate ca materii prime, tescovină, alcool, pulpă de sfeclă, glicerină tehnică (din producția de biodiesel). Cele mai multe tipuri de materii prime pot fi amestecate între ele. Reciclarea deșeurilor este, în primul rând, un sistem de curățare care se plătește singur și face profit. La ieșirea instalației, deșeurile produc simultan și în cantități mari: biogaz, electricitate, căldură și îngrășăminte.

Toate cele enumerate mai sus sunt produse la cost zero. La urma urmei, gunoiul de grajd este gratuit, iar instalația în sine consumă doar 10-15% din energie. O persoană este suficientă pentru a opera o instalație puternică timp de două ore pe zi. Instalațiile de biogaz sunt complet automatizate și, în consecință, costurile cu forța de muncă sunt minime.

Tehnologia și principiul de funcționare a unei instalații de biogaz

Instalația de biogaz produce biogaz și bio îngrășăminte din deșeuri biologice din agricultură și industria alimentară prin fermentație fără oxigen. Biogazul este un produs rezidual al bacteriilor benefice producătoare de metan. Microorganismele metabolizează carbonul din substraturile organice în condiții anoxice (anaerob). Acest proces, numit putrefacție sau fermentație anoxică, urmează lanțul trofic.

Compoziția unei instalații tipice de biogaz:

Deșeurile biologice pot fi livrate cu un camion sau pompate la o instalație de biogaz. În primul rând, coenzimele sunt turnate (măcinate), omogenizate și amestecate cu gunoi de grajd (excremente). Omogenizarea se realizează cel mai adesea la o temperatură de 70 o C timp de o oră cu o dimensiune maximă a particulei de 1 cm. Omogenizarea cu gunoi de grajd se realizează într-un rezervor de amestecare cu agitatoare puternice.

Reactorul este un rezervor etanș la gaz, complet etanș. Acest design este izolat termic, deoarece în interiorul rezervorului trebuie să existe o temperatură fixă ​​pentru microorganisme. În interiorul reactorului există un mixer conceput pentru a amesteca complet conținutul reactorului. Sunt create condiții pentru absența straturilor plutitoare și/sau a sedimentelor.

Microorganismele trebuie să fie furnizate cu toți nutrienții necesari. Materiile prime proaspete trebuie introduse în reactor în porții mici de mai multe ori pe zi. Timpul mediu de decantare hidraulică în interiorul reactorului (în funcție de substraturi) este de 20-40 de zile. În acest timp, substanțele organice din interiorul biomasei sunt metabolizate (transformate) de către microorganisme. La ieșirea instalației se formează două produse: biogaz și substrat (compostat și lichid).

Biogazul este stocat într-un rezervor de stocare a gazului, un suport de gaz, în care presiunea și compoziția gazului sunt egalizate. Din rezervorul de gaz există o alimentare continuă cu gaz către generatorul motorului pe gaz. Aici se produc deja căldură și electricitate. Dacă este necesar, biogazul este purificat la gaz natural (95% metan) după o astfel de purificare, gazul rezultat este un analog al gazului natural (90-95% metan CH4). Singura diferență este originea sa.

Instalațiile de biogaz funcționează 24 de ore pe zi, 7 zile pe săptămână, pe tot parcursul anului. Acest mod de operare este un alt avantaj. Întregul sistem este controlat de un sistem de automatizare. Este nevoie doar de o persoană două ore pe zi pentru a o gestiona.

Acest angajat controlează folosind un computer obișnuit și, de asemenea, operează un tractor pentru alimentarea cu biomasă. După 2 săptămâni de pregătire, o persoană fără abilități speciale poate lucra la instalație, adică. cu studii medii sau medii de specialitate.

BENEFICII

• Biogaz.
• Stație proprie de bioenergie.
• Eliminarea corespunzătoare a deșeurilor organice. Risipirea în venituri!
• Biofertilizatori. La utilizarea îngrășămintelor obținute din instalațiile de biogaz, randamentele pot fi crescute cu 30-50%. Gunoiul de grajd obișnuit, deșeurile sau alte deșeuri nu pot fi utilizate eficient ca îngrășământ timp de 3-5 ani. Când se utilizează o instalație de biogaz, deșeurile biologice sunt fermentate, iar masa fermentată poate fi utilizată imediat ca biofertilizant foarte eficient. Masa fermentată este gata preparată, bio îngrășăminte lichide și solide ecologice, lipsite de nitriți, semințe de buruieni, microfloră patogenă, ouă de helminți și mirosuri specifice. Atunci când se folosesc astfel de biofertilizatori echilibrați, productivitatea crește semnificativ.
• Electricitate. Prin instalarea unei instalații de biogaz, întreprinderea va avea energie electrică proprie, în esență gratuită, ceea ce înseamnă o reducere semnificativă a costurilor de producție, ceea ce va permite acestuia din urmă să obțină avantaje competitive suplimentare.
• Cald. Căldura de la răcirea generatorului sau de la arderea biogazului poate fi folosită pentru încălzirea întreprinderilor, sere, în scopuri tehnologice, generarea de abur, uscarea semințelor, uscarea lemnului de foc, producerea apei fiarte pentru creșterea animalelor. Întreprinderea primește gaz, electricitate, căldură, îngrășăminte și asigură un ciclu de producție închis. Proiectul se plătește prin reducerea costului produselor produse de întreprindere, deoarece costurile de achiziție a gazului, energiei electrice, apei calde și îngrășămintelor sunt reduse.
• Profitul suplimentar poate fi folosit pentru a rambursa împrumutul și pentru a dezvolta producția. Reducerea dependenței energetice, reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră, reducerea poluării mediului din deșeurile agricole și absența unui miros neplăcut la întreprindere.

Construcția unei centrale de biogaz este relevantă nu numai pentru fermele nou create, ci și pentru cele vechi. La urma urmei, lagunele vechi sunt adesea supraaglomerate, iar repararea lor necesită fonduri semnificative. În timp ce unele deșeuri pot fi pur și simplu depozitate în rezervoare de decantare, unele deșeuri (cum ar fi deșeurile de la abator) necesită energie și bani pentru a fi eliminate. Cerințele site-ului. Instalația poate fi amplasată pe amplasamentul rezervoarelor de sedimentare, lagunelor sau a unui depozit vechi. Dimensiunea medie a amplasamentului pentru instalare este de 40x70 m.

Pretul instalatiei de biogaz

Fiecare întreprindere este individuală, astfel încât în ​​fiecare caz costurile financiare vor fi calculate de către specialiști.

