Независна производња биогаса

Раст цена енергије тера нас да размишљамо о могућности да се њима обезбедимо самостално. Једна од могућности је постројење за биогас. Уз његову помоћ из стајњака, измета и биљних остатака добија се биогас који се након чишћења може користити за плинске уређаје (шпорет, котао), пумпати у цилиндре и користити као гориво за аутомобиле или електричне генераторе. Генерално, прерадом стајњака у биогас могу се обезбедити све енергетске потребе куће или фарме.

Изградња постројења за биогас - начин самоодрживости енергетским ресурсима

Општи принципи

Биогас је производ који се добија разградњом органских материја. У процесу распадања / ферментације ослобађају се гасови који се могу сакупљати како би се задовољиле потребе ваше сопствене фарме. Опрему у којој се одвија овај процес називам "постројење за биогас".

У неким случајевима је излаз плина прекомерни, а затим се складишти у држачима гаса - за употребу током периода његове недовољне количине. Уз компетентну организацију процеса, може бити превише плина, па се његов вишак може продати. Други извор прихода су ферментисани остаци. Ово је високо ефикасно и сигурно ђубриво - током процеса ферментације већина микроорганизама умире, семе биљака губи способност клијања, јаја паразита постају неисплатива. Уклањање таквих ђубрива на поља позитивно утиче на принос.

Услови за производњу гаса

Процес стварања биогаса настаје услед виталне активности различитих врста бактерија које се налазе у самом отпаду. Али да би они активно „радили“ потребно је да створе одређене услове: влажност и температуру. Да би се оне створиле, гради се постројење за биогас. Ово је комплекс уређаја чија је основа биореактор, у коме се одвија разградња отпада која је праћена стварањем гасова.

Организација циклуса за прераду стајњака и биљног отпада у биогас

Постоје три начина прераде стајњака у биогас:

• Психофилни режим. Температура у постројењу за биогас је од + 5 ° Ц до + 20 ° Ц. У таквим условима процес разградње је спор, формира се много гаса, а квалитет му је низак.
• Мезофилни. Уређај улази у овај режим на температурама од + 30 ° Ц до + 40 ° Ц. У овом случају се мезофилне бактерије размножавају. У овом случају се ствара више гаса, процес обраде траје мање времена - од 10 до 20 дана.
• Термофилни. Ове бактерије се множе на температурама од + 50 ° Ц. Процес је најбржи (3-5 дана), принос гаса је највећи (у идеалним условима може се добити до 4,5 литара гаса из 1 кг испоруке). Већина референтних табела за рекуперацију гаса из прераде дате су посебно за овај режим, па када користите друге режиме, вреди извршити подешавање надоле.

Најтежа ствар у постројењима за биогас је термофилни режим. То захтева висококвалитетну топлотну изолацију постројења за биогас, грејање и систем за контролу температуре. Али на излазу добијамо максималну количину биогаса. Још једна карактеристика термофилне обраде је немогућност додатног оптерећења. Преостала два начина - психофилни и мезофилни - омогућавају свакодневно додавање свежег дела припремљених сировина.Али, у термофилном режиму, кратко време обраде омогућава биореактору да се подели на зоне у којима ће се прерађивати сопствени удео сировина са различитим временима пуњења.

Дијаграм постројења за биогас

Основа постројења за биогас је биореактор или бункер. У њему се одвија процес ферментације и у њему се акумулира настали гас. Постоји и резервоар за утовар и истовар, произведени гас се испушта кроз цев уметнуту у горњи део. Следи систем за пречишћавање гаса - његово чишћење и повећање притиска у гасоводу до радног.

Дијаграм постројења за прераду стајњака у биогас

За мезофилни и термофилни режим, систем за загревање биореактора је такође потребан да би се постигли потребни модуси. За ово се обично користе гасни котлови који користе произведено гориво. Одатле систем цевовода иде до биореактора. Обично су то полимерне цеви, јер су најприкладније за боравак у агресивном окружењу.

