Gassutbytte og metaninnhold i biogass. Gjør-det-selv biogassanlegg: Internettmyter og landlig virkelighet. Det enkleste DIY-biogassanlegget

Biogass er en gass som oppnås som et resultat av gjæring (gjæring) av organiske stoffer (for eksempel: halm; ugress; avføring fra dyr og mennesker; søppel; organisk avfall fra husholdnings- og industriavløpsvann etc.) under anaerobe forhold. Biogassproduksjon involverer ulike typer mikroorganismer med et variert antall katabolske funksjoner.

Sammensetning av biogass.

Mer enn halvparten av biogassen består av metan (CH 4). Metan utgjør omtrent 60 % av biogassen. I tillegg inneholder biogass karbondioksid (CO 2) ca. 35 %, samt andre gasser som vanndamp, hydrogensulfid, karbonmonoksid, nitrogen og andre. Biogass oppnådd under forskjellige forhold varierer i sammensetning. Biogass fra menneskelig ekskrementer, gjødsel og slakteavfall inneholder således opptil 70 % metan, og fra planterester som regel ca. 55 % metan.

Mikrobiologi av biogass.

Biogassgjæring, avhengig av de involverte mikrobielle bakterieartene, kan deles inn i tre stadier:

Den første kalles begynnelsen på bakteriell gjæring. Ulike organiske bakterier skiller ut ekstracellulære enzymer når de multipliserer, hvis hovedrolle er å ødelegge komplekse organiske forbindelser med hydrolytisk dannelse av enkle stoffer. For eksempel polysakkarider til monosakkarider; protein til peptider eller aminosyrer; fett til glyserol og fettsyrer.

Det andre trinnet kalles hydrogen. Hydrogen produseres som et resultat av aktiviteten til eddiksyrebakterier. Deres hovedrolle er bakteriell nedbrytning av eddiksyre for å produsere karbondioksid og hydrogen.

Det tredje stadiet kalles metanogent. Det involverer en type bakterier kjent som metanogener. Deres rolle er å bruke eddiksyre, hydrogen og karbondioksid for å produsere metan.

Klassifisering og egenskaper av råvarer for biogassgjæring.

Nesten alle naturlige organiske materialer kan brukes som råstoff for biogassgjæring. De viktigste råvarene for biogassproduksjon er avløpsvann: kloakk; næringsmiddel-, farmasøytisk og kjemisk industri. I landlige områder er dette avfall som genereres under høsting. På grunn av forskjeller i opprinnelse er også dannelsesprosessen, den kjemiske sammensetningen og strukturen til biogass forskjellig.

Kilder til råvarer for biogass avhengig av opprinnelse:

1. Landbruksråvarer.

Disse råvarene kan deles inn i råvarer med høyt nitrogeninnhold og råvarer med høyt karboninnhold.

Råvarer med høyt nitrogeninnhold:

menneskelig avføring, husdyrgjødsel, fugleskitt. Karbon-nitrogenforholdet er 25:1 eller mindre. Slik rå mat har blitt fullstendig fordøyd av mage-tarmkanalen til en person eller et dyr. Som regel inneholder den et stort antall lavmolekylære forbindelser. Vannet i slike råvarer ble delvis omdannet og ble en del av lavmolekylære forbindelser. Dette råstoffet er preget av enkel og rask anaerob nedbrytning til biogass. Og også en rik metanproduksjon.

Råvarer med høyt karboninnhold:

halm og skall. Karbon-nitrogen-forholdet er 40:1. Den har et høyt innhold av høymolekylære forbindelser: cellulose, hemicellulose, pektin, lignin, plantevoks. Anaerob nedbrytning skjer ganske sakte. For å øke hastigheten på gassproduksjonen krever slike materialer vanligvis forbehandling før gjæring.

2. Urbant organisk vannavfall.

Inkluderer menneskelig avfall, kloakk, organisk avfall, organisk industriavløpsvann, slam.

3. Vannplanter.

Inkluderer vannhyasint, andre vannplanter og alger. Den estimerte planlagte kapasitetsutnyttelsen av produksjonskapasiteter er preget av stor avhengighet av solenergi. De har høy lønnsomhet. Teknologisk organisering krever en mer forsiktig tilnærming. Anaerob nedbrytning skjer lett. Metansyklusen er kort. Det særegne ved slike råvarer er at uten forbehandling flyter det i reaktoren. For å eliminere dette må råvarene tørkes lett eller forhåndskomposteres i 2 dager.

Kilder til råvarer for biogass avhengig av fuktighet:

1. Solide råvarer:

halm, organisk avfall med relativt høyt tørrstoffinnhold. De behandles med tørrgjæringsmetoden. Det oppstår vanskeligheter med å fjerne store mengder faste avleiringer fra rektor. Den totale mengden råvarer som brukes kan uttrykkes som summen av faststoffinnholdet (TS) og flyktige stoffer (VS). Flyktige stoffer kan omdannes til metan. For å beregne flyktige stoffer, blir en prøve av råvarer lastet inn i en muffelovn ved en temperatur på 530-570°C.

