Tehnoloogia pole uus. See hakkas arenema 18. sajandil, kui keemik Jan Helmont avastas, et sõnnik eraldab tuleohtlikke gaase.

Tema uurimistööd jätkasid Alessandro Volta ja Humphrey Davy, kes leidsid gaasisegust metaani. Inglismaal kasutati 19. sajandi lõpus tänavavalgustites sõnnikust saadud biogaasi. 20. sajandi keskel avastati bakterid, mis toodavad metaani ja selle lähteaineid.

Fakt on see, et sõnnikus töötavad vaheldumisi kolm mikroorganismide rühma, toitudes varasemate bakterite jääkainetest. Esimesena hakkavad tööle atsetogeensed bakterid, mis lahustavad lägas süsivesikuid, valke ja rasvu.

Pärast toitainete varude töötlemist anaeroobsete mikroorganismidega moodustub metaan, vesi ja süsinikdioksiid. Vee olemasolu tõttu ei ole biogaas selles etapis võimeline põlema - see vajab puhastamist, seega juhitakse see läbi puhastusseadmete.

Mis on biometaan

Sõnniku biomassi lagunemise tulemusena saadud gaas on analoog maagaas. See on õhust peaaegu 2 korda kergem, seega tõuseb see alati üles. See seletab kunstlikku tootmistehnoloogiat: ülaossa jäetakse vaba ruum, et aine saaks eralduda ja koguneda, kust see siis enda tarbeks välja pumbatakse.

Metaan mõjutab kasvuhooneefekti oluliselt – palju rohkem kui süsihappegaas – 21 korda. Seetõttu on sõnnikutöötlemise tehnoloogia mitte ainult ökonoomne, vaid ka keskkonnasõbralik viis loomsete jäätmete kõrvaldamiseks.

Biometaani kasutatakse järgmistel juhtudel:

• kokkamine;

• mootorites sisepõlemine autod;

• eramaja kütmiseks.

Biogaasi eraldumine suur hulk soojust. 1 kuupmeeter võrdub 1,5 kg kivisöe põletamisega.

Kuidas biometaani toodetakse?

Seda saab mitte ainult sõnnikust, vaid ka vetikatest, taimsetest ainetest, rasvast ja muudest loomsetest jäätmetest ning kalapoodidest tooraine töötlemise jääkidest. Sõltuvalt lähtematerjali kvaliteedist ja selle energiamahutavusest sõltub gaasisegu lõplik saagis.

Minimaalne saadav gaasikogus on 50 kuupmeetrit veisesõnniku tonni kohta. Maksimaalselt - 1300 kuupmeetrit pärast loomarasva töötlemist. Metaanisisaldus on kuni 90%.

Üks bioloogilise gaasi tüüp on prügilagaas. See tekib äärelinna prügilates prügi lagunemisel. Läänes on juba seadmed, mis töötlevad elanikkonna jäätmeid ja muudavad need kütuseks. Ettevõtluse tüübina on sellel piiramatud ressursid.

Selle toorainebaas sisaldab:

• toidutööstus;

• loomakasvatus;

• linnukasvatus;

• kalandus- ja töötlemisettevõtted;

• meiereid;

• alkohoolsete ja lahjade jookide tootmine.

Iga tööstus on sunnitud oma jäätmed utiliseerima – see on kallis ja kahjumlik. Kodus saate väikese omatehtud paigalduse abil lahendada mitu probleemi korraga: maja tasuta küte, väetis maatükk sõnniku töötlemisel üle jäänud kvaliteetsed toitained, mis vabastavad ruumi ja kõrvaldavad lõhnad.

Biokütuse tootmise tehnoloogia

Kõik biogaasi moodustumisel osalevad bakterid on anaeroobsed, st ei vaja toimimiseks hapnikku. Selleks konstrueeritakse täielikult suletud kääritusanumad, mille väljalasketorud ei lase samuti väljast õhku läbi.

Pärast toorvedeliku paaki valamist ja temperatuuri tõstmist vajaliku väärtuseni hakkavad bakterid tööle. Hakkab eralduma metaan, mis tõuseb läga pinnalt. See saadetakse spetsiaalsetesse patjadesse või paakidesse, misjärel see filtreeritakse ja satub gaasiballoonidesse.

Bakteritest tekkinud vedelad jäätmed kogunevad põhja, kust need perioodiliselt välja pumbatakse ja ka ladustamiseks saadetakse. Pärast seda pumbatakse mahutisse uus portsjon sõnnikut.

Bakterite funktsioneerimise temperatuurirežiim

Sõnniku biogaasiks töötlemiseks on vaja luua sobivad tingimused bakterite tööks. mõned neist aktiveeruvad temperatuuril üle 30 kraadi – mesofiilsed. Samas on protsess aeglasem ja esimese toote saab kätte 2 nädala pärast.

Termofiilsed bakterid töötavad temperatuuril 50–70 kraadi. Sõnnikust biogaasi saamiseks kuluv aeg väheneb 3 päevani. Sel juhul on jäätmeteks kääritatud muda, mida kasutatakse põldudel põllukultuuride väetisena. Mudas ei leidu patogeenseid mikroorganisme, helminte ja umbrohtu, kuna need hukkuvad kõrge temperatuuriga kokkupuutel.

Sööma eriline liik termofiilsed bakterid, mis suudavad ellu jääda 90 kraadini kuumutatud keskkonnas. Neid lisatakse toorainetele, et kiirendada käärimisprotsessi.

Temperatuuri langus viib termofiilsete või mesofiilsete bakterite aktiivsuse vähenemiseni. Eramajapidamistes kasutatakse mesofülle sagedamini, kuna need ei vaja vedeliku spetsiaalset kuumutamist ja gaasi tootmine on odavam. Seejärel, kui esimene partii gaasi saab kätte, saab seda kasutada reaktori soojendamiseks termofiilsete mikroorganismidega.

Tähtis! Metanogeenid ei talu järske temperatuurimuutusi, mistõttu talvel tuleb neid kogu aeg soojas hoida.

Kuidas valmistada toorainet reaktorisse valamiseks

Sõnnikust biogaasi tootmiseks ei ole vaja mikroorganisme spetsiaalselt vedelikku sisse viia, sest neid leidub juba loomade väljaheidetes. Tuleb lihtsalt hoida temperatuuri ja lisada õigeaegselt uus sõnnikulahus. See tuleb õigesti ette valmistada.

Lahuse niiskus peaks olema 90% (vedela hapukoore konsistents), Seetõttu täidetakse esmalt veega kuiva tüüpi väljaheited - küüliku väljaheited, hobuse väljaheited, lamba väljaheited, kitsede väljaheited. Seasõnnikut puhtal kujul ei ole vaja lahjendada, kuna see sisaldab palju uriini.

Järgmine samm on sõnniku tahkete ainete lagundamine. Mida peenem on fraktsioon, seda paremini hakkavad bakterid segu töötlema ja seda rohkem gaase eraldub. Sel eesmärgil kasutavad paigaldised pidevalt töötavat segajat. See vähendab vedeliku pinnale kõva kooriku tekkimise ohtu.

Biogaasi tootmiseks sobivad kõige kõrgema happesusega sõnnikutüübid. Neid nimetatakse ka külmaks - sealiha ja lehma. Happesuse vähenemine peatab mikroorganismide tegevuse, mistõttu tuleb alguses jälgida, kui kaua neil kulub paagi mahu täielikuks töötlemiseks. Seejärel lisage järgmine annus.

Gaasi puhastamise tehnoloogia

Sõnniku töötlemisel biogaasiks saadakse:

• 70% metaani;

• 30% süsihappegaasi;

• 1% vesiniksulfiidi ja muude lenduvate ühendite lisandeid.

Selleks, et biogaas muutuks talus kasutamiseks sobivaks, tuleb see puhastada lisanditest. Vesiniksulfiidi eemaldamiseks kasutatakse spetsiaalseid filtreid. Fakt on see, et lenduvad vesiniksulfiidühendid, lahustuvad vees, moodustavad happe. See aitab kaasa rooste ilmnemisele torude või mahutite seintele, kui need on valmistatud metallist.

• Saadud gaas surutakse kokku rõhu all 9–11 atmosfääri.

• See juhitakse veereservuaari, kus lisandid lahustuvad vedelikus.

IN tööstuslikus mastaabis Puhastamiseks kasutatakse lubi või aktiivsütt, samuti spetsiaalseid filtreid.

Kuidas vähendada niiskusesisaldust

Gaasi vee lisanditest ise vabanemiseks on mitu võimalust. Üks neist on moonshine stilli põhimõte. Külmtoru suunab gaasi ülespoole. Vedelik kondenseerub ja voolab alla. Selleks asetatakse toru maa alla, kus temperatuur loomulikult väheneb. Selle tõustes tõuseb ka temperatuur ja kuivanud gaas siseneb hoidlasse.

Teine võimalus on vesitihend. Pärast väljumist siseneb gaas veega anumasse ja puhastatakse seal lisanditest. Seda meetodit nimetatakse üheastmeliseks, kui biogaas puhastatakse kohe vee abil kõikidest lenduvatest ainetest ja niiskusest.

Milliseid seadmeid kasutatakse biogaasi tootmiseks?