Постројењу за биогас такође је потребан систем за мешање супстанце. Током ферментације на врху се ствара тврда кора, тешке честице се таложе. Све ово заједно погоршава процес стварања гасова. Да би се одржало хомогено стање обрађене масе, потребне су мешалице. Могу бити механички или чак ручни. Могу се покренути помоћу тајмера или ручно. Све зависи од тога како је направљено постројење за биогас. Аутоматски систем је скупљи за инсталацију, али захтева минимум пажње током рада.

Најједноставније постројење за биогас из пластичног бурета

Постројење за биогас по типу локације може бити:

• Изнад земље.
• Полу-удубљен.
• Удубљен.

Укопане је скупље инсталирати - потребна је велика количина земљишта. Али када се користе у нашим условима, они су бољи - лакше је организовати изолацију, мање трошкове грејања.

Шта се може рециклирати

Постројење за биогас је у основи свеједо - свака органска материја се може прерадити. Погодан је сваки стајњак и урин, биљни остаци. Детерџенти, антибиотици, хемија негативно утичу на процес. Пожељно је смањити њихов унос, јер убијају флору која је укључена у прераду.

Колико се биогаса може добити из разног отпада

Говеђи стајњак се сматра идеалним, јер садржи велике количине микроорганизама. Ако на фарми нема крава, приликом утовара биореактора препоручљиво је додати неки део стајњака како би се супстрат населио потребном микрофлором. Биљни остаци су претходно срушени, разблажени водом. Биореактор меша биљни материјал и измет. Обрада таквог „пуњења“ траје дуже, али на излазу, уз исправан режим, имамо највећи принос производа.

Лоцирање

Да би се смањили трошкови организације процеса, има смисла лоцирати постројење за биогас у близини извора отпада - у близини зграда у којима се држе птице или животиње. Пожељно је развити дизајн тако да се оптерећење дешава гравитацијом. Из штале или свињца може се положити цевовод низ косину кроз коју ће стајско ђубриво гравитацијом тећи у бункер. Ово у великој мери олакшава задатак одржавања реактора, као и уклањање стајњака.

Најповољније је лоцирати постројење за биогас како би отпад са фарме могао да тече гравитацијом

Обично се зграде са животињама налазе на одређеној удаљености од стамбене зграде. Стога ће генерисани гас морати да се пренесе потрошачима. Али истезање једне гасоводне цеви је јефтиније и лакше од организовања линије за транспорт и утовар стајњака.

Биореацтор

Прилично строги захтеви намећу се резервоарима за прераду стајњака:

• Мора бити непропусна за воду и гасове. Водонепропусност треба да делује у оба смера: течност из биореактора не би требало да контаминира тло, а подземне воде не би требало да мењају стање ферментисане масе.
• Биореактор мора бити велике чврстоће. Мора да издржи масу полутечне подлоге, притисак гаса унутар посуде и спољни притисак тла. Генерално, приликом изградње биореактора, посебну пажњу треба обратити на његову снагу.
  

  За кућну употребу и сезонску производњу биогорива (у топлој сезони) у малим количинама, погодан је пластични резервоар са поклопцем

• Услужност. Погодније за употребу цилиндричних контејнера - хоризонталних или вертикалних. У њима се мешање може организовати у целој запремини, у њима се не формирају стајаће зоне.Правоугаоне контејнере је лакше применити када градите сопственим рукама, али у њима се често стварају пукотине у којима подлога стагнира. Мешање у угловима је врло проблематично.

Сви ови захтеви за изградњу постројења за биогас морају бити испуњени, јер обезбеђују сигурност и стварају нормалне услове за прераду стајњака у биогас.

Који се материјали могу направити

Отпорност на агресивне медије главни је захтев за материјале од којих се може направити контејнер. Подлога у биореактору може бити кисела или алкална. Сходно томе, материјал од којег је направљен контејнер мора добро да подноси различита окружења.