2. Flytende råvarer:

fersk avføring, gjødsel, avføring. Inneholder ca 20% tørrstoff. I tillegg krever de tilsetning av vann i en mengde på 10 % for blanding med faste råvarer under tørr gjæring.

3. Organisk avfall med middels fuktighet:

destillasjon fra alkoholproduksjon, avløpsvann fra tremassefabrikker etc. Slike råvarer inneholder varierende mengder proteiner, fett og karbohydrater, og er gode råvarer for produksjon av biogass. For dette råmaterialet brukes enheter av UASB-typen (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - upward anaerobic process).

Tabell 1. Informasjon om strømningshastigheten (dannelseshastigheten) av biogass for forholdene: 1) gjæringstemperatur 30°C; 2) batchfermentering

Navn på fermentert avfall	Gjennomsnittlig strømningshastighet for biogass under normal gassproduksjon (m 3 /m 3 /d)	Biogasseffekt, m 3 /Kg/TS	Biogassproduksjon (% av total biogassproduksjon)
			0-15d	25-45 d	45-75 d	75-135 d
Tørr gjødsel	0,20	0,12	11	33,8	20,9	34,3
Kjemisk industri vann	0,40	0,16	83	17	0	0
Rogulnik (chilim, vannkastanje)	0,38	0,20	23	45	32	0
Vannsalat	0,40	0,20	23	62	15	0
Grisegjødsel	0,30	0,22	20	31,8	26	22,2
Tørt gress	0,20	0,21	13	11	43	33
Strå	0,35	0,23	9	50	16	25
Menneskelig ekskrementer	0,53	0,31	45	22	27,3	5,7

Beregning av prosessen med metangjæring.

De generelle prinsippene for gjæringstekniske beregninger er basert på å øke belastningen av organiske råvarer og redusere varigheten av metansyklusen.

Beregning av råvarer per syklus.

Lastingen av råvarer karakteriseres av: Massefraksjon TS (%), massefraksjon VS (%), konsentrasjon COD (COD - kjemisk oksygenbehov, som betyr COD - kjemisk indikator for oksygen) (Kg/m 3). Konsentrasjonen avhenger av typen gjæringsutstyr. For eksempel er moderne industrielle avløpsvannreaktorer UASB (oppstrøms anaerob prosess). For faste råvarer brukes AF (anaerobe filtre) - vanligvis er konsentrasjonen mindre enn 1 %. Industriavfall som råstoff for biogass har oftest høy konsentrasjon og må fortynnes.

Last ned hastighetsberegning.

For å bestemme den daglige reaktorbelastningsmengden: konsentrasjon COD (Kg/m 3 ·d), TS (Kg/m 3 ·d), VS (Kg/m 3 ·d). Disse indikatorene er viktige indikatorer for å vurdere effektiviteten til biogass. Det er nødvendig å strebe etter å begrense belastningen og samtidig ha et høyt nivå av gassproduksjonsvolum.

Beregning av forholdet mellom reaktorvolum og gasseffekt.

Denne indikatoren er en viktig indikator for å vurdere effektiviteten til reaktoren. Målt i Kg/m 3 ·d.

Biogassutbytte per masseenhet gjæring.

Denne indikatoren karakteriserer den nåværende tilstanden til biogassproduksjon. For eksempel er volumet av gassoppsamleren 3 m 3. 10 Kg/TS tilføres daglig. Biogassutbyttet er 3/10 = 0,3 (m 3 /Kg/TS). Avhengig av situasjonen kan du bruke den teoretiske gasseffekten eller den faktiske gasseffekten.

Det teoretiske utbyttet av biogass bestemmes av formlene:

Metanproduksjon (E):

E = 0,37A + 0,49B + 1,04C.

Karbondioksidproduksjon (D):

D = 0,37A + 0,49B + 0,36C. Der A er karbohydratinnhold per gram gjæringsmateriale, B er protein, C er fettinnhold

Hydraulisk volum.

For å øke effektiviteten er det nødvendig å redusere gjæringsperioden. Til en viss grad er det en sammenheng med tap av fermenterende mikroorganismer. For tiden har noen effektive reaktorer gjæringstid på 12 dager eller enda mindre. Det hydrauliske volumet beregnes ved å beregne volumet av daglig råstoffbelastning fra den dagen råstofflastingen startet og avhenger av oppholdstiden i reaktoren. For eksempel planlegges gjæring ved 35°C, fôrkonsentrasjon er 8 % (total mengde TS), daglig fôrvolum er 50 m 3, gjæringsperiode i reaktoren er 20 dager. Det hydrauliske volumet vil være: 50·20 = 100 m3.

Fjerning av organiske forurensninger.

