Biogas iz sijena i trave. Alternativno grijanje - bioplin

Tehnologija nije nova. Počeo je da se razvija još u 18. veku, kada je Jan Helmont, hemičar, otkrio da stajnjak ispušta gasove koji su zapaljivi.

Njegovo istraživanje nastavili su Alessandro Volta i Humphrey Davy, koji su pronašli metan u mješavini plina. Krajem 19. vijeka u Engleskoj se biogas iz stajnjaka koristio za ulične svjetiljke. Sredinom 20. stoljeća otkrivene su bakterije koje proizvode metan i njegove prekursore.

Činjenica je da tri grupe mikroorganizama naizmjenično rade u stajnjaku, hraneći se otpadnim proizvodima prethodnih bakterija. Prve počinju djelovati acetogene bakterije, koje rastvaraju ugljikohidrate, proteine ​​i masti u kaši.

Nakon obrade opskrbe hranjivim tvarima anaerobnim mikroorganizmima nastaju metan, voda i ugljični dioksid. Zbog prisustva vode, biogas u ovoj fazi nije u stanju da gori – potrebno mu je prečišćavanje, pa se propušta kroz postrojenja za prečišćavanje.

Šta je biometan

Gas koji se dobija kao rezultat razgradnje biomase stajnjaka je analog prirodnog gasa. Skoro 2 puta je lakši od vazduha, pa se uvek diže. Ovo objašnjava tehnologiju umjetne proizvodnje: na vrhu se ostavlja slobodan prostor kako bi se supstanca mogla osloboditi i akumulirati, odakle se zatim ispumpava za vlastite potrebe.

Metan u velikoj mjeri utječe na efekat staklene bašte – mnogo više od ugljičnog dioksida – 21 puta. Stoga tehnologija prerade stajnjaka nije samo ekonomičan, već i ekološki prihvatljiv način zbrinjavanja životinjskog otpada.

Biometan se koristi za sljedeće potrebe:

• kuhanje;

• u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem automobila;

• za grijanje privatne kuće.

Biogas proizvodi veliku količinu topline. 1 kubni metar je ekvivalentan sagorevanju 1,5 kg uglja.

Kako se proizvodi biometan?

Može se dobiti ne samo od stajnjaka, već i od algi, biljne materije, masti i drugog životinjskog otpada, te ostataka prerade sirovina iz ribarnica. U zavisnosti od kvaliteta izvornog materijala i njegovog energetskog kapaciteta zavisi i konačni prinos gasne mešavine.

Minimalna količina dobijenog gasa je 50 kubnih metara po toni stočnog stajnjaka. Maksimalno - 1.300 kubnih metara nakon prerade životinjske masti. Sadržaj metana je do 90%.

Jedna vrsta biološkog gasa je deponijski gas. Nastaje tokom razgradnje smeća na prigradskim deponijama. Zapad već ima opremu koja prerađuje otpad stanovništva i pretvara ga u gorivo. Kao vrsta poslovanja, ima neograničene resurse.

Njegova sirovinska baza uključuje:

• prehrambena industrija;

• stočarstvo;

• uzgoj peradi;

• postrojenja za ribarstvo i preradu;

• mljekare;

• proizvodnja alkoholnih i niskoalkoholnih pića.

Svaka industrija je prisiljena da odlaže svoj otpad - to je skupo i neisplativo. Kod kuće, uz pomoć male domaće instalacije, možete riješiti nekoliko problema odjednom: besplatno grijanje kuće, gnojivo zemljište visokokvalitetne hranljive materije preostale preradom stajnjaka, oslobađajući prostor i eliminišući mirise.

Tehnologija proizvodnje biogoriva

Sve bakterije koje sudjeluju u stvaranju bioplina su anaerobne, odnosno ne trebaju kisik za funkcioniranje. Da bi se to postiglo, izrađeni su potpuno zatvoreni spremnici za fermentaciju, čije izlazne cijevi također ne propuštaju zrak izvana.

Nakon ulivanja sirove tečnosti u rezervoar i podizanja temperature na potrebnu vrednost, bakterije počinju da rade. Počinje se oslobađati metan, koji se diže s površine muljne smjese. Šalje se u posebne jastuke ili rezervoare, nakon čega se filtrira i završava u plinskim bocama.

Tečni otpad od bakterija akumulira se na dnu, odakle se periodično ispumpava i šalje u skladište. Nakon toga, nova porcija stajnjaka se pumpa u rezervoar.

Temperaturni režim funkcionisanja bakterija

Za preradu stajnjaka u biogas potrebno je stvoriti pogodne uslove za rad bakterija. neki od njih se aktiviraju na temperaturama iznad 30 stepeni - mezofilni. Istovremeno, proces je sporiji i prvi proizvod se može dobiti nakon 2 sedmice.

Termofilne bakterije rade na temperaturama od 50 do 70 stepeni. Vrijeme potrebno za dobivanje biogasa iz stajnjaka je smanjeno na 3 dana. U ovom slučaju, otpad je fermentisani mulj koji se koristi na poljima kao đubrivo za poljoprivredne kulture. U mulju nema patogenih mikroorganizama, helminta i korova, koji umiru kada su izloženi visokim temperaturama.

Postoji posebna vrsta termofilnih bakterija koje mogu preživjeti u okruženju zagrijanom do 90 stepeni. Dodaju se sirovinama kako bi se ubrzao proces fermentacije.

Smanjenje temperature dovodi do smanjenja aktivnosti termofilnih ili mezofilnih bakterija. U privatnim domaćinstvima češće se koriste mezofili, jer ne zahtijevaju posebno zagrijavanje tekućine, a proizvodnja plina je jeftinija. Nakon toga, kada se primi prva serija plina, može se koristiti za zagrijavanje reaktora termofilnim mikroorganizmima.

Bitan! Metanogeni ne podnose nagle promene temperature, pa se zimi moraju stalno održavati na toplom.

Kako pripremiti sirovine za sipanje u reaktor

Za proizvodnju bioplina iz stajnjaka nije potrebno posebno unositi mikroorganizme u tekućinu, jer se oni već nalaze u životinjskom izmetu. Potrebno je samo održavati temperaturu i na vrijeme dodati novi rastvor stajnjaka. Mora se pravilno pripremiti.

Vlažnost rastvora treba da bude 90% (konzistencija tečne pavlake), Stoga se suhe vrste izmeta prvo pune vodom - zečji izmet, konjski izmet, ovčji izmet, kozji izmet. Svinjski gnoj u čistom obliku nije potrebno razrjeđivati, jer sadrži puno urina.

Sljedeći korak je razbijanje krutih materija stajnjaka. Što je frakcija finija, to će bakterije bolje obraditi smjesu i više plina će se osloboditi. U tu svrhu instalacije koriste mješalicu koja stalno radi. Smanjuje rizik od stvaranja tvrde kore na površini tečnosti.

Za proizvodnju bioplina pogodne su one vrste stajnjaka koje imaju najveću kiselost. Nazivaju se i hladnim - svinjskim i kravljim. Smanjenje kiselosti zaustavlja aktivnost mikroorganizama, pa je potrebno na početku pratiti koliko im je vremena potrebno da u potpunosti prerade zapreminu rezervoara. Zatim dodajte sljedeću dozu.

Tehnologija prečišćavanja plina

Preradom stajnjaka u biogas dobija se:

• 70% metan;

• 30% ugljičnog dioksida;

• 1% nečistoća sumporovodika i drugih isparljivih jedinjenja.

Da bi biogas postao pogodan za upotrebu na farmi, mora se očistiti od nečistoća. Za uklanjanje sumporovodika koriste se posebni filteri. Činjenica je da hlapljiva jedinjenja sumporovodika, otapajući se u vodi, formiraju kiselinu. Doprinosi pojavi hrđe na zidovima cijevi ili rezervoara ako su izrađeni od metala.

• Dobiveni plin se komprimira pod pritiskom od 9-11 atmosfera.

• Unosi se u rezervoar vode, gde se nečistoće rastvaraju u tečnosti.

U industrijskom obimu za čišćenje se koriste vapno ili aktivni ugljen, kao i specijalni filteri.

Kako smanjiti sadržaj vlage

Postoji nekoliko načina da se sami riješite nečistoća vode u plinu. Jedan od njih je princip aparata za mjesečni aparat. Hladna cijev usmjerava plin prema gore. Tečnost se kondenzuje i teče dole. Da biste to učinili, cijev se polaže ispod zemlje, gdje je temperatura prirodno smanjuje se. Kako raste, raste i temperatura, a osušeni plin ulazi u skladište.

