Tehnologija nije nova. Počeo se razvijati još u 18. stoljeću, kada je Jan Helmont, kemičar, otkrio da gnojivo ispušta plinove koji su zapaljivi.

Njegovo istraživanje nastavili su Alessandro Volta i Humphrey Davy koji su u plinskoj smjesi pronašli metan. Krajem 19. stoljeća u Engleskoj se bioplin iz stajnjaka koristio u uličnim svjetiljkama. Sredinom 20. stoljeća otkrivene su bakterije koje proizvode metan i njegove prethodnike.

Činjenica je da u gnoju naizmjenično djeluju tri skupine mikroorganizama, hraneći se otpadnim produktima prijašnjih bakterija. Prve počinju s radom acetogene bakterije koje otapaju ugljikohidrate, bjelančevine i masti u gnojnici.

Nakon obrade opskrbe hranjivim tvarima od strane anaerobnih mikroorganizama, nastaju metan, voda i ugljični dioksid. Zbog prisutnosti vode, bioplin u ovoj fazi nije u stanju sagorijevati - treba ga pročišćavanje, pa se propušta kroz postrojenja za obradu.

Što je biometan

Plin dobiven kao rezultat razgradnje biomase stajnjaka je analogan prirodni gas. Gotovo je 2 puta lakši od zraka, pa se uvijek diže. To objašnjava tehnologiju umjetne proizvodnje: na vrhu se ostavlja slobodan prostor kako bi se tvar mogla osloboditi i akumulirati, odakle se zatim ispumpava za korištenje za vlastite potrebe.

Metan uvelike utječe na efekt staklenika - mnogo više nego ugljični dioksid - 21 puta. Stoga tehnologija prerade gnojiva nije samo ekonomičan, već i ekološki prihvatljiv način zbrinjavanja životinjskog otpada.

Biometan se koristi za sljedeće potrebe:

• kuhanje;

• u motorima unutarnje izgaranje automobili;

• za grijanje privatne kuće.

Ispuštanje bioplina veliki broj toplina. 1 kubni metar ekvivalentan je sagorijevanju 1,5 kg ugljena.

Kako se proizvodi biometan?

Može se dobiti ne samo iz stajnjaka, već i iz algi, biljnih tvari, masnoća i drugih životinjskih otpadaka te ostataka od prerade sirovina iz ribarnica. Ovisno o kvaliteti izvornog materijala i njegovom energetskom kapacitetu ovisi konačni prinos plinske smjese.

Minimalna količina dobivenog plina je 50 kubnih metara po toni goveđeg gnoja. Maksimalno - 1300 kubnih metara nakon prerade životinjske masti. Sadržaj metana je do 90%.

Jedna vrsta biološkog plina je deponijski plin. Nastaje tijekom razgradnje smeća na prigradskim odlagalištima. Zapad već ima opremu koja prerađuje otpad od stanovništva i pretvara ga u gorivo. Kao vrsta posla, ima neograničene resurse.

Njegova sirovinska baza uključuje:

• industrija hrane;

• uzgoj stoke;

• uzgoj peradi;

• pogoni za ribarstvo i preradu;

• mljekare;

• proizvodnja alkoholnih i slaboalkoholnih pića.

Svaka industrija je prisiljena zbrinjavati svoj otpad - to je skupo i neisplativo. Kod kuće, uz pomoć male domaće instalacije, možete riješiti nekoliko problema odjednom: besplatno grijanje kuće, gnojivo zemljišna parcela visokokvalitetne hranjive tvari zaostale nakon obrade stajnjaka, oslobađajući prostor i eliminirajući neugodne mirise.

Tehnologija proizvodnje biogoriva

Sve bakterije koje sudjeluju u stvaranju bioplina su anaerobne, odnosno ne trebaju kisik za svoj rad. Da bi se to postiglo, konstruiraju se potpuno zatvoreni spremnici za fermentaciju, čije izlazne cijevi također ne dopuštaju prolaz zraka izvana.

Nakon ulijevanja sirove tekućine u spremnik i podizanja temperature na potrebnu vrijednost, bakterije počinju djelovati. Počinje se oslobađati metan koji se diže s površine gnojnice. Šalje se u posebne jastuke ili spremnike, nakon čega se filtrira i završava u plinskim cilindrima.

Tekući otpad iz bakterija nakuplja se na dnu, odakle se povremeno ispumpava i također šalje u skladište. Nakon toga, novi dio stajnjaka se pumpa u spremnik.

Temperaturni režim funkcioniranja bakterija

Za preradu stajnjaka u bioplin potrebno je stvoriti pogodne uvjete za rad bakterija. neki od njih se aktiviraju na temperaturama iznad 30 stupnjeva – mezofilni. U isto vrijeme, proces je sporiji i prvi proizvod se može dobiti nakon 2 tjedna.

Termofilne bakterije djeluju na temperaturama od 50 do 70 stupnjeva. Vrijeme potrebno za dobivanje bioplina iz stajnjaka smanjeno je na 3 dana. U ovom slučaju otpad je fermentirani mulj koji se koristi na poljima kao gnojivo za poljoprivredne usjeve. U mulju nema patogenih mikroorganizama, helminta i korova, koji umiru kada su izloženi visokim temperaturama.

Jesti posebna vrsta termofilne bakterije koje mogu preživjeti u okolini zagrijanoj na 90 stupnjeva. Dodaju se sirovinama kako bi se ubrzao proces fermentacije.

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

Važno! Metanogeni ne podnose nagle promjene temperature, pa se zimi moraju stalno držati na toplom.

Kako pripremiti sirovine za ulijevanje u reaktor

Za proizvodnju bioplina iz stajnjaka nije potrebno posebno unositi mikroorganizme u tekućinu, jer se oni već nalaze u životinjskom izmetu. Samo trebate održavati temperaturu i na vrijeme dodati novu otopinu gnoja. Mora se pravilno pripremiti.

Vlažnost otopine treba biti 90% (konzistencija tekućeg kiselog vrhnja), Stoga se suhe vrste izmeta najprije pune vodom - zečji izmet, konjski izmet, ovčji izmet, kozji izmet. Svinjski gnoj u svom čistom obliku ne treba razrijeđivati, jer sadrži puno urina.

Sljedeći korak je razgradnja krutog gnojiva. 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 tekućine.

Za proizvodnju bioplina pogodne su one vrste stajnjaka koje imaju najveću kiselost. Nazivaju ih i hladnim - svinjskim i kravljim. Smanjenje kiselosti zaustavlja aktivnost mikroorganizama, pa je potrebno u početku pratiti koliko im je vremena potrebno da potpuno obrade volumen spremnika. Zatim dodajte sljedeću dozu.

Tehnologija pročišćavanja plinova

Preradom stajnjaka u bioplin dobiva se:

• 70% metana;

• 30% ugljikov dioksid;

• 1% nečistoća sumporovodika i drugih hlapljivih spojeva.

Kako bi bioplin postao pogodan za korištenje na farmi, potrebno ga je očistiti od nečistoća. Za uklanjanje sumporovodika koriste se posebni filtri. Činjenica je da hlapljivi spojevi sumporovodika, otapajući se u vodi, tvore kiselinu. Doprinosi pojavi hrđe na zidovima cijevi ili spremnika ako su izrađeni od metala.

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

• Dovodi se u rezervoar vode, gdje se nečistoće otapaju u tekućini.

U industrijsko mjerilo Za čišćenje se koriste vapno ili aktivni ugljen, kao i posebni filtri.

Kako smanjiti sadržaj vlage

Postoji nekoliko načina da se sami riješite vodenih nečistoća u plinu. Jedan od njih je princip destilatora za mjesečinu. Hladna cijev usmjerava plin prema gore. Tekućina se kondenzira i teče prema dolje. Da biste to učinili, cijev je položena pod zemljom, gdje je temperatura prirodno smanjuje se. Kako raste, raste i temperatura, a osušeni plin ulazi u skladište.

Druga opcija je vodena brtva. Nakon izlaska, plin ulazi u spremnik s vodom i tamo se čisti od nečistoća. Ova metoda se naziva jednostupanjska, kada se bioplin odmah čisti vodom od svih hlapljivih tvari i vlage.

Koja se postrojenja koriste za proizvodnju bioplina?

Ako se instalacija planira smjestiti u blizini farme, tada bi najbolja opcija bila sklopiva struktura koja se lako može transportirati na drugo mjesto. Glavni element instalacije je bioreaktor u koji se ulijevaju sirovine i odvija se proces fermentacije. Velika poduzeća koriste spremnike zapremine 50 kubnih metara.

U privatnim gospodarstvima podzemni rezervoari se grade kao bioreaktor. Postavljeni su od opeke u pripremljenu jamu i obloženi cementom. Beton povećava sigurnost konstrukcije i sprječava ulazak zraka. Količina ovisi o tome koliko se sirovina dnevno dobije od domaćih životinja.