Biogassproduksjon, som all biokjemisk produksjon, har avfall. Biokjemisk produksjonsavfall kan forårsake miljøskade ved ukontrollert avfallshåndtering. For eksempel å falle i elven ved siden av. Moderne store biogassanlegg produserer tusenvis og til og med titusenvis av kilo avfall per dag. Den kvalitative sammensetningen og metodene for deponering av avfall fra store biogassanlegg kontrolleres av bedriftslaboratorier og statens miljøtjeneste. Smågårdsbiogassanlegg har ikke slike kontroller av to grunner: 1) siden det er lite avfall, vil det være liten skade på miljøet. 2) Gjennomføring av kvalitetsanalyser av avfall krever spesifikt laboratorieutstyr og høyt spesialisert personell. Småbønder har ikke dette, og offentlige etater anser med rette slik kontroll som uhensiktsmessig.

En indikator på nivået av forurensning av biogassreaktoravfall er COD (kjemisk indikator for oksygen).

Følgende matematiske sammenheng er brukt: COD av organisk lastehastighet Kg/m 3 ·d= lastekonsentrasjon av COD (Kg/m 3) / hydraulisk holdbarhet (d).

Gassstrømningshastighet i reaktorvolum (kg/(m 3 ·d)) = biogassutbytte (m 3 /kg) / COD av organisk belastningshastighet kg/(m 3 ·d).

Fordeler med biogassenergianlegg:

fast og flytende avfall har en spesifikk lukt som frastøter fluer og gnagere;

evnen til å produsere et nyttig sluttprodukt - metan, som er et rent og praktisk drivstoff;

under gjæringsprosessen dør ugressfrø og noen av patogenene;

under gjæringsprosessen blir nitrogen, fosfor, kalium og andre gjødselingredienser nesten fullstendig bevart, en del av det organiske nitrogenet omdannes til ammoniakknitrogen, og dette øker verdien;

gjæringsresten kan brukes som dyrefôr;

biogassgjæring krever ikke bruk av oksygen fra luften;

anaerobt slam kan lagres i flere måneder uten å tilføre næringsstoffer, og når jomfrufôr tilsettes, kan gjæringen raskt begynne igjen.

Ulemper med biogassenergianlegg:

kompleks enhet og krever relativt store investeringer i konstruksjon;

krever et høyt nivå av konstruksjon, ledelse og vedlikehold;

Den innledende anaerobe forplantningen av gjæring skjer sakte.

Funksjoner ved metangjæringsprosessen og prosesskontroll:

1. Temperatur på biogassproduksjon.

Temperaturen for biogassproduksjon kan ligge i et relativt bredt temperaturområde på 4~65°C. Med økende temperatur øker hastigheten på biogassproduksjonen, men ikke lineært. Temperatur 40~55°C er en overgangssone for livsaktiviteten til forskjellige mikroorganismer: termofile og mesofile bakterier. Den høyeste hastigheten av anaerob gjæring skjer i et smalt temperaturområde på 50~55°C. Ved en gjæringstemperatur på 10°C er gassstrømningshastigheten 59 % på 90 dager, men samme strømningshastighet ved en gjæringstemperatur på 30°C skjer på 27 dager.

En plutselig endring i temperaturen vil ha betydelig innvirkning på biogassproduksjonen. Utformingen av et biogassanlegg må nødvendigvis sørge for kontroll av en slik parameter som temperatur. Temperaturendringer på mer enn 5°C reduserer produktiviteten til biogassreaktoren betydelig. For eksempel, hvis temperaturen i en biogassreaktor var 35°C i lang tid, og så plutselig falt til 20°C, vil produksjonen av biogassreaktoren nesten stoppe helt opp.

2. Podemateriale.

Metanfermentering krever vanligvis et spesifikt antall og type mikroorganismer for å fullføre. Sedimentet som er rikt på metanmikrober kalles inokulum. Biogassgjæring er utbredt i naturen og steder med podemateriale er like utbredt. Disse er: kloakkslam, siltavleiringer, bunnsedimenter av gjødselgraver, diverse kloakkslam, fordøyelsesrester m.m. På grunn av rikelig med organisk materiale og gode anaerobe forhold utvikler de rike mikrobielle samfunn.

Inokulum tilsatt for første gang i en ny biogassreaktor kan redusere stagnasjonsperioden betydelig. I den nye biogassreaktoren er det nødvendig å manuelt gjødsle med podemateriale. Ved bruk av industriavfall som råstoff er det spesielt fokus på dette.

3. Anaerobt miljø.

Omgivelsenes anaerobitet bestemmes av graden av anaerobitet. Vanligvis er redokspotensialet vanligvis betegnet med verdien Eh. Under anaerobe forhold har Eh en negativ verdi. For anaerobe metanbakterier ligger Eh i området -300 ~ -350mV. Noen bakterier som produserer fakultative syrer er i stand til å leve et normalt liv ved Eh -100 ~ + 100 mV.