Druga opcija je vodeni pečat. Nakon izlaska, plin ulazi u posudu s vodom i tamo se čisti od nečistoća. Ova metoda se naziva jednostepena, kada se biogas odmah očisti od svih isparljivih tvari i vlage pomoću vode.

Koje se instalacije koriste za proizvodnju biogasa?

Ako se instalacija planira nalaziti u blizini farme, tada bi najbolja opcija bila sklopiva konstrukcija koja se lako može prenijeti na drugu lokaciju. Glavni element instalacije je bioreaktor u koji se ulijevaju sirovine i odvija se proces fermentacije. Velika preduzeća koriste rezervoare zapremine 50 kubnih metara.

U privatnim farmama, podzemni rezervoari se grade kao bioreaktor. Polažu se od cigle u pripremljenu rupu i premazuju cementom. Beton povećava sigurnost konstrukcije i sprječava ulazak zraka. Količina zavisi od toga koliko se sirovina dnevno dobije od domaćih životinja.

Površinski sistemi su takođe popularni kod kuće. Po želji, instalacija se može rastaviti i premjestiti na drugu lokaciju, za razliku od stacionarnog podzemnog reaktora. Kao rezervoari koriste se plastične, metalne ili polivinilhloridne bačve.

Po vrsti kontrole postoje:

• automatske stanice u kojima se punjenje i ispumpavanje otpadnih sirovina obavlja bez ljudske intervencije;

• mehanički, gdje se cijeli proces kontrolira ručno.

Pomoću pumpe možete olakšati pražnjenje rezervoara u koji otpada otpad nakon fermentacije. Neki majstori koriste pumpe za pumpanje plina iz jastuka (na primjer, unutrašnje gume automobila) u postrojenje za tretman.

Shema domaće instalacije za proizvodnju bioplina iz stajnjaka

Prije izgradnje bioplinskog postrojenja na vašoj lokaciji, morate se upoznati s potencijalnim opasnostima koje mogu uzrokovati eksploziju reaktora. Glavni uslov je nedostatak kiseonika.

Metan je eksplozivan gas i može se zapaliti, ali da bi to učinio mora se zagrijati iznad 500 stepeni. Ako se biogas pomiješa sa zrakom, nastat će natpritisak koji će razbiti reaktor. Beton može popucati i neće biti prikladan za dalju upotrebu.

Video: Biogas iz ptičjeg izmeta

Da biste spriječili pritisak da otkine poklopac, koristite protuuteg, zaštitnu brtvu između poklopca i rezervoara. Kontejner nije u potpunosti napunjen - trebao bi biti barem 10% zapremine za oslobađanje gasa. Bolje – 20%.

Dakle, da biste napravili bioreaktor sa svim dodacima na vašoj lokaciji, trebate:

• Dobro je odabrati mjesto tako da se nalazi dalje od stanovanja (nikad se ne zna).

• Izračunajte procijenjenu količinu stajnjaka koju životinje proizvode dnevno. Kako računati - pročitajte u nastavku.

• Odlučite gdje ćete postaviti cijevi za utovar i istovar, kao i cijev za kondenzaciju vlage u nastalom plinu.

• Odlučite se za lokaciju spremnika za otpad (đubrivo je zadano).

• Iskopajte jamu na osnovu proračuna količine sirovina.

• Odaberite posudu koja će služiti kao rezervoar za stajnjak i ugradite ga u jamu. Ako se planira betonski reaktor, tada se dno jame napuni betonom, zidovi se oblažu ciglama i malterišu betonskim malterom. Nakon toga treba mu dati vremena da se osuši.

• Veze između reaktora i cijevi također su zaptivene u fazi polaganja rezervoara.

• Opremiti otvor za pregled reaktora. Između njega se postavlja zaptivena brtva.

Ako je klima hladna, onda prije betoniranja ili ugradnje plastičnog spremnika razmislite o načinima kako ga zagrijati. To mogu biti uređaji za grijanje ili traka koja se koristi u tehnologiji "toplog poda".

Na kraju rada provjerite curenje reaktora.

Proračun količine gasa

Od jedne tone stajnjaka možete dobiti oko 100 kubnih metara gasa. Pitanje: Koliko legla kućni ljubimci proizvode dnevno?

• piletina – 165 g dnevno;

• krava – 35 kg;

• koza – 1 kg;

• konj – 15 kg;

• ovce – 1 kg;

• svinja – 5 kg.

Pomnožite ove brojke sa brojem grla i dobit ćete dnevnu dozu izmeta koji treba preraditi.

Više gasa dolazi od krava i svinja. Ako u smjesu dodate energetski moćne biljke kao što su kukuruz, repa i proso, količina bioplina će se povećati. Močvarne biljke i alge imaju veliki potencijal.

Najveći je za otpad iz pogona za preradu mesa. Ako postoje takve farme u blizini, onda možemo sarađivati ​​i postaviti jedan reaktor za sve. Period povrata za bioreaktor je 1-2 godine.

Otpad biomase nakon proizvodnje plina

Nakon obrade stajnjaka u reaktoru, nusproizvod je biotalj. Tokom anaerobne obrade otpada, bakterije otapaju oko 30% organske materije. Ostatak se oslobađa nepromijenjen.

Tečna tvar je također nusproizvod metanske fermentacije i također se koristi u poljoprivredi za ishranu korijena.

Ugljični dioksid je otpadna frakcija koju proizvođači bioplina nastoje ukloniti. Ali ako ga otopite u vodi, onda i ova tekućina može biti korisna.

Potpuna iskorišćenost proizvoda biogas postrojenja

Da bi se proizvodi dobijeni preradom stajnjaka u potpunosti iskoristili, potrebno je održavati staklenik. Prvo, organsko đubrivo se može koristiti za cjelogodišnji uzgoj povrća, čiji će prinos biti stabilan.

Drugo, ugljični dioksid se koristi kao gnojivo - korijensko ili folijarno, a njegov izlaz je oko 30%. Biljke upijaju ugljični dioksid iz zraka i istovremeno bolje rastu i dobivaju zelenu masu. Ako se posavjetujete sa stručnjacima u ovoj oblasti, oni će vam pomoći da instalirate opremu koja pretvara ugljični dioksid iz tekućeg oblika u hlapljivu tvar.

Video: Biogas za 2 dana

Činjenica je da za održavanje stočne farme dobijeni energetski resursi mogu biti veliki, posebno ljeti, kada grijanje štale ili svinjca nije potrebno.

Stoga se preporučuje bavljenje još jednom profitabilnom djelatnošću - ekološki prihvatljivim staklenikom. Preostali proizvodi mogu se čuvati u rashlađenim prostorijama - koristeći istu energiju. Rashladna ili bilo koja druga oprema može raditi na električnu energiju koju proizvodi plinska baterija.

Koristiti kao đubrivo

Osim za proizvodnju plina, bioreaktor je koristan jer se otpad koristi kao vrijedno gnojivo, koje zadržava gotovo sav dušik i fosfate. Prilikom dodavanja stajnjaka u tlo, 30-40% azota se nepovratno gubi.

Da bi se smanjio gubitak dušičnih tvari, u tlo se dodaje svježi izmet, ali tada oslobođeni metan oštećuje korijenski sistem biljaka. Nakon prerade stajnjaka, metan se koristi za sopstvene potrebe, a sve hranljive materije se čuvaju.

Nakon fermentacije, kalij i fosfor prelaze u helatirani oblik, koji biljke apsorbiraju za 90%. Ako pogledate generalno, tada 1 tona fermentiranog stajnjaka može zamijeniti 70 - 80 tona običnog životinjskog izmeta.

Anaerobna obrada čuva sav dušik prisutan u stajnjaku, pretvarajući ga u amonijumski oblik, što povećava prinos bilo kojeg usjeva za 20%.

Ova supstanca nije opasna za korijenski sistem i može se primijeniti 2 sedmice prije sadnje usjeva. otvoreno tlo tako da organska materija ima vremena da se ovaj put preradi od aerobnih mikroorganizama tla.

Prije upotrebe, biođubrivo se razrijedi vodom. u omjeru 1:60. Za to su pogodne i suhe i tečne frakcije, koje nakon fermentacije takođe idu u rezervoar za otpadne sirovine.

Po hektaru je potrebno od 700 do 1.000 kg/l nerazrijeđenog đubriva. S obzirom na to da se sa jednog kubnog metra reaktorske površine dnevno dobije do 40 kg đubriva, za mesec dana možete obezbediti ne samo svoju, već i komšiju, prodajom organske materije.