Kui paigaldus on planeeritud talu lähedale, siis oleks parim variant kokkupandav konstruktsioon, mida saab hõlpsasti teise kohta transportida. Käitise põhielemendiks on bioreaktor, millesse valatakse tooraine ja toimub käärimisprotsess. Suured ettevõtted kasutavad tanke maht 50 kuupmeetrit.

Erafarmides rajatakse maa-alused veehoidlad bioreaktorina. Need asetatakse tellistest ettevalmistatud auku ja kaetakse tsemendiga. Betoon suurendab konstruktsiooni ohutust ja takistab õhu sisenemist. Maht oleneb sellest, kui palju toorainet koduloomadelt päevas saadakse.

Pinnasüsteemid on populaarsed ka kodus. Erinevalt statsionaarsest maa-alusest reaktorist saab paigaldise soovi korral lahti võtta ja teise kohta teisaldada. Mahutidena kasutatakse plastikust, metallist või polüvinüülkloriidist tünnid.

Kontrolli tüübi järgi on:

• automaatjaamad, milles jäätmetoorme täitmine ja väljapumpamine toimub ilma inimese sekkumiseta;

• mehaaniline, kus kogu protsessi juhitakse käsitsi.

Pumba abil saate hõlbustada paagi tühjendamist, kuhu jäätmed pärast kääritamist langevad. Mõned meistrimehed kasutavad pumpasid, et pumbata patjadest (näiteks auto sisekummidest) gaasi puhastusasutusse.

Sõnnikust biogaasi tootmise omatehtud paigaldise skeem

Enne oma alale biogaasijaama ehitamist peate tutvuma võimalike ohtudega, mis võivad põhjustada reaktori plahvatuse. Peamine tingimus on hapniku puudumine.

Metaan on plahvatusohtlik gaas ja võib süttida, kuid selleks tuleb seda kuumutada üle 500 kraadi. Kui biogaas seguneb õhuga, tekib ülerõhk, mis lõhub reaktori. Betoon võib praguneda ja ei sobi edasiseks kasutamiseks.

Video: Biogaas lindude väljaheidetest

Et surve kaane küljest ära ei rebiks, kasutage vastukaalu, kaitsetihend kaane ja paagi vahel. Mahuti ei ole täielikult täidetud - peaks olema vähemalt 10% mahust gaasi vabastamiseks. Parem - 20%.

Seega, et teha oma saidil bioreaktor koos kõigi tarvikutega, peate:

• Hea on valida koht nii, et see asuks eluasemest eemal (iial ei tea).

• Arvutage välja hinnanguline sõnniku kogus, mida loomad päevas toodavad. Kuidas lugeda - lugege allpool.

• Otsustage, kuhu paigaldada laadimis- ja mahalaadimistorud, samuti toru tekkiva gaasi niiskuse kondenseerimiseks.

• Otsustage jäätmemahuti asukoht (vaikimisi väetis).

• Toorainekoguse arvutuste põhjal kaevake süvend.

• Valige konteiner, mis toimib sõnniku reservuaarina, ja paigaldage see süvendisse. Kui plaanitakse betoonreaktorit, siis kaevu põhi täidetakse betooniga, seinad vooderdatakse tellistega ja krohvitakse betoonmördiga. Pärast seda peate andma sellele aega kuivamiseks.

• Paagi paigaldamise etapis tihendatakse ka ühendused reaktori ja torude vahel.

• Varustage reaktori kontrollimiseks luuk. Selle vahele asetatakse tihendatud tihend.

Kui kliima on külm, siis enne plastpaagi betoneerimist või paigaldamist kaaluge selle soojendamise võimalusi. Need võivad olla kütteseadmed või lint, mida kasutatakse sooja põranda tehnoloogias.

Töö lõpus kontrollige reaktorit lekete suhtes.

Gaasikoguse arvutamine

Ühest tonnist sõnnikust saab ligikaudu 100 kuupmeetrit gaasi. Küsimus: Kui palju allapanu lemmikloomad päevas toodavad?

• kana - 165 g päevas;

• lehm - 35 kg;

• kits - 1 kg;

• hobune - 15 kg;

• lammas - 1 kg;

• siga - 5 kg.

Korrutage need arvud peade arvuga ja saate töödeldava väljaheidete päevaannuse.

Rohkem gaasi tuleb lehmadelt ja sigadelt. Kui lisada segule energeetiliselt võimsaid taimi nagu mais, peedipealsed, hirss, suureneb biogaasi hulk. Rabataimedel ja vetikatel on suur potentsiaal.

Suurim on lihatöötlemisettevõtete jäätmete puhul. Kui läheduses on selliseid farme, siis saame teha koostööd ja paigaldada kõigile ühe reaktori. Bioreaktori tasuvusaeg on 1–2 aastat.

Biomassi jäätmed pärast gaasi tootmist

Pärast sõnniku töötlemist reaktoris on kõrvalsaaduseks biomuda. Jäätmete anaeroobsel töötlemisel lahustavad bakterid umbes 30% orgaanilisest ainest. Ülejäänud osa vabastatakse muutmata kujul.

Vedel aine on ka metaankäärimise kõrvalsaadus ja seda kasutatakse ka põllumajandus juurekaste jaoks.

Süsinikdioksiid on jäätmefraktsioon, mida biogaasitootjad püüavad eemaldada. Aga kui lahustada see vees, siis võib sellest vedelikust ka kasu olla.

Biogaasi taimsete saaduste täielik kasutamine

Pärast sõnniku töötlemist saadud toodete täielikuks ärakasutamiseks on vaja säilitada kasvuhoone. Esiteks saab orgaanilist väetist kasutada köögiviljade aastaringseks kasvatamiseks, mille saagikus on stabiilne.

Teiseks kasutatakse süsihappegaasi väetisena - juure või lehestikuna ja selle väljund on umbes 30%. Taimed imavad õhust süsihappegaasi ja samal ajal kasvavad paremini ning omandavad rohelist massi. Kui konsulteerite selle valdkonna spetsialistidega, aitavad nad teil paigaldada seadmeid, mis muudavad süsinikdioksiidi vedelast vormist lenduvaks aineks.

Video: Biogaas 2 päevaga

Fakt on see, et loomafarmi ülalpidamiseks võib saadavat energiaressurssi palju olla, eriti suvel, kui lauta või sealauda kütta pole vaja.

Seetõttu on soovitatav teha veel üks tulus vaade tegevused – keskkonnasõbralik kasvuhoone. Ülejäänud tooteid saab hoida külmruumides – sama energiat kasutades. Külmutusseadmed või muud seadmed võivad töötada gaasiaku toodetud elektriga.

Kasutada väetisena

Lisaks gaasi tootmisele on bioreaktor kasulik, kuna jäätmeid kasutatakse väärtusliku väetisena, mis säilitab peaaegu kogu lämmastiku ja fosfaadid. Sõnniku mulda lisamisel läheb 30–40% lämmastikust pöördumatult kaotsi.

Lämmastikainete kadu vähendamiseks lisatakse mulda värskeid väljaheiteid, kuid siis kahjustab eralduv metaan taimede juurestikku. Pärast sõnniku töötlemist kasutatakse metaan oma vajadusteks ning kõik toitained säilivad.

Pärast kääritamist lähevad kaalium ja fosfor kelaadiks, mille taimed omastavad 90%. Kui vaadata seda üldiselt, siis 1 tonn kääritatud sõnnikut võib asendada 70 - 80 tonni tavalisi loomade väljaheiteid.

Anaeroobne töötlemine säilitab kogu sõnnikus sisalduva lämmastiku, muutes selle ammooniumivormiks, mis suurendab iga põllukultuuri saagikust 20%.

See aine ei ole juurestikule ohtlik ja seda võib kasutada 2 nädalat enne põllukultuuride avamaale istutamist, et orgaaniline aine jõuaks mulla aeroobsete mikroorganismide poolt töödelda.

Enne kasutamist lahjendatakse bioväetis veega. vahekorras 1:60. Selleks sobivad nii kuiv- kui vedelfraktsioonid, mis pärast kääritamist lähevad ka jäätmetoorme mahutisse.

Ühe hektari kohta vajate 700–1000 kg/l lahjendamata väetist. Arvestades, et ühelt kuupmeetrilt reaktoripinnalt saadakse päevas kuni 40 kg väetisi, saab kuu ajaga orgaanilise aine müügiga muretseda mitte ainult oma, vaid ka naabri krundi.

Milliseid toitaineid saab pärast sõnniku töötlemist?

Kääritatud sõnniku põhiväärtus väetisena on humiinhapete olemasolu, mis sarnaselt kestaga säilitavad kaaliumi- ja fosforiioone. Pikaajalisel säilitamisel õhus oksüdeerudes kaotavad mikroelemendid oma kasulikud omadused, anaeroobse töötlemise käigus aga hoopis juurde.

Humaadid avaldavad positiivset mõju mulla füüsikalisele ja keemilisele koostisele. Orgaanilise aine lisamise tulemusena muutuvad ka kõige raskemad mullad niiskust läbilaskvamaks. Lisaks annab orgaaniline aine toitu mullabakteritele. Nad töötlevad edasi jääkaineid, mida anaeroobid pole söönud, ja vabastavad humiinhappeid. Selle protsessi tulemusena saavad taimed toitaineid, mis imenduvad täielikult.

Lisaks peamistele - lämmastikule, kaaliumile ja fosforile - sisaldab bioväetis mikroelemente. Kuid nende kogus sõltub lähtematerjalist - taimset või loomset päritolu.