Površinski sustavi također su popularni kod kuće. Po želji se instalacija može rastaviti i premjestiti na drugo mjesto, za razliku od stacionarnog podzemnog reaktora. Kao spremnici koriste se bačve od plastike, metala ili polivinilklorida.

Prema vrsti kontrole postoje:

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

• mehanički, gdje se cijelim procesom upravlja ručno.

Pomoću pumpe možete olakšati pražnjenje spremnika u koji pada otpad nakon fermentacije. Neki obrtnici koriste pumpe za pumpanje plina iz jastuka (na primjer, zračnice automobila) u postrojenje za obradu.

Shema domaćeg postrojenja za proizvodnju bioplina iz stajnjaka

Prije izgradnje bioplinskog postrojenja na vašem mjestu, morate se upoznati s potencijalnim opasnostima koje bi mogle uzrokovati eksploziju reaktora. Glavni uvjet je odsutnost kisika.

Metan je eksplozivan plin i može se zapaliti, ali da bi to učinio mora se zagrijati iznad 500 stupnjeva. Ako se bioplin pomiješa sa zrakom, pojavit će se nadtlak koji će puknuti reaktor. Beton može popucati i neće biti prikladan za daljnju upotrebu.

Video: Bioplin iz ptičjeg izmeta

Kako biste spriječili da pritisak otrgne poklopac, upotrijebite protuuteg, zaštitnu brtvu između poklopca i spremnika. Spremnik nije potpuno napunjen - trebao bi biti najmanje 10% volumena za oslobađanje plina. Bolje - 20%.

Dakle, da biste napravili bioreaktor sa svim dodacima na vašem mjestu, trebate:

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

• Izračunajte procijenjenu količinu gnoja koju životinje dnevno proizvedu. Kako brojati - pročitajte u nastavku.

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

• Odlučite o mjestu spremnika za otpad (gnojivo prema zadanim postavkama).

• Iskopajte jamu na temelju izračuna količine sirovina.

• Odaberite spremnik koji će služiti kao spremnik za gnoj i postavite ga u jamu. Ako se planira betonski reaktor, tada je dno jame ispunjeno betonom, zidovi su obloženi opekom i ožbukani betonskim mortom. Nakon toga, morate dati vremena da se osuši.

• Spojevi između reaktora i cijevi također su zapečaćeni u fazi polaganja spremnika.

• Opremite otvor za pregled reaktora. Između njega se postavlja zapečaćena brtva.

Ako je klima hladna, onda prije betoniranja ili ugradnje plastičnog spremnika razmislite o načinima zagrijavanja. To mogu biti grijaći uređaji ili trake koje se koriste u tehnologiji "toplog poda".

Na kraju rada provjerite nepropusnost reaktora.

Proračun količine plina

Iz jedne tone stajnjaka može se dobiti otprilike 100 kubika plina. Pitanje: Koliko smeća proizvedu kućni ljubimci dnevno?

• piletina – 165 g dnevno;

• krava – 35 kg;

• koza - 1 kg;

• konj – 15 kg;

• ovce - 1 kg;

• svinja – 5 kg.

Pomnožite ove brojke s brojem grla i dobit ćete dnevnu dozu izmeta za preradu.

Više plinova dolazi od krava i svinja. Dodate li u smjesu energetski moćne biljke poput kukuruza, vršaka repe i prosa, količina bioplina će se povećati. Močvarne biljke i alge imaju veliki potencijal.

Najveći je za otpad iz mesnih pogona. Ako postoje takve farme u blizini, onda možemo surađivati ​​i postaviti jedan reaktor za sve. Razdoblje povrata bioreaktora je 1-2 godine.

Otpad biomase nakon proizvodnje plina

Nakon obrade stajnjaka u reaktoru, nusproizvod je biomulj. Tijekom anaerobne obrade otpada bakterije otapaju oko 30% organske tvari. Ostatak se izdaje nepromijenjen.

Tekuća tvar također je nusprodukt fermentacije metana i također se koristi u poljoprivreda za obloge korijena.

Ugljični dioksid dio je otpada koji proizvođači bioplina nastoje ukloniti. Ali ako ga otopite u vodi, onda ova tekućina također može biti korisna.

Potpuna iskoristivost proizvoda bioplinskog postrojenja

Kako bi se produkti dobiveni preradom stajnjaka u potpunosti iskoristili, potrebno je održavati staklenik. Prvo, organsko gnojivo može se koristiti za cjelogodišnji uzgoj povrća, čiji će prinos biti stabilan.

Drugo, ugljični dioksid se koristi kao gnojivo - korijensko ili folijarno, a njegov učinak je oko 30%. Biljke apsorbiraju ugljični dioksid iz zraka i pritom bolje rastu i dobivaju zelenu masu. Ako se posavjetujete sa stručnjacima u ovom području, oni će vam pomoći instalirati opremu koja pretvara ugljični dioksid iz tekućeg oblika u hlapljivu tvar.

Video: Bioplin u 2 dana

Činjenica je da za održavanje stočne farme može biti mnogo dobivenih energetskih resursa, posebno ljeti, kada nije potrebno grijati staju ili svinjac.

Stoga se preporuča učiniti još jedan isplativ pogled djelatnosti - ekološki prihvatljiv staklenik. Preostali proizvodi mogu se skladištiti u rashlađenim prostorijama - koristeći istu energiju. Rashladni uređaj ili bilo koja druga oprema može raditi na električnu energiju koju proizvodi plinska baterija.

Koristiti kao gnojivo

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

Da bi se smanjio gubitak dušičnih tvari, u tlo se dodaje svježi izmet, ali tada oslobođeni metan oštećuje korijenski sustav biljaka. Nakon prerade stajnjaka, metan se koristi za vlastite potrebe, a sva hranjiva su sačuvana.

Nakon fermentacije, kalij i fosfor prelaze u kelirani oblik, koji biljke apsorbiraju 90%. Ako gledate općenito, tada 1 tona fermentiranog gnoja može zamijeniti 70 - 80 tona običnog životinjskog izmeta.

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

Ova tvar nije opasna za korijenski sustav i može se primijeniti 2 tjedna prije sadnje usjeva u otvorenom tlu, tako da organska tvar ima vremena za obradu aerobnim mikroorganizmima tla.

Prije upotrebe biognojivo se razrjeđuje vodom. u omjeru 1:60. Za to su prikladne i suhe i tekuće frakcije, koje nakon fermentacije također idu u spremnik otpadne sirovine.

Po hektaru je potrebno od 700 do 1.000 kg/l nerazrijeđenog gnojiva. S obzirom da se iz jednog kubnog metra površine reaktora dnevno dobije i do 40 kg gnojiva, u mjesec dana prodajom organske mase možete osigurati ne samo svoju parcelu, već i susjedovu.

Koja se hranjiva mogu dobiti nakon prerade stajnjaka?

Glavna vrijednost fermentiranog stajnjaka kao gnojiva je prisutnost huminskih kiselina, koje poput ljuske zadržavaju ione kalija i fosfora. Oksidirajući u zraku tijekom dugotrajnog skladištenja, mikroelementi gube svoje korisne kvalitete, ali tijekom anaerobne obrade, naprotiv, dobivaju.

Humati pozitivno djeluju na fizikalni i kemijski sastav tla. 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 dobivaju hranjive tvari koje se potpuno apsorbiraju.

Uz glavne - dušik, kalij i fosfor - biognojivo sadrži mikroelemente. Ali njihova količina ovisi o izvornom materijalu - biljnom ili životinjskom podrijetlu.

Metode skladištenja mulja

Najbolje je fermentirani gnoj skladištiti na suhom. To ga čini praktičnijim za pakiranje i transport. Suha tvar gubi manje korisnih svojstava i može se skladištiti zatvorena. Iako se takvo gnojivo uopće ne kvari tijekom godine dana, tada ga je potrebno zatvoriti u vrećicu ili spremnik.

Tekući oblici moraju se čuvati u zatvorenim posudama s poklopcem koji se čvrsto zatvara kako bi se spriječilo istjecanje dušika.

Kako pohraniti gnojivo na parceli za gnojidbu vrta: najbolji načini

S obzirom teorijska osnova proizvodnju plina metana iz biomase anaerobnom digestijom.

Opisom je objašnjena uloga bakterija u postupnoj pretvorbi organskih tvari potrebne uvjete za najintenzivniju proizvodnju bioplina. Ovaj članak će pružiti praktične izvedbe bioplinskih postrojenja, s opisom nekih domaćih dizajna.

Budući da cijene energenata rastu, a mnogi vlasnici stočarskih farmi i malih gospodarstava imaju problema sa zbrinjavanjem otpada, industrijski kompleksi za proizvodnju bioplina i mala bioplinska postrojenja za privatne kuće. Koristeći tražilice, korisnik interneta može lako pronaći pristupačno gotovo rješenje kako bi bioplinsko postrojenje i njegova cijena zadovoljili potrebe, stupiti u kontakt s dobavljačima opreme i dogovoriti izgradnju bioplinskog generatora kod kuće ili na gospodarstvu.