Exemplu de proiect

Dăm un exemplu de costuri și venituri medii la instalarea echipamentelor de biogaz.
Calculul costurilor și veniturilor folosind exemplul unei instalații de biogaz pentru o distilerie. Costul instalării este de 1280 mii euro. Toate serviciile si lucrarile sunt incluse. Capacitatea de depozitare a cerealelor este de 100 de tone pe zi.

Umiditatea decorului separat este de 70%. Perioada medie de rambursare a proiectului este de 2-3 ani. Și cu utilizarea pe deplin a capabilităților instalației, rambursarea poate fi de 1,5-1,8 ani. Utilizarea oportunităților este adăugarea de coenzime, utilizarea căldurii în sere și vânzarea tuturor îngrășămintelor produse.

Costurile cu energia sunt unul dintre principalele elemente de cost, care afectează semnificativ costul de producție. Stațiile de epurare consumă aproximativ 50% din energie, iar la construirea unei centrale de biogaz, acest 50% se economisește. Întreprinderea primește gaz, electricitate, căldură, îngrășăminte și asigură un ciclu de producție închis.

Proiectul se amortizează prin reducerea costurilor de producție, deoarece costurile de achiziție a gazului, electricității, apei calde și îngrășămintelor sunt reduse. Profitul suplimentar poate fi folosit pentru a rambursa împrumutul și pentru a dezvolta producția.

Cheltuieli:					Euro.
Întreținerea reactorului
Cheltuieli cu amortizarea
Întreținere generator electric
Electricitate (pentru cazul în care se produce numai gaz)
Salariu (cu rezerva luam 2 persoane slab calificate)
Costuri totale pentru anul
Venituri: 1. Vânzare/utilizare de gaz (sau electricitate ca derivat al gazului) 2. Vânzare/utilizare de îngrășăminte 3. Vânzare de cote de CO2
	Unitate Schimbare	Plecare la ora unu.	Ieșire într-un an.	Cost Euro.	Suma totală euro
Bio îngrășăminte lichide
cote de CO2
Profit total
Profit net

Materialul a fost pregătit de Shilova E.P.

Lumea modernă este construită pe un consum din ce în ce mai mare, astfel încât resursele minerale și de materii prime se epuizează foarte rapid. În același timp, milioane de tone de gunoi de grajd urât mirositoare se acumulează anual în numeroase ferme de animale și sunt cheltuite resurse considerabile pentru eliminarea acestuia. Oamenii țin, de asemenea, pasul cu producția de deșeuri biologice. Din fericire, a fost dezvoltată o tehnologie care ne permite să rezolvăm simultan aceste probleme: folosirea deșeurilor biologice (în primul rând gunoi de grajd) ca materie primă, producerea de combustibil regenerabil ecologic - biogaz. Utilizarea unor astfel de tehnologii inovatoare a dat naștere unei noi industrii promițătoare - bioenergia.

Ce este biogazul

Biogazul este o substanță gazoasă volatilă care este incoloră și complet inodoră. Este format din 50-70 la suta metan, pana la 30 la suta din el este dioxid de carbon CO2 si inca 1-2 la suta sunt substante gazoase - impuritati (la purificare din acestea se obtine cel mai pur biometan).

Caracteristicile calitative fizice și chimice ale acestei substanțe sunt apropiate de cele ale gazelor naturale obișnuite de înaltă calitate. Potrivit cercetărilor oamenilor de știință, biogazul are proprietăți calorice foarte mari: de exemplu, căldura degajată la arderea unui metru cub din acest combustibil natural este echivalentă cu căldura de la un kilogram și jumătate de cărbune.

Eliberarea de biogaz are loc datorită activității vitale a unui tip special de bacterii - anaerobe, în timp ce bacteriile mezofile sunt activate atunci când mediul este încălzit la 30-40 de grade Celsius, iar bacteriile termofile se înmulțesc la temperaturi mai ridicate - până la +50 de grade.

Sub influența enzimelor lor, materiile prime organice se descompun odată cu eliberarea de gaz biologic.

Materii prime pentru biogaz

Nu toate deșeurile organice sunt potrivite pentru procesare în biogaz. De exemplu, gunoiul de grajd de la fermele de pasari si porci nu poate fi folosit in forma sa pura, deoarece are un nivel ridicat de toxicitate. Pentru a obține biogaz din acestea, este necesar să adăugați diluanți la astfel de deșeuri: masă de siloz, masă de iarbă verde, precum și gunoi de grajd de vacă. Ultima componentă este cea mai potrivită materie primă pentru producerea de combustibil ecologic, deoarece vacile mănâncă numai alimente vegetale. Cu toate acestea, trebuie monitorizat și pentru conținutul de impurități de metale grele, componente chimice și agenți tensioactivi, care în principiu nu ar trebui să fie prezenți în materia primă. Un punct foarte important este controlul asupra antibioticelor și dezinfectanților. Prezența lor în gunoi de grajd poate împiedica procesul de descompunere a masei de materie primă și formarea gazelor volatile.

Informații suplimentare. Este imposibil să faci fără dezinfectanți complet, deoarece altfel mucegaiul începe să se formeze pe biomasă sub influența temperaturilor ridicate. De asemenea, ar trebui să monitorizați și să curățați prompt gunoiul de grajd de impuritățile mecanice (cuie, șuruburi, pietre etc.), care pot deteriora rapid echipamentele de biogaz. Umiditatea materiilor prime utilizate pentru producerea biogazului trebuie să fie de cel puțin 80-90%.

Mecanismul de formare a gazului

Pentru ca biogazul să înceapă să fie eliberat din materii prime organice în timpul fermentației fără aer (numită științific fermentație anaerobă), sunt necesare condiții adecvate: un recipient sigilat și o temperatură ridicată. Dacă este făcut corect, gazul produs se ridică în vârf, unde este selectat pentru utilizare, iar solidele care rămân sunt un excelent îngrășământ agricol bio-organic, bogat în azot și fosfor, dar lipsit de microorganisme dăunătoare. Condițiile de temperatură sunt foarte importante pentru procese corecte și complete.

Ciclul complet de transformare a gunoiului de grajd în combustibil de mediu variază de la 12 zile la o lună, depinde de compoziția materiilor prime. Dintr-un litru de volum util al reactorului se produc aproximativ doi litri de biogaz. Dacă folosiți instalații modernizate mai avansate, procesul de producție de biocombustibil este accelerat la 3 zile, iar producția de biogaz crește la 4,5-5 litri.

Oamenii au început să studieze și să utilizeze tehnologia de producere a biocombustibilului din surse naturale organice încă de la sfârșitul secolului al XVIII-lea, iar în fosta URSS primul dispozitiv de producere a biogazului a fost dezvoltat încă din anii 40 ai secolului trecut. În zilele noastre, aceste tehnologii devin din ce în ce mai importante și populare.