На ове захтеве не одговара много материјала. Прво што ми падне на памет је метал. Издржљив је, од њега можете направити контејнер било ког облика. Добро је што можете да користите готов контејнер - неку врсту старог резервоара. У овом случају, изградња постројења за биогас ће трајати врло мало времена. Недостатак метала - реагује са хемијски активним супстанцама и почиње да се разграђује. Да би се неутралисао овај минус, метал је прекривен заштитним премазом.

Одлична опција је полимерни биореакторски контејнер. Пластика је хемијски неутрална, не труне, не рђа. Само треба да бирате између материјала који могу да поднесу смрзавање и загревање на довољно високе температуре. Зидови реактора требају бити дебели, по могућности ојачани фибергласом. Такви контејнери нису јефтини, али служе дуго.

Могуће је изградити биореактор за производњу биогаса од опеке, али мора бити добро малтерисан уз употребу адитива који пружају хидро и гасну непропусност

Јефтинија опција је постројење за биогас са резервоаром од цигле, бетонских блокова, камена. Да би зидање могло да издржи велика оптерећења, потребно је ојачати зидање (у сваких 3-5 редова, у зависности од дебљине зида и материјала). Након завршетка поступка постављања зида, како би се осигурала водонепропусност за воду и гас, неопходна је накнадна вишеслојна обрада зидова како изнутра тако и споља. Зидови су малтерисани цементно-песковитим саставом са адитивима (адитиви) који пружају потребна својства.

Димензионисање реактора

Запремина реактора зависи од изабране температуре за прераду стајњака у биогас. Најчешће се бира мезофилни - лакши је за одржавање и подразумева могућност свакодневног додатног оптерећења реактора. Производња биогаса након достизања нормалног режима (око 2 дана) је стабилна, без рафала и падова (када се створе нормални услови). У овом случају има смисла израчунати запремину постројења за биогас, у зависности од количине стајњака произведеног на фарми дневно. Све се лако израчунава на основу просечних података.

Разградња стајњака на мезофилним температурама траје од 10 до 20 дана. Сходно томе, запремина се израчунава множењем са 10 или 20. Приликом израчунавања потребно је узети у обзир количину воде која је потребна да се супстрат доведе у идеално стање - његов садржај влаге треба да буде 85-90%.Пронађена запремина се повећава за 50%, јер максимално оптерећење не би требало да прелази 2/3 запремине резервоара - гас би требало да се акумулира испод плафона.

На пример, фарма има 5 крава, 10 свиња и 40 пилића. У суштини се формира 5 * 55 кг + 10 * 4,5 кг + 40 * 0,17 кг = 275 кг + 45 кг + 6,8 кг = 326,8 кг. Да бисте довели пилећи стајњак до влажности од 85%, потребно је да додате мало више од 5 литара воде (ово је још 5 кг). Укупна тежина је 331,8 кг. За прераду у 20 дана потребно вам је: 331,8 кг * 20 = 6636 кг - око 7 коцкица само за подлогу. Помножимо пронађену цифру са 1,5 (повећање за 50%), добијамо 10,5 кубних метара. Ово ће бити израчуната вредност запремине реактора постројења за биогас.

Утовар и истовар

Отвори за утовар и истовар воде директно до резервоара за биореактор. Да би се подлога равномерно распоредила по целој површини, израђују се на супротним крајевима посуде.

Шема реактора за биогас без предгревања

У случају закопане инсталације постројења за биогас, цеви за утовар и истовар приближавају се телу под оштрим углом. Штавише, доњи крај цеви мора бити испод нивоа течности у реактору. Ово спречава улазак ваздуха у посуду. Такође, ротациони или запорни вентили уграђени су на цеви, које су затворене у нормалном положају. Отварају се само током утовара или истовара.

Пошто стајско ђубриво може садржавати велике фрагменте (стеља, стабљике траве итд.), Цеви малог пречника често ће се зачепити. Због тога за утовар и истовар морају бити пречника 20-30 цм. Морају се монтирати пре започињања радова на изолацији постројења за биогас, али након што се контејнер постави на своје место.