Industrijski kompleks za proizvodnju bioplina

Bioreaktor – osnova bioplinskog postrojenja

Spremnik u kojem se odvija anaerobna razgradnja biomase naziva se bioreaktor, fermentor ili spremnik metana. Bioreaktori mogu biti potpuno zatvoreni, s fiksnom ili plutajućom kupolom te imaju dizajn ronilačkog zvona. Zvonasti psihrofilni (ne zahtijevaju zagrijavanje) bioreaktori imaju oblik otvorenog rezervoara s tekućom biomasom u koji se uranja spremnik u obliku cilindra ili zvona, gdje se skuplja bioplin.

Sakupljeni bioplin vrši pritisak na cilindar, uzrokujući njegovo podizanje iznad spremnika. Dakle, zvono služi i kao držač plina - privremeno skladište za generirani plin.

Nedostatak zvonastog dizajna bioplinskog reaktora je nemogućnost miješanja supstrata i zagrijavanja u hladnim razdobljima godine. Također negativan čimbenik je jak miris i nehigijenski uvjeti zbog izložene površine dijela podloge.

Osim toga, dio nastalog plina će pobjeći u atmosferu, zagađujući okoliš. Stoga se ovi bioreaktori koriste samo u zanatskim bioplinskim postrojenjima u siromašnim zemljama s vrućom klimom.

Za sprječavanje zagađenja okoliš i uklanjanju neugodnih mirisa, reaktori bioplinskih postrojenja za kućnu i veliku industriju imaju fiksni dizajn kupole. Oblik konstrukcije nema veliku važnost u procesu stvaranja plina, ali korištenjem cilindra s kupolastim krovom postižu se značajne uštede Građevinski materijal. Bioreaktori s fiksnom kupolom opremljeni su cijevima za dodavanje novih porcija biomase i odabir potrošenog supstrata.

Glavne vrste bioplinskih postrojenja

Budući da je najprihvatljiviji dizajn fiksne kupole, većina gotovih bioreaktorskih rješenja je ovog tipa. Ovisno o načinu punjenja, bioreaktori imaju različite izvedbe i dijele se na:

• Porcionirano, s jednokratnim utovarom cjelokupne biomase i kasnijim potpunim istovarom nakon obrade sirovina. Glavni nedostatak ove vrste bioreaktora je neravnomjerno oslobađanje plina tijekom obrade supstrata;
• kontinuirani utovar i istovar sirovina, čime se postiže ravnomjerno ispuštanje bioplina. Zahvaljujući dizajnu bioreaktora, tijekom utovara i istovara ne prestaje proizvodnja bioplina i ne dolazi do curenja, budući da su cijevi kroz koje se biomasa dodaje i odvodi napravljene u obliku vodene brtve koja sprječava istjecanje plina.

Šaržni reaktori za bioplin mogu imati bilo koji dizajn koji sprječava istjecanje plina. Na primjer, svojedobno su u Australiji bili popularni kanalski spremnici metana s elastičnim krovom na napuhavanje, gdje je lagani višak tlaka unutar bioreaktora napuhao mjehurić izrađen od izdržljivog polipropilena. Kada se postigne određena razina tlaka unutar bioreaktora, uključuje se kompresor koji ispumpava proizvedeni bioplin.

Vrsta fermentacije u ovom bioplinskom postrojenju može biti mezofilna (nisko zagrijavanje). Zbog velike površine kupole za napuhavanje, kanalni bioreaktori mogu se instalirati samo u grijanim prostorijama ili u regijama s vrućom klimom. Prednost dizajna je u tome što nema potrebe za međuprijamnikom, ali veliki nedostatak je osjetljivost elastične kupole na mehanička oštećenja.

U U zadnje vrijemeŠaržni bioreaktori sa suhom fermentacijom stajnjaka bez dodavanja vode u supstrat sve su popularniji. Budući da stajnjak ima vlastitu vlagu, ona će biti dovoljna za život organizama, iako će se intenzitet reakcija smanjiti.

Bioreaktori suhog tipa izgledaju kao zatvorena garaža s vratima koja se čvrsto zatvaraju. Biomasa se puni u reaktor pomoću prednjeg utovarivača i ostaje u tom stanju dok se ne završi puni ciklus stvaranja plina (oko šest mjeseci), bez potrebe za dodavanjem supstrata ili miješanjem.

Uradi sam bioplinsko postrojenje

Treba napomenuti da je u većini bioreaktora, u pravilu, samo zona stvaranja plina zatvorena, a tekuća biomasa na ulazu i izlazu je pod atmosferskim tlakom. Pretjerani tlak unutar bioreaktora istiskuje dio tekućeg supstrata u mlaznice, zbog čega je razina biomase u njima nešto viša nego u spremniku.

Ovi dizajni domaćih bioreaktora popularni su među narodnim obrtnicima koji samostalno izrađuju bioplinska postrojenja vlastitim rukama za dom, omogućujući opetovano ručno punjenje i istovar supstrata. Prilikom izrade bioreaktora vlastitim rukama, mnogi majstori eksperimentiraju s potpuno zatvorenim spremnicima, koristeći nekoliko gumenih cijevi iz guma velikih vozila kao držač plina.

U videu ispod, entuzijast domaće proizvodnje bioplina, koristeći bačve napunjene ptičjim izmetom kao primjer, dokazuje mogućnost stvarne proizvodnje zapaljivog plina kod kuće preradom otpada iz peradarnika u korisno gnojivo. Jedino što se može dodati dizajnu opisanom u ovom videu je da trebate ugraditi manometar i sigurnosni ventil na bioreaktor domaće izrade.

Proračuni produktivnosti bioreaktora

Količina bioplina određena je masom i kvalitetom korištenih sirovina. Na internetu se mogu pronaći tablice u kojima je navedena količina otpada koju proizvedu razne životinje, ali vlasnicima koji svakodnevno moraju uklanjati gnoj ova teorija ne koristi jer zahvaljujući vlastitoj praksi znaju količinu i masu gnoja. budući supstrat. Na temelju raspoloživosti sirovina obnovljivih svaki dan, moguće je izračunati potreban volumen bioreaktora i dnevni proizvodnja bioplina.

Nakon što su napravljeni proračuni i odobren dizajn bioreaktora, može se započeti s njegovom izgradnjom. Materijal može biti armiranobetonski spremnik izliven u zemlju ili zidanje od opeke zapečaćeno posebnim premazom koji se koristi za obradu bazena.

Također je moguće izgraditi glavni spremnik kućnog bioplinskog postrojenja od željeza obloženog antikorozivnim materijalom. Mali industrijski bioreaktori često se izrađuju od plastičnih spremnika velikog volumena otpornih na kemikalije.

U industrijskim bioplinskim postrojenjima koriste elektronički sustavi kontrola i razni reagensi za korekciju kemijski sastav supstrata i razine njegove kiselosti, a biomasi se dodaju posebne tvari - enzimi i vitamini koji potiču razmnožavanje i aktivnost mikroorganizama unutar bioreaktora. U procesu razvoja mikrobiologije stvaraju se sve stabilniji i učinkovitiji sojevi metanogenih bakterija koji se mogu nabaviti od tvrtki koje se bave proizvodnjom bioplina.

Potreba za ispumpavanjem i pročišćavanjem bioplina

Konstantna proizvodnja plina u bioreaktoru bilo koje izvedbe dovodi do potrebe za ispumpavanjem bioplina. Neka primitivna bioplinska postrojenja mogu spaliti dobiveni plin izravno u plameniku instaliranom u blizini, ali nestabilnost viška tlaka u bioreaktoru može dovesti do nestanka plamena s naknadnim oslobađanjem otrovni plin. Korištenje ovako primitivne bioplinske instalacije spojene na štednjak je kategorički neprihvatljivo zbog mogućnosti trovanja toksičnim komponentama nepročišćenog bioplina.

Stoga gotovo svaka shema bioplinske instalacije uključuje spremnike plina i sustav za pročišćavanje plina. Kao domaći kompleks za čišćenje možete koristiti filtar za vodu i domaći spremnik napunjen metalnim strugotinama ili kupiti profesionalne sustave za filtriranje. Spremnik za privremeno skladištenje bioplina može se izraditi od zračnica od guma, iz kojih se plin s vremena na vrijeme kompresorom ispumpava u standardne propanske boce za skladištenje i kasniju upotrebu.

Poboljšani bioreaktor s plutajućom kupolom može se smatrati alternativom obveznoj uporabi plinskog spremnika. Poboljšanje se sastoji od dodavanja koncentrične pregrade koja tvori vodeni džep, djelujući poput vodene brtve i sprječavajući biomasu da dođe u kontakt sa zrakom. Tlak unutar plutajuće kupole ovisit će o njezinoj težini. Prolaskom plina kroz sustav za čišćenje i reduktor, može se koristiti u kućanskoj peći, povremeno ga odzračujući iz bioreaktora.