Muda ladustamise meetodid

Kääritatud sõnnikut on kõige parem säilitada kuivana. See muudab pakkimise ja transportimise mugavamaks. Kuivaine kaotab vähem kasulikke omadusi ja seda saab hoida suletuna. Kuigi selline väetis ei rikne aasta jooksul üldse, tuleb see seejärel sulgeda kotti või anumasse.

Vedelaid vorme tuleb hoida suletud anumates, mis on tihedalt suletava kaanega, et vältida lämmastiku väljapääsu.

Kuidas hoida sõnnikut krundil aia väetamiseks: parimad viisid

Antud teoreetiline alus anaeroobse kääritamise teel biomassist metaani tootmine.

Bakterite rolli orgaaniliste ainete järkjärgulisel muundumisel selgitati kirjeldusega vajalikud tingimused kõige intensiivsemaks biogaasi tootmiseks. See artikkel pakub biogaasijaamade praktilisi rakendusi koos mõne omatehtud kujunduse kirjeldusega.

Kuna energiahinnad tõusevad ning paljudel loomafarmide ja väiketalude omanikel on probleeme jäätmete kõrvaldamisega, tööstuskompleksid eramajade biogaasi ja väikeste biogaasijaamade tootmiseks. Internetikasutaja saab otsingumootoreid kasutades hõlpsasti leida soodsa valmislahenduse, et biogaasijaam ja selle hind vastaks vajadustele, võtta ühendust seadmete tarnijatega ning leppida kokku biogaasi generaatori ehitus kodus või farmis.

Tööstuslik kompleks biogaasi tootmiseks

Bioreaktor - biogaasijaama alus

Konteinerit, milles toimub biomassi anaeroobne lagunemine, nimetatakse bioreaktor, fermenter või metaanipaak. Bioreaktorid võivad olla täielikult suletud, fikseeritud või ujuva kupliga ja sukeldumiskellaga. Bell-psührofiilsed (ei vaja kuumutamist) bioreaktorid on avatud vedela biomassiga reservuaari kujul, millesse on sukeldatud silindri või kellukujuline anum, kuhu kogutakse biogaasi.

Kogutud biogaas avaldab balloonile survet, mistõttu see tõuseb paagist kõrgemale. Seega toimib kell ka gaasihoidikuna – tekkiva gaasi ajutise hoidlana.

Biogaasireaktori kellakonstruktsiooni puuduseks on substraadi segamise ja soojendamise võimatus aasta külmadel perioodidel. Negatiivseks teguriks on ka tugev lõhn ja ebasanitaarsed tingimused, mis tulenevad osa substraadi avatud pinnast.

Lisaks pääseb osa tekkivast gaasist atmosfääri, saastades keskkonda. Seetõttu kasutatakse neid bioreaktoreid ainult käsitöönduslikes biogaasijaamades kuuma kliimaga vaestes riikides.

Reostuse vältimiseks keskkond ning kõrvaldades ebameeldivad lõhnad, on kodu- ja suurtööstuse biogaasijaamade reaktorid fikseeritud kuppelkonstruktsiooniga. Konstruktsiooni kuju ei oma gaasi moodustumise protsessis suurt tähtsust, kuid kuplikujulise katusega silindrit kasutades saavutatakse märkimisväärne kokkuhoid ehitusmaterjalid. Fikseeritud kupliga bioreaktorid on varustatud torudega uute biomassi portsjonite lisamiseks ja kasutatud substraadi valimiseks.

Biogaasijaamade peamised tüübid

Kuna kõige vastuvõetavam konstruktsioon on fikseeritud kuppel, on enamik valmis bioreaktorilahendusi seda tüüpi. Sõltuvalt laadimismeetodist on bioreaktorid erineva konstruktsiooniga ja jagunevad:

• Portsjonipõhine, kogu biomassi ühekordne laadimine ja sellele järgnev täielik mahalaadimine pärast tooraine töötlemist. Seda tüüpi bioreaktorite peamiseks puuduseks on gaasi ebaühtlane vabanemine substraadi töötlemisel;
• tooraine pidev peale- ja mahalaadimine, saavutades seeläbi ühtse biogaasi eraldumise. Tänu bioreaktori konstruktsioonile peale- ja mahalaadimisel biogaasi tootmine ei seisku ega lekkeid ei teki, kuna torud, mille kaudu biomassi lisatakse ja eemaldatakse, on valmistatud vesitihendi kujul, mis takistab gaasi leket.

Perioodilistel biogaasireaktoritel võib olla mis tahes konstruktsioon, mis hoiab ära gaasilekke. Näiteks Austraalias olid omal ajal populaarsed elastse täispuhutava katusega kanalis metaanipaagid, kus bioreaktori sees tekkinud kerge ülerõhuga puhuti täis vastupidavast polüpropüleenist valmistatud mull. Kui bioreaktoris saavutati teatud rõhutase, lülitati sisse kompressor, mis pumpas välja toodetud biogaasi.

Käärimise tüüp selles biogaasijaamas võib olla mesofiilne (madal kuumutamine). Täispuhutava kupli suure pindala tõttu saab kanalibioreaktoreid paigaldada ainult köetavatesse ruumidesse või kuuma kliimaga piirkondadesse. Disaini eeliseks on see, et puudub vajadus vahevastuvõtja järele, kuid suureks miinuseks on elastse kupli haavatavus mehaaniliste vigastuste suhtes.

IN Hiljuti Populaarsust koguvad sõnniku kuivkääritamisega ilma substraadile vett lisamata perioodilised bioreaktorid. Kuna sõnnikul on oma niiskus, piisab sellest organismide eluks, kuigi reaktsioonide intensiivsus väheneb.

Kuivtüüpi bioreaktorid näevad välja nagu suletud garaaž, mille uksed on tihedalt sulguvad. Biomass laaditakse reaktorisse esilaaduri abil ja see jääb sellesse olekusse kuni gaasi moodustumise täieliku tsükli lõpuni (umbes kuus kuud), ilma et oleks vaja substraati lisada või segada.

DIY biogaasijaam

Tuleb märkida, et enamikus bioreaktorites on reeglina suletud ainult gaasi moodustumise tsoon ning sisse- ja väljalaskeava vedel biomass on atmosfäärirõhu all. Liigne rõhk bioreaktoris tõrjub välja osa vedelast substraadist düüsidesse, mistõttu on biomassi tase neis veidi kõrgem kui anuma sees.

Need omatehtud bioreaktorite konstruktsioonid on populaarsed rahvakäsitööliste seas, kes valmistavad iseseisvalt oma kätega kodu jaoks biogaasijaamu, võimaldades substraadi korduvat käsitsi laadimist ja mahalaadimist. Oma kätega bioreaktoreid tehes katsetavad paljud meistrimehed täielikult suletud anumatega, kasutades gaasihoidjana mitut kummitoru suurte sõidukite rehvidest.

Allolevas videos tõestab koduse biogaasi tootmise entusiast lindude väljaheidetega täidetud tünnide näitel võimalust reaalselt kodus põlevgaasi toota, töödeldes linnumaja jäätmeid kasulikuks väetiseks. Ainus, mida selles videos kirjeldatud disainile lisada saab, on see, et omatehtud bioreaktorile tuleb paigaldada manomeeter ja kaitseklapp.

Bioreaktori tootlikkuse arvutused

Biogaasi koguse määrab kasutatud tooraine mass ja kvaliteet. Internetist võib leida tabeleid, mis näitavad erinevate loomade tekitatud jäätmete kogust, kuid omanikele, kes peavad iga päev sõnnikut ära viima, pole sellest teooriast kasu, sest tänu oma praktikale teavad nad sõnniku kogust ja massi. tulevane substraat. Iga päev taastuva tooraine olemasolu põhjal on võimalik arvutada bioreaktori vajalik maht ja ööpäevane biogaasi tootmine.

Pärast arvutuste tegemist ja bioreaktori projekti heakskiitmist võib alata selle ehitamine. Materjaliks võib olla maasse valatud raudbetoonist anum või spetsiaalse kattega suletud telliskivi, mida kasutatakse basseinide töötlemiseks.

Korrosioonivastase materjaliga kaetud rauast on võimalik ehitada ka koduse biogaasijaama peapaak. Väikesed tööstuslikud bioreaktorid on sageli valmistatud suuremahulistest kemikaalikindlatest plastmahutitest.

Tööstuslikes biogaasijaamades nad kasutavad elektroonilised süsteemid kontroll ja erinevad reaktiivid korrigeerimiseks keemiline koostis substraat ja selle happesuse tase ning biomassile lisatakse spetsiaalseid aineid - ensüüme ja vitamiine, mis stimuleerivad bioreaktori sees mikroorganismide paljunemist ja tegevust. Mikrobioloogia arendamise käigus luuakse järjest stabiilsemaid ja efektiivsemaid metanogeenbakterite tüvesid, mida on võimalik osta biogaasi tootmisega tegelevatelt ettevõtetelt.

Biogaasi väljapumpamise ja puhastamise vajadus

Pidev gaasitootmine mis tahes konstruktsiooniga bioreaktoris toob kaasa vajaduse biogaasi välja pumbata. Mõned primitiivsed biogaasijaamad võivad tekkiva gaasi põletada otse lähedale paigaldatud põletis, kuid ülerõhu ebastabiilsus bioreaktoris võib viia leegi kadumiseni koos järgneva vabanemisega. mürgine gaas. Sellise primitiivse pliidiga ühendatud biogaasipaigaldise kasutamine on kategooriliselt vastuvõetamatu, kuna on võimalik mürgitada puhastamata biogaasi toksiliste komponentidega.