For å sikre anaerobe forhold er det nødvendig å sørge for at biogassreaktorer bygges tett lukket, slik at de er vanntette og lekkasjefrie. For store industrielle biogassreaktorer er Eh-verdien alltid kontrollert. For småbruksbiogassreaktorer oppstår problemet med å kontrollere denne verdien på grunn av behovet for å kjøpe dyrt og komplekst utstyr.

4. Kontroll av surheten til mediet (pH) i biogassreaktoren.

Metanogener krever et pH-område innenfor et veldig smalt område. Gjennomsnittlig pH=7. Fermentering skjer i pH-området fra 6,8 til 7,5. pH-kontroll er tilgjengelig for små biogassreaktorer. For å gjøre dette bruker mange bønder engangs lakmusindikatorpapirstrimler. Store anlegg bruker ofte elektroniske pH-overvåkingsenheter. Under normale omstendigheter er balansen av metangjæring en naturlig prosess, vanligvis uten pH-justering. Bare i isolerte tilfeller av feilbehandling oppstår massive ansamlinger av flyktige syrer og en reduksjon i pH.

Tiltak for å dempe effekten av høy surhetsgrad inkluderer:

(1) Bytt delvis ut mediet i biogassreaktoren, og fortynne dermed innholdet av flyktig syre. Dette vil øke pH.

(2) Tilsett aske eller ammoniakk for å øke pH.

(3) Juster pH med kalk. Dette tiltaket er spesielt effektivt i tilfeller med ekstremt høyt syreinnhold.

5. Blanding av mediet i biogassreaktoren.

I en typisk gjæringstank er gjæringsmediet vanligvis delt inn i fire lag: toppskorpe, supernatantlag, aktivt lag og sedimentlag.

Formål med blanding:

1) flytting av aktive bakterier til en ny del av primære råvarer, øke kontaktflaten til mikrober og råvarer for å akselerere hastigheten på biogassproduksjon, øke effektiviteten av bruken av råvarer.

2) unngå dannelse av et tykt lag med skorpe, som skaper motstand mot utslipp av biogass. Råvarer som halm, ugress, løv etc. er spesielt krevende for blanding. I et tykt lag med skorpe skapes det forhold for akkumulering av syre, noe som er uakseptabelt.

Blandingsmetoder:

1) mekanisk blanding med hjul av ulike typer installert inne i arbeidsrommet til biogassreaktoren.

2) blanding med biogass tatt fra øvre del av bioreaktoren og tilført nedre del med overtrykk.

3) blanding med en sirkulerende hydraulikkpumpe.

6. Karbon til nitrogen-forhold.

Kun et optimalt forhold mellom næringsstoffer bidrar til effektiv gjæring. Hovedindikatoren er forholdet mellom karbon og nitrogen (C:N). Det optimale forholdet er 25:1. Tallrike studier har vist at grensene for det optimale forholdet er 20-30:1, og biogassproduksjonen er betydelig redusert ved et forhold på 35:1. Eksperimentelle studier har avdekket at biogassgjæring er mulig med et forhold mellom karbon og nitrogen på 6:1.

7. Press.

Metanbakterier kan tilpasse seg høye hydrostatiske trykk (ca. 40 meter eller mer). Men de er veldig følsomme for trykkendringer og på grunn av dette er det behov for stabilt trykk (ingen plutselige trykkendringer). Betydelige trykkendringer kan oppstå ved: en betydelig økning i biogassforbruk, relativt rask og stor belastning av bioreaktoren med primære råvarer, eller tilsvarende lossing av reaktoren fra sedimenter (rensing).

Måter å stabilisere trykket på:

2) levere ferske primærråvarer og rengjøring samtidig og med samme utslippshastighet;

3) installasjon av flytende deksler på en biogassreaktor lar deg opprettholde et relativt stabilt trykk.

8. Aktivatorer og inhibitorer.

Noen stoffer, når de tilsettes i små mengder, forbedrer ytelsen til en biogassreaktor, slike stoffer er kjent som aktivatorer. Mens andre stoffer tilsatt i små mengder fører til betydelig hemming av prosessene i biogassreaktoren, kalles slike stoffer inhibitorer.

Mange typer aktivatorer er kjent, inkludert noen enzymer, uorganiske salter, organiske og uorganiske stoffer. For eksempel letter tilsetning av en viss mengde av enzymet cellulase i stor grad produksjonen av biogass. Tilsetning av 5 mg/Kg høyere oksider (R 2 O 5) kan øke gassproduksjonen med 17 %. Biogassutbyttet for primære råvarer fra halm og lignende kan økes betydelig ved å tilsette ammoniumbikarbonat (NH 4 HCO 3). Aktivatorer er også aktivert kull eller torv. Å mate en bioreaktor med hydrogen kan øke metanproduksjonen dramatisk.

Inhibitorer refererer hovedsakelig til noen av forbindelsene av metallioner, salter, soppdrepende midler.