Usitnjavanje i miješanje supstrata u bioreaktoru

Miješanje biomase važan je dio procesa proizvodnje bioplina, osiguravajući bakterijama pristup hranjivim tvarima koje se mogu nakupiti na dnu digestora. Kako bi se čestice biomase bolje izmiješale u bioreaktoru, potrebno ih je mehanički ili ručno usitniti prije utovara u metan spremnik. Trenutno se u industrijskim i domaćim bioplinskim postrojenjima koriste tri metode miješanja supstrata:

1. mehaničke mješalice, pogonjene elektromotorom ili ručno;
2. cirkulacijsko miješanje pomoću pumpe odn propeler pumpanje supstrata unutar bioreaktora;
3. miješanje s mjehurićima korištenjem pročišćavanja tekuće biomase s postojećim bioplinom. Hendikep ovu metodu je stvaranje pjene na površini podloge.

Mehaničko miješanje supstrata unutar bioreaktora može se vršiti ručno ili automatski uključivanjem elektromotora pomoću elektroničkog mjerača vremena. Mješanje biomase vodenim mlazom ili mjehurićima može se provoditi samo pomoću elektromotora kojima se upravlja ručno ili pomoću softverskog algoritma.

Ovaj bioreaktor je opremljen mehaničkim uređajem za miješanje.

Zagrijavanje supstrata u mezofilnim i termofilnim bioplinskim postrojenjima

Optimalna temperatura za stvaranje plina je temperatura podloge unutar 35-50ºC. Za održavanje ove temperature, razne sustavi grijanja– vodeni, parni, električni. Kontrolu temperature treba provoditi pomoću termostata ili termoparova spojenih na aktuator koji regulira zagrijavanje bioreaktora.

Također morate zapamtiti da će otvoreni plamen pregrijati stijenke bioreaktora, a biomasa unutar njega će izgorjeti. Spaljena podloga smanjit će prijenos topline i kvalitetu grijanja, a vruća stijenka bioreaktora brzo će se srušiti. Jedan od najbolje opcije je grijanje vode iz povratne cijevi sustava kućnog grijanja. Potrebno je ugraditi sustav električnih ventila kako bi se moglo isključiti grijanje bioreaktora ili spojiti grijanje supstrata direktno iz kotla ako je prehladno.

Zagrijavanje supstrata u bioreaktoru pomoću grijaćih elemenata bit će korisno samo ako je dostupna alternativna električna energija, dobivena iz vjetrogeneratora ili solarni paneli. U tom se slučaju grijaći elementi mogu spojiti izravno na generator ili bateriju, što eliminira skupe pretvarače napona iz kruga. Kako bi se smanjili toplinski gubici i smanjili troškovi zagrijavanja supstrata u bioreaktoru, potrebno ga je što bolje izolirati raznim izolacijskim materijalima.

Praktični eksperimenti neizbježni pri izgradnji bioplinskih postrojenja vlastitim rukama

Koliko god početnik entuzijast samoproizvodnje bioplina pročitao literature i koliko god videa pogledao, u praksi će puno toga morati naučiti sam, a rezultati će u pravilu biti daleko od one proračunate.

Stoga mnogi obrtnici početnici slijede put samostalnih eksperimenata u proizvodnji bioplina, počevši od malih spremnika, određujući koliko plina njihovo malo eksperimentalno bioplinsko postrojenje proizvodi od raspoloživih sirovina. Cijene komponenti, proizvodnja metana i budući troškovi izgradnje punopravnog bioplinskog postrojenja odredit će njegovu isplativost i izvedivost.

U videu iznad, majstor demonstrira mogućnosti svoje bioplinske instalacije, mjereći koliko se bioplina proizvede u jednom danu. U njegovom slučaju, kada se osam atmosfera pumpa u prijemnik kompresora, volumen dobivenog plina nakon ponovnog izračuna uzimajući u obzir volumen spremnika od 24 litre bit će oko 0,2 m².

Ova količina bioplina dobivena iz bačve od dvjesto litara nije značajna, ali, kao što je prikazano u sljedećem videu ovog majstora, ova količina plina dovoljna je za sat vremena gorenja jednog plamenika štednjaka (15 minuta pomnoženo s četiri atmosfere). cilindra, koji je dvostruko veći od prijemnika).

U drugom videu ispod, majstor govori o proizvodnji bioplina i biološki čistih gnojiva preradom organskog otpada u bioplinskom postrojenju. Mora se imati na umu da vrijednost ekoloških gnojiva može premašiti cijenu dobivenog plina, a tada će bioplin postati korisni nusprodukt procesa proizvodnje kvalitetnih gnojiva. Još jedan korisno svojstvo organske sirovine je sposobnost njihovog skladištenja na određeno razdoblje za korištenje u pravo vrijeme.

Jeftin izvor energije možete dobiti sami, kod kuće - samo trebate sastaviti bioplinsko postrojenje. Ako razumijete načelo njegovog rada i strukture, onda to nije teško učiniti. Smjesa koju proizvodi sadrži veliku količinu metana (ovisno o utovarenoj sirovini - do 70%), pa ima široku primjenu.

Punjenje cilindara automobila koji rade na plin kao gorivo za kotlove za grijanje nije potpuni popis svih moguće opcije korištenje gotovog proizvoda. Naša priča govori o tome kako instalirati bioplinsko postrojenje vlastitim rukama.

Postoji nekoliko dizajna jedinice. Prilikom odabira određenog inženjerskog rješenja morate razumjeti koliko je ova instalacija prikladna za lokalne uvjete. Ovo je glavni kriterij za procjenu izvedivosti instalacije. Osim toga, imate vlastite mogućnosti, odnosno kakvu vrstu sirovina i u kojem volumenu možete koristiti, što možete učiniti vlastitim rukama.

Bioplin nastaje razgradnjom organske tvari, ali njegov “prinos” (volumski), a time i učinkovitost postrojenja ovisi o tome što se točno u njega učitava. Tablica pruža relevantne informacije (indikativni podaci), koji će pomoći u određivanju izbora određenog inženjerskog rješenja. Neke grafike koje objašnjavaju također bi bile korisne.

Mogućnosti dizajna

S ručnim ubacivanjem sirovina, bez zagrijavanja i miješanja

Za kućnu upotrebu ovaj se model smatra najprikladnijim. S kapacitetom reaktora od 1 do 10 m³ dnevno će biti potrebno približno 50-220 kg stajnjaka. To je ono od čega morate krenuti kada odlučujete o veličini spremnika.

Instalacija je ugrađena u zemlju, tako da će zahtijevati malu jamu. Mjesto na gradilištu odabire se u skladu s njegovim izračunatim dimenzijama. Sastav i svrhu svih elemenata kruga nije teško razumjeti.

Značajka instalacije

Nakon postavljanja reaktora na licu mjesta, potrebno je provjeriti njegovu nepropusnost. Zatim se metal mora obojiti (po mogućnosti sastavom otpornim na mraz) i izolirati.

• Uklanjanje otpada događa se prirodnim putem - ili tijekom procesa dodavanja novog dijela ili kada postoji višak plina u reaktoru sa zatvorenim ventilom. Stoga kapacitet spremnika za sakupljanje otpada ne smije biti manji od radnog.
• Unatoč jednostavnosti uređaja i atraktivnosti za montažu "uradi sam", zbog činjenice da nije predviđeno miješanje i zagrijavanje mase, ova opcija instalacije preporučljivo je raditi u regijama s blagom klimom, odnosno uglavnom na jugu Rusije. Iako je uz visokokvalitetnu toplinsku izolaciju, u uvjetima dubokih slojeva podzemne vode, ovaj dizajn sasvim pogodan za srednju zonu.

Bez zagrijavanja, ali uz miješanje

Gotovo ista stvar, samo mala izmjena koja značajno povećava performanse instalacije.

Kako napraviti mehanizam? Za nekoga tko ga je sastavljao vlastitim rukama, na primjer, to nije problem. U reaktor će se morati montirati osovina s lopaticama. Stoga je potrebno ugraditi potporne ležajeve. Dobro je koristiti lanac kao prijenosnu vezu između osovine i poluge.

Bioplinsko postrojenje može raditi u gotovo svim regijama, s izuzetkom sjevernih regija. Ali za razliku od prethodnog modela, zahtijeva nadzor.

Miješanje + zagrijavanje

Toplinski učinak na biomasu povećava intenzitet procesa razgradnje i fermentacije koji se u njoj odvijaju. Bioplinska jedinica je svestranija u upotrebi, jer može raditi u dva načina - mezofilnom i termofilnom, odnosno u temperaturnom rasponu (približno) 25 - 65 ºS (vidi grafikone iznad).

U gornjem dijagramu kotao radi na dobiveni plin, iako to nije jedina opcija. Zagrijavanje biomase može se izvesti na različite načine, ovisno o tome kako je vlasniku prikladnije organizirati.