Seetõttu sisaldab peaaegu iga biogaasi paigaldusskeem gaasihoidlaid ja gaasipuhastussüsteemi. Omatehtud puhastuskompleksina saate kasutada veefiltrit ja omatehtud metallilaastudega täidetud anumat või osta professionaalseid filtreerimissüsteeme. Rehvidest sisekummidest saab valmistada biogaasi ajutiseks ladustamiseks anuma, millest gaas pumbatakse aeg-ajalt kompressori abil välja tavalistesse propaaniballoonidesse ladustamiseks ja hilisemaks kasutamiseks.

Alternatiiviks gaasipaagi kohustuslikule kasutamisele võib kaaluda täiustatud ujuva kupliga bioreaktorit. Parendus seisneb kontsentrilise vaheseina lisamises, mis moodustab veetasku, toimides veetihendina ja takistades biomassi kokkupuudet õhuga. Rõhk ujuva kupli sees oleneb selle kaalust. Juhtides gaasi läbi puhastussüsteemi ja reduktori, saab seda kasutada majapidamises kasutatavas pliidis, tuulutades seda perioodiliselt bioreaktorist.

Substraadi jahvatamine ja segamine bioreaktoris

Biomassi segamine on biogaasi tootmisprotsessi oluline osa, tagades bakteritele juurdepääsu toitainetele, mis võivad kääriti põhjas koguneda. Selleks, et biomassi osakesed bioreaktoris paremini seguneksid, tuleb need enne metaanipaaki laadimist mehaaniliselt või käsitsi purustada. Praegu kasutatakse tööstuslikes ja kodustes biogaasijaamades substraadi segamiseks kolme meetodit:

1. elektrimootoriga või käsitsi käitatavad mehaanilised segajad;
2. tsirkulatsiooni segamine pumba abil või propeller substraadi pumpamine bioreaktori sees;
3. mulliga segamine, kasutades vedela biomassi puhastamist olemasoleva biogaasiga. Puudus seda meetodit on vahu teke substraadi pinnale.

Substraadi mehaanilist segamist bioreaktori sees saab teha käsitsi või automaatselt, lülitades sisse elektrimootori elektroonilise taimeriga. Biomassi veejoaga või mulliga segamist saab läbi viia ainult käsitsi juhitavate elektrimootorite või tarkvaraalgoritmi abil.

See bioreaktor on varustatud mehaanilise segamisseadmega.

Substraadi kuumutamine mesofiilsetes ja termofiilsetes biogaasijaamades

Gaasi moodustumise optimaalne temperatuur on substraadi temperatuur vahemikus 35-50ºC. Selle temperatuuri hoidmiseks erinevad küttesüsteemid- vesi, aur, elekter. Temperatuuri reguleerimiseks tuleks kasutada termostaadi või termopaare, mis on ühendatud bioreaktori kütmist reguleeriva täiturmehhanismiga.

Samuti peate meeles pidama, et lahtine leek kuumeneb bioreaktori seinad üle ja sees olev biomass põleb. Põlenud substraat halvendab soojusülekannet ja kütte kvaliteeti ning bioreaktori kuumsein variseb kiiresti kokku. Üks neist parimad valikud on vee soojendamine kodu küttesüsteemi tagasivoolutorust. Vajalik on paigaldada elektriklappide süsteem, et oleks võimalik bioreaktori kütet välja lülitada või liialt külma korral substraadi kütte ühendada otse boilerist.

Substraadi soojendamine bioreaktoris kütteelementidega on kasulik ainult siis, kui on olemas alternatiivne elekter, mis saadakse tuulegeneraatorist või päikesepaneelid. Sel juhul saab kütteelemendid ühendada otse generaatori või akuga, mis välistab vooluringist kallid pingemuundurid. Soojuskadude vähendamiseks ja substraadi kütmise maksumuse vähendamiseks bioreaktoris on vaja seda võimalikult palju isoleerida, kasutades erinevaid isolatsioonimaterjale.

Oma kätega biogaasijaamade ehitamisel on praktilised katsed vältimatud

Ükskõik kui palju kirjandust algaja biogaasi isetootmise entusiast ka ei loeks ja kui palju videoid ta ka ei vaataks, peab ta praktikas palju ise õppima ja tulemused jäävad reeglina kaugele. arvutatuid.

Seetõttu järgivad paljud alustavad käsitöölised biogaasi tootmisel iseseisvate eksperimentide teed, alustades väikestest mahutitest, määrates kindlaks, kui palju gaasi nende väike eksperimentaalne biogaasijaam olemasolevast toorainest toodab. Täisväärtuslikult töötava biogaasijaama rajamise komponentide hinnad, metaani toodang ja tulevased kulud määravad selle tasuvuse ja teostatavuse.

Ülalolevas videos demonstreerib meister oma biogaasipaigaldise võimalusi, mõõtes, kui palju biogaasi ühes ööpäevas toodetakse. Tema puhul, kui kompressori vastuvõtjasse pumbatakse kaheksa atmosfääri, on tekkiva gaasi maht pärast ümberarvutamist, võttes arvesse 24-liitrise mahuti mahtu, umbes 0,2 m².

See kahesajaliitrisest tünnist saadav biogaasi maht ei ole märkimisväärne, kuid nagu selle meistri järgmises videos näha, piisab sellest gaasikogusest ühe ahjupõleti tunniks põlemiseks (15 minutit korrutatuna nelja atmosfääriga silindrist, mis on vastuvõtjast kaks korda suurem).

Teises allolevas videos räägib meister biogaasi ja bioloogiliselt puhaste väetiste tootmisest orgaaniliste jäätmete töötlemisel biogaasijaamas. Arvestada tuleb sellega, et keskkonnaväetiste väärtus võib ületada tekkiva gaasi maksumust ning siis saab biogaasist kvaliteetsete väetiste valmistamise protsessi kasulik kõrvalsaadus. Üks veel kasulik vara orgaaniline tooraine on võime säilitada neid teatud aja jooksul, et neid õigel ajal kasutada.

Odava energiaallika saate ise, kodus - vaja lihtsalt kokku panna biogaasijaam. Kui mõistate selle toimimise ja struktuuri põhimõtet, pole seda raske teha. Tema toodetud segu sisaldab suures koguses metaani (olenevalt laaditud toorainest - kuni 70%), seega on sellel lai valik rakendusi.

Küttekatelde kütusena gaasiga töötavate autosilindrite täitmine ei ole täielik loetelu võimalikud variandid valmistoote kasutamine. Meie lugu räägib sellest, kuidas oma kätega biogaasijaama paigaldada.

Seadmel on mitu kujundust. Konkreetse insenerilahenduse valimisel peate mõistma, kui sobiv see paigaldus kohalikele tingimustele sobib. See on paigaldamise teostatavuse hindamise peamine kriteerium. Lisaks on teil oma võimalused, st millist tüüpi toorainet ja millises mahus saate kasutada, mida saate oma kätega teha.

Biogaas tekib orgaanilise aine lagunemisel, kuid selle “saagis” (mahuliselt) ja seega ka jaama kasutegur sõltub sellest, mida sinna täpselt laaditakse. Tabelis on asjakohane teave (indikatiivsed andmed), mis aitab kindlaks teha konkreetse insenertehnilise lahenduse valiku. Kasuks tuleks ka mõni selgitav graafika.

Disaini valikud

Tooraine käsitsi laadimisega, ilma kuumutamise ja segamiseta

Koduseks kasutamiseks peetakse seda mudelit kõige mugavamaks. Reaktori võimsusega 1–10 m³ läheb päevas vaja umbes 50–220 kg sõnnikut. Sellest tuleb lähtuda konteineri suuruse üle otsustamisel.

Paigaldus on paigaldatud maasse, seega on vaja väikest süvendit. Koht saidil valitakse vastavalt selle arvutatud mõõtmetele. Ahela kõigi elementide koostist ja eesmärki pole raske mõista.

Paigaldusfunktsioon

Pärast reaktori paigaldamist kohapeal on vaja kontrollida selle tihedust. Seejärel tuleb metall värvida (eelistatavalt külmakindla koostisega) ja isoleerida.

• Jäätmete eemaldamine toimub loomulikult – kas uue portsjoni lisamise käigus või siis, kui suletud klapiga reaktoris on liiga palju gaasi. Seetõttu ei tohiks jäätmekogumismahuti maht olla väiksem kui töötaval.
• Vaatamata seadme lihtsusele ja isetegemise kokkupanemise atraktiivsusele, kuna massi segamist ja kuumutamist ei pakuta, on seda paigaldusvõimalust soovitatav kasutada pehme kliimaga piirkondades, st peamiselt Venemaa lõunaosas. Kuigi kvaliteetse soojusisolatsiooniga tingimustes, kus maa-alused veekihid on sügavad, on see disain keskmise tsooni jaoks üsna sobiv.

Ilma kuumutamata, aga segades

Peaaegu sama asi, ainult väike modifikatsioon, mis suurendab oluliselt installi jõudlust.

Kuidas teha mehhanismi? Näiteks kellelegi, kes selle oma kätega kokku panid, pole see probleem. Reaktorisse tuleb paigaldada labadega võll. Seetõttu on vaja paigaldada tugilaagrid. Võlli ja kangi vahelise ülekandelülina on hea kasutada ketti.