Klassifisering av gjæringsprosesser.

Metangjæring er en strengt anaerob gjæring. Fermenteringsprosesser er delt inn i følgende typer:

Klassifisering etter gjæringstemperatur.

Kan deles inn i "naturlige" gjæringstemperaturer (variabel temperaturgjæring), i så fall er gjæringstemperaturen ca. 35°C og høytemperaturgjæringsprosessen (ca. 53°C).

Klassifisering etter differensialitet.

I henhold til den differensielle karakteren til gjæring, kan den deles inn i ett-trinns gjæring, totrinns gjæring og flertrinns gjæring.

1) Entrinns gjæring.

Refererer til den vanligste typen gjæring. Dette gjelder apparater hvor det produseres syrer og metan samtidig. Entrinns gjæringer kan være mindre effektive med tanke på BOD (Biological Oxygen Demand) enn to- og flertrinns gjæringer.

2) To-trinns gjæring.

Basert på separat fermentering av syrer og metanogene mikroorganismer. Disse to typene mikrober har ulike fysiologi og ernæringsmessige krav, og det er betydelige forskjeller i vekst, metabolske egenskaper og andre aspekter. To-trinns gjæring kan i stor grad forbedre biogassutbyttet og nedbrytningen av flyktige fettsyrer, forkorte gjæringssyklusen, gi betydelige besparelser i driftskostnader og effektivt fjerne organiske forurensninger fra avfall.

3) Flertrinns gjæring.

Den brukes til primære råvarer rike på cellulose i følgende rekkefølge:

(1) Cellulosematerialet hydrolyseres i nærvær av syrer og alkalier. Glukose dannes.

(2) Podematerialet innføres. Dette er vanligvis aktivt slam eller avløpsvann fra en biogassreaktor.

(3) Skap egnede forhold for produksjon av sure bakterier (som produserer flyktige syrer): pH=5,7 (men ikke mer enn 6,0), Eh=-240mV, temperatur 22°C. På dette stadiet dannes følgende flyktige syrer: eddiksyre, propionsyre, smørsyre, isosmørsyre.

(4) Skap egnede forhold for produksjon av metanbakterier: pH=7,4-7,5, Eh=-330mV, temperatur 36-37°C

Klassifisering etter periodisitet.

Fermenteringsteknologi er klassifisert i batchfermentering, kontinuerlig gjæring, semi-kontinuerlig gjæring.

1) Batchfermentering.

Råvarer og podemateriale lastes inn i biogassreaktoren én gang og utsettes for gjæring. Denne metoden brukes når det er vanskeligheter og ulemper med lasting av primære råvarer, samt lossing av avfall. For eksempel ikke oppkuttet halm eller store briketter av organisk avfall.

2) Kontinuerlig gjæring.

Dette inkluderer tilfeller der råvarer rutinemessig lastes inn i biorektor flere ganger om dagen og gjæringsavfall fjernes.

3) Halvkontinuerlig gjæring.

Dette gjelder biogassreaktorer, hvor det er vanlig å tilsette ulike primærråvarer fra tid til annen i ulik mengde. Denne teknologiske ordningen brukes oftest av små gårder i Kina og er assosiert med jordbrukets særegenheter. virker Biogassreaktorer med semi-kontinuerlig gjæring kan ha ulike designforskjeller. Disse designene er omtalt nedenfor.

Opplegg nr. 1. Biogassreaktor med fast lokk.

Designfunksjoner: kombinere et gjæringskammer og et biogasslagringsanlegg i én struktur: råmaterialer gjærer i den nedre delen; biogass lagres i øvre del.

Driftsprinsipp:

Biogass kommer ut av væsken og samles under lokket på biogassreaktoren i kuppelen. Biogasstrykket balanseres av vekten av væsken. Jo høyere gasstrykk, jo mer væske forlater gjæringskammeret. Jo lavere gasstrykk, jo mer væske kommer inn i gjæringskammeret. Under driften av en biogassreaktor er det alltid væske og gass inne i den. Men i forskjellige proporsjoner.

Opplegg nr. 2. Biogassreaktor med flytende deksel.

Opplegg nr. 3. Biogassreaktor med fast lokk og utvendig gassholder.

Designfunksjoner: 1) i stedet for et flytende deksel, har den en separat bygget bensintank; 2) biogasstrykket ved utløpet er konstant.

Fordeler med skjema nr. 3: 1) ideell for drift av biogassbrennere som strengt tatt krever en viss trykkklassifisering; 2) med lav gjæringsaktivitet i biogassreaktoren er det mulig å gi stabilt og høyt trykk av biogass til forbrukeren.

Veiledning for å bygge en innenlandsk biogassreaktor.

GB/T 4750-2002 Innenlandske biogassreaktorer.

GB/T 4751-2002 Kvalitetsgodkjenning av innenlandske biogassreaktorer.