Avantajele și dezavantajele biogazului

Biogazul ca sursă de energie are avantaje incontestabile:

• servește la îmbunătățirea situației mediului în acele zone în care este utilizat pe scară largă, deoarece, alături de reducerea utilizării combustibilului poluant, are loc o distrugere foarte eficientă a deșeurilor biologice și dezinfectarea apelor uzate, i.e. echipamentele de biogaz acționează ca o stație de curățare;
• materiile prime pentru producerea acestui combustibil organic sunt regenerabile și practic gratuite - atâta timp cât animalele din ferme primesc hrană, vor produce biomasă și, prin urmare, combustibil pentru instalațiile de biogaz;
• achiziționarea și utilizarea echipamentelor este profitabilă din punct de vedere economic - odată achiziționată, o instalație de producere a biogazului nu va mai necesita nicio investiție și este întreținută simplu și ieftin; Astfel, o instalație de biogaz pentru utilizare într-o fermă începe să se achite singură în termen de trei ani de la lansare; nu este nevoie să se construiască utilități și linii de transport de energie, costurile de lansare a unei stații biologice sunt reduse cu 20 la sută;
• nu este nevoie să instalați utilități precum linii electrice și conducte de gaz;
• producția de biogaz la stație folosind materii prime organice locale este o întreprindere fără deșeuri, spre deosebire de întreprinderile care folosesc surse tradiționale de energie (conducte de gaz, cazane etc.), deșeurile nu poluează mediul și nu necesită spațiu de depozitare;
• la utilizarea biogazului, o anumită cantitate de dioxid de carbon și sulf este eliberată în atmosferă, totuși, aceste cantități sunt minime în comparație cu același gaz natural și sunt absorbite de spațiile verzi în timpul respirației, prin urmare contribuția bioetanolului la efectul de seră este minimă. ;
• În comparație cu alte surse alternative de energie, producția de biogaz este întotdeauna stabilă; o persoană poate controla activitatea și productivitatea instalațiilor pentru producerea acesteia (spre deosebire de, de exemplu, panourile solare), colectând mai multe instalații într-una sau, dimpotrivă, împărțindu-le în secțiuni separate. pentru a reduce riscul accidentelor;
• în gazele de eșapament la utilizarea biocombustibililor, conținutul de monoxid de carbon este redus cu 25 la sută, iar oxizi de azot cu 15;
• pe lângă gunoi de grajd, puteți folosi și unele tipuri de plante pentru a obține biomasă pentru combustibil, de exemplu, sorgul va ajuta la îmbunătățirea stării solului;
• Când bioetanolul este adăugat la benzină, numărul octan al acestuia crește, iar combustibilul în sine devine mai rezistent la detonare, iar temperatura sa de autoaprindere scade semnificativ.

Biogaz– nu este un combustibil ideal, acesta și tehnologia de producție nu sunt, de asemenea, lipsite de dezavantaje:

• viteza de prelucrare a materiilor prime organice în echipamentele de producere a biogazului este un punct slab al tehnologiei în comparație cu sursele tradiționale de energie;
• Bioetanolul are o putere calorică mai mică decât combustibilul petrolier - eliberează cu 30 la sută mai puțină energie;
• procesul este destul de instabil; pentru a-l menține, este necesară o cantitate mare de enzime de o anumită calitate (de exemplu, o schimbare a dietei vacilor afectează foarte mult calitatea gunoiului de grajd);
• producătorii fără scrupule de biomasă pentru stațiile de procesare pot epuiza în mod semnificativ solul cu semănare crescută, acest lucru perturbând echilibrul ecologic al teritoriului;
• țevile și recipientele cu biogaz se pot depresuriza, ceea ce va duce la o scădere bruscă a calității biocombustibilului.

Unde se folosește biogazul?

În primul rând, acest biocombustibil ecologic este folosit pentru a satisface nevoile casnice ale populației, ca înlocuitor al gazelor naturale, pentru încălzire și gătit. Întreprinderile pot folosi biogazul pentru a lansa un ciclu de producție închis: utilizarea lui în turbinele cu gaz este deosebit de eficientă. Cu o reglare adecvată și o combinație completă a unei astfel de turbine cu o instalație de producție de biocombustibil, costul acesteia concurează cu cea mai ieftină energie nucleară.

Eficiența utilizării biogazului este foarte ușor de calculat. De exemplu, dintr-o unitate de vite se pot obține până la 40 de kilograme de gunoi de grajd, din care se produce un metru și jumătate de biogaz, suficient pentru a genera 3 kilowați/oră de energie electrică.

După ce au determinat nevoile de energie electrică ale gospodăriei, este posibil să se determine ce tip de instalație de biogaz să folosească. Cu un număr mic de vaci, cel mai bine este să produceți biogaz acasă folosind o simplă instalație de biogaz de putere redusă.

Dacă ferma este foarte mare, și generează în mod constant o cantitate mare de deșeuri biologice, este benefică instalarea unui sistem automatizat de biogaz de tip industrial.

Notă! Când proiectați și instalați, veți avea nevoie de ajutorul unor specialiști calificați.

Proiectare instalatii de biogaz

Orice instalație biologică constă din următoarele părți principale:

• un bioreactor în care are loc biodecompunerea amestecului de gunoi de grajd;
• sistem de alimentare cu combustibil organic;
• unitate pentru agitarea maselor biologice;
• dispozitive pentru crearea și menținerea nivelului de temperatură necesar;
• rezervoare pentru introducerea biogazului rezultat în ele (suporturi de gaz);

• recipiente pentru aşezarea acolo a fracţiunilor solide rezultate.

Aceasta este o listă completă de elemente pentru instalații automate industriale, în timp ce o instalație de biogaz pentru o locuință privată este mult mai simplu proiectată.

Bioreactorul trebuie să fie complet etanș, adică. accesul la oxigen este inacceptabil. Acesta poate fi un recipient metalic sub formă de cilindru instalat pe suprafața solului; fostele rezervoare de combustibil cu o capacitate de 50 de metri cubi sunt potrivite pentru aceste scopuri. Bioreactoarele demontabile gata făcute sunt instalate/demontate rapid și mutate cu ușurință într-o nouă locație.

Dacă este planificată o stație mică de biogaz, atunci este recomandabil să plasați reactorul în subteran și să îl faceți sub formă de rezervor de cărămidă sau beton, precum și butoaie de metal sau PVC. Puteți plasa un astfel de reactor de bioenergie în interior, dar este necesar să asigurați o ventilație constantă a aerului.