Automatizirane opcije

Razlika između ove sheme je u tome što je povezana s instalacijom. To vam omogućuje da akumulirate rezerve plina umjesto da ga odmah koristite za namjeravanu svrhu. Jednostavnost upotrebe također je posljedica činjenice da je gotovo svaki temperaturni režim prikladan za intenzivnu fermentaciju.

Ova instalacija je još produktivnija. Sposoban je preraditi do 1,3 tone sirovina dnevno sa sličnim volumenom reaktora. Utovar, miješanje - za to je zaslužna pneumatika. Odvodni kanal omogućuje uklanjanje otpada ili u bunker za kratkotrajno skladištenje ili u pokretne spremnike za trenutačno uklanjanje. Na primjer, za gnojidbu polja.

Ove mogućnosti bioplinskog postrojenja jedva da su prikladne za kućnu upotrebu. Instalirati ih, posebno vlastitim rukama, mnogo je teže. Ali za malu farma- dobra odluka.

Mehanizirano bioplinsko postrojenje

Razlika od prethodnih modela je u dodatnom spremniku u kojem se vrši prethodna priprema sirovinske mase.

Komprimirani bioplin dovodi se u spremnik za punjenje, a zatim u reaktor. Također se koristi za grijanje.

Jedina stvar koja je potrebna pri sastavljanju bilo koje instalacije vlastitim rukama su točni inženjerski proračuni. Možda ćete se morati posavjetovati sa stručnjakom. Inače je sve vrlo jednostavno. Ako se barem jedan od čitatelja zainteresira za bioplinsku jedinicu i sam je instalira, onda autor nije uzalud radio na ovom članku. Sretno!

Stalno povećanje troškova tradicionalnih izvora energije tjera domaće obrtnike da stvaraju domaću opremu koja im omogućuje proizvodnju bioplina iz otpada vlastitim rukama. Ovakvim pristupom poljoprivredi moguće je ne samo dobiti jeftinu energiju za grijanje kuće i druge potrebe, već i uspostaviti proces recikliranja organskog otpada i dobivanje besplatnih gnojiva za naknadnu primjenu u tlu.

Višak proizvedenog bioplina, poput gnojiva, može se prodati po tržišnoj vrijednosti zainteresiranim potrošačima, pretvarajući u novac ono što vam doslovno “leži pod nogama”. Veliki poljoprivrednici mogu si priuštiti kupnju gotovih stanica za proizvodnju bioplina sastavljenih u tvornicama. Trošak takve opreme je prilično visok. Međutim, povrat na njegovo poslovanje odgovara uloženom ulaganju. Manje snažne instalacije koje rade na istom principu možete sastaviti sami od dostupnih materijala i dijelova.

Što je bioplin i kako nastaje?

Kao rezultat prerade biomase dobiva se bioplin

Bioplin je klasificiran kao ekološki prihvatljivo gorivo. Bioplin je po svojim karakteristikama u mnogočemu sličan prirodnom plinu proizvedenom u industrijskim razmjerima. Tehnologija proizvodnje bioplina može se prikazati na sljedeći način:

• u posebnom spremniku zvanom bioreaktor odvija se proces prerade biomase uz sudjelovanje anaerobnih bakterija u uvjetima bezzračne fermentacije kroz određeno vrijeme, čije trajanje ovisi o volumenu utovarenih sirovina;
• kao rezultat oslobađa se mješavina plinova koja se sastoji od 60% metana, 35% ugljičnog dioksida, 5% drugih plinovitih tvari, među kojima je mala količina sumporovodika;
• nastali plin se stalno uklanja iz bioreaktora i nakon pročišćavanja šalje za namjeravanu upotrebu;
• prerađeni otpad koji je postao visokokvalitetna gnojiva povremeno se uklanja iz bioreaktora i transportira na polja.

Vizualni dijagram procesa proizvodnje biogoriva

Kako biste uspostavili kontinuiranu proizvodnju bioplina kod kuće, morate posjedovati ili imati pristup poljoprivrednim i stočarskim poduzećima. Ekonomski je isplativo proizvoditi bioplin samo ako postoji izvor besplatne opskrbe stajskim gnojem i drugim organskim otpadom iz stočarstva.

Grijanje na plin ostaje najpouzdaniji način grijanja. Više o autonomnoj plinofikaciji možete saznati u sljedećem materijalu:

Vrste bioreaktora

Postrojenja za proizvodnju bioplina razlikuju se po vrsti utovara sirovina, skupljanju nastalog plina, smještaju reaktora u odnosu na površinu zemlje i materijalu izrade. Beton, cigla i čelik su najprikladniji materijali za izradu bioreaktora.

Na temelju vrste utovara razlikuju se biopostrojenja u koja se određeni dio sirovine utovaruje i prolazi kroz ciklus obrade, a zatim se potpuno istovaruje. Proizvodnja plina u ovim postrojenjima je nestabilna, ali se u njih može puniti bilo koja vrsta sirovina. Obično imaju vertikalni raspored i zauzima malo prostora.

U sustav druge vrste dnevno se utovaruje dio organskog otpada i istovjetan dio gotovih fermentiranih gnojiva. Radna smjesa uvijek ostaje u reaktoru. Takozvano postrojenje za kontinuirano hranjenje dosljedno proizvodi više bioplina i vrlo je popularno među poljoprivrednicima. Uglavnom, ovi reaktori su smješteni vodoravno i prikladni su ako na gradilištu ima slobodnog prostora.

Odabrani tip sakupljanja bioplina određuje značajke dizajna reaktora.

• sustavi balona sastoje se od gumenog ili plastičnog cilindra otpornog na toplinu u kojem su spojeni reaktor i držač plina. Prednosti ovog tipa reaktora su jednostavnost dizajna, utovar i istovar sirovina, lakoća čišćenja i transporta te niska cijena. Nedostaci su kratak vijek trajanja, 2-5 godina, te mogućnost oštećenja uslijed vanjskih utjecaja. Balonski reaktori također uključuju jedinice kanalnog tipa, koje se naširoko koriste u Europi za obradu tekućeg otpada i Otpadne vode. Ovaj gumeni vrh učinkovit je pri visokim temperaturama okoline i nema opasnosti od oštećenja cilindra. Dizajn s fiksnom kupolom ima potpuno zatvoreni reaktor i kompenzacijski spremnik za ispuštanje gnojnice. Plin se nakuplja u kupoli, pri utovaru sljedećeg dijela sirovina, obrađena masa se gura u kompenzacijski spremnik.
• Biosustavi s plutajućom kupolom sastoje se od monolitnog bioreaktora smještenog pod zemljom i pomičnog držača plina, koji pluta u posebnom vodenom džepu ili direktno u sirovini i diže se pod utjecajem tlaka plina. Prednost plutajuće kupole je jednostavnost rada i mogućnost određivanja tlaka plina prema visini kupole. Ovo je izvrsno rješenje za veliku farmu.
• Prilikom odabira podzemnog ili nadzemnog mjesta postavljanja potrebno je voditi računa o nagibu terena koji olakšava utovar i istovar sirovina, poboljšanoj toplinskoj izolaciji podzemnih objekata koja štiti biomasu od dnevnih kolebanja temperature i čini proces fermentacije stabilnijim.

Dizajn može biti opremljen dodatnim uređajima za grijanje i miješanje sirovina.

Je li isplativo napraviti reaktor i koristiti bioplin?

Izgradnja bioplinskog postrojenja ima sljedeće ciljeve:

• proizvodnja jeftine energije;
• proizvodnja lako probavljivih gnojiva;
• uštede na spajanju na skupu kanalizaciju;
• recikliranje poljoprivrednog otpada;
• mogući profit od prodaje plina;
• smanjenje intenziteta neugodnih mirisa i poboljšanje ekološke situacije u prostoru.

Grafikon isplativosti proizvodnje i korištenja bioplina

Kako bi procijenio prednosti izgradnje bioreaktora, razborit vlasnik trebao bi razmotriti sljedeće aspekte:

• trošak biopostrojenja je dugoročna investicija;
• domaća oprema za bioplin i instalacija reaktora bez uključivanja stručnjaka treće strane koštat će mnogo manje, ali njegova učinkovitost je također niža od one skupe tvornice;
• Kako bi se održao stabilan tlak plina, poljoprivrednik mora imati pristup stočnom otpadu u dovoljnoj količini i kroz dugo vremensko razdoblje. U slučaju visokih cijena električne energije i prirodnog plina ili nedostatka mogućnosti plinifikacije, korištenje instalacije postaje ne samo isplativo, već i nužno;
• za velike farme s vlastitom sirovinskom bazom, isplativo rješenje bilo bi uključivanje bioreaktora u sustav staklenika i farmi goveda;
• Za mala gospodarstva, učinkovitost se može povećati instaliranjem nekoliko malih reaktora i utovarom sirovina u različitim vremenskim intervalima. Time će se izbjeći prekidi u opskrbi plinom zbog nedostatka sirovine.