GB/T 4752-2002 Regler for bygging av innenlandske biogassreaktorer.

GB 175 -1999 Portland sement, vanlig Portland sement.

GB 134-1999 Portland slaggsement, tuffsement og flyveaskesement.

GB 50203-1998 Murkonstruksjon og aksept.

JGJ52-1992 Kvalitetsstandard for vanlig sandbetong. Testmetoder.

JGJ53- 1992 Kvalitetsstandard for vanlig pukk eller grusbetong. Testmetoder.

JGJ81 -1985 Mekaniske egenskaper til vanlig betong. Testmetode.

JGJ/T 23-1992 Teknisk spesifikasjon for testing av trykkfastheten til betong ved tilbakeslagsmetoden.

JGJ70 -90 Mørtel. Testmetode for grunnleggende egenskaper.

GB 5101-1998 Murstein.

GB 50164-92 Kvalitetskontroll av betong.

Lufttetthet.

Utformingen av biogassreaktoren gir et internt trykk på 8000 (eller 4000 Pa). Lekkasjeraten etter 24 timer er mindre enn 3 %.

Enhet for biogassproduksjon per reaktorvolum.

For tilfredsstillende forhold for biogassproduksjon anses det som normalt når det produseres 0,20-0,40 m 3 biogass per kubikkmeter reaktorvolum.

Normalt volum gasslagring er 50 % av den daglige biogassproduksjonen.

Sikkerhetsfaktor er ikke mindre enn K=2,65.

Normal levetid er minst 20 år.

Spennende last 2 kN/m2.

Bæreevnen til fundamentkonstruksjonen er minst 50 kPa.

Gasstanker er konstruert for et trykk på ikke mer enn 8000 Pa, og med et flytende lokk for et trykk på ikke mer enn 4000 Pa.

Maksimal trykkgrense for bassenget er ikke mer enn 12000 Pa.

Minimumstykkelsen på det buede hvelvet til reaktoren er minst 250 mm.

Maksimal reaktorbelastning er 90 % av volumet.

Utformingen av reaktoren sørger for tilstedeværelse av plass under reaktorlokket for gassflotasjon, som utgjør 50 % av den daglige biogassproduksjonen.

Reaktorvolumet er 6 m 3, gassstrømningshastighet er 0,20 m 3 /m 3 /d.

Det er mulig å bygge reaktorer med et volum på 4 m3, 8 m3, 10 m3 i henhold til disse tegningene. For å gjøre dette er det nødvendig å bruke de dimensjonale korrigeringsverdiene som er angitt i tabellen på tegningene.

Forberedelse til bygging av biogassreaktor.

Valg av biogassreaktortype avhenger av mengden og egenskapene til det fermenterte råstoffet. I tillegg avhenger valget av lokale hydrogeologiske og klimatiske forhold og nivået på konstruksjonsteknologi.

En husholdningsbiogassreaktor bør plasseres i nærheten av toaletter og lokaler med husdyr i en avstand på ikke mer enn 25 meter. Plasseringen av biogassreaktoren bør være på le- og solsiden på fast grunn med lav grunnvannstand.

For å velge et design for biogassreaktorer, bruk tabellene for forbruk av byggematerialer nedenfor.

Tabell 3. Materialskala for prefabrikert betongpanel biogassreaktor

		Reaktorvolum, m 3
		4	6	8	10
	Volum, m 3	1,828	2,148	2,508	2,956
	Sement, kg	523	614	717	845
	Sand, m 3	0,725	0,852	0,995	1,172
	Grus, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553
	Volum, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Sement, kg	158	197	222	265
	Sand, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
Sementpasta	Sement, kg	78	93	103	120
Total mengde materiale	Sement, kg	759	904	1042	1230
	Sand, m 3	1,096	1,313	1,514	1,792
	Grus, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553

Tabell 4. Materialskala for prefabrikert betongpanel biogassreaktor

		Reaktorvolum, m 3
		4	6	8	10
	Volum, m 3	1,540	1,840	2,104	2,384
	Sement, kg	471	561	691	789
	Sand, m 3	0,863	0,990	1,120	1,260
	Grus, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
Gipsing av prefabrikkerte bygget	Volum, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Sement, kg	158	197	222	265
	Sand, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
Sementpasta	Sement, kg	78	93	103	120
Total mengde materiale	Sement, kg	707	851	1016	1174
	Sand, m 3	1,234	1,451	1,639	1,880
	Grus, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
Stål materialer	Stålstangdiameter 12 mm, kg	14	18,98	20,98	23,00
	Stålarmeringsdiameter 6,5 mm, kg	10	13,55	14,00	15,00

Tabell 5. Materialskala for plasstøpt betongbiogassreaktor

		Reaktorvolum, m 3
		4	6	8	10
	Volum, m 3	1,257	1,635	2,017	2,239
	Sement, kg	350	455	561	623
	Sand, m 3	0,622	0,809	0,997	1,107
	Grus, m 3	0,959	1,250	1,510	1,710
Gipsing av prefabrikkerte bygget	Volum, m 3	0,277	0,347	0,400	0,508
	Sement, kg	113	142	163	208
	Sand, m 3	0,259	0,324	0,374	0,475
Sementpasta	Sement, kg	6	7	9	11
Total mengde materiale	Sement, kg	469	604	733	842
	Sand, m 3	0,881	1,133	1,371	1,582
	Grus, m 3	0,959	1,250	1,540	1,710

Tabell 6. Symboler i tegningene.