Облици биореактора и опције за утовар и истовар гротла

Најприкладнији начин рада постројења за биогас је редовно утовар и истовар подлоге. Ова операција се може изводити једном дневно или једном у два дана. Стајско ђубриво и друге компоненте се претходно сакупљају у резервоару за складиштење, где се доводе у потребно стање - дробе, влаже и по потреби мешају. Ради практичности, овај контејнер може бити опремљен механичком мешалицом. Припремљена подлога се сипа у приступни отвор. Стављањем посуде за сакупљање на сунце подлога ће се претходно загрејати, што ће смањити трошкове одржавања потребне температуре.

Пожељно је израчунати дубину уградње прихватног резервоара тако да отпад гравитацијом у њега улази. Исто се односи и на испуштање у биореактор. Најбољи случај је ако се припремљена подлога помера гравитацијом. А заклопка ће га оградити током припреме.

Постројење за биогас са мешалицом и грејањем

Да би се осигурала непропусност постројења за биогас, враташца на прихватном резервоару и на простору за истовар морају имати заптивну гумену заптивку. Што мање ваздуха има у резервоару, то ће излазни гас бити чистији.

Сакупљање и одлагање биогаса

Биогас се уклања из реактора кроз цев, чији је један крај испод крова, а други се обично спушта у водену заптивку. Ово је контејнер са водом, у који се испушта настали биогас. У заптивању воде налази се друга цев - она ​​је изнад нивоа течности. У њега улази чистији биогас. На излазу из њиховог биореактора инсталиран је запорни вентил за гас. Најбоља опција је лопта.

Који се материјали могу користити за систем за пренос гаса? Поцинковане металне цеви и гасне цеви од ХДПЕ или ППР. Морају осигурати непропусност, шавови и зглобови се провјеравају сапуницом. Цео цевовод је састављен од цеви и фитинга истог пречника. Без контракција или продужења.

Пречишћавање од нечистоћа

Приближни састав произведеног биогаса је следећи:

Филтер за пречишћавање биогаса од водоник-сулфида

За уклањање водоник-сулфида користи се метални чип филтер.У контејнер можете ставити старе металне спужве. Пречишћавање се одвија на исти начин: гас се доводи у доњи део посуде испуњене металом. Пролазећи, пречишћен је од водоник-сулфида, сакупља се у горњем слободном делу филтера, одакле се испушта кроз другу цев / црево.

Резервоар за гас и компресор

Пречишћени биогас улази у резервоар - држач гаса. То може бити запечаћена пластична врећа, пластична посуда. Главни услов је непропусност за гас, облик и материјал нису битни. Залиха биогаса чува се у држачу гаса. Из ње се, уз помоћ компресора, гас под одређеним притиском (који подешава компресор) испоручује потрошачу - до гасне пећи или котла. Овај гас се такође може користити за производњу електричне енергије помоћу генератора.

Једна од опција за резервоаре за бензин

Да бисте створили стабилан притисак у систему након компресора, препоручљиво је инсталирати пријемник - мали уређај за изравнавање скокова притиска.

Уређаји за мешање

Да би постројење за биогас радило у нормалном режиму, потребно је редовно мешати течност у биореактору. Овај једноставан поступак решава многе проблеме:

• меша свеж део терета са колонијом бактерија;
• промовише испуштање произведеног гаса;
• уједначава температуру течности, искључујући топлије и хладније пределе;
• одржава уједначеност подлоге спречавајући да се неки састојци слегну или плутају.

Обично мало домаће постројење за биогас има механичке мешалице које покреће снага мишића. У системима велике запремине, мешалице се могу покретати моторима, који се укључују помоћу тајмера.

Врсте мешалица за биореакторе

Други начин је мешање течности, пролазак кроз њу дела произведеног гаса. Да би се то постигло, након напуштања мета резервоара поставља се чајник и део гаса се сипа у доњи део реактора, где излази кроз цев са рупама. Овај део гаса не може се сматрати протоком, јер још увек поново улази у систем и, као резултат, завршава у држачу гаса.