Kako sami izgraditi bioreaktor

Odluka o gradnji je donesena, sada treba projektirati instalaciju i izračunati potrebne materijale, alata i opreme.

Važno! Otpornost na agresivna kisela i alkalna okruženja glavni je zahtjev za materijal bioreaktora.

Ako je dostupan metalni spremnik, može se koristiti pod uvjetom da ima zaštitni sloj protiv korozije. Prilikom odabira metalne posude obratite pozornost na prisutnost varovi i njihovu snagu.

Izdržljiva i praktična opcija je polimerni spremnik. Ovaj materijal ne trune i ne hrđa. Bačva s debelim tvrdim zidovima ili ojačana savršeno će izdržati opterećenje.

Najjeftiniji način je postaviti spremnik od opeke ili kamena ili betonskih blokova. Za povećanje čvrstoće, zidovi su ojačani i prekriveni iznutra i izvana višeslojnom hidroizolacijom i plinonepropusnim premazom. Žbuka mora sadržavati aditive koji osiguravaju navedena svojstva. Najbolji oblik za izdržavanje svih tlačnih opterećenja je ovalan ili cilindričan.

Na dnu ovog spremnika nalazi se rupa kroz koju će se uklanjati otpadne sirovine. Ova rupa mora biti čvrsto zatvorena, jer sustav radi učinkovito samo u zatvorenim uvjetima.

Izračun potrebnih alata i materijala

Da biste postavili kontejner od opeke i instalirali cijeli sustav, trebat će vam sljedeći alati i materijali:

• spremnik za miješanje cementnog morta ili betonske miješalice;
• bušilica s dodatkom miješalice;
• drobljeni kamen i pijesak za izradu drenažnog jastuka;
• lopata, mjerač trake, lopatica, lopatica;
• cigla, cement, voda, fini pijesak, armatura, plastifikator i drugi potrebni dodaci;
• stroj za zavarivanje i pričvrsne elemente za ugradnju metalnih cijevi i komponenti;
• filtar za vodu i spremnik s metalnim strugotinama za pročišćavanje plina;
• cilindri za gume ili standardne boce za propan za skladištenje plina.

Veličina betonskog spremnika određena je količinom organskog otpada koji se dnevno pojavljuje na privatnom imanju ili farmi. Potpuni rad bioreaktora moguć je ako je napunjen do dvije trećine raspoloživog volumena.

Odredimo volumen reaktora za malu privatnu farmu: ako ima 5 krava, 10 svinja i 40 kokoši, tada po danu njihove životne aktivnosti leglo od 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + nastaje 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Donijeti kokošji izmet Za postizanje potrebne vlažnosti od 85% dodajte 5 litara vode. Ukupna težina = 331,8 kg. Za preradu u 20 dana potrebno je: 331,8 kg x 20 = 6636 kg - oko 7 kubnih metara samo za podlogu. Ovo je dvije trećine potrebnog volumena. Da biste dobili rezultat, trebate 7x1,5 = 10,5 kubičnih metara. Dobivena vrijednost je potreban volumen bioreaktora.

Ne zaboravite da neće biti moguće proizvesti velike količine bioplina u malim spremnicima. Prinos izravno ovisi o masi organskog otpada koji se obrađuje u reaktoru. Dakle, za dobivanje 100 kubika bioplina potrebno je preraditi tonu organskog otpada.

Priprema mjesta za bioreaktor

Organska smjesa koja se stavlja u reaktor ne smije sadržavati antiseptike, deterdženti, kemikalije koje su štetne za život bakterija i usporavaju proizvodnju bioplina.

Važno! Bioplin je zapaljiv i eksplozivan.

Za pravilan rad bioreaktor mora slijediti ista pravila kao i za sve plinske instalacije. Ako je oprema zapečaćena i bioplin se pravovremeno ispušta u spremnik plina, tada neće biti problema.

Ako tlak plina premaši normu ili otrovi ako je brtva prekinuta, postoji opasnost od eksplozije, pa se preporuča ugradnja senzora temperature i tlaka u reaktor. Udisanje bioplina opasno je i za ljudsko zdravlje.

Kako osigurati aktivnost biomase

Proces fermentacije biomase možete ubrzati zagrijavanjem. U pravilu se ovaj problem ne pojavljuje u južnim regijama. Temperatura okoline je dovoljna za prirodno aktiviranje procesa fermentacije. U regijama s oštrim klimatskim uvjetima zimi općenito je nemoguće raditi postrojenje za proizvodnju bioplina bez grijanja. Uostalom, proces fermentacije počinje na temperaturi višoj od 38 stupnjeva Celzijusa.

Postoji nekoliko načina organiziranja grijanja spremnika biomase:

• spojite zavojnicu koja se nalazi ispod reaktora na sustav grijanja;
• ugraditi električne grijaće elemente na podnožje spremnika;
• osigurati izravno zagrijavanje spremnika pomoću električnih uređaja za grijanje.

Bakterije koje utječu na proizvodnju metana neaktivne su u samim sirovinama. Njihova se aktivnost povećava na određenoj razini temperature. Instalacija će osigurati normalan tijek procesa automatizirani sustav grijanje Automatizacija će uključiti opremu za grijanje kada sljedeća hladna šarža uđe u bioreaktor, a zatim će je isključiti kada se biomasa zagrije na zadanu razinu temperature.

Slični sustavi kontrole temperature ugrađeni su u kotlove za toplu vodu, pa se mogu kupiti u trgovinama specijaliziranim za prodaju plinske opreme.

Dijagram prikazuje cijeli ciklus, počevši od utovara krutih i tekućih sirovina, pa do odvoza bioplina do potrošača

Važno je napomenuti da proizvodnju bioplina možete aktivirati kod kuće miješanjem biomase u reaktoru. U tu svrhu izrađen je uređaj koji je strukturno sličan kućnoj miješalici. Uređaj se može pokrenuti pomoću osovine koja izlazi kroz rupu koja se nalazi u poklopcu ili stijenkama spremnika.

Koje su posebne dozvole potrebne za postavljanje i korištenje bioplina

Za izgradnju i rad bioreaktora, kao i za korištenje dobivenog plina, morate se pobrinuti za dobivanje potrebnih dozvola u fazi projektiranja. Mora se izvršiti koordinacija s plinskom službom, vatrogascima i Rostechnadzorom. Općenito, pravila za ugradnju i rad slična su pravilima za korištenje konvencionalne plinske opreme. Izgradnja se mora izvoditi strogo u skladu s SNIP-ovima, svi cjevovodi moraju biti žuti i imati odgovarajuće oznake. Gotovi sustavi proizvedeni u tvornici koštaju nekoliko puta više, ali imaju sve popratne dokumente i u skladu su sa svim tehnički zahtjevi. Proizvođači daju jamstvo na opremu i osiguravaju održavanje i popravak svojih proizvoda.

Domaća instalacija za proizvodnju bioplina može vam omogućiti uštedu na troškovima energije, koji zauzimaju veliki udio u određivanju cijene poljoprivrednih proizvoda. Smanjenje troškova proizvodnje utjecat će na povećanje profitabilnosti farme ili privatnog imanja. Sada kada znate kako dobiti bioplin iz postojećeg otpada, preostaje samo da ideju provedete u praksi. Mnogi poljoprivrednici odavno su naučili zaraditi od gnoja.

Među važnim sastavnicama našeg života veliku važnost imaju izvori energije, čije cijene rastu gotovo svaki mjesec. Svaka zimska sezona napravi rupu u obiteljskim proračunima, tjerajući ih na troškove grijanja, a time i goriva za peći i kotlove za grijanje. Ali što da radimo, uostalom, struja, plin, ugljen ili ogrjev koštaju, a što su naši domovi udaljeniji od glavnih energetskih magistrala, to će grijanje biti skuplje... U međuvremenu, alternativno grijanje, neovisno o bilo kakvim dobavljačima i tarifama , može se graditi na bioplin, za čiju ekstrakciju nisu potrebna geološka istraživanja, bušenje bunara ili skupa crpna oprema.

Bioplin se može dobiti u gotovo kućnim uvjetima, uz minimalne troškove koji se brzo vraćaju - većina odgovora na ovo pitanje sadržana je u ovom članku.

Grijanje na bioplin - povijest

Zanimanje za zapaljive plinove koji se stvaraju u močvarama tijekom tople sezone godine pojavilo se među našim dalekim precima - napredne kulture Indije, Kine, Perzije i Asirije eksperimentirale su s bioplinom prije više od 3 tisuće godina. U istim davnim vremenima, u plemenskoj Europi, Alemanski Švabi primijetili su da plin koji se oslobađa u močvarama dobro gori - koristili su ga za grijanje svojih koliba, opskrbljujući ih plinom kroz kožne cijevi i spaljujući ih u ognjištima. Švabe su bioplin smatrali “dahom zmajeva” za koje su vjerovali da žive u močvarama.