Beskrivelse	Betegnelse på tegninger
Materialer:
Rør (grøft i bakken)
Symboler:
Link til detaljtegning. Det øverste nummeret angir delenummeret. Det nederste nummeret angir tegningsnummeret med en detaljert beskrivelse av delen. Hvis et "-"-tegn er indikert i stedet for det nedre tallet, indikerer dette at en detaljert beskrivelse av delen er presentert på denne tegningen.
Del av delen. Fete linjer angir kutteplanet og synsretningen, og tallene indikerer identifikasjonsnummeret til kuttet.
Pilen angir radius. Tallene etter bokstaven R indikerer radiusverdien.
Vanligvis akseptert:
Følgelig halv-hovedaksen og den korte aksen til ellipsoiden
Lengde

Design av biogassreaktorer.

Egenskaper:

Type designfunksjon for hovedbassenget.

Bunnen skråner fra innløpsporten til utløpsporten. Dette sikrer dannelsen av en konstant bevegelig strøm. Tegninger nr. 1-9 viser tre typer biogassreaktorkonstruksjoner: type A, type B, type C.

Biogassreaktor type A: Det enkleste designet. Fjerning av det flytende stoffet tilveiebringes kun gjennom utløpsvinduet av kraften fra biogasstrykket inne i gjæringskammeret.

Biogassreaktor type B: Hovedbassenget er utstyrt med et vertikalt rør i sentrum, som det under drift er mulig å tilføre eller fjerne et flytende stoff gjennom, avhengig av behovet. I tillegg, for å danne en strøm av stoff gjennom et vertikalt rør, har denne typen biogassreaktorer en reflekterende (deflektor) skillevegg i bunnen av hovedbassenget.

Biogassreaktor type C: Den har en lignende utforming som reaktoren type B. Den er imidlertid utstyrt med en manuell stempelpumpe av en enkel utforming installert i et sentralt vertikalt rør, samt andre reflekterende ledeplater i bunnen av hovedbassenget . Disse designfunksjonene gjør det mulig å effektivt kontrollere parametrene til de viktigste teknologiske prosessene i hovedbassenget på grunn av enkelheten til ekspressprøver. Og også bruke en biogassreaktor som donor av biogassbakterier. I en reaktor av denne typen skjer diffusjon (blanding) av substratet mer fullstendig, noe som igjen øker utbyttet av biogass.

Fermenteringsegenskaper:

Prosessen består i å velge podemateriale; forberedelse av primære råvarer (etterbehandlingstetthet med vann, justering av surhet, tilsetning av podemateriale); fermentering (kontroll av substratblanding og temperatur).

Menneskelig avføring, husdyrgjødsel og fugleskitt brukes som gjæringsmaterialer. Med en kontinuerlig gjæringsprosess skapes relativt stabile forhold for effektiv drift av en biogassreaktor.

Design prinsipper.

Overholdelse av "trippel"-systemet (biogass, toalett, låve). Biogassreaktoren er en vertikal sylindrisk tank. Høyde på den sylindriske delen H=1 m. Den øvre delen av tanken har et buet hvelv. Forholdet mellom høyden på buen og diameteren til den sylindriske delen er f 1 /D=1/5. Bunnen skråner fra innløpsporten til utløpsporten. Tiltvinkel 5 grader.

Utformingen av tanken sikrer tilfredsstillende gjæringsforhold. Bevegelsen av underlaget skjer ved tyngdekraften. Systemet fungerer når tanken er fullastet og styrer seg selv basert på oppholdstiden til råvarene ved å øke biogassproduksjonen. Biogassreaktorer av type B og C har tilleggsinnretninger for behandling av substratet.

Tanken er kanskje ikke fullastet med råvarer. Dette reduserer gassproduksjonen uten å ofre effektiviteten.

Lave kostnader, enkel administrasjon, utbredt populær bruk.

Beskrivelse av byggematerialer.

Materialet til veggene, bunnen og taket til biogassreaktoren er betong.

Firkantede deler som lastekanalen kan være laget av murstein. Betongkonstruksjoner kan lages ved å støpe en betongblanding, men kan også lages av prefabrikerte betongelementer (som: inntaksportdeksel, bakterietank, senterrør). Bakterieburet er rundt i tverrsnitt og består av knuste eggeskall plassert i en flette.