Koje hranjive tvari se mogu dobiti nakon obrade stajnjaka?

Glavna vrijednost fermentiranog stajnjaka kao gnojiva je prisustvo huminskih kiselina, koje poput ljuske zadržavaju ione kalija i fosfora. Oksidirajući u vazduhu tokom dugotrajnog skladištenja, mikroelementi gube svoje korisne osobine, ali tokom anaerobne obrade, naprotiv, dobijaju.

Humati pozitivno utiču na fizički i hemijski sastav zemljišta. Kao rezultat dodavanja organske tvari, čak i najteža tla postaju propusnija za vlagu. Osim toga, organska tvar osigurava hranu za bakterije u tlu. Oni dalje prerađuju ostatke koje nisu pojeli anaerobi i oslobađaju huminske kiseline. Kao rezultat ovog procesa, biljke primaju hranjive tvari koje se potpuno apsorbiraju.

Osim glavnih - dušika, kalija i fosfora - biođubrivo sadrži mikroelemente. Ali njihova količina ovisi o izvornom materijalu - biljnom ili životinjskom podrijetlu.

Metode skladištenja mulja

Fermentirani stajnjak je najbolje čuvati na suhom. To ga čini praktičnijim za pakovanje i transport. Suva materija gubi manje korisna svojstva i može se čuvati zatvoreno. Iako se takvo gnojivo uopće ne pokvari tijekom godine dana, mora se zatvoriti u vrećicu ili kontejner.

Tečni oblici moraju se čuvati u zatvorenim posudama sa poklopcem koji dobro pričvršćuje kako bi se sprečilo izlazak azota.

Glavni problem proizvođača biođubriva je marketing zimi, kada biljke miruju. Na svjetskom tržištu cijena gnojiva ovog kvaliteta kreće se oko 130 dolara po toni. Ako postavite liniju za pakovanje koncentrata, svoj reaktor možete platiti u roku od dvije godine.

Kako zamijeniti stajnjak na dachi: zeleno gnojivo kao alternativno gnojivo

Rastuće cijene energenata tjeraju nas da razmišljamo o mogućnosti da ih sami obezbijedimo. Jedna opcija je bioplinsko postrojenje. Uz njegovu pomoć se iz stajnjaka, izmeta i biljnih ostataka dobija biogas, koji se nakon pročišćavanja može koristiti za plinske uređaje (šporeti, kotlovi), pumpati u cilindre i koristiti kao gorivo za automobile ili električne generatore. Generalno, prerada stajnjaka u biogas može zadovoljiti sve energetske potrebe kuće ili farme.

Izgradnja bioplinskog postrojenja je način samostalnog obezbjeđivanja energetskih resursa

Opšti principi

Biogas je proizvod koji se dobiva razgradnjom organskih tvari. Tokom procesa truljenja/fermentacije oslobađaju se gasovi, prikupljanjem kojih možete zadovoljiti potrebe sopstvenog domaćinstva. Oprema u kojoj se odvija ovaj proces naziva se “biogas postrojenje”.

Proces stvaranja bioplina nastaje zbog vitalne aktivnosti raznih vrsta bakterija koje se nalaze u samom otpadu. Ali da bi aktivno "radili", moraju stvoriti određene uvjete: vlažnost i temperaturu. Za njihovo stvaranje gradi se bioplinsko postrojenje. Riječ je o kompleksu uređaja, čija je osnova bioreaktor, u kojem dolazi do razgradnje otpada, što je praćeno stvaranjem plina.

Postoje tri načina za preradu stajnjaka u biogas:

• Psihofilni mod. Temperatura u biogas postrojenju je od +5°C do +20°C. U takvim uslovima, proces razlaganja je spor, stvara se mnogo gasa, a njegov kvalitet je nizak.
• Mezofilni. Jedinica ulazi u ovaj način rada na temperaturama od +30°C do +40°C. U ovom slučaju mezofilne bakterije se aktivno razmnožavaju. U ovom slučaju se formira više plina, proces obrade traje manje vremena - od 10 do 20 dana.
• Termofilna. Ove bakterije se razmnožavaju na temperaturama od +50°C. Proces je najbrži (3-5 dana), izlaz gasa je najveći (s idealnim uslovima od 1 kg isporuke možete dobiti do 4,5 litara plina). Većina referentnih tabela za prinos gasa od prerade date su posebno za ovaj način rada, tako da kada koristite druge načine rada, vrijedi napraviti manje podešavanje.

Najteža stvar za implementaciju u bioplinskim postrojenjima je termofilni način rada. Za to je potrebna kvalitetna toplinska izolacija bioplinskog postrojenja, grijanje i sistem kontrole temperature. Ali na izlazu dobijamo maksimalnu količinu biogasa. Još jedna karakteristika termofilne obrade je nemogućnost dodatnog opterećenja. Preostala dva načina rada - psihofilni i mezofilni - omogućavaju vam svakodnevno dodavanje svježe porcije pripremljenih sirovina. Ali, u termofilnom režimu, kratko vreme obrade omogućava da se bioreaktor podeli na zone u kojima će se prerađivati ​​njihov deo sirovina. različite termine preuzimanja.

Dijagram bioplinskog postrojenja

Osnova bioplinskog postrojenja je bioreaktor ili bunker. U njemu se odvija proces fermentacije, a nastali plin se akumulira u njemu. Tu je i rezervoar za utovar i istovar, a proizvedeni plin se ispušta kroz cijev umetnutu u gornji dio. Slijedi sistem za obradu gasa - njegovo čišćenje i povećanje pritiska u gasovodu na radni pritisak.

Za mezofilne i termofilne režime, takođe je potreban bioreaktorski sistem grejanja da bi se postigli potrebni režimi. U tu svrhu se obično koriste gasni kotlovi rade na proizvedenom gorivu. Od njega sistem cjevovoda ide do bioreaktora. Obično su to polimerne cijevi, jer najbolje podnose boravak u agresivnom okruženju.

Biogas postrojenju je također potreban sistem za miješanje tvari. Tokom fermentacije na vrhu se formira tvrda kora, a teške čestice se talože. Sve to zajedno pogoršava proces stvaranja plinova. Mikseri su potrebni za održavanje homogenog stanja prerađene mase. Mogu biti mehaničke ili čak ručne. Mogu se pokrenuti pomoću tajmera ili ručno. Sve zavisi od toga kako je biogas postrojenje napravljeno. Automatizovani sistem je skuplji za instalaciju, ali zahteva minimalnu pažnju tokom rada.

Prema vrsti lokacije, bioplinsko postrojenje može biti:

• Overground.
• Polu-udubljena.
• Recessed.

Ugradne su skuplje za ugradnju - potrebna je velika količina iskopa. Ali kada se koriste u našim uslovima, oni su bolji - lakše je organizirati izolaciju, a troškovi grijanja su niži.

Šta se može reciklirati

Biogas postrojenje je u suštini svejed - bilo koja organska tvar se može preraditi. Prikladni su bilo koji gnoj i urin, biljni ostaci. Deterdženti, antibiotici i hemikalije negativno utiču na proces. Preporučljivo je smanjiti njihov unos, jer ubijaju floru koja ih prerađuje.

Stajnjak se smatra idealnim, jer sadrži velike količine mikroorganizama. Ako na farmi nema krava, pri punjenju bioreaktora preporučljivo je dodati nešto stajnjaka kako bi se supstrat popunio potrebnom mikroflorom. Biljni ostaci prethodno usitnjeno, razrijeđeno vodom. Biljni materijali i izmet se miješaju u bioreaktoru. Ovo “punjenje” traje duže za obradu, ali rezultat jeste ispravan način rada, imamo najveći prinos proizvoda.

Određivanje lokacije

Kako bi se minimizirali troškovi organizacije procesa, ima smisla locirati bioplinsko postrojenje u blizini izvora otpada – u blizini zgrada u kojima se drže perad ili životinje. Preporučljivo je razviti dizajn tako da se opterećenje odvija gravitacijom. Iz štale ili svinjca možete postaviti cjevovod na nagib kroz koji će gnoj gravitacijom teći u bunker. Ovo uvelike pojednostavljuje zadatak održavanja reaktora, kao i uklanjanja stajnjaka.

Preporučljivo je locirati bioplinsko postrojenje tako da otpad sa farme može teći gravitacijom

Obično se zgrade sa životinjama nalaze na određenoj udaljenosti od stambene zgrade. Zbog toga će se proizvedeni plin morati prenijeti do potrošača. Ali polaganje jedne plinske cijevi je jeftinije i lakše nego organizirati liniju za transport i utovar stajnjaka.