Stoljećima i tisućljećima kasnije bioplin je doživio svoje drugo otkriće - u 17. i 18. stoljeću na njega su odmah obratila pažnju dva europska znanstvenika. Slavni kemičar svoga vremena Jan Baptista van Helmont utvrdio je da se razgradnjom bilo koje biomase proizvodi zapaljivi plin, a slavni fizičar i kemičar Alessandro Volta uspostavio je izravnu vezu između količine biomase u kojoj se odvijaju procesi razgradnje i količine oslobođenog bioplina. Godine 1804. engleski kemičar John Dalton otkrio je formulu metana, a četiri godine kasnije Englez Humphry Davy otkrio ga je kao dio močvarnog plina. praktična aplikacija bioplin je nastao razvojem plinske ulične rasvjete - krajem 19. stoljeća ulice jedne četvrti engleskog grada Exetera osvijetljene su plinom dobivenim iz kanalizacijskog kolektora.

U 20. stoljeću potražnja za energijom izazvana Drugim svjetskim ratom natjerala je Europljane da potraže alternativne izvore energije. Bioplinska postrojenja, u kojima se plin proizvodio iz stajnjaka, raširena su u Njemačkoj i Francuskoj, a dijelom iu istočnoj Europi. Međutim, nakon pobjede zemalja antihitlerovske koalicije, bioplin je zaboravljen - električna energija, prirodni plin i naftni derivati ​​u potpunosti su pokrivali potrebe industrije i stanovništva.

Danas se odnos prema alternativnim izvorima energije dramatično promijenio - postali su zanimljivi, budući da se cijena konvencionalnih izvora energije povećava iz godine u godinu. Bioplin je u svojoj srži pravi način maknite se od tarifa i troškova za klasične energente, nabavite vlastiti izvor goriva, za bilo koju namjenu iu dovoljnoj količini.

Najveći broj bioplinskih postrojenja stvoren je i radi u Kini: 40 milijuna postrojenja srednje i male snage, količina proizvedenog metana je oko 27 milijardi m3 godišnje.

Bioplin - što je to

Ovo je plinska smjesa koja se uglavnom sastoji od metana (sadržaj od 50 do 85%), ugljičnog dioksida (sadržaj od 15 do 50%) i drugih plinova u znatno manjim postocima. Bioplin proizvodi tim triju vrsta bakterija koje se hrane biomasom - hidroliznih bakterija, koje proizvode hranu za bakterije koje stvaraju kiselinu, a one zauzvrat daju hranu za bakterije koje proizvode metan, a koje stvaraju bioplin.

Fermentacija izvornog organskog materijala (na primjer, gnoja), čiji će proizvod biti bioplin, odvija se bez pristupa vanjskoj atmosferi i naziva se anaerobna. Drugi produkt takve fermentacije, kompostni humus, dobro je poznat ruralnim stanovnicima koji njime gnoje polja i povrtnjake, ali bioplin proizveden u hrpama komposta i Termalna energija obično se ne koristi - i uzalud!

Koji čimbenici određuju prinos bioplina s većim udjelom metana?

Prije svega, to ovisi o temperaturi. Što je temperatura okoline viša, to je veća aktivnost bakterija koje fermentiraju organsku tvar, a na temperaturama ispod ništice fermentacija se usporava ili potpuno zaustavlja. Zbog toga je proizvodnja bioplina najčešća u zemljama Afrike i Azije, koje se nalaze u suptropskim i tropskim krajevima. U ruskoj klimi proizvodnja bioplina i potpuni prijelaz na njega kao alternativno gorivo zahtijevat će toplinsku izolaciju bioreaktora i uvođenje tople vode u masu organske tvari kada temperatura vanjske atmosfere padne ispod nule. organski materijal stavljen u bioreaktor mora biti biorazgradiv, potrebno ga je unijeti sadrži značajnu količinu vode – do 90% mase organske tvari. Važna točka bit će neutralnost organskog okoliša, odsutnost u svom sastavu komponenti koje sprječavaju razvoj bakterija, kao što su sredstva za čišćenje i deterdženti te bilo koji antibiotici. Bioplin se može dobiti iz gotovo svakog otpada gospodarskog i biljnog podrijetla, otpadnih voda, stajskog gnoja itd.

Proces anaerobne fermentacije organske tvari najbolje funkcionira kada je pH vrijednost u rasponu od 6,8-8,0 – visoka kiselost će usporiti stvaranje bioplina, jer bakterije će biti zauzete konzumiranjem kiselina i proizvodnjom ugljičnog dioksida, koji neutralizira kiselost.

Omjer dušika i ugljika u bioreaktoru mora biti izračunat kao 1 prema 30 - u tom slučaju će bakterije dobiti onoliko ugljičnog dioksida koliko im je potrebno, a sadržaj metana u bioplinu bit će najveći.

Najbolji prinos bioplina s dovoljno visokim udjelom metana postiže se ako je temperatura u fermentabilnoj organskoj tvari u rasponu od 32-35°C, pri nižim i višim temperaturama povećava se sadržaj ugljičnog dioksida u bioplinu i njegova kvaliteta. smanjuje se. Bakterije koje proizvode metan dijele se u tri skupine: psihrofilne, učinkovite na temperaturama od +5 do +20 °C; mezofilni, temperaturni raspon im je od +30 do +42 °C; termofilni, koji rade u načinu rada od +54 do +56 °C. Za potrošače bioplina od najvećeg interesa su mezofilne i termofilne bakterije koje fermentiraju organsku tvar uz veći prinos plina.

Mezofilna fermentacija manje je osjetljiva na promjene temperature za nekoliko stupnjeva od optimalnog temperaturnog raspona i zahtijeva manje energije za zagrijavanje organskog materijala u bioreaktoru. Njegovi nedostaci, u usporedbi s termofilnom fermentacijom, su manji izlaz plinova, dulji period potpune obrade organskog supstrata (oko 25 dana), a nastali razgrađeni organski materijal može sadržavati štetnu floru, jer niska temperatura u bioreaktoru ne osigurava 100% sterilnost.

Podizanje i održavanje temperature unutar reaktora na razini prihvatljivoj za termofilne bakterije osigurat će najveći prinos bioplina, potpuna fermentacija organske tvari odvijat će se za 12 dana, produkti razgradnje organskog supstrata potpuno su sterilni. Negativne karakteristike: promjena temperature za 2 stupnja izvan raspona prihvatljivog za termofilne bakterije smanjit će prinos plina; velika potreba za grijanjem, kao rezultat - značajni troškovi energije.

Sadržaj bioreaktora mora se promiješati dva puta dnevno, inače će se na njegovoj površini stvoriti kora koja će stvoriti prepreku bioplinu. Osim uklanjanja, miješanje omogućuje izjednačavanje temperature i razine kiselosti unutar organske mase. U bioreaktorima s kontinuiranim ciklusom, najveći prinos bioplina događa se uz istovremeni istovar organske tvari koja je prošla fermentaciju i učitavanje volumena nova organska tvar u količini jednakoj neopterećenom volumenu. U bioreaktorima malog volumena, kakvi se obično koriste u poljoprivrednim gospodarstvima, svakodnevno je potrebno ekstrahirati i unijeti organsku tvar u volumenu približno jednakom 5% unutarnjeg volumena komore za fermentaciju.

Prinos bioplina izravno ovisi o vrsti organskog supstrata koji se nalazi u bioreaktoru (prosječni podaci po kg težine suhog supstrata navedeni su u nastavku):

1. konjski gnoj proizvodi 0,27 m3 bioplina, udio metana 57%;
2. goveđi gnoj daje 0,3 m3 bioplina, udio metana 65%;
3. svježi goveđi gnoj proizvodi 0,05 m3 bioplina sa 68% udjela metana;
4. pileći gnoj - 0,5 m3, sadržaj metana u njemu bit će 60%;
5. svinjski gnoj - 0,57 m3, udio metana bit će 70%;
6. ovčji gnoj - 0,6 m3 sa sadržajem metana od 70%;
7. pšenična slama - 0,27 m3, sa 58% sadržaja metana;
8. kukuruzna slama - 0,45 m3, sadržaj metana 58%;
9. trava - 0,55 m3, sa 70% sadržaja metana;
10. drvno lišće - 0,27 m3, udio metana 58%;
11. masti - 1,3 m3, sadržaj metana 88%.

Bioplinska postrojenja

Ovi uređaji se sastoje od sljedećih glavnih elemenata - reaktora, lijevka za organsko punjenje, izlaza za bioplin i lijevka za istovar fermentirane organske tvari.

Prema vrsti izvedbe, bioplinska postrojenja su sljedećih tipova:

• bez zagrijavanja i bez miješanja fermentirane organske tvari u reaktoru;
• bez zagrijavanja, ali uz miješanje organske mase;
• uz zagrijavanje i miješanje;
• grijanjem, miješanjem i uređajima koji omogućuju kontrolu i upravljanje procesom fermentacije.