Rekkefølge av byggeoperasjoner.

Forskalingsstøpemetoden er som følger. Omrisset av den fremtidige biogassreaktoren er markert på bakken. Jorden fjernes. Først fylles bunnen. Forskaling er installert i bunnen for å støpe betong i en ring. Veggene støpes ved hjelp av forskaling og deretter det buede hvelvet. Stål, tre eller murstein kan brukes til forskaling. Helling gjøres symmetrisk og tampeanordninger brukes for styrke. Overflødig flytbar betong fjernes med en slikkepott.

Konstruksjonstegninger.

Bygging utføres etter tegning nr. 1-9.

Tegning 1. Biogassreaktor 6 m 3. Type A:

Tegning 2. Biogassreaktor 6 m 3. Type A:

Bygging av biogassreaktorer fra prefabrikerte betongplater er en mer avansert konstruksjonsteknologi. Denne teknologien er mer avansert på grunn av den enkle implementeringen for å opprettholde dimensjonsnøyaktighet, redusere byggetid og kostnader. Hovedtrekket ved konstruksjonen er at hovedelementene i reaktoren (buet hvelv, vegger, kanaler, dekker) produseres vekk fra installasjonsstedet, deretter transporteres de til installasjonsstedet og monteres på stedet i en stor grop. Ved montering av en slik reaktor er hovedoppmerksomheten gitt til nøyaktigheten av installasjonen horisontalt og vertikalt, samt tettheten til buttleddene.

Tegning 13. Biogassreaktor 6 m 3. Detaljer om biogassreaktoren laget av armerte betongplater:

Tegning 14. Biogassreaktor 6 m 3. Biogassreaktormonteringselementer:

Tegning 15. Biogassreaktor 6 m 3. Monteringselementer av en armert betongreaktor:

Økologi av forbruk. Eiendom: Gårder møter årlig problemet med gjødselhåndtering. De betydelige midlene som kreves for å organisere fjerning og begravelse er bortkastet. Men det er en måte som lar deg ikke bare spare penger, men også få dette naturlige produktet til å tjene deg til din fordel.

Bønder møter årlig problemet med gjødselhåndtering. De betydelige midlene som kreves for å organisere fjerning og begravelse er bortkastet. Men det er en måte som lar deg ikke bare spare penger, men også få dette naturlige produktet til å tjene deg til din fordel. Sparsomme eiere har lenge tatt i bruk økoteknologi som gjør det mulig å hente biogass fra gjødsel og bruke resultatet som drivstoff.

Om fordelene ved å bruke bioteknologi

Teknologien for å produsere biogass fra ulike naturlige kilder er ikke ny. Forskning på dette området begynte på slutten av 1700-tallet og utviklet seg med suksess på 1800-tallet. I Sovjetunionen ble det første bioenergianlegget opprettet på førtitallet av forrige århundre.

Teknologien for å bearbeide gjødsel til biogass gjør det mulig å redusere mengden skadelige metanutslipp til atmosfæren og få en ekstra kilde til termisk energi

Bioteknologi har lenge vært brukt i mange land, men i dag får de særlig betydning. På grunn av den forverrede miljøsituasjonen på planeten og de høye energikostnadene, retter mange oppmerksomheten mot alternative energi- og varmekilder.

Selvfølgelig er gjødsel en svært verdifull gjødsel, og hvis det er to kyr på gården, er det ingen problemer med bruken. Det er en annen sak når det gjelder gårder med store og mellomstore husdyr, hvor det genereres tonnevis med illeluktende og råtnende biologisk materiale i året.

For at gjødsel skal bli til gjødsel av høy kvalitet, trengs områder med et visst temperaturregime, og dette er en ekstra utgift. Derfor lagrer mange bønder den der de kan og tar den med seg ut på jordene.

Hvis lagringsbetingelser ikke er oppfylt, fordamper opptil 40 % nitrogen og hoveddelen av fosfor fra gjødsel, noe som forverrer kvalitetsindikatorene betydelig. I tillegg slippes metangass ut i atmosfæren, noe som har en negativ innvirkning på miljøsituasjonen til planeten.

Avhengig av volumet av råvarer som genereres per dag, bør dimensjonene til installasjonen og graden av automatisering velges

Moderne bioteknologi gjør det mulig ikke bare å nøytralisere de skadelige effektene av metan på miljøet, men også å gjøre det til fordel for mennesker, samtidig som det høster betydelige økonomiske fordeler. Som et resultat av gjødselbehandlingen dannes det biogass, som det da kan hentes tusenvis av kW energi fra, og produksjonsavfall representerer en svært verdifull anaerob gjødsel.

Hva er biogass

Biogass er et flyktig stoff uten farge eller lukt, som inneholder opptil 70 % metan. Når det gjelder kvalitetsindikatorer, nærmer den seg den tradisjonelle typen drivstoff - naturgass. Den har god brennverdi, 1 