Bioreactor

Postoje prilično strogi zahtjevi za rezervoare za preradu stajnjaka:

Svi ovi zahtjevi za izgradnju bioplinskog postrojenja moraju biti ispunjeni, jer osiguravaju sigurnost i stvaraju normalne uslove za preradu stajnjaka u biogas.

Od kojih materijala se može napraviti?

Otpornost na agresivna okruženja glavni je zahtjev za materijale od kojih se mogu napraviti kontejneri. Supstrat u bioreaktoru može biti kiseli ili alkalni. U skladu s tim, materijal od kojeg je napravljena posuda mora dobro podnijeti različita okruženja.

Malo materijala ispunjava ove zahtjeve. Prvo što mi pada na pamet je metal. Izdržljiv je i može se koristiti za izradu posuda bilo kojeg oblika. Dobra stvar je što možete koristiti gotov kontejner - neki stari rezervoar. U tom slučaju će izgradnja bioplinskog postrojenja trajati vrlo malo vremena. Nedostatak metala je što reagira s kemijski aktivnim tvarima i počinje se urušavati. Da bi se neutralizirao ovaj nedostatak, metal je premazan zaštitnim premazom.

Odlična opcija je bioreaktorski spremnik napravljen od polimera. Plastika je hemijski neutralna, ne truli, ne hrđa. Samo trebate odabrati materijale koji mogu izdržati smrzavanje i zagrijavanje do prilično visokih temperatura. Zidovi reaktora trebaju biti debeli, po mogućnosti ojačani staklenim vlaknima. Takvi kontejneri nisu jeftini, ali traju dugo.

Jeftinija opcija je bioplinsko postrojenje sa kontejnerom od cigle, betonskih blokova ili kamena. Da bi zidanje izdržalo velika opterećenja, potrebno je ojačati zidove (u svakih 3-5 redova, ovisno o debljini zida i materijalu). Nakon završetka procesa izgradnje zida, kako bi se osigurala vodonepropusnost i plin, neophodna je naknadna višeslojna obrada zidova kako iznutra tako i izvana. Zidovi su malterisani cementno-pješčanim sastavom sa aditivima (aditivima) koji daju potrebna svojstva.

Dimenzionisanje reaktora

Zapremina reaktora zavisi od odabrane temperature za preradu stajnjaka u biogas. Najčešće se bira mezofilni - lakši je za održavanje i omogućava mogućnost svakodnevnog punjenja reaktora. Proizvodnja biogasa nakon postizanja normalnog režima (oko 2 dana) je stabilna, bez skokova ili padova (kada se stvore normalni uslovi). U ovom slučaju ima smisla izračunati zapreminu bioplinskog postrojenja u zavisnosti od količine stajnjaka koji se stvara na farmi dnevno. Sve se lako izračunava na osnovu prosječnih statističkih podataka.

Razgradnja stajnjaka na mezofilnim temperaturama traje od 10 do 20 dana. U skladu s tim, volumen se izračunava množenjem sa 10 ili 20. Prilikom izračunavanja potrebno je uzeti u obzir količinu vode koja je potrebna da se podloga dovede u idealno stanje - njena vlažnost bi trebala biti 85-90%. Pronađena zapremina se povećava za 50%, jer maksimalno opterećenje ne bi trebalo da prelazi 2/3 zapremine rezervoara - gas bi se trebao akumulirati ispod plafona.

Na primjer, na farmi ima 5 krava, 10 svinja i 40 kokoši. Rezultat je 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Da biste pileći gnoj doveli do 85% vlažnosti, potrebno je dodati nešto više od 5 litara vode (to je još 5 kg). Ukupna težina je 331,8 kg. Za preradu za 20 dana potrebno je: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - oko 7 kubnih metara samo za podlogu. Pronađenu cifru pomnožimo sa 1,5 (povećanje za 50%), dobijemo 10,5 kubnih metara. Ovo će biti izračunata vrijednost zapremine reaktora bioplinskog postrojenja.

Otvori za utovar i istovar vode direktno u rezervoar bioreaktora. Da bi se podloga ravnomjerno rasporedila po cijeloj površini, izrađuju se na suprotnim krajevima posude.

Prilikom dubinske ugradnje bioplinskog postrojenja, cijevi za utovar i istovar prilaze tijelu pod oštrim uglom. Štaviše, donji kraj cijevi trebao bi biti ispod nivoa tečnosti u reaktoru. Ovo sprečava ulazak vazduha u posudu. Također, na cijevi se ugrađuju rotacijski ili zaporni ventili, koji su zatvoreni u normalnom položaju. Otvaraju se samo tokom utovara ili istovara.

Budući da stajnjak može sadržavati velike fragmente (elemente stelje, stabljike trave, itd.), cijevi malog promjera će se često začepiti. Dakle, za utovar i istovar moraju imati prečnik 20-30 cm.Moraju se ugraditi prije početka radova na izolaciji bioplinskog postrojenja, ali nakon postavljanja kontejnera na svoje mjesto.

Najpogodniji način rada bioplinskog postrojenja je redovno punjenje i istovar podloge. Ova operacija se može izvoditi jednom dnevno ili jednom u dva dana. Stajnjak i druge komponente prethodno se sakupljaju u rezervoar za skladištenje, gdje se dovode u potrebno stanje - drobe se, ako je potrebno, navlaže i miješaju. Radi praktičnosti, ova posuda može imati mehaničku miješalicu. Pripremljena podloga se sipa u prihvatni otvor. Ako prihvatnu posudu postavite na sunce, podloga će se prethodno zagrijati, što će smanjiti troškove održavanja potrebne temperature.

Preporučljivo je izračunati dubinu ugradnje prihvatnog lijevka tako da otpad gravitacijski teče u njega. Isto važi i za istovar u bioreaktor. Najbolji slučaj je ako se pripremljena podloga kreće gravitacijom. I kapak će ga ograditi tokom pripreme.

Da bi se osigurala nepropusnost bioplinskog postrojenja, otvori na prijemnom spremniku i u zoni istovara moraju imati zaptivnu gumenu brtvu. Što je manje zraka u posudi, to će plin biti čišći na izlazu.

Sakupljanje i uklanjanje biogasa

Biogas se odvodi iz reaktora kroz cijev čiji je jedan kraj ispod krova, a drugi se obično spušta u vodeni pečat. Ovo je posuda s vodom u koju se ispušta nastali biogas. U vodenoj brtvi nalazi se druga cijev - nalazi se iznad nivoa tečnosti. U njega izlazi čistiji biogas. Na izlazu iz njihovog bioreaktora ugrađen je ventil za zatvaranje plina. Najbolja opcija- sferni.

Koji materijali se mogu koristiti za sistem prenosa gasa? Pocinčane metalne cijevi i plinske cijevi od HDPE ili PPR. Moraju osigurati nepropusnost; šavovi i spojevi se provjeravaju pjenom od sapuna. Cijeli cjevovod je sastavljen od cijevi i fitinga istog promjera. Nema kontrakcija ili ekspanzija.

Pročišćavanje od nečistoća

Približan sastav nastalog biogasa je:

• metan - do 60%;
• ugljen dioksid - 35%;
• druge plinovite tvari (uključujući vodonik sulfid, koji daje plin smrad) — 5%.

Da bi bioplin bio bez mirisa i dobro gorio, potrebno je iz njega ukloniti ugljični dioksid, sumporovodik i vodenu paru. Ugljični dioksid se uklanja u vodenoj brtvi ako se na dno instalacije doda gašeno vapno. Takvu oznaku će se morati povremeno mijenjati (čim plin počne gore gorjeti, vrijeme je da ga promijenite).

Sušenje plina se može obaviti na dva načina - izradom vodenih zaptivki u plinovodu - umetanjem zakrivljenih dijelova u cijev ispod vodenih zaptivki, u kojima će se nakupljati kondenzat. Nedostatak ove metode je potreba za redovnim pražnjenjem vodene brtve - ako postoji velika količina prikupljene vode, može blokirati prolaz plina.

Drugi način je ugradnja filtera sa silika gelom. Princip je isti kao kod vodene brtve - plin se dovodi do silika gela i isušuje ispod poklopca. Kod ove metode sušenja biogasa, silika gel se mora periodično sušiti. Da biste to učinili, morate ga zagrijati neko vrijeme u mikrovalnoj pećnici. Zagreva se i vlaga isparava. Možete ga napuniti i ponovo koristiti.