Biogaasijaama saab kasutada peaaegu kõigis piirkondades, välja arvatud põhjapoolsetes piirkondades. Kuid erinevalt eelmisest mudelist nõuab see järelevalvet.

Segamine + kuumutamine

Biomassi termiline mõju suurendab selles toimuvate lagunemis- ja käärimisprotsesside intensiivsust. Biogaasiseade on kasutusel mitmekülgsem, kuna see võib töötada kahes režiimis - mesofiilses ja termofiilses, st temperatuurivahemikus (ligikaudu) 25–65 ºС (vt ülaltoodud graafikuid).

Ülaltoodud diagrammil töötab boiler saadud gaasiga, kuigi see pole ainus võimalus. Biomassi soojendamist saab teha erineval viisil, olenevalt sellest, kuidas omanikul on seda mugavam korraldada.

Automatiseeritud valikud

Selle skeemi erinevus seisneb selles, et see on installiga ühendatud. See võimaldab koguda gaasivarusid, mitte kasutada seda kohe ettenähtud otstarbel. Kasutuslihtsus tuleneb ka sellest, et intensiivseks kääritamiseks sobib peaaegu iga temperatuurirežiim.

See paigaldus on veelgi produktiivsem. See on võimeline töötlema kuni 1,3 tonni toorainet päevas sarnase reaktorimahuga. Laadimine, segamine - selle eest vastutab pneumaatika. Väljalaskekanal võimaldab jäätmeid viia kas punkrisse lühiajaliseks ladustamiseks või teisaldatavatesse konteineritesse koheseks äraviimiseks. Näiteks põldude väetamiseks.

Need biogaasijaamad ei sobi koduseks kasutamiseks. Nende paigaldamine, eriti oma kätega, on palju keerulisem. Aga väikesele talu- hea otsus.

Mehhaniseeritud biogaasijaam

Erinevus eelmistest mudelitest on lisapaagis, milles toimub toorainemassi eelvalmistamine.

Kokkusurutud biogaas juhitakse laadimispunkrisse ja seejärel reaktorisse. Seda kasutatakse ka kütteks.

Ainus asi, mis on vajalik mõne paigaldise oma kätega kokkupanemisel, on täpsed inseneriarvutused. Võimalik, et peate konsulteerima spetsialistiga. Muidu on kõik üsna lihtne. Kui vähemalt üks lugejatest tunneb huvi biogaasiseadme vastu ja paigaldab selle ise, siis ei töötanud autor selle artikli kallal asjata. Edu!

Traditsiooniliste energiaressursside pidev kallinemine sunnib kodukäsitöölisi looma isetehtud seadmeid, mis võimaldavad jäätmetest oma kätega biogaasi toota. Sellise lähenemisviisiga põllumajandusele on võimalik mitte ainult saada odavat energiat maja kütmiseks ja muudeks vajadusteks, vaid ka luua orgaaniliste jäätmete ringlussevõtu ja tasuta väetiste hankimise protsess, mida hiljem pinnasesse panna.

Üleliigselt toodetud biogaasi, nagu väetisi, saab turuhinnaga müüa huvitatud tarbijatele, muutes rahaks selle, mis sõna otseses mõttes "lebab teie jalge all". Suurtalunikud saavad endale lubada osta tehastes kokkupandud valmis biogaasi tootmisjaamu. Selliste seadmete maksumus on üsna kõrge. Selle tegevuse tasuvus vastab aga tehtud investeeringule. Samal põhimõttel töötavad vähem võimsad paigaldised saab olemasolevatest materjalidest ja osadest ise kokku panna.

Mis on biogaas ja kuidas see tekib?

Biomassi töötlemise tulemusena saadakse biogaas

Biogaas on klassifitseeritud keskkonnasõbralikuks kütuseks. Oma omadustelt sarnaneb biogaas paljuski tööstuslikus mastaabis toodetava maagaasiga. Biogaasi tootmise tehnoloogiat saab esitada järgmiselt:

• spetsiaalses konteineris, mida nimetatakse bioreaktoriks, toimub biomassi töötlemise protsess anaeroobsete bakterite osalusel õhuta kääritamise tingimustes teatud perioodi jooksul, mille kestus sõltub laaditud tooraine mahust;
• selle tulemusena eraldub gaaside segu, mis koosneb 60% metaanist, 35% süsinikdioksiidist, 5% muudest gaasilistest ainetest, mille hulgas on väike kogus vesiniksulfiidi;
• tekkiv gaas eemaldatakse pidevalt bioreaktorist ja suunatakse pärast puhastamist ettenähtud kasutusse;
• töödeldud jäätmed, millest on saanud kvaliteetsed väetised, viiakse perioodiliselt bioreaktorist välja ja transporditakse põldudele.

Biokütuse tootmisprotsessi visuaalne diagramm

Koduse biogaasi pideva tootmise sisseseadmiseks peab teil olema põllumajandus- ja loomakasvatusettevõte või juurdepääs neile. Biogaasi on majanduslikult tasuv toota vaid siis, kui on olemas sõnniku ja muude loomakasvatusest tekkivate orgaaniliste jäätmete tasuta tarneallikas.

Gaasiküte on endiselt kõige usaldusväärsem küttemeetod. Lisateavet autonoomse gaasistamise kohta leiate järgmisest materjalist:

Bioreaktorite tüübid

Biogaasi tootmise rajatised erinevad tooraine laadimise tüübi, tekkiva gaasi kogumise, reaktori paigutuse maapinna suhtes ja tootmismaterjali poolest. Bioreaktorite ehitamiseks sobivad kõige paremini betoon, tellis ja teras.

Laadimise tüübi järgi eristatakse biokäitisi, millesse laaditakse etteantud osa toorainest ja see läbib töötlemistsükli ning seejärel täielikult maha laaditakse. Gaasi tootmine nendes käitistes on ebastabiilne, kuid neisse saab laadida igasugust toorainet. Tavaliselt on neil vertikaalne paigutus ja võtavad vähe ruumi.

Teist tüüpi süsteemi laaditakse päevas osa orgaanilisi jäätmeid ja võrdne osa valmis kääritatud väetisi. Töösegu jääb alati reaktorisse. Nn pidevsöötjaam toodab järjepidevalt rohkem biogaasi ja on põllumeeste seas väga populaarne. Põhimõtteliselt asuvad need reaktorid horisontaalselt ja on mugavad, kui saidil on vaba ruumi.

Valitud biogaasi kogumise tüüp määrab reaktori konstruktsiooniomadused.

• õhupallisüsteemid koosnevad kummist või plastist kuumakindlast silindrist, milles on ühendatud reaktor ja gaasihoidik. Seda tüüpi reaktorite eelisteks on konstruktsiooni lihtsus, tooraine peale- ja mahalaadimine, puhastamise ja transpordi lihtsus ning madal hind. Puuduseks on lühike kasutusiga, 2-5 aastat, välismõjude tagajärjel tekkinud kahjustuste võimalus. Balloonreaktorite hulka kuuluvad ka kanal-tüüpi agregaadid, mida Euroopas kasutatakse laialdaselt vedeljäätmete töötlemiseks ja Reovesi. See kummist kate on efektiivne kõrgel ümbritseval temperatuuril ja silindri kahjustamise oht puudub. Fikseeritud kuppelkonstruktsioonil on täielikult suletud reaktor ja kompensatsioonipaak läga väljajuhtimiseks. Gaas koguneb kuplisse, järgmise tooraineportsjoni laadimisel surutakse töödeldud mass kompensatsioonipaaki.
• Ujuva kupliga biosüsteemid koosnevad maa all paiknevast monoliitsest bioreaktorist ja teisaldatavast gaasihoidikust, mis hõljub spetsiaalses veetaskus või otse tooraines ning tõuseb gaasirõhu mõjul üles. Ujuva kupli eeliseks on kasutusmugavus ja võimalus kupli kõrguse järgi määrata gaasirõhku. See on suurepärane lahendus suurele talule.
• Maa-aluse või maapealse paigalduskoha valikul tuleb arvestada maastiku kaldega, mis hõlbustab tooraine peale- ja mahalaadimist, maa-aluste konstruktsioonide kõrgendatud soojusisolatsiooniga, mis kaitseb biomassi ööpäevaste temperatuurikõikumiste eest ning muudab käärimisprotsessi stabiilsemaks.

Disaini saab varustada lisaseadmetega tooraine soojendamiseks ja segamiseks.

Kas reaktori tegemine ja biogaasi kasutamine on tulus?

Biogaasijaama ehitamisel on järgmised eesmärgid:

• odava energia tootmine;
• kergesti seeditavate väetiste tootmine;
• kokkuhoid kalli kanalisatsiooniga liitumisel;
• talujäätmete taaskasutamine;
• võimalik kasum gaasi müügist;
• ebameeldiva lõhna intensiivsuse vähendamine ja piirkonna keskkonnaseisundi parandamine.