Buncărele pentru prepararea materiilor prime biologice sunt un element necesar al sistemului, deoarece înainte de a intra în reactor, acesta trebuie pregătit: zdrobit în particule de până la 0,7 milimetri și înmuiat în apă pentru a aduce conținutul de umiditate al materiei prime la 90 la sută. .

Sistemele de alimentare cu materii prime constau dintr-un recipient de materie primă, un sistem de alimentare cu apă și o pompă pentru alimentarea cu masa pregătită a reactorului.

Dacă bioreactorul este realizat în subteran, containerul pentru materii prime este plasat la suprafață, astfel încât substratul pregătit să curgă în reactor independent sub influența gravitației. De asemenea, este posibil să amplasați recipientul de materie primă în partea de sus a buncărului, caz în care este necesar să folosiți o pompă.

Orificiul de evacuare a deșeurilor este situat mai aproape de fund, vizavi de intrarea materiei prime. Receptorul pentru fracții solide este realizat sub forma unei cutii dreptunghiulare, în care duce un tub de evacuare. Când o nouă porțiune a biosubstratului preparat intră în bioreactor, un lot de deșeuri solide de același volum este alimentat în receptor. Ulterior, ele sunt utilizate în ferme ca biofertilizatori excelente.

Biogazul rezultat este stocat în suporturi de gaz, care sunt de obicei plasate deasupra reactorului și au formă de con sau cupolă. Rezervoarele de gaz sunt realizate din fier și vopsite cu vopsea de ulei în mai multe straturi (acest lucru ajută la evitarea distrugerii corozive). În bioinstalațiile industriale mari, containerele de biogaz sunt realizate sub formă de rezervoare separate conectate la reactor.

Pentru a da proprietăți inflamabile gazului rezultat, este necesar să-l scăpați de vaporii de apă. Biocombustibilul este condus printr-un rezervor de apă (etanșare hidraulică), după care poate fi alimentat prin conducte de plastic direct pentru consum.

Uneori puteți găsi suporturi speciale de gaz în formă de pungă din PVC. Sunt situate în imediata apropiere a instalației. Pe măsură ce sacii sunt umpluți cu biogaz, se deschid și volumul lor crește suficient pentru a accepta tot gazul produs.

Pentru a avea loc procese eficiente de biofermentare, este necesară agitarea constantă a substratului. Pentru a preveni formarea unei cruste pe suprafața biomasei și pentru a încetini procesele de fermentație, este necesar să o amestecați constant în mod activ. Pentru a face acest lucru, pe partea laterală a reactorului sunt montate agitatoare submersibile sau înclinate sub forma unui mixer pentru amestecarea mecanică a masei. Pentru statiile mici sunt manuale, pentru cele industriale sunt controlate automat.

Temperatura necesară activității vitale a bacteriilor anaerobe este menținută prin sisteme automate de încălzire (pentru reactoare staționare); acestea încep să se încălzească atunci când căldura scade sub normal și se opresc automat când se atinge temperatura normală. De asemenea, puteți utiliza sisteme de boiler, încălzitoare electrice sau instalați un încălzitor special în fundul recipientului cu materii prime. În același timp, este necesar să se reducă pierderile de căldură din bioreactor; pentru a face acest lucru, acesta este învelit într-un strat de vată de sticlă sau o altă izolație termică este asigurată, de exemplu, din spumă de polistiren.

Biogaz de făcut singur

Pentru casele particulare, utilizarea biogazului este acum foarte importantă - din gunoi de grajd practic gratuit puteți obține gaz pentru nevoile casnice și pentru încălzirea casei și a fermei. Instalația proprie de biogaz este o garanție împotriva întreruperilor de curent și a prețurilor în creștere la gaze, precum și o modalitate excelentă de reciclare a deșeurilor biologice, precum și a hârtiei inutile.

Pentru construcție pentru prima dată, este cel mai logic să folosiți scheme simple; astfel de structuri vor fi mai fiabile și vor dura mai mult. În viitor, instalația poate fi completată cu piese mai complexe. Pentru o casă cu o suprafață de 50 de metri pătrați, se obține o cantitate suficientă de gaz cu un volum al rezervorului de fermentație de 5 metri cubi. Pentru a asigura temperatura constantă necesară pentru fermentarea corectă, se poate folosi o conductă de încălzire.

În prima etapă de construcție, ei sapă un șanț pentru bioreactor, ai cărui pereți trebuie să fie întăriți și sigilați cu plastic, amestec de beton sau inele polimerice (de preferință, au un fund solid - vor trebui înlocuiți periodic pe măsură ce sunt folosit).

A doua etapă constă în instalarea drenajului de gaz sub formă de țevi polimerice cu numeroase orificii. În timpul instalării, trebuie să se țină seama de faptul că vârfurile țevilor trebuie să depășească adâncimea de umplere planificată a reactorului. Diametrul conductelor de evacuare nu trebuie să depășească 7-8 centimetri.

Următoarea etapă este izolarea. După aceasta, puteți umple reactorul cu substratul pregătit, după care este învelit în film pentru a crește presiunea.

La a patra etapă sunt instalate domurile și conducta de evacuare, care este plasată în cel mai înalt punct al domului și conectează reactorul la rezervorul de gaz. Suportul de gaz poate fi căptușit cu cărămidă, deasupra este montată o plasă de oțel inoxidabil și acoperită cu ipsos.

O trapă este plasată în partea superioară a suportului de gaz, care se închide ermetic, și o conductă de gaz cu o supapă de egalizare a presiunii este îndepărtată din aceasta.

Important! Gazul rezultat trebuie îndepărtat și consumat în mod constant, deoarece depozitarea sa pe termen lung în partea liberă a bioreactorului poate provoca o explozie de la presiune înaltă. Este necesar să se asigure o etanșare cu apă, astfel încât biogazul să nu se amestece cu aerul.

Pentru a încălzi biomasa, puteți instala o bobină care provine din sistemul de încălzire al casei - aceasta este mult mai profitabilă din punct de vedere economic decât utilizarea încălzitoarelor electrice. Încălzirea externă poate fi asigurată cu ajutorul aburului; acest lucru va preveni supraîncălzirea materiilor prime peste normal.

În general, o instalație de biogaz de bricolaj nu este o structură atât de complexă, dar atunci când o amenajați, trebuie să acordați atenție celor mai mici detalii pentru a evita incendiile și distrugerea.

Informații suplimentare. Construirea chiar si a celei mai simple instalatii biologice trebuie formalizata cu actele corespunzatoare, trebuie sa aveti schema tehnologica si harta instalatiei echipamentelor, trebuie sa obtineti aviz de la Postul Sanitar si Epidemiologic, serviciile de pompieri si gaze.