Za uklanjanje sumporovodika koristi se filter napunjen metalnim strugotinama. U kontejner možete staviti stare metalne čistače. Pročišćavanje se odvija na potpuno isti način: plin se dovodi u donji dio posude ispunjen metalom. Prolaskom se čisti od sumporovodika, skupljenog u gornjem slobodnom dijelu filtera, odakle se ispušta kroz drugu cijev/crijevo.

Rezervoar za plin i kompresor

Pročišćeni biogas ulazi u rezervoar za skladištenje - plinski držač. To može biti zatvorena plastična vrećica ili plastični kontejner. Glavni uvjet je nepropusnost plina, oblik i materijal nisu bitni. U plinskom držaču se skladišti zaliha bioplina. Iz njega se, uz pomoć kompresora, plin pod određenim tlakom (koji postavlja kompresor) dovodi do potrošača - do plinske peći ili bojlera. Ovaj plin se također može koristiti za proizvodnju električne energije pomoću generatora.

Za stvaranje stabilnog tlaka u sistemu nakon kompresora, preporučljivo je ugraditi prijemnik - mali uređaj za izravnavanje skokova tlaka.

Uređaji za miješanje

Da bi biogas postrojenje normalno radilo, potrebno je redovno miješanje tekućine u bioreaktoru. Ovaj jednostavan proces rješava mnoge probleme:

• miješa svježi dio opterećenja s kolonijom bakterija;
• potiče oslobađanje proizvedenog plina;
• izjednačava temperaturu tečnosti, isključujući toplije i hladnije oblasti;
• održava homogenost podloge, sprečavajući taloženje ili plutanje nekih komponenti.

Tipično, mala kućna bioplinska postrojenje ima mehaničke miješalice koje pokreće mišićna snaga. U sistemima velike zapremine, mešalice se mogu pokretati pomoću motora koji se aktiviraju pomoću tajmera.

Druga metoda je miješanje tekućine propuštanjem dijela generiranog plina kroz nju. Da bi se to postiglo, nakon izlaska iz metatanka, postavlja se T-reaktor i dio plina teče u donji dio reaktora, odakle izlazi kroz cijev s rupama. Ovaj dio plina se ne može smatrati potrošnjom, jer opet ulazi u sistem i kao rezultat toga završava u rezervoaru za gas.

Treći način miješanja je korištenje fekalnih pumpi za pumpanje supstrata iz donjeg dijela i izlivanje na vrhu. Nedostatak ove metode je ovisnost o dostupnosti električne energije.

Sistem grijanja i toplinska izolacija

Bez zagrijavanja prerađene tekućine, psihofilne bakterije će se razmnožavati. Proces obrade u ovom slučaju će trajati 30 dana, a izlaz plina će biti mali. Ljeti, ako postoji toplinska izolacija i predgrijavanje tereta, moguće je postići temperaturu i do 40 stepeni, kada počinje razvoj mezofilnih bakterija, ali zimi takva instalacija praktično ne radi - procesi se odvijaju vrlo sporo. . Na temperaturama ispod +5°C praktično se smrzavaju.

Šta grejati i gde to postaviti

Za najbolje rezultate koristite grijanje. Najracionalnije je grijanje vode iz bojlera. Kotao može raditi na struju, čvrsto ili tečno gorivo, a možete ga pokretati i na proizvedeni biogas. Maksimalna temperatura, na koji je potrebno zagrijati vodu - +60°C. Toplije cijevi mogu uzrokovati lijepljenje čestica za površinu, smanjujući učinkovitost grijanja.

Možete koristiti i direktno grijanje - umetnite grijaće elemente, ali prvo, teško je organizirati miješanje, drugo, podloga će se zalijepiti za površinu, smanjujući prijenos topline, grijaći elementi će brzo izgorjeti

Biogas postrojenje se može grijati pomoću standardnih radijatora za grijanje, jednostavno cijevi uvijenih u zavojnicu ili zavarenih registara. Bolje je koristiti polimerne cijevi - metal-plastične ili polipropilenske. Prikladne su i valovite cijevi od nehrđajućeg čelika, lakše se ugrađuju, posebno u cilindrične vertikalne bioreaktore, ali valovita površina izaziva lijepljenje taloga, što nije baš dobro za prijenos topline.

Kako bi se smanjila mogućnost taloženja čestica na grijaćim elementima, oni su smješteni u području miješalice. Samo u ovom slučaju sve mora biti dizajnirano tako da miješalica ne može dodirnuti cijevi. Često se čini da je grijače bolje postaviti na dno, ali praksa je pokazala da je zbog taloga na dnu takvo grijanje neučinkovito. Stoga je racionalnije postaviti grijače na zidove metatanka bioplinskog postrojenja.

Metode grijanja vode

U zavisnosti od načina ugradnje cijevi, grijanje može biti vanjsko ili unutrašnje. Kada se ugradi unutra, grejanje je efikasno, ali je popravka i održavanje grejača nemogući bez zaustavljanja i ispumpavanja sistema. Stoga se posebna pažnja poklanja odabiru materijala i kvaliteti spojeva.

Zagrijavanje povećava produktivnost bioplinskog postrojenja i skraćuje vrijeme obrade sirovina

Kada su grijači smješteni izvana, potrebno je više topline (trošak grijanja sadržaja bioplinskog postrojenja je mnogo veći), jer se mnogo topline troši na zagrijavanje zidova. Ali sistem je uvek dostupan za popravku, a grejanje je ujednačenije, jer se okolina zagreva sa zidova. Još jedna prednost ovog rješenja je da miješalice ne mogu oštetiti sustav grijanja.

Kako izolovati

Prvo se na dno jame izlije izravnavajući sloj pijeska, a zatim sloj toplinske izolacije. Može biti glina pomiješana sa slamom i ekspandiranom glinom, šljakom. Sve ove komponente se mogu pomiješati i sipati u odvojenim slojevima. Nivelirani su do horizonta i instaliran je kapacitet bioplinskog postrojenja.

Bočne strane bioreaktora mogu se izolirati modernim materijalima ili klasičnim starinskim metodama. Jedna od staromodnih metoda je premazivanje glinom i slamom. Nanesite u nekoliko slojeva.

Od savremeni materijali možete koristiti ekstrudiranu polistirensku pjenu visoke gustoće, blokove od gaziranog betona niske gustine, . Tehnološki najnaprednija u ovom slučaju je poliuretanska pjena (PPU), ali usluge njene primjene nisu jeftine. Ali rezultat je besprijekorna toplinska izolacija, koja minimizira troškove grijanja. Postoji još jedan toplinski izolacijski materijal - pjenasto staklo. Vrlo je skup u pločama, ali njegov čips ili mrvice koštaju vrlo malo, a po karakteristikama je gotovo idealan: ne upija vlagu, ne boji se smrzavanja, dobro podnosi statička opterećenja i ima nisku toplinsku provodljivost.

Štedljiv vlasnik sanja o jeftinim energentima, efikasnom odlaganju otpada i nabavci đubriva. DIY kućno biogas postrojenje je jeftin način da ostvarite svoj san.

Samostalna montaža takve opreme koštat će razumnu količinu novca, a proizvedeni plin bit će dobra pomoć u domaćinstvu: može se koristiti za kuhanje, grijanje kuće i druge potrebe.

Pokušajmo razumjeti specifičnosti ove opreme, njene prednosti i nedostatke. I takođe da li je moguće sami izgraditi biogas postrojenje i da li će to biti efikasno.

Biogas nastaje kao rezultat fermentacije biološkog supstrata. Razlažu ga hidrolitičke bakterije, bakterije koje stvaraju kiseline i metan. Mješavina plinova koju proizvode bakterije je zapaljiva, jer sadrži veliki procenat metan

Njegova svojstva se praktički ne razlikuju od prirodnog plina koji se koristi za industrijske i kućne potrebe.

Po želji, svaki vlasnik kuće može kupiti industrijsko bioplinsko postrojenje, ali je skupo, a investicija se isplati za 7-10 godina. Stoga ima smisla uložiti trud i napraviti bioreaktor vlastitim rukama

Biogas je ekološki prihvatljivo gorivo, a tehnologija njegove proizvodnje ne utiče poseban uticaj na životnu sredinu. Štaviše, otpadni proizvodi koji se moraju odložiti koriste se kao sirovina za biogas.