Biogaasi tootmise ja kasutamise tasuvuse graafik

Bioreaktori ehitamise eeliste hindamiseks peaks mõistlik omanik kaaluma järgmisi aspekte:

• biotehase maksumus on pikaajaline investeering;
• omatehtud biogaasiseadmed ja reaktori paigaldamine ilma kolmandate isikute spetsialistide kaasamiseta maksavad palju vähem, kuid selle efektiivsus on ka madalam kui kallil tehase omal;
• Stabiilse gaasirõhu säilitamiseks peab talupidajal olema piisavas koguses ja pika aja jooksul juurdepääs loomakasvatusjäätmetele. Kõrgete elektri- ja maagaasihindade või gaasistamise võimaluse puudumise korral muutub käitise kasutamine mitte ainult kasumlikuks, vaid ka vajalikuks;
• oma toorainebaasiga suurfarmidele oleks tulus lahendus bioreaktori kaasamine kasvuhoonete ja veisefarmide süsteemi;
• Väikefarmide puhul saab efektiivsust tõsta, paigaldades mitu väikest reaktorit ja laadides toorainet erinevate ajavahemike järel. See väldib gaasivarustuse katkestusi lähteaine puudumise tõttu.

Kuidas ise bioreaktorit ehitada

Ehitamise otsus on tehtud, nüüd on vaja paigaldust projekteerida ja arvutada vajalikke materjale, tööriistad ja seadmed.

Tähtis! Bioreaktori materjali põhinõue on vastupidavus agressiivsele happelisele ja aluselisele keskkonnale.

Kui metallist paak on saadaval, võib seda kasutada tingimusel, et sellel on korrosioonivastane kaitsekate. Metallmahuti valimisel pöörake tähelepanu olemasolule keevisõmblused ja nende tugevus.

Vastupidav ja mugav valik on polümeerimahuti. See materjal ei mädane ega roosteta. Paksude kõvade seintega või tugevdatud tünn peab koormusele suurepäraselt vastu.

Odavaim viis on paigutada tellistest või kivist või betoonplokkidest anum. Tugevuse suurendamiseks on seinad tugevdatud ning kaetud seest ja väljast mitmekihilise hüdroisolatsiooni ja gaasikindla kattega. Krohv peab sisaldama lisandeid, mis tagavad kindlaksmääratud omadused. Parim kuju, mis talub kõiki survekoormusi, on ovaalne või silindriline.

Selle konteineri põhjas on auk, mille kaudu eemaldatakse jäätmed. See auk peab olema tihedalt suletud, sest süsteem töötab tõhusalt ainult suletud tingimustes.

Vajalike tööriistade ja materjalide arvutamine

Tellistest mahuti paigutamiseks ja kogu süsteemi paigaldamiseks vajate järgmisi tööriistu ja materjale:

• konteiner tsemendimördi või betoonisegisti segamiseks;
• segisti kinnitusega puur;
• killustik ja liiv drenaažipadja ehitamiseks;
• labidas, mõõdulint, kellu, spaatel;
• telliskivi, tsement, vesi, peen liiv, armatuur, plastifikaator ja muud vajalikud lisandid;
• keevitusmasin ja kinnitusdetailid metalltorude ja komponentide paigaldamiseks;
• veefilter ja anum metallist laastudega gaasi puhastamiseks;
• rehvisilindrid või standardsed propaaniballoonid gaasi hoidmiseks.

Betoonipaagi suurus määratakse eratalus või talus igapäevaselt tekkivate orgaaniliste jäätmete koguse järgi. Bioreaktori täielik töötamine on võimalik, kui see on täidetud kahe kolmandikuni olemasolevast mahust.

Määrame väikese erafarmi reaktori mahu: kui on 5 lehma, 10 siga ja 40 kana, siis nende elutegevuse päeva kohta pesakond 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + moodustub 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Tooma kana väljaheited Nõutava õhuniiskuse 85% saavutamiseks lisage 5 liitrit vett. Kogukaal = 331,8 kg. 20 päeva jooksul töötlemiseks vajate: 331,8 kg x 20 = 6636 kg - ainult substraadi jaoks umbes 7 kuupmeetrit. See on kaks kolmandikku nõutavast mahust. Tulemuse saamiseks vajate 7x1,5 = 10,5 kuupmeetrit. Saadud väärtus on bioreaktori nõutav maht.

Pidage meeles, et väikestes mahutites ei ole võimalik toota suures koguses biogaasi. Saagis sõltub otseselt reaktoris töödeldavate orgaaniliste jäätmete massist. Seega tuleb 100 kuupmeetri biogaasi saamiseks töödelda tonni orgaanilisi jäätmeid.

Bioreaktori koha ettevalmistamine

Reaktorisse laaditud orgaaniline segu ei tohiks sisaldada antiseptikume, pesuvahendid, kemikaalid, mis kahjustavad bakterite elutegevust ja aeglustavad biogaasi tootmist.

Tähtis! Biogaas on tule- ja plahvatusohtlik.

Sest korralik toimimine bioreaktor peab järgima samu reegleid, mis iga gaasipaigaldise puhul. Kui seadmed on suletud ja biogaas õigeaegselt gaasimahutisse juhitud, siis probleeme ei teki.

Kui gaasirõhk ületab normi või mürgitab tihendi purunemisel, on plahvatusoht, mistõttu on soovitatav paigaldada reaktorisse temperatuuri- ja rõhuandurid. Biogaasi sissehingamine on ohtlik ka inimeste tervisele.

Kuidas tagada biomassi aktiivsus

Biomassi käärimisprotsessi saab kiirendada seda kuumutades. Lõunapoolsetes piirkondades seda probleemi reeglina ei teki. Ümbritsev temperatuur on käärimisprotsesside loomulikuks aktiveerimiseks piisav. Talviste karmide kliimatingimustega piirkondades on biogaasi tootmisjaama käitamine ilma kütteta üldiselt võimatu. Käärimisprotsess algab ju temperatuuril üle 38 kraadi Celsiuse järgi.

Biomassi paagi soojendamiseks on mitu võimalust:

• ühendage reaktori all asuv spiraal küttesüsteemiga;
• paigaldage mahuti põhja elektrilised kütteelemendid;
• tagama paagi otsese kuumutamise elektriliste kütteseadmete abil.

Metaani tootmist mõjutavad bakterid on tooraines endas uinuvad. Nende aktiivsus suureneb teatud temperatuuritasemel. Paigaldamine tagab protsessi normaalse kulgemise automatiseeritud süsteem küte Automaatika lülitab kütteseadmed sisse, kui bioreaktorisse siseneb järgmine külm partii, ja seejärel välja, kui biomass soojeneb etteantud temperatuurini.

Sarnased temperatuuri reguleerimise süsteemid on paigaldatud kuumaveekateldesse, nii et neid saab osta gaasiseadmete müügile spetsialiseerunud kauplustes.

Diagramm näitab kogu tsüklit, alustades tahke ja vedela tooraine laadimisest ja lõpetades biogaasi viimisega tarbijatele

Oluline on märkida, et biogaasi tootmist saate aktiveerida kodus, segades biomassi reaktoris. Sel eesmärgil valmistatakse seade, mis on ehituslikult sarnane majapidamises kasutatava segistiga. Seadet saab liikuma panna võlli abil, mis väljub paagi kaanes või seintes oleva ava kaudu.

Milliseid erilube on vaja biogaasi paigaldamiseks ja kasutamiseks

Bioreaktori ehitamiseks ja käitamiseks ning tekkiva gaasi kasutamiseks peate hoolitsema vajalike lubade hankimise eest projekteerimisetapis. Kooskõlastamine tuleb lõpule viia gaasiteenistuse, tuletõrjujate ja Rostechnadzoriga. Üldiselt on paigaldamise ja kasutamise reeglid sarnased tavaliste gaasiseadmete kasutamise reeglitega. Ehitus peab toimuma rangelt vastavalt SNIP-idele, kõik torujuhtmed peavad olema kollased ja asjakohase märgistusega. Tehases toodetud valmissüsteemid maksavad kordades rohkem, kuid omavad kõiki saatedokumente ja vastavad kõigile tehnilised nõuded. Tootjad annavad seadmetele garantii ning pakuvad oma toodetele hooldust ja remonti.

Omatehtud seade biogaasi tootmiseks võimaldab säästa energiakulusid, millel on suur osa põllumajandustoodete maksumuse määramisel. Tootmiskulude vähendamine mõjutab talu või eratalu tasuvuse kasvu. Nüüd, kui tead, kuidas olemasolevatest jäätmetest biogaasi saada, jääb üle vaid idee ellu viia. Paljud põllumehed on ammu õppinud sõnnikuga raha teenima.

Meie elu oluliste komponentide hulgas on suur tähtsus energiaressurssidel, mille hinnad tõusevad peaaegu iga kuu. Iga talvehooaeg lööb pere eelarvesse augu, sundides neid tegema küttekulusid ning seega ka ahjude ja küttekatelde kütust. Aga mis teha, elekter, gaas, kivisüsi või küttepuud maksavad ju raha ja mida kaugemal on meie kodud suurtest energiamagistraalidest, seda kallimaks läheb küte... Vahepeal alternatiivküte, sõltumata tarnijatest ja tariifidest. , saab ehitada biogaasile, mille tootmine ei nõua geoloogilist uuringut, kaevude puurimist ega kalleid pumpamisseadmeid.

Biogaasi saab hankida peaaegu kodustes tingimustes, tehes samal ajal minimaalseid ja kiiresti taastuvaid kulusid – enamik selle küsimuse vastuseid on selles artiklis.