În zilele noastre, utilizarea surselor alternative de energie câștigă amploare. Printre acestea, subsectorul bioenergiei este foarte promițător - producția de biogaz din deșeuri organice precum gunoi de grajd și siloz. Stațiile de producere a biogazului (industriale sau locuințe mici) pot rezolva problemele de eliminare a deșeurilor, obținerea de combustibil și căldură de mediu, precum și de îngrășăminte agricole de înaltă calitate.

Video

Una dintre problemele care trebuie rezolvate în agricultură este eliminarea gunoiului de grajd și a deșeurilor vegetale. Și aceasta este o problemă destul de gravă, care necesită o atenție constantă. Reciclarea necesită nu numai timp și efort, ci și cantități considerabile. Astăzi există cel puțin o modalitate de a transforma această durere de cap într-o sursă de venit: procesarea gunoiului de grajd în biogaz. Tehnologia se bazează pe procesul natural de descompunere a gunoiului de grajd și a reziduurilor vegetale din cauza bacteriilor pe care le conțin. Întreaga sarcină este de a crea condiții speciale pentru cea mai completă descompunere. Aceste condiții sunt absența accesului la oxigen și temperatura optimă (40-50 o C).

Toată lumea știe cum se aruncă cel mai des gunoiul de grajd: îl pun în grămezi, apoi, după fermentare, îl scot pe câmp. În acest caz, gazul rezultat este eliberat în atmosferă, iar 40% din azotul conținut în substanța inițială și cea mai mare parte a fosforului scapă de asemenea de acolo. Îngrășământul rezultat este departe de a fi ideal.

Pentru obținerea biogazului este necesar ca procesul de descompunere a gunoiului de grajd să aibă loc fără acces la oxigen, într-un volum închis. În acest caz, atât azotul, cât și fosforul rămân în produsul rezidual, iar gazul se acumulează în partea superioară a recipientului, de unde poate fi pompat cu ușurință. Există două surse de profit: gazul în sine și îngrășământul eficient. Mai mult, îngrășământul este de cea mai înaltă calitate și 99% sigur: majoritatea microorganismelor patogene și a ouălor de helminți mor, iar semințele de buruieni conținute în gunoi de grajd își pierd viabilitatea. Există chiar linii pentru ambalarea acestui reziduu.

A doua condiție prealabilă pentru procesul de procesare a gunoiului de grajd în biogaz este menținerea unei temperaturi optime. Bacteriile conținute în biomasă sunt inactive la temperaturi scăzute. Încep să acționeze la o temperatură ambientală de +30 o C. Mai mult, gunoiul de grajd conține două tipuri de bacterii:

Cele mai eficiente sunt plantele termofile cu temperaturi de la +43 o C la +52 o C: în ele, gunoiul de grajd este procesat timp de 3 zile, iar producția de la 1 litru de suprafață utilă a bioreactorului este de până la 4,5 litri de biogaz (acesta este putere maximă). Dar menținerea unei temperaturi de +50 o C necesită cheltuieli energetice semnificative, ceea ce nu este profitabil în orice climat. Prin urmare, instalațiile de biogaz funcționează adesea la temperaturi mezofile. În acest caz, timpul de procesare poate fi de 12-30 de zile, randamentul este de aproximativ 2 litri de biogaz la 1 litru de volum al bioreactorului.

Compoziția gazului variază în funcție de materiile prime și condițiile de procesare, dar este aproximativ după cum urmează: metan - 50-70%, dioxid de carbon - 30-50% și conține, de asemenea, o cantitate mică de hidrogen sulfurat (mai puțin de 1 %) și cantități foarte mici de compuși de amoniac, hidrogen și azot. În funcție de designul instalației, biogazul poate conține o cantitate semnificativă de vapori de apă, care va necesita uscare (altfel pur și simplu nu va arde). Cum arată o instalație industrială este demonstrat în videoclip.

Se poate spune că este o întreagă fabrică de producție de gaz. Dar pentru o fermă privată sau o fermă mică astfel de volume sunt inutile. Cea mai simplă instalație de biogaz este ușor de realizat cu propriile mâini. Dar întrebarea este: „Unde ar trebui să fie trimis mai departe biogazul?” Căldura de ardere a gazului rezultat este de la 5340 kcal/m3 până la 6230 kcal/m3 (6,21 - 7,24 kWh/m3). Prin urmare, poate fi alimentat la un cazan pe gaz pentru a genera căldură (încălzire și apă caldă), sau la o instalație de generare a energiei electrice, la o sobă pe gaz etc. Așa folosește Vladimir Rashin, proiectant de instalații de biogaz, gunoiul de grajd din ferma sa de prepelițe.

Se pare că, dacă aveți cel puțin o cantitate decentă de animale și păsări de curte, puteți satisface pe deplin nevoile fermei dvs. de căldură, gaz și electricitate. Și dacă instalați instalații de gaz pe mașini, atunci va furniza și combustibil pentru flotă. Având în vedere că ponderea resurselor energetice în costul de producție este de 70-80%, puteți economisi doar la un bioreactor și apoi câștigați mulți bani. Mai jos este o captură de ecran a unui calcul economic al rentabilității unei instalații de biogaz pentru o fermă mică (din septembrie 2014). Ferma nu poate fi numită mică, dar cu siguranță nici nu este mare. Ne cerem scuze pentru terminologie - acesta este stilul autorului.

Aceasta este o defalcare aproximativă a costurilor necesare și a posibilelor scheme de venituri pentru instalațiile de biogaz de casă

Scheme de instalații de biogaz de casă

Cea mai simplă schemă a unei instalații de biogaz este un recipient sigilat - un bioreactor, în care se toarnă suspensia preparată. În consecință, există o trapă pentru încărcarea gunoiului de grajd și o trapă pentru descărcarea materiilor prime prelucrate.

Cea mai simplă schemă a unei instalații de biogaz fără clopoței și fluiere

Recipientul nu este umplut complet cu substrat: 10-15% din volum ar trebui să rămână liber pentru a colecta gaz. În capacul rezervorului este încorporată o conductă de evacuare a gazului. Deoarece gazul rezultat conține o cantitate destul de mare de vapori de apă, nu va arde sub această formă. Prin urmare, este necesar să-l treceți printr-un sigiliu de apă pentru a-l usca. În acest dispozitiv simplu, majoritatea vaporilor de apă se vor condensa, iar gazul va arde bine. Apoi, este recomandabil să curățați gazul de hidrogen sulfurat neinflamabil și numai atunci acesta poate fi furnizat la un suport de gaz - un recipient pentru colectarea gazului. Și de acolo poate fi distribuit consumatorilor: alimentat la un cazan sau cuptor cu gaz. Urmărește videoclipul pentru a vedea cum să faci filtre pentru o instalație de biogaz cu propriile mâini.