Postavljaju se u bioreaktor, gdje se vrši prerada:

• biomasa je neko vrijeme izložena bakterijama. Period fermentacije zavisi od količine sirovina;
• Kao rezultat aktivnosti anaerobnih bakterija, oslobađa se zapaljiva mješavina plinova, koja uključuje metan (60%), ugljični dioksid (35%) i neke druge plinove (5%). Fermentacija također oslobađa potencijalno opasan sumporovodik u malim količinama. Otrovan je, pa je vrlo nepoželjno da mu ljudi budu izloženi;
• mješavina plinova iz bioreaktora se pročišćava i dovodi u plinski rezervoar, gdje se skladišti do upotrebe za predviđenu namjenu;
• gas iz rezervoara za gas se može koristiti na isti način kao i prirodni gas. Odnosi se na kućne aparate - plinske peći, kotlove za grijanje itd.;
• Razložena biomasa se mora redovno uklanjati iz fermentora. Ovo je dodatni rad, ali trud se isplati. Nakon fermentacije, sirovina se pretvara u visokokvalitetno gnojivo koje se koristi u poljima i povrtnjacima.

Bioplinsko postrojenje je korisno za vlasnika privatne kuće samo ako ima stalan pristup otpadu sa stočnih farmi. U prosjeku, od 1 kubnog metra. Možete dobiti 70-80 kubnih metara supstrata. biogasa, ali proizvodnja plina je neravnomjerna i ovisi o mnogim faktorima, uključujući temperature biomase. Ovo komplikuje proračune.

Dobar dan svima! Ovaj post nastavlja temu alternativne energije za vašu. U njemu ću vam reći o bioplinu i njegovoj upotrebi za grijanje doma i kuhanje. Ova tema je najinteresantnija poljoprivrednicima koji imaju pristup raznim sirovinama za dobijanje ove vrste goriva. Hajde da prvo shvatimo šta je biogas i odakle dolazi.

Odakle dolazi biogas i od čega se sastoji?

Biogas je zapaljivi plin koji nastaje kao proizvod vitalne aktivnosti mikroorganizama u hranljivom mediju. Ovaj hranljivi medij može biti stajnjak ili silaža, koja se stavlja u poseban bunker. U ovom bunkeru, zvanom reaktor, nastaje biogas. Unutrašnjost reaktora će biti uređena na sljedeći način:

Da bi se ubrzao proces fermentacije biomase, potrebno ju je zagrijati. Za to se može koristiti grijaći element ili izmjenjivač topline spojen na bilo koji kotao za grijanje. Ne smijemo zaboraviti na dobru toplinsku izolaciju kako bismo izbjegli nepotrebne troškove energije za grijanje. Osim zagrijavanja, fermentirajuća masa se mora promiješati. Bez toga, efikasnost instalacije može biti značajno smanjena. Miješanje može biti ručno ili mehaničko. Sve zavisi od budžeta ili raspoloživih tehničkih sredstava. Najvažnija stvar u reaktoru je zapremina! Mali reaktor jednostavno fizički nije u stanju proizvesti veliku količinu plina.

Hemijski sastav gasa u velikoj meri zavisi od toga koji se procesi odvijaju u reaktoru. Tu se najčešće odvija proces fermentacije metana, što rezultira stvaranjem plina s visokim postotkom metana. Ali umjesto fermentacije metanom, može doći do procesa stvaranja vodika. Ali po mom mišljenju, vodonik nije neophodan prosječnom potrošaču, a može čak biti i opasan. Sjetite se samo smrti zračnog broda Hindenburg. Hajde sada da shvatimo od čega se može dobiti biogas.

Od čega možete dobiti biogas?

Plin se može dobiti od razne vrste biomasa. Navedimo ih u obliku liste:

• Otpad od proizvodnje hrane – to može biti otpad od klanja ili proizvodnje mlijeka. Pogodan otpad od proizvodnje suncokretovog ili pamučnog ulja. Ovo nije potpuna lista, ali je dovoljna da se prenese suština. Ova vrsta sirovine proizvodi najveći sadržaj metana u gasu (do 85%).
• Poljoprivredne kulture - u nekim slučajevima se uzgajaju posebne vrste biljaka za proizvodnju plina. Na primjer, za to su prikladni silažni kukuruz ili morske alge. Procenat sadržaja metana u gasu je oko 70%.
• Stajnjak se najčešće koristi na velikim stočnim farmama. Postotak metana u plinu, kada se koristi stajnjak kao sirovina, obično ne prelazi 60%, a ostatak će biti ugljični dioksid i poprilično sumporovodik i amonijak.

Blok dijagram bioplinske instalacije.

Da bi najbolji način Da bismo razumjeli kako radi bioplinsko postrojenje, pogledajmo sljedeću sliku:

O dizajnu bioreaktora je bilo riječi gore, tako da nećemo govoriti o tome. Pogledajmo ostale komponente instalacije:

• Prijemnik otpada je vrsta kontejnera u koji sirovine padaju u prvoj fazi. U njemu se sirovine mogu pomiješati s vodom i usitniti.
• Pumpa (nakon prijemnika otpada) je fekalna pumpa, uz pomoć koje se biomasa pumpa unutar reaktora.
• Kotao je kotao za grijanje na bilo koje gorivo, dizajniran za zagrijavanje biomase unutar reaktora.
• Pumpa (pored kotla) je cirkulaciona pumpa.
• “Gnojivo” je posuda u koju pada fermentirani mulj. Kao što je jasno iz konteksta, može se koristiti kao gnojivo.
• Filter je uređaj u kojem se biogas dovodi u stanje. Filter uklanja višak plinova i vlage.
• Kompresor - komprimira gas.
• Skladište plina je zapečaćeni rezervoar u kojem se gas spreman za upotrebu može skladištiti koliko god je potrebno.

Bioplin za privatnu kuću.

Mnogi vlasnici malih farmi razmišljaju o korištenju bioplina za unutrašnje potrebe. Ali nakon što su saznali detaljnije o tome kako sve to funkcionira, većina napušta ovu ideju. To je zbog činjenice da oprema za preradu stajnjaka ili silaže košta mnogo novca, a izlaz plina (ovisno o sirovini) može biti mali. To zauzvrat čini instalaciju opreme neisplativom. Poljoprivrednici obično postavljaju primitivne instalacije koje rade na stajnjaku za privatne kuće. Najčešće su u mogućnosti osigurati plin samo za kuhinju i zidni plinski kotao male snage. U isto vrijeme tehnološki proces morat ćete potrošiti mnogo energije na grijanje, pumpanje i rad kompresora. Skupi filteri se također ne mogu isključiti iz prikaza.

Općenito, moral je ovdje sljedeći: što je sama instalacija veća, to je njen rad isplativiji. Ali za kućne uslove to je gotovo uvijek nemoguće. Ali to ne znači da niko ne radi kućne instalacije. Predlažem da pogledate sljedeći video da vidite kako to izgleda korištenje otpadnog materijala:

Sažetak.

Biogas je odličan način za korisno recikliranje organskog otpada. Rezultat je gorivo i korisno đubrivo u obliku fermentisanog mulja. Ova tehnologija radi efikasnije što je veća količina obrađenih sirovina. Savremene tehnologije omogućuju značajno povećanje proizvodnje plina korištenjem posebnih katalizatora i mikroorganizama. Glavni nedostatak svega ovoga je visoka cijena jednog kubnog metra. Za obične ljude često će biti mnogo jeftinije kupiti plin u bocama nego graditi postrojenje za tretman otpada. Ali, naravno, postoje izuzeci od svih pravila, pa prije nego što se odlučite za prelazak na bioplin, vrijedi izračunati cijenu po kubnom metru i period povrata. To je sve za sada, pišite pitanja u komentarima

Savremeni svijet je izgrađen na sve većoj potrošnji, dakle mineralnih i sirovine. Istovremeno, milioni tona smrdljivog stajnjaka akumuliraju se godišnje na brojnim stočnim farmama, a na njegovo odlaganje troše se znatna sredstva. Ljudi također idu u korak s proizvodnjom biološkog otpada. Srećom, razvijena je tehnologija koja nam omogućava da istovremeno rješavamo ove probleme: korištenje biootpada (prvenstveno stajnjaka) kao sirovine, proizvodnju ekološki prihvatljivog obnovljivog goriva – bioplina. Upotreba ovakvih inovativnih tehnologija dovela je do nove obećavajuće industrije - bioenergije.