Трећи начин мешања је пумпање подлоге са дна уз помоћ фекалних пумпи, изливање на врх. Недостатак ове методе је зависност од доступности електричне енергије.

Систем грејања и топлотна изолација

Без загревања обрађене каше, психофилне бактерије ће се размножавати. Процес обраде у овом случају трајаће од 30 дана, а принос гаса ће бити мали. Љети је у присуству топлотне изолације и предгревања терета могуће достићи температуре до 40 степени, када започиње развој мезофилних бактерија, али зими таква инсталација практично не ради - процеси су врло спори. На температурама испод + 5 ° Ц, они се практично смрзавају.

Зависност времена прераде стајњака у биогас од температуре

Како се грејати и где сместити

За најбоље резултате користите грејање. Најрационалније је загревање воде из котла. Котао може радити на струју, чврсто или течно гориво, а може се покретати и на произведени биогас. Максимална температура на коју се вода мора загрејати је + 60 ° Ц. Вруће цеви могу узроковати лепљење честица на површину, што резултира смањеном ефикасношћу грејања.

Такође можете користити директно грејање - убаците грејне елементе, али прво је тешко организовати мешање, а друго, подлога ће се лепити на површину, смањујући пренос топлоте, грејни елементи ће брзо изгорети

Постројење за биогас може се грејати помоћу стандардних радијатора за грејање, једноставно помоћу цеви увијених у калем, заварених регистара. Боље је користити полимерне цеви - метал-пластичне или полипропиленске.Такође су погодне валовите цеви од нерђајућег челика, лакше се постављају, посебно у цилиндричне вертикалне биореакторе, али таласаста површина провоцира приањање седимента, што није баш добро за пренос топлоте.

Да би се смањила могућност таложења честица на грејним елементима, они се налазе у зони мешалице. Само у овом случају све мора бити дизајнирано тако да мешач не може додиривати цеви. Често се чини да је грејаче боље поставити на дно, али пракса је показала да је такво загревање неефикасно због талога на дну. Дакле, рационалније је поставити грејаче на зидове постројења за биоплин метатенка.

Методе загревања воде

Према начину распореда цеви, грејање може бити спољно или унутрашње. Када се интерно инсталирају, грејање је ефикасно, али поправка и одржавање грејача је немогуће без искључивања и испумпавања система. Због тога се посебна пажња посвећује избору материјала и квалитету прикључака.

Грејање повећава продуктивност постројења за биогас и скраћује време обраде сировина

Када се грејачи налазе напољу, потребно је више топлоте (трошкови грејања садржаја постројења за биогас су много већи), јер се пуно топлоте троши на загревање зидова. Али систем је увек доступан за поправку, а грејање је уједначеније, јер се околина загрева са зидова. Још један плус овог решења је што мешалице не могу оштетити систем грејања.

Како изоловати

На дну јаме прво се сипа изравнавајући слој песка, а затим топлотни изолациони слој. То може бити глина помешана са сламом и експандираном глином, шљаком. Све ове компоненте се могу мешати, могу се посипати у одвојеним слојевима. Изравнани су у хоризонту, инсталиран је капацитет постројења за биогас.

Бочне стране биореактора могу се изоловати савременим материјалима или класичним застарелим методама. Од старомодних метода - премазивање глином и сламом. Наноси се у неколико слојева.

Савремени материјали се користе за изолацију биореактора

Од савремених материјала можете користити екструдирану полистиренску пену велике густине, блокове газираног бетона мале густине, пенаста полиуретанска пена... У овом случају технолошки најнапреднија је полиуретанска пена (ППУ), али услуге за њену примену нису јефтине. Али резултат је бешавна топлотна изолација, која минимизира трошкове грејања. Постоји још један топлотноизолациони материјал - пенасто стакло. У плочама је врло скупо, али његова битка или мрвица коштају врло мало, а према својим карактеристикама готово је савршена: не упија влагу, не плаши се смрзавања, добро подноси статичка оптерећења, има малу топлотну проводљивост.