Prvi tip bioplinskog postrojenja prikladan je za male farme i dizajniran je za psihrofilne bakterije: unutarnji volumen bioreaktora je 1-10 m3 (prerada 50-200 kg gnojiva dnevno), minimalna oprema, dobiveni bioplin nije uskladišteno – odmah ide u kućanske aparate koji ga troše. Ova instalacija može se koristiti samo u južnim regijama; dizajnirana je za unutarnju temperaturu od 5-20 ° C.

Uklanjanje fermentirane (fermentirane) organske tvari provodi se istodobno s utovarom nove šarže, pošiljka se vrši u spremnik čiji volumen mora biti jednak ili veći od unutarnjeg volumena bioreaktora. U njoj se čuva sadržaj posude do unošenja u gnojeno tlo. Dizajn drugog tipa također je dizajniran za male farme, njegova produktivnost je nešto veća od bioplinskih postrojenja prvog tipa - opremljena je uređajem za miješanje s ručnim ili mehaničkim pogonom.

Treća vrsta bioplinskih postrojenja opremljena je, osim uređajem za miješanje, i prisilnim grijanjem bioreaktora, toplovodni kotao radi na alternativno gorivo koje proizvodi bioplinsko postrojenje. Proizvodnju metana u takvim postrojenjima provode mezofilne i termofilne bakterije, ovisno o intenzitetu zagrijavanja i razini temperature u reaktoru.

Posljednji tip bioplinskih postrojenja je najsloženiji i namijenjen je za više potrošača bioplina, konstrukcija postrojenja uključuje električni kontaktni manometar, sigurnosni ventil, toplovodni kotao, kompresor (pneumatsko miješanje organske tvari), prijemnik, spremnik plina, reduktor plina i ispust za utovar bioplina u transport. Ove instalacije rade kontinuirano, omogućuju postavljanje bilo kojeg od tri temperaturna stanja zahvaljujući precizno podesivom grijanju, a izbor bioplina se vrši automatski.

Uradi sam bioplinsko postrojenje

Kalorijska vrijednost bioplina proizvedenog u bioplinskim postrojenjima iznosi približno 5.500 kcal/m3, što je nešto niže od kalorijske vrijednosti prirodnog plina (7.000 kcal/m3). Za grijanje 50 m2 stambene zgrade i korištenje plinske peći s četiri plamenika u trajanju od sat vremena, prosječno će biti potrebno 4 m3 bioplina.

U ponudi na ruskom tržištu industrijske instalacije za proizvodnju bioplina trošak od 200.000 rubalja. - unatoč njihovoj naizgled visokoj cijeni, vrijedi napomenuti da su ove instalacije precizno izračunate prema volumenu napunjenog organskog supstrata i pokrivene su jamstvima proizvođača.

Ako radije sami napravite bioplinsko postrojenje, onda su dodatne informacije za vas!

Oblik bioreaktora

Najbolji oblik za njega bio bi ovalan (jajoliki), ali izgraditi takav reaktor je izuzetno teško. Lakše je konstruirati bioreaktor cilindričnog oblika, čiji su gornji i donji dijelovi izvedeni u obliku stošca ili polukruga. Kvadratni ili pravokutni reaktori od cigle ili betona bit će neučinkoviti jer... s vremenom će se u kutovima stvoriti pukotine uzrokovane pritiskom podloge, u kutovima će se nakupljati stvrdnuti komadići organske tvari koji ometaju proces fermentacije.Čelični spremnici bioreaktora su hermetički zatvoreni, otporni na visoki tlak i nisu tako teško izgraditi. Nedostatak im je slaba otpornost na hrđu, zahtijevaju zaštitni premaz, npr. smolu, na unutarnje stijenke. Vanjski dio čeličnog bioreaktora mora biti temeljito očišćen i obojan u dva sloja.

Kontejneri bioreaktora izrađeni od betona, cigle ili kamena moraju biti pažljivo obloženi s unutarnje strane slojem smole koji može osigurati njihovu učinkovitu nepropusnost za vodu i plin, izdržati temperature od oko 60 °C, te agresivnost sumporovodika i organskih kiselina. Osim smole, za zaštitu unutarnjih površina reaktora možete koristiti parafin, razrijeđen s 4% motornog ulja (novo) ili kerozina i zagrijan na 120-150 ° C - površine bioreaktora moraju se zagrijati plamenikom prije nanošenja parafinskog sloja na njih.

Prilikom izrade bioreaktora možete koristiti plastične posude koje nisu osjetljive na hrđu, već samo tvrdu plastiku s dovoljno čvrstim zidovima. Meka plastika može se koristiti samo u toploj sezoni, jer... S početkom hladnog vremena bit će teško pričvrstiti izolaciju na njega, a njegovi zidovi nisu dovoljno čvrsti. Plastični bioreaktori mogu se koristiti samo za psihofilnu fermentaciju organske tvari.

Lokacija bioreaktora

Njegovo postavljanje planira se ovisno o raspoloživom prostoru na određenoj lokaciji, dovoljnoj udaljenosti od stambenih objekata, udaljenosti od odlagališta otpada, mjesta za smještaj životinja i dr. Planiranje prizemnog, potpuno ili djelomično potopljenog bioreaktora ovisi o razini podzemne vode, pogodnosti uvođenja i uklanjanja organskog supstrata u spremnik reaktora. Optimalno bi bilo reaktorsku posudu postaviti ispod razine tla - postižu se uštede na opremi za uvođenje organskog supstrata u spremnik reaktora, značajno se povećava toplinska izolacija, za što se mogu koristiti jeftini materijali (slama, glina).

Bioreaktorska oprema

Spremnik reaktora mora biti opremljen otvorom koji se može koristiti za popravke i preventivni rad. Između tijela bioreaktora i poklopca grotla potrebno je postaviti gumenu brtvu ili sloj brtvila. Opcijsko je, ali izuzetno praktično, opremiti bioreaktor senzorom za temperaturu, unutarnji tlak i razinu organskog supstrata.

Toplinska izolacija bioreaktora

Njegov nedostatak neće omogućiti rad bioplinskog postrojenja tijekom cijele godine, samo po toplom vremenu. Za izolaciju ukopanog ili poluukopanog bioreaktora koristi se glina, slama, suhi stajnjak i troska. Izolacija se postavlja u slojevima - kod ugradnje zakopanog reaktora, jama je prekrivena slojem PVC folije, koja sprječava izravan kontakt toplinsko-izolacijskog materijala s tlom. Prije ugradnje bioreaktora na dno jame nasipa se slama s postavljenom PVC folijom, na nju se stavlja sloj gline, zatim se postavlja bioreaktor. Nakon toga se sve slobodne površine između spremnika reaktora i temeljne jame obložene PVC folijom pune slamom gotovo do kraja spremnika, a na sloj od 300 mm nasipa se sloj gline pomiješan s troskom.

Utovar i istovar organskog supstrata

Promjer cijevi za utovar i istovar iz bioreaktora mora biti najmanje 300 mm, inače će se začepiti. Kako bi se održali anaerobni uvjeti unutar reaktora, svaka od ovih cijevi treba biti opremljena vijčanim ili poluokretnim ventilima. Zapremina bunkera za dovod organske tvari, ovisno o vrsti bioplinskog postrojenja, treba biti jednaka dnevnoj količini ulaznih sirovina. Dovodni lijevak treba biti smješten na sunčanoj strani bioreaktora, jer to će pomoći u povećanju temperature u unesenom organskom supstratu, ubrzavajući procese fermentacije. Ako je bioplinsko postrojenje spojeno izravno na farmu, tada bunker treba postaviti ispod njegove konstrukcije tako da organski supstrat ulazi u njega pod utjecajem gravitacije.

Cjevovodi za utovar i istovar organskog supstrata trebali bi se nalaziti na suprotnim stranama bioreaktora - u tom će slučaju ulazne sirovine biti ravnomjerno raspoređene, a fermentirana organska tvar lako će se ukloniti pod utjecajem gravitacijskih sila i mase. svježeg supstrata. Rupe i postavljanje cjevovoda za utovar i istovar organske tvari potrebno je dovršiti prije ugradnje bioreaktora na mjesto ugradnje i prije postavljanja slojeva toplinske izolacije na njega. Nepropusnost unutarnjeg volumena bioreaktora postiže se činjenicom da su ulazi cijevi za utovar i istovar supstrata smješteni pod oštrim kutom, dok je razina tekućine unutar reaktora viša od ulaznih točaka cijevi - hidraulička brtva blokira pristup zraka.

Najlakše je unositi novi i uklanjati fermentirani organski materijal principom preljeva, tj. porast razine organske tvari unutar reaktora kada se uvede novi dio će ukloniti supstrat kroz istovarnu cijev u volumenu jednakom volumenu unesenog materijala.