Biogaasiküte – ajalugu

Huvi soojal aastaajal soodes tekkinud tuleohtlike gaaside vastu tekkis meie kaugete esivanemate seas – India, Hiina, Pärsia ja Assüüria arenenud kultuurid katsetasid biogaasiga üle 3 tuhande aasta tagasi. Samal iidsel ajal hõimu-Euroopas märkasid alemann-švaablased, et soodesse eralduv gaas põles hästi - nad kütsid sellega oma onnid, varustasid neid nahktorude kaudu gaasiga ja põletasid neid kolletes. Švaablased pidasid biogaasi "draakonite hingeõhuks", mis nende arvates elas soodes.

Sajandeid ja aastatuhandeid hiljem koges biogaas oma teist avastust – 17. ja 18. sajandil pöörasid sellele kohe tähelepanu kaks Euroopa teadlast. Oma aja kuulus keemik Jan Baptista van Helmont tegi kindlaks, et igasuguse biomassi lagunemisel tekib tuleohtlik gaas ning kuulus füüsik ja keemik Alessandro Volta tuvastas otsese seose biomassi koguse, milles toimuvad lagunemisprotsessid, ja koguse vahel. vabanenud biogaasist. 1804. aastal avastas inglise keemik John Dalton metaani valemi ja neli aastat hiljem avastas inglane Humphry Davy selle osana rabagaasist. praktilise rakendamise biogaas tekkis gaasitänavavalgustuse arenguga - 19. sajandi lõpus valgustati Inglismaa Exeteri linna ühe linnaosa tänavaid reoveekollektorist saadud gaasiga.

20. sajandil sundis II maailmasõjast tingitud energiavajadus eurooplasi otsima alternatiivseid energiaallikaid. Biogaasijaamad, milles sõnnikust gaasi toodeti, levisid Saksamaal ja Prantsusmaal ning osaliselt ka Ida-Euroopas. Kuid pärast Hitleri-vastase koalitsiooni riikide võitu unustati biogaas - elekter, maagaas ja naftasaadused katsid täielikult tööstuste ja elanikkonna vajadused.

Tänapäeval on suhtumine alternatiivsetesse energiaallikatesse dramaatiliselt muutunud – need on muutunud huvitavaks, kuna tavapäraste energiaressursside maksumus kasvab aasta-aastalt. Selle tuumaks on biogaas tõeline viis vabaneda klassikaliste energiaressursside tariifidest ja kuludest, hankida oma kütuseallikas, mis tahes eesmärgil ja piisavas koguses.

Kõige rohkem biogaasijaamu on loodud ja tegutsenud Hiinas: 40 miljonit keskmise ja väikese võimsusega tehast, toodetava metaani maht on ca 27 miljardit m3 aastas.

Biogaas - mis see on

See on gaasisegu, mis koosneb peamiselt metaanist (sisaldus 50–85%), süsinikdioksiidist (sisaldus 15–50%) ja muudest gaasidest palju väiksemates protsentides. Biogaasi toodab kolme tüüpi bakteritest koosnev meeskond, mis toitub biomassist – hüdrolüüsibakterid, mis toodavad toitu hapet moodustavatele bakteritele, mis omakorda annavad toitu metaani tootvatele bakteritele, mis moodustavad biogaasi.

Algse orgaanilise materjali (näiteks sõnniku) kääritamine, mille produkt on biogaas, toimub ilma juurdepääsuta välisele atmosfäärile ja seda nimetatakse anaeroobseks. Maaelanikele, kes kasutavad seda põldude ja juurviljaaedade väetamiseks, on hästi tuntud ka teine ​​sellise kääritamise toode, kompostihuumus, kuid kompostihunnikutes tekkiv biogaas ja soojusenergia tavaliselt ei kasutata – ja asjata!

Millised tegurid määravad suurema metaanisisaldusega biogaasi saagise?

Esiteks sõltub see temperatuurist. Mida kõrgem on nende keskkonna temperatuur, seda suurem on orgaanilist ainet käärivate bakterite aktiivsus, miinustemperatuuridel käärimine aeglustub või peatub täielikult. Sel põhjusel on biogaasi tootmine kõige levinum Aafrika ja Aasia riikides, mis asuvad subtroopikas ja troopikas. Venemaa kliimas eeldab biogaasi tootmine ja sellele alternatiivkütusena täielik üleminek bioreaktori soojusisolatsiooni ja sooja vee lisamist orgaanilise aine massi, kui välisõhu temperatuur langeb alla nulli. Bioreaktorisse paigutatud orgaaniline materjal peab olema biolagunev, selle sisseviimine peab sisaldama märkimisväärses koguses vett - kuni 90% orgaanilise aine massist. Oluline punkt on orgaanilise keskkonna neutraalsus, bakterite arengut takistavate komponentide, näiteks puhastus- ja pesuvahendid ning antibiootikumide puudumine selle koostises. Biogaasi saab peaaegu kõigist majanduslikku ja taimset päritolu jäätmetest, reoveest, sõnnikust jne.

Orgaanilise aine anaeroobse kääritamise protsess toimib kõige paremini, kui pH väärtus on vahemikus 6,8-8,0 – kõrge happesus aeglustab biogaasi teket, sest bakterid on hõivatud hapete tarbimisega ja süsihappegaasi tootmisega, mis neutraliseerib happesuse.

Lämmastiku ja süsiniku suhe bioreaktoris tuleb arvutada 1:30 - sel juhul saavad bakterid vajaliku koguse süsihappegaasi ning metaani sisaldus biogaasis on suurim.

Piisavalt kõrge metaanisisaldusega biogaasi parim saagis saavutatakse, kui temperatuur käärivas orgaanilises aines on vahemikus 32-35 °C, madalamatel ja kõrgematel temperatuuridel suureneb biogaasi süsihappegaasi sisaldus ja selle kvaliteet. väheneb. Metaani tootvad bakterid jagunevad kolme rühma: psührofiilsed, efektiivsed temperatuuril +5 kuni +20 °C; mesofiilsed, nende temperatuurivahemik on +30 kuni +42 °C; termofiilne, töötab režiimis +54 kuni +56 °C. Biogaasi tarbija jaoks pakuvad suurimat huvi mesofiilsed ja termofiilsed bakterid, mis fermenteerivad orgaanilist ainet suurema gaasisaagiga.

Mesofiilne fermentatsioon on vähem tundlik temperatuurimuutustele paari kraadi võrra optimaalsest temperatuurivahemikust ja vajab vähem energiat orgaanilise materjali soojendamiseks bioreaktoris. Selle puuduseks võrreldes termofiilse kääritamisega on väiksem gaasiväljund, pikem orgaanilise substraadi täieliku töötlemise periood (umbes 25 päeva) ning sellest tulenev lagunenud orgaaniline materjal võib sisaldada kahjulikku taimestikku, sest madal temperatuur bioreaktoris ei taga 100% steriilsust.

Reaktorisisese temperatuuri tõstmine ja hoidmine termofiilsetele bakteritele vastuvõetaval tasemel tagab suurima biogaasi saagi, orgaanilise aine täielik käärimine toimub 12 päevaga, orgaanilise substraadi lagunemissaadused on täiesti steriilsed. Negatiivsed omadused: temperatuurimuutus 2 kraadi võrra väljaspool termofiilsete bakterite jaoks vastuvõetavat vahemikku vähendab gaasi saagist; suur küttevajadus, mille tagajärjel - märkimisväärsed energiakulud.

Bioreaktori sisu tuleb segada kaks korda päevas, vastasel juhul tekib selle pinnale koorik, mis tekitab biogaasile barjääri. Lisaks elimineerimisele võimaldab segamine ühtlustada temperatuuri ja happesuse taset orgaanilise massi sees.Pideva tsükliga bioreaktorites tekib suurim biogaasi saagis käärimise läbinud orgaanilise aine samaaegsel mahalaadimisel ja mahu laadimisel. uut orgaanilist ainet koguses, mis on võrdne mahalaaditava mahuga. Väikesemahulistes bioreaktorites, mida tavaliselt kasutatakse suvilafarmides, on iga päev vaja ekstraheerida ja sisestada orgaanilist ainet mahus, mis on ligikaudu 5% käärituskambri sisemisest mahust.

Biogaasi saagis sõltub otseselt bioreaktorisse paigutatud orgaanilise substraadi tüübist (keskmised andmed kuiva substraadi massi kg kohta on toodud allpool):

1. hobusesõnnikust saadakse 0,27 m3 biogaasi, metaanisisaldus 57%;
2. veisesõnnik toodab 0,3 m3 biogaasi, metaanisisaldus 65%;
3. värskest veisesõnnikust saadakse 0,05 m3 68% metaanisisaldusega biogaasi;
4. kanasõnnik - 0,5 m3, metaani sisaldus selles on 60%;
5. sea ​​sõnnik - 0,57 m3, metaani osakaal on 70%;
6. lambasõnnik - 0,6 m3 metaanisisaldusega 70%;
7. nisu põhk - 0,27 m3, metaanisisaldusega 58%;
8. maisi põhk - 0,45 m3, metaanisisaldus 58%;
9. muru - 0,55 m3, metaanisisaldusega 70%;
10. puitlehestik - 0,27 m3, metaani osakaal 58%;
11. rasv - 1,3 m3, metaanisisaldus 88%.

Biogaasijaamad

Need seadmed koosnevad järgmistest põhielementidest - reaktor, orgaanilise laadimispunker, biogaasi väljalaskeava ja kääritatud orgaanilise aine tühjenduspunker.