La suprafață sunt amplasate instalații industriale mari. Și acest lucru, în principiu, este de înțeles - volumul lucrărilor de teren este prea mare. Dar la fermele mici, vasul buncărului este îngropat în pământ. Acest lucru, în primul rând, vă permite să reduceți costul menținerii temperaturii necesare și, în al doilea rând, într-o curte privată există deja suficiente tot felul de dispozitive.

Containerul poate fi luat gata făcut, sau din cărămidă, beton etc., într-o groapă săpată. Dar, în acest caz, va trebui să aveți grijă de etanșeitatea și impermeabilitatea aerului: procesul este anaerob - fără acces la aer, de aceea este necesar să creați un strat impenetrabil oxigenului. Structura se dovedește a fi multistratificată, iar producția unui astfel de buncăr este un proces lung și costisitor. Prin urmare, este mai ieftin și mai ușor să îngropați un recipient gata făcut. Anterior, acestea erau neapărat butoaie metalice, adesea din oțel inoxidabil. Astăzi, odată cu apariția pe piață a containerelor din PVC, le puteți folosi. Sunt neutre din punct de vedere chimic, au o conductivitate termică scăzută, o durată de viață lungă și sunt de câteva ori mai ieftine decât oțelul inoxidabil.

Dar instalația de biogaz descrisă mai sus va avea o productivitate scăzută. Pentru a activa procesul de prelucrare, este necesară amestecarea activă a masei situate în buncăr. În caz contrar, la suprafața sau în grosimea substratului se formează o crustă care încetinește procesul de descompunere, iar la ieșire se produce mai puțin gaz. Amestecarea se realizează în orice mod disponibil. De exemplu, așa cum se demonstrează în videoclip. În acest caz, se poate face orice unitate.

Există o altă modalitate de amestecare a straturilor, dar este nemecanică - barbitație: gazul generat este alimentat sub presiune în partea inferioară a recipientului cu gunoi de grajd. Ridicându-se în sus, bulele de gaz vor sparge crusta. Deoarece este furnizat același biogaz, nu vor exista modificări în condițiile de procesare. De asemenea, acest gaz nu poate fi considerat un consum - va ajunge din nou în rezervorul de benzină.

După cum am menționat mai sus, o performanță bună necesită temperaturi ridicate. Pentru a nu cheltui prea mulți bani pe menținerea acestei temperaturi, trebuie să aveți grijă de izolație. Ce tip de izolator termic să alegi, desigur, depinde de tine, dar astăzi cel mai optim este spuma de polistiren. Nu se teme de apă, nu este afectat de ciuperci și rozătoare, are o durată lungă de viață și o performanță excelentă de izolare termică.

Forma bioreactorului poate fi diferită, dar cea mai comună este cilindrica. Nu este ideal din punct de vedere al complexității amestecării substratului, dar este folosit mai des pentru că oamenii au acumulat multă experiență în construirea unor astfel de recipiente. Și dacă un astfel de cilindru este împărțit de o partiție, atunci ele pot fi folosite ca două rezervoare separate în care procesul este deplasat în timp. În acest caz, un element de încălzire poate fi încorporat în pereți despărțitori, rezolvând astfel problema menținerii temperaturii în două camere simultan.

În cea mai simplă versiune, instalațiile de biogaz de casă sunt o groapă dreptunghiulară, ai cărei pereți sunt din beton, iar pentru etanșeitate sunt tratate cu un strat de fibră de sticlă și rășină poliesterică. Acest recipient este echipat cu un capac. Este extrem de incomod de utilizat: încălzirea, amestecarea și îndepărtarea masei fermentate este dificil de implementat și este imposibil să se obțină o prelucrare completă și o eficiență ridicată.

Situația este puțin mai bună cu instalațiile de procesare a gunoiului de grajd cu biogaz de șanț. Au margini teșite, facilitând încărcarea gunoiului de grajd proaspăt. Dacă faceți fundul într-o pantă, atunci masa fermentată se va deplasa într-o parte prin gravitație și va fi mai ușor să o selectați. În astfel de instalații, este necesar să se asigure izolație termică nu numai pentru pereți, ci și pentru capac. Nu este dificil să implementați o astfel de instalație de biogaz cu propriile mâini. Dar procesarea completă și cantitatea maximă de gaz nu pot fi realizate în ea. Chiar și cu încălzire.

Problemele tehnice de bază au fost tratate și acum cunoașteți mai multe modalități de a construi o instalație pentru producerea de biogaz din gunoi de grajd. Există încă nuanțe tehnologice.

Ce poate fi reciclat și cum să obțineți rezultate bune

Gunoiul de grajd oricărui animal conține organismele necesare procesării sale. S-a descoperit că mai mult de o mie de microorganisme diferite sunt implicate în procesul de fermentație și producția de gaze. Substanțele formatoare de metan joacă cel mai important rol. De asemenea, se crede că toate aceste microorganisme se găsesc în proporții optime în gunoiul de grajd de bovine. În orice caz, la prelucrarea acestui tip de deșeuri în combinație cu materie vegetală, se eliberează cea mai mare cantitate de biogaz. Tabelul prezintă datele medii pentru cele mai comune tipuri de deșeuri agricole. Vă rugăm să rețineți că această cantitate de gaz poate fi obținută în condiții ideale.

Pentru o productivitate bună este necesar să se mențină o anumită umiditate a substratului: 85-90%. Dar trebuie folosită apă care nu conține substanțe chimice străine. Solvenții, antibioticele, detergenții etc. au un efect negativ asupra proceselor. De asemenea, pentru ca procesul să decurgă normal, lichidul nu trebuie să conțină fragmente mari. Dimensiuni maxime ale fragmentelor: 1*2 cm, cele mai mici sunt mai bune. Prin urmare, dacă intenționați să adăugați ingrediente din plante, trebuie să le măcinați.

Este important pentru prelucrarea normală în substrat să se mențină un nivel optim de pH: între 6,7-7,6. De obicei, mediul are o aciditate normală și doar ocazional bacteriile care formează acid se dezvoltă mai repede decât bacteriile care formează metan. Atunci mediul devine acid, producția de gaz scade. Pentru a obține valoarea optimă, adăugați var obișnuit sau sifon pe substrat.