Šta je biogas

Biogas je isparljiva plinovita tvar koja je bezbojna i potpuno bez mirisa. Sastoji se od 50-70 posto metana, do 30 posto je ugljični dioksid CO2 i još 1-2 posto su plinovite tvari - nečistoće (pri prečišćavanju od njih dobija se najčistiji biometan).

Kvalitativne fizičke i hemijske karakteristike ove supstance su bliske onima običnog visokokvalitetnog prirodnog gasa. Prema istraživanjima naučnika, bioplin ima vrlo visoka kalorična svojstva: na primjer, toplina koja se oslobađa pri sagorijevanju jednog kubnog metra ovog prirodnog goriva ekvivalentna je toplini od jedan i po kilograma uglja.

Oslobađanje biogasa nastaje zbog vitalne aktivnosti posebne vrste bakterija - anaerobnih, dok se mezofilne bakterije aktiviraju kada se okolina zagrije na 30-40 stepeni Celzijusa, a termofilne bakterije se razmnožavaju na višim temperaturama - do +50 stepeni.

Pod uticajem njihovih enzima, organske sirovine se razgrađuju uz oslobađanje biološkog gasa.

Sirovine za biogas

Nije sav organski otpad pogodan za preradu u biogas. Na primjer, stajnjak sa farme peradi i svinja ne može se koristiti u čistom obliku, jer ima visoku razinu toksičnosti. Da bi se iz njih dobio biogas, potrebno je takvom otpadu dodati razređivače: silažnu masu, zelenu travnu masu, kao i kravlje đubrivo. Posljednja komponenta je najpogodnija sirovina za proizvodnju ekološki prihvatljivog goriva, budući da krave jedu samo biljnu hranu. Međutim, mora se pratiti i sadržaj nečistoća teških metala, hemijskih komponenti i surfaktanata, koji u principu ne bi trebali biti prisutni u sirovini. Veoma važna tačka je kontrola antibiotika i dezinfekcionih sredstava. Njihovo prisustvo u stajnjaku može sprečiti proces razgradnje sirovinske mase i stvaranje isparljivog gasa.

Dodatne informacije. Bez dezinficijensa je nemoguće u potpunosti, jer u suprotnom na biomasi pod utjecajem visokih temperatura počinje da se stvara plijesan. Također treba pratiti i pravovremeno očistiti stajnjak od mehaničkih nečistoća (ekseri, vijci, kamenje, itd.), koji mogu brzo oštetiti opremu za biogas. Vlažnost sirovina koje se koriste za proizvodnju biogasa mora biti najmanje 80-90%.

Mehanizam stvaranja gasa

Da bi biogas počeo da se oslobađa iz organskih sirovina tokom fermentacije bez vazduha (naučno nazvana anaerobna fermentacija), potrebni su odgovarajući uslovi: zatvorena posuda i povišena temperatura. Ako se radi ispravno, proizvedeni plin se diže do vrha gdje je odabran za upotrebu, a ono što ostaje je odlično bio-organsko poljoprivredno gnojivo, bogato dušikom i fosforom, ali bez štetnih mikroorganizama. Temperaturni uslovi su veoma važni za pravilne i kompletne procese.

Puni ciklus pretvaranja stajnjaka u ekološko gorivo kreće se od 12 dana do mjesec dana, zavisi od sastava sirovine. Iz jedne litre korisne zapremine reaktora proizvede se oko dva litra biogasa. Ako koristite naprednije modernizirane instalacije, proces proizvodnje biogoriva se ubrzava na 3 dana, a proizvodnja bioplina se povećava na 4,5-5 litara.

Ljudi su počeli proučavati i koristiti tehnologiju vađenja biogoriva iz organskih prirodnih izvora od kraja 18. stoljeća, a u bivši SSSR Prvi uređaj za proizvodnju biogasa razvijen je još 40-ih godina prošlog stoljeća. Danas ove tehnologije postaju sve važnije i popularnije.

Prednosti i nedostaci biogasa

Biogas kao izvor energije ima neosporne prednosti:

• služi poboljšanju ekološka situacija u onim područjima gdje se široko koristi, jer uz smanjenje upotrebe zagađujućeg goriva dolazi do vrlo efikasnog uništavanja biootpada i dezinfekcije otpadnih voda, tj. oprema za biogas djeluje kao stanica za čišćenje;
• sirovine za proizvodnju ovog organskog goriva su obnovljive i praktično besplatne – sve dok životinje na farmama dobijaju hranu, proizvodit će biomasu, a samim tim i gorivo za bioplinska postrojenja;
• nabavka i korištenje opreme je ekonomski isplativo - jednom kupljeno postrojenje za proizvodnju bioplina više neće zahtijevati nikakva ulaganja, a održava se jednostavno i jeftino; Dakle, bioplinsko postrojenje za korištenje na farmi počinje da se isplati u roku od tri godine nakon pokretanja; nema potrebe za izgradnjom komunalnih i energetskih dalekovoda, troškovi pokretanja biološke stanice su smanjeni za 20 posto;
• nema potrebe za instaliranjem komunalnih usluga kao što su dalekovodi i gasovod;
• proizvodnja biogasa na stanici korišćenjem lokalnih organskih sirovina je preduzeće bez otpada, za razliku od preduzeća koja koriste tradicionalne izvore energije (gasovodi, kotlarnice, itd.), otpad ne zagađuje životnu sredinu i ne zahteva skladišni prostor;
• pri korištenju bioplina u atmosferu se oslobađa određena količina ugljičnog dioksida i sumpora, međutim te količine su minimalne u odnosu na isti prirodni plin i apsorbiraju se zelenim površinama tokom disanja, stoga je doprinos bioetanola efektu staklene bašte minimalan. ;
• U odnosu na druge alternativne izvore energije, proizvodnja bioplina je uvijek stabilna; osoba može kontrolirati aktivnost i produktivnost instalacija za njegovu proizvodnju (za razliku od, na primjer, solarnih panela), skupljajući nekoliko instalacija u jednu ili, obrnuto, razdvajajući ih u zasebne sekcije za smanjenje rizika od nezgoda;
• u ispušnim plinovima pri korištenju biogoriva sadržaj ugljičnog monoksida se smanjuje za 25 posto, a dušikovih oksida za 15 posto;
• osim stajnjaka, možete koristiti i neke vrste biljaka za dobivanje biomase za gorivo, na primjer, sirak će pomoći u poboljšanju stanja tla;
• Kada se bioetanol doda benzinu, njegov oktanski broj se povećava, a samo gorivo postaje otpornije na detonaciju, a temperatura samozapaljenja značajno opada.

Biogas– nije idealno gorivo, ono i tehnologija njegove proizvodnje također nisu bez nedostataka:

• brzina prerade organskih sirovina u opremi za proizvodnju biogasa – slabost u tehnologiji u poređenju sa tradicionalnim izvorima energije;
• Bioetanol ima nižu kalorijsku vrijednost od naftnog goriva – oslobađa 30 posto manje energije;
• proces je prilično nestabilan, za njegovo održavanje potrebna je velika količina enzima određene kvalitete (na primjer, promjena u ishrani krava uvelike utječe na kvalitetu stajnjaka);
• beskrupulozni proizvođači biomase za preradne stanice mogu značajno osiromašiti tlo povećanom sjetvom, što narušava ekološku ravnotežu teritorije;
• cijevi i kontejneri s bioplinom mogu postati pod tlakom, što će dovesti do naglog smanjenja kvalitete biogoriva.

Gdje se koristi biogas?

Prije svega, ovo ekološko biogorivo se koristi za podmirenje kućnih potreba stanovništva, kao zamjena za prirodni plin, za grijanje i kuhanje. Preduzeća mogu koristiti biogas za pokretanje zatvorenog proizvodnog ciklusa: njegova upotreba u gasnim turbinama je posebno efikasna. Uz pravilnu prilagodbu i potpunu kombinaciju takve turbine s postrojenjem za proizvodnju biogoriva, njena cijena konkurira najjeftinijoj nuklearnoj energiji.

Efikasnost upotrebe biogasa je vrlo lako izračunati. Na primjer, od jedne jedinice goveda može se dobiti do 40 kilograma stajnjaka, od čega se proizvede jedan i po kubni metar bioplina, dovoljno za proizvodnju 3 kilovata/sat električne energije.

Nakon utvrđivanja potreba domaćinstva za električnom energijom, moguće je odrediti koju vrstu bioplinskog postrojenja koristiti. S malim brojem krava, najbolje je proizvoditi bioplin kod kuće pomoću jednostavnog postrojenja za bioplinu male snage.