Vastavalt projekti tüübile on biogaasijaamad järgmist tüüpi:

• ilma kuumutamata ja reaktoris kääritatud orgaanilist ainet segamata;
• ilma kuumutamata, kuid orgaanilise massi segamisega;
• kuumutamise ja segamisega;
• kuumutamisega, segamisega ja seadmetega, mis võimaldavad kontrollida ja juhtida käärimisprotsessi.

Esimest tüüpi biogaasijaam sobib väiketalu ja on mõeldud psührofiilsetele bakteritele: bioreaktori sisemaht on 1-10 m3 (töötleb 50-200 kg sõnnikut ööpäevas), minimaalsed seadmed, tekkiv biogaas ei ole salvestatud - see läheb kohe seda tarbivatele kodumasinatele. Seda paigaldust saab kasutada ainult lõunapoolsetes piirkondades, see on ette nähtud sisetemperatuurile 5-20 ° C.

Kääritatud (kääritatud) orgaanilise aine eemaldamine toimub samaaegselt uue partii laadimisega, vedu toimub konteinerisse, mille maht peab olema võrdne või suurem bioreaktori sisemahuga. Mahuti sisu hoitakse selles kuni väetatud pinnasesse viimiseni. Teise tüübi konstruktsioon on mõeldud ka väiketaludele, selle tootlikkus on veidi kõrgem kui esimest tüüpi biogaasijaamadel - see on varustatud käsitsi või mehaanilise ajamiga segamisseadmega.

Kolmandat tüüpi biogaasijaamad on lisaks segamisseadmele varustatud bioreaktori sundküttega, soojaveeboiler töötab biogaasijaamas toodetud alternatiivkütusel. Metaani toodavad sellistes seadmetes mesofiilsed ja termofiilsed bakterid, olenevalt kuumutamise intensiivsusest ja temperatuuritasemest reaktoris.

Viimane biogaasijaamade tüüp on kõige keerulisem ja mõeldud mitmele biogaasi tarbijale, jaamade konstruktsioon sisaldab elektrilist kontaktmanomeetrit, kaitseklappi, kuumaveeboilerit, kompressorit (orgaanilise aine pneumaatiline segamine), vastuvõtja, gaasipaak, gaasireduktor ja väljalaskeava biogaasi laadimiseks transporti. Need paigaldised töötavad pidevalt, võimaldavad tänu täpselt reguleeritavale küttele seadistada mis tahes kolmest temperatuuritingimusest ning biogaasi valik toimub automaatselt.

DIY biogaasijaam

Biogaasijaamades toodetava biogaasi kütteväärtus on ligikaudu 5500 kcal/m3, mis on veidi madalam maagaasi kütteväärtusest (7000 kcal/m3). 50 m2 elamu kütmiseks ja nelja põletiga gaasipliidi tunniks kasutamiseks kulub keskmiselt 4 m3 biogaasi.

Pakutakse Venemaa turul tööstusrajatised biogaasi tootmise maksumus alates 200 000 rubla. - Vaatamata nende näiliselt kõrgele hinnale tasub märkida, et need paigaldused on täpselt arvutatud laaditud orgaanilise substraadi mahu järgi ja neile kehtib tootjapoolne garantii.

Kui eelistate ise biogaasijaama luua, siis lisateave on teie jaoks!

Bioreaktori vorm

Parim kuju oleks selle jaoks ovaalne (munakujuline), kuid sellise reaktori ehitamine on äärmiselt keeruline. Silindrilist bioreaktorit, mille ülemine ja alumine osa on valmistatud koonuse või poolringi kujul, on lihtsam kujundada. Tellistest või betoonist ruudukujulised või ristkülikukujulised reaktorid on ebaefektiivsed, kuna... Aja jooksul tekivad nendesse aluspinna survest tingitud nurkadesse praod, nurkadesse kogunevad kivistunud orgaanilise aine killud, mis segavad käärimisprotsessi Bioreaktorite teraspaagid on õhutihedad, vastupidavad kõrgele rõhule ja neid pole nii raske ehitada. Nende puuduseks on halb roostekindlus, nende siseseintele tuleb kanda kaitsekiht, näiteks vaik. Terasest bioreaktori väliskülg tuleb põhjalikult puhastada ja värvida kahes kihis.

Betoonist, tellistest või kivist bioreaktori mahutid tuleb seest hoolikalt katta vaigukihiga, mis tagab nende tõhusa vee- ja gaasiläbilaskvuse, talub umbes 60 °C temperatuuri ning vesiniksulfiidi ja orgaaniliste hapete agressiivsust. Lisaks vaigule võite reaktori sisepindade kaitsmiseks kasutada parafiini, mis on lahjendatud 4% mootoriõliga (uus) või petrooleumiga ja kuumutatud temperatuurini 120-150 ° C - bioreaktori pindu tuleb kuumutada põletiga. enne neile parafiinikihi kandmist.

Bioreaktori loomisel saab kasutada roostetundlikke plastmahuteid, vaid piisavalt tugevate seintega kõva plastikut. Pehmet plastikut saab kasutada ainult soojal aastaajal, sest... Külma ilmaga on sellele raske isolatsiooni kinnitada ja selle seinad pole piisavalt tugevad. Plastikust bioreaktoreid saab kasutada ainult orgaanilise aine psührofiilseks kääritamiseks.

Bioreaktori asukoht

Selle paigutamine on planeeritud sõltuvalt vabast pinnast antud platsil, piisavast kaugusest elamutest, kaugusest jäätmekäitluskohast, loomade paigutamise kohtadest jne. Maapealse, täielikult või osaliselt sukeldatud bioreaktori planeerimine sõltub põhjavee tasemest, orgaanilise substraadi reaktori mahutisse viimise ja eemaldamise mugavusest. Optimaalne oleks paigutada reaktori anum maapinnast madalamale - säästetakse reaktori mahutisse orgaanilise substraadi sisestamise seadmeid, suureneb oluliselt soojusisolatsioon, mille jaoks saab kasutada odavaid materjale (õled, savi).

Bioreaktori seadmed

Reaktori paak peab olema varustatud luugiga, mille abil saab teostada remondi- ja ennetav töö. Bioreaktori korpuse ja luugikaane vahele on vaja asetada kummist tihend või hermeetiku kiht. Valikuline, kuid äärmiselt mugav on varustada bioreaktor temperatuuri, siserõhu ja orgaanilise substraadi taseme anduriga.

Bioreaktori soojusisolatsioon

Selle puudumine ei võimalda biogaasijaama tööd aasta läbi, ainult sooja ilmaga. Maetud või poolmaetud bioreaktori isoleerimiseks kasutatakse savi, põhku, kuivsõnnikut ja räbu. Isolatsioon paigaldatakse kihtidena - maetud reaktori paigaldamisel kaetakse süvend PVC-kile kihiga, mis takistab soojusisolatsioonimaterjali otsest kokkupuudet pinnasega. Enne bioreaktori paigaldamist valatakse PVC-kilega kaevu põhja põhk, selle peale asetatakse savikiht, seejärel asetatakse bioreaktor. Pärast seda täidetakse kõik vabad alad reaktori mahuti ja PVC-kilega vooderdatud vundamendi süvendi vahel peaaegu paagi lõpuni põhuga ning 300 mm kihi peale valatakse räbuga segatud savikiht.

Orgaanilise substraadi peale- ja mahalaadimine

Bioreaktorisse laadimise ja sealt mahalaadimise torude läbimõõt peab olema vähemalt 300 mm, muidu need ummistuvad. Reaktoris anaeroobsete tingimuste säilitamiseks peaksid kõik need torud olema varustatud kruvi- või poolpöördeventiilidega. Orgaanilise ainega varustamise punkri maht peaks olenevalt biogaasijaama tüübist olema võrdne sisendtooraine päevase mahuga. Toitepunker peaks asuma bioreaktori päikesepoolsel küljel, sest see aitab tõsta sisestatud orgaanilise substraadi temperatuuri, kiirendades fermentatsiooniprotsesse. Kui biogaasijaam on otse farmiga ühendatud, tuleks punker paigutada selle konstruktsiooni alla nii, et orgaaniline substraat satuks sinna gravitatsiooni mõjul.

Orgaanilise substraadi laadimise ja mahalaadimise torujuhtmed peaksid asuma bioreaktori vastaskülgedel - sel juhul jaotuvad sisendtoorained ühtlaselt ning kääritatud orgaaniline aine on gravitatsioonijõudude ja massi mõjul kergesti eemaldatav. värskest substraadist. Orgaanilise aine peale- ja mahalaadimiseks mõeldud torustiku augud ja paigaldamine tuleks lõpetada enne bioreaktori paigaldamist paigalduskohta ja enne sellele soojusisolatsioonikihtide paigaldamist. Bioreaktori sisemahu tihedus saavutatakse sellega, et substraadi laadimis- ja tühjendustorude sisendid asuvad terava nurga all, samas kui vedeliku tase reaktoris on torude sisenemiskohtadest kõrgem - hüdrotihend blokeerub. õhu juurdepääs.

Kõige lihtsam on juurutada uut ja eemaldada käärinud orgaanilist materjali ülevoolu põhimõttel, s.o. orgaanilise aine taseme tõus reaktoris uue portsjoni sisestamisel eemaldab substraadi läbi tühjendustoru mahus, mis on võrdne sisestatud materjali mahuga.