Acum puțin despre timpul necesar procesării gunoiului de grajd. În general, timpul depinde de condițiile create, dar primul gaz poate începe să curgă deja în a treia zi după începerea fermentației. Cea mai activă formare de gaz are loc atunci când gunoiul de grajd se descompune cu 30-33%. Pentru a vă da o senzație de timp, să spunem că după două săptămâni substratul se descompune cu 20-25%. Adică, în mod optim procesarea ar trebui să dureze o lună. În acest caz, îngrășământul este de cea mai bună calitate.

Calculul volumului recipientului pentru procesare

Pentru fermele mici, instalarea optimă este una constantă - atunci când gunoiul de grajd proaspăt este furnizat zilnic în porții mici și îndepărtat în aceleași porții. Pentru ca procesul să nu fie perturbat, ponderea încărcăturii zilnice nu trebuie să depășească 5% din volumul procesat.

Instalațiile de casă pentru procesarea gunoiului de grajd în biogaz nu sunt apogeul perfecțiunii, dar sunt destul de eficiente

Pe baza acestui lucru, puteți determina cu ușurință volumul necesar al rezervorului pentru o instalație de biogaz de casă. Trebuie să înmulțiți volumul zilnic de gunoi de grajd din ferma dvs. (deja în stare diluată cu o umiditate de 85-90%) cu 20 (aceasta este pentru temperaturi mezofile, pentru temperaturi termofile va trebui să vă înmulțiți cu 30). La cifra rezultată trebuie să adăugați încă 15-20% - spațiu liber pentru colectarea biogazului sub dom. Știi parametrul principal. Toate costurile suplimentare și parametrii sistemului depind de schema de instalație de biogaz aleasă pentru implementare și de modul în care veți face totul. Este foarte posibil să te descurci cu materiale improvizate sau poți comanda o instalare la cheie. Dezvoltarile fabricii vor costa de la 1,5 milioane de euro, instalatiile de la Kulibin vor fi mai ieftine.

Înregistrare legală

Instalația va trebui să fie coordonată cu SES, inspectoratul de gaze și pompierii. Vei avea nevoie:

• Schema tehnologica a instalatiei.
• Planul de amenajare al echipamentelor și componentelor cu referire la instalația în sine, locația de instalare a unității termice, locația conductelor și a rețelei de energie și conexiunile pompelor. Diagrama ar trebui să indice paratrăsnetul și căile de acces.
• Dacă instalația va fi amplasată în interior, atunci va fi necesar și un plan de ventilație, care va asigura un schimb de cel puțin opt ori a întregului aer din cameră.

După cum vedem, nu ne putem lipsi de birocrație aici.

În sfârșit, puțin despre performanța instalării. În medie, o instalație de biogaz produce pe zi un volum de gaz de două ori mai mare decât volumul util al rezervorului. Adică, 40 m 3 de suspensie vor produce 80 m 3 de gaz pe zi. Aproximativ 30% vor fi cheltuiți pentru asigurarea procesului în sine (cheltuiala principală este încălzirea). Acestea. la ieșire veți primi 56 m 3 de biogaz pe zi. Conform statisticilor, pentru a acoperi nevoile unei familii de trei persoane și pentru a încălzi o casă de dimensiuni medii este nevoie de 10 m 3. În sold net aveți 46 m3 pe zi. Și asta cu o mică instalare.

Rezultate

Investind o anumită sumă de bani în înființarea unei fabrici de biogaz (fie cu propriile mâini, fie la cheie), nu numai că vă veți satisface propriile nevoi și nevoi de căldură și gaze, dar veți putea și vinde gaz, precum si ingrasaminte de calitate superioara rezultate in urma prelucrarii.

O instalație de biogaz este o unitate specială care vă permite să procesați deșeurile agricole și din industria alimentară în îngrășăminte biologice și gaze biologice.

Utilizarea unei astfel de instalații vă permite să scăpați rapid de diverse tipuri de gunoi de grajd (inclusiv excremente de păsări), să procesați reziduurile vegetale (siloz iernat, vârfuri de culturi alimentare etc.) și să eliminați eficient deșeurile organice din abatoare și fermele de păsări. Timpul de obținere a deșeurilor biologice și a gazelor depinde de densitatea materialelor prelucrate și de cantitatea acestora.

Astfel de instalații sunt cel mai răspândite în țări precum Germania și Olanda. În ultimii ani, un număr mare de ferme și fabrici de producție alimentară din China au fost, de asemenea, echipate cu instalații de biogaz de producție proprie.

Construcția unei centrale de biogaz. Trebuie spus că centralele de biogaz au un design foarte simplu. Modelele moderne de astfel de instalații au un grad suficient de automatizare și necesită un control uman minim. Deci, o instalație modernă de biogaz constă din:

• Un container de tranziție în care intră materiile prime chiar la începutul procesării pentru încălzire.
• Mixere pentru măcinarea particulelor mari de iarbă și gunoi de grajd.
• Un recipient de gaz (suport de gaz), în care este stocat gazul rezultat, este necesar pentru a menține rezervele și presiunea în sistem.
• Bioreactorul este cea mai importantă parte a unei instalații de biogaz, în care are loc fermentarea materiilor prime și se produce gaz.
• Sistem de gaz, un set de țevi și furtunuri pentru alimentarea și evacuarea gazului rezultat.
• Separatoarele sortează materiile prime procesate în îngrășăminte solide și lichide.
• Pompe pentru pomparea materiilor prime si a apei.
• Dispozitive pentru măsurarea și monitorizarea presiunii în reactor și a temperaturii lichidului de încălzire.
• O stație de cogenerare servește la distribuirea gazului rezultat.
• Arzătoarele de urgență pentru evacuarea excesului de gaz din reactor și rezervor de gaz sunt necesare pentru a menține o anumită presiune.

La prima vedere, se pare că proiectarea unei centrale de biogaz este prea complexă și confuză și include unități și componente scumpe. Cu toate acestea, în realitate, acest lucru este departe de a fi cazul. Majoritatea componentelor au nume amenințătoare, dar de fapt se bazează pe obiecte de zi cu zi. În orice caz, modele similare au fost folosite de oameni din întreaga lume de mulți ani, ceea ce înseamnă că principiul de funcționare al instalației poate fi înțeles fără nicio dificultate.

Principiul de funcționare al unei instalații de biogaz. Înainte de a trece la o examinare detaliată a principiului de funcționare al unei instalații de biogaz, trebuie spus că acest dispozitiv a apărut numai datorită proceselor de fermentație și descompunere. După cum știți, orice substanță organică (în timp și în condiții adecvate) se descompune în substanțe chimice simple, dintre care una este biogazul. Pe principiile fermentației și degradarii este creată orice instalație de biogaz, iar componentele și ansamblurile suplimentare au funcții auxiliare sau de control.