Ako je farma veoma velika i konstantno stvara veliku količinu biootpada, korisno je instalirati automatizovani industrijski sistem za biogas.

Bilješka! Prilikom projektiranja i postavljanja trebat će vam pomoć kvalificiranih stručnjaka.

Dizajn biogas postrojenja

Svaka biološka instalacija sastoji se od sljedećih glavnih dijelova:

• bioreaktor u kojem dolazi do biorazgradnje mješavine stajnjaka;
• sistem opskrbe organskim gorivom;
• jedinica za miješanje bioloških masa;
• uređaji za stvaranje i održavanje potrebnog nivoa temperature;
• rezervoari za postavljanje nastalog bioplina u njih (plinski držači);

• posude za postavljanje nastalih čvrstih frakcija.

Ovo je potpuna lista elemenata za industrijske automatizirane instalacije, dok je bioplinska instalacija za privatnu kuću mnogo jednostavnije dizajnirana.

Bioreaktor mora biti potpuno zatvoren, tj. pristup kiseoniku je neprihvatljiv. To može biti metalni kontejner u obliku cilindra postavljen na površinu tla; bivši rezervoari za gorivo kapaciteta 50 kubnih metara dobro su prikladni za ove svrhe. Gotovi demontažni bioreaktori se brzo ugrađuju/demontiraju i lako premještaju na novu lokaciju.

Ako se planira mala bioplinska stanica, onda je preporučljivo reaktor postaviti pod zemlju i napraviti ga u obliku rezervoara od cigle ili betona, kao i metalnih ili PVC bačvi. Takav bioenergetski reaktor možete postaviti u zatvorenom prostoru, ali je potrebno osigurati stalnu ventilaciju zraka.

Bunkeri za pripremu bioloških sirovina su neophodan element sistema, jer se pre ulaska u reaktor moraju pripremiti: usitniti na čestice do 0,7 milimetara i potopiti u vodu kako bi se vlažnost sirovine dovela do 90 posto. .

Sistemi za snabdevanje sirovinama se sastoje od prijemnika sirovina, sistema za snabdevanje vodom i pumpe za dovod pripremljene mase u reaktor.

Ako se bioreaktor radi pod zemljom, kontejner za sirovine se postavlja na površinu tako da pripremljeni supstrat pod uticajem gravitacije samostalno teče u reaktor. Takođe je moguće postaviti prijemnik sirovine na vrh bunkera, u kom slučaju je potrebno koristiti pumpu.

Otvor za ispuštanje otpada nalazi se bliže dnu, nasuprot ulazu za sirovinu. Prijemnik za čvrste frakcije izrađen je u obliku pravokutne kutije u koju vodi izlazna cijev. Kada novi dio pripremljenog biosupstrata uđe u bioreaktor, serija iste zapremine čvrsti otpad se dovodi do prijemnika. Kasnije se koriste na farmama kao odlična biođubriva.

Dobiveni biogas se skladišti u držačima za plin, koji se obično postavljaju na vrh reaktora i imaju oblik konusa ili kupole. Rezervoari za plin su izrađeni od željeza i obojeni uljanom bojom u nekoliko slojeva (ovo pomaže u izbjegavanju korozivnog uništavanja). U velikim industrijskim bioinstalacijama, kontejneri za biogas se izrađuju u obliku odvojenih rezervoara spojenih na reaktor.

Da bi se dobijenom plinu dala zapaljiva svojstva, potrebno ga je osloboditi vodene pare. Biogorivo se dovodi kroz rezervoar za vodu (hidraulička brtva), nakon čega se može dopremati kroz plastične cijevi direktno za potrošnju.

Ponekad možete pronaći posebne držače za plin u obliku vrećice napravljene od PVC-a. Nalaze se u blizina od instalacije. Kako se vreće pune bioplinom, otvaraju se i njihov volumen se povećava dovoljno da prihvate sav proizvedeni plin.

Da bi se odvijali efikasni procesi biofermentacije, potrebno je stalno miješanje supstrata. Kako bi se spriječilo stvaranje kore na površini biomase i usporili procesi fermentacije, potrebno ju je stalno aktivno miješati. Da bi se to postiglo, na bočnoj strani reaktora se montiraju potopljene ili nagnute miješalice u obliku miješalice za mehaničko miješanje mase. Za male stanice su ručne, za industrijske se automatski kontrolišu.

Temperatura neophodna za vitalnu aktivnost anaerobnih bakterija održava se pomoću automatizovanih sistema grijanja (za stacionarne reaktore), koji počinju grijati kada toplina padne ispod normalne i automatski se gase kada se postigne normalna temperatura. Također možete koristiti kotlovske sisteme, električne grijače ili ugraditi poseban grijač na dno posude sa sirovinama. Istovremeno, potrebno je smanjiti gubitak topline iz bioreaktora, da bi se to postiglo, omotan je slojem staklene vune ili je osigurana druga toplinska izolacija, na primjer, od polistirenske pjene.

Biogas uradi sam

Za privatne kuće upotreba bioplina je sada vrlo važna - od praktično besplatnog stajnjaka možete dobiti plin za kućne potrebe i grijanje vašeg doma i farme. Vaša vlastita biogasna instalacija je garancija protiv nestanka struje i rasta cijena plina, kao i odličan način za recikliranje biootpada, kao i nepotrebnog papira.

Za izgradnju po prvi put, najlogičnije je koristiti jednostavna kola, takve strukture će biti pouzdanije i trajati duže. U budućnosti se instalacija može dopuniti složenijim dijelovima. Za kuću površine 50 četvornih metara, dovoljna količina plina se dobiva s zapreminom rezervoara za fermentaciju od 5 kubnih metara. Da bi se osigurala konstanta temperaturni režim potrebno za pravilnu fermentaciju, možete koristiti cijev za grijanje.

U prvoj fazi izgradnje kopaju rov za bioreaktor, čiji zidovi moraju biti ojačani i zapečaćeni plastikom, betonskom smjesom ili polimernim prstenovima (po mogućnosti imaju čvrsto dno - morat će se povremeno mijenjati kako budu koristi).

Druga faza se sastoji od ugradnje plinske drenaže u obliku polimernih cijevi s brojnim rupama. Prilikom ugradnje treba voditi računa da vrhovi cijevi moraju premašiti planiranu dubinu punjenja reaktora. Promjer izlaznih cijevi ne bi trebao biti veći od 7-8 centimetara.

Sljedeća faza je izolacija. Nakon toga možete napuniti reaktor pripremljenom podlogom, nakon čega se umota u film kako bi se povećao pritisak.

U četvrtoj fazi postavljaju se kupole i izlazna cijev, koja se postavlja na najvišu tačku kupole i povezuje reaktor sa rezervoarom za gas. Plinski držač može biti obložen ciglom, na vrhu je postavljena mreža od nehrđajućeg čelika i prekrivena žbukom.

U gornjem dijelu držača plina postavljen je otvor koji se hermetički zatvara, a iz njega se uklanja plinska cijev s ventilom za izjednačavanje tlaka.

Bitan! Nastali plin se mora uklanjati i stalno trošiti, jer njegovo dugotrajno skladištenje u slobodnom dijelu bioreaktora može izazvati eksploziju iz visok krvni pritisak. Neophodno je osigurati vodeni pečat kako se biogas ne bi miješao sa zrakom.

Za grijanje biomase možete instalirati zavojnicu koja dolazi iz sistema grijanja kuće - to je mnogo ekonomski isplativije od korištenja električnih grijača. Vanjsko grijanje se može osigurati pomoću pare, što će spriječiti pregrijavanje sirovina iznad normalnog.

Općenito, bioplinsko postrojenje "uradi sam" nije tako složena struktura, ali prilikom njegovog uređenja morate obratiti pažnju na najsitnije detalje kako biste izbjegli požare i uništenje.

Dodatne informacije. Izgradnja i najjednostavnije biološke instalacije mora biti formalizirana odgovarajućim dokumentima, morate imati tehnološku šemu i kartu ugradnje opreme, potrebno je dobiti odobrenje Sanitarne i epidemiološke stanice, vatrogasne i plinske službe.

U današnje vrijeme upotreba alternativnih izvora energije uzima sve više maha. Među njima, bioenergetski podsektor je vrlo perspektivan - proizvodnja biogasa iz organskog otpada kao što su stajnjak i silaža. Stanice za proizvodnju biogasa (industrijske ili male kuće) mogu riješiti probleme odlaganja otpada, dobivanja ekološkog goriva i topline, kao i visokokvalitetnih poljoprivrednih gnojiva.

Video