Etapele funcționării unei instalații de biogaz.

• 1. Livrarea produselor prelucrate și a deșeurilor la instalație. Dacă deșeurile sunt lichide, este indicat să le livrați la reactor folosind pompe specializate. Mai multe deșeuri solide pot fi livrate în reactor manual sau prin intermediul unei benzi transportoare. În unele cazuri, este recomandabil să încălziți deșeurile pentru a crește rata de fermentație și degradare în bioreactor. Pentru încălzirea deșeurilor se folosește un rezervor de tranziție, în care produsele prelucrate sunt aduse la temperatura necesară.
• 2. Prelucrare într-un reactor. După rezervorul de tranziție, deșeurile pregătite (și încălzite!) intră în reactor. Un bioreactor de înaltă calitate este o structură ermetică realizată din oțel sau beton deosebit de puternic, cu un strat special anti-acid. Fără greșeală, reactorul trebuie să aibă o izolație termică și gazoasă ideală. Chiar și cea mai mică intrare de aer sau scăderea temperaturii va opri procesul de fermentație și degradare. Reactorul este încălzit folosind tuburi de apă caldă. Sistemul este autonom. Apa este încălzită folosind biogazul produs. Reactorul funcționează fără acces la oxigen, într-un mediu complet închis. De câteva ori pe zi, folosind o pompă, puteți adăuga noi porțiuni de substanță procesată la aceasta. Regimul optim de temperatură pentru reactor este de aproximativ 40 de grade Celsius. Dacă temperatura este mai scăzută, procesul de fermentație va încetini semnificativ. Dacă creșteți temperatura, se va produce o evaporare rapidă a apei, ceea ce nu va permite deșeurilor să se dezintegreze complet. Pentru a accelera procesul de fermentare se folosește un mixer special. Acest dispozitiv amestecă substanța în reactor după o anumită perioadă de timp.
• 3. Producerea produsului finit. După un anumit timp (de la câteva ore la câteva zile), apar primele rezultate ale fermentației. Acestea sunt biogaz și îngrășăminte biologice. Ca urmare, biogazul rezultat ajunge într-un suport de gaz (rezervor de stocare a gazului). Presiunea gazului din rezervoarele de gaz este reglată prin supape. În cazul presiunii excesive, vor fi activate arzătoarele de urgență, care pur și simplu vor arde excesul de gaz, stabilizând astfel presiunea. Biogazul rezultat trebuie uscat. Abia după aceasta poate fi folosit ca gazul natural obișnuit. Separat, trebuie spus că pentru a menține funcționarea unei centrale de biogaz este nevoie de aproximativ 15% din gazul produs. La rândul lor, îngrășămintele biologice ajung într-un rezervor special pregătit cu separator. Există o împărțire în îngrășăminte solide (vermicompost) și lichide. Vermicompostul reprezintă doar aproximativ 5% din cantitatea totală de îngrășământ primită. De fapt, îngrășămintele pot fi utilizate imediat în scopul lor. Nu necesită procesare suplimentară. Mai mult, în Europa există linii întregi de producție care ambalează îngrășămintele biologice rezultate în recipiente din plastic. Comercializarea unor astfel de îngrășăminte este o afacere destul de profitabilă. Funcționarea instalației de biogaz este continuă. Pentru a spune simplu, noi porțiuni de material procesat intră în mod constant în reactor, iar îngrășămintele biologice și gazele intră constant în rezervorul de gaz și în rezervorul de separare.

Exploatarea și instalarea unei instalații de biogaz. Instalarea unei instalații de biogaz este strict individuală. Nu puteți pur și simplu să aduceți și să asamblați toate componentele. Este necesar să se efectueze o serie întreagă de lucrări pregătitoare, să sape mai multe gropi mari și să se realizeze izolarea de înaltă calitate a reactorului. Este necesar să se ia în considerare toate caracteristicile individuale ale unei ferme sau întreprinderi și să se facă ca instalația de biogaz să fie relevantă pentru sarcini specifice. O singură persoană poate monitoriza instalația de biogaz, deoarece procesul de procesare este complet automatizat. Funcționarea instalației nu necesită cheltuieli mari. Cu grijă și întreținere în timp util, costul anual de întreținere a unei astfel de instalații nu va depăși 5% din costul inițial.

Avantajele utilizării unei instalații de biogaz. O instalație de biogaz este un dispozitiv cu adevărat magic care vă permite să obțineți lucruri cu adevărat necesare din deșeurile industriale și gunoi de grajd. În special, puteți obține:

• Biogaz
• Îngrășăminte biologice
• Energie electrică și termică
• Combustibil pentru mașini.

Pentru a transforma biogazul în energie electrică și termică, este necesară dotarea instalației cu unități suplimentare. Acest lucru crește costul instalației în sine, dar vă permite să obțineți o autonomie semnificativă față de utilități și să reduceți semnificativ facturile. Dacă mașina este echipată cu echipament de gaz, atunci poate fi alimentată cu gaz produs de o instalație de biogaz. În mod natural, gazul biologic va necesita o purificare suplimentară, care va filtra dioxidul de carbon. După aceasta, mașina va putea circula cu gazul produs de instalația de biogaz. Acest lucru ajută la economisirea semnificativă la achiziționarea de benzină, care este foarte profitabilă la prețurile curente ale combustibilului.

Cine are nevoie de o instalație de biogaz?

După cum am menționat mai sus, o instalație de biogaz este un dispozitiv complex din punct de vedere tehnic care necesită o instalare profesională și o întreținere la timp.

Prin urmare, un mic fermier a cărui fermă este formată din o duzină de vaci și câteva hectare de teren cu siguranță nu are nevoie de astfel de echipamente. Pur și simplu nu are suficient gunoi de grajd și alte îngrășăminte pentru a face instalația de biogaz să funcționeze non-stop și să genereze venituri semnificative. Și este cu totul altă chestiune dacă vorbim despre o fermă mare, o fermă de păsări sau o fabrică de procesare a cărnii. Aceste industrii generează sute de kilograme de diverse deșeuri în fiecare zi, care pur și simplu nu au încotro. Pentru ei, achiziționarea unei instalații de biogaz este aproape singura modalitate de a rezolva problema eliminării deșeurilor și, în același timp, de a primi gratuit gaz, electricitate și îngrășăminte biologice.

După cum arată practica, astfel de sisteme de biogaz încep să se achite singure în 2 ani de la instalare. Având în vedere că durata medie de viață a unei instalații este de 25 de ani, nu este greu de calculat profitul pe care îl vor aduce astfel de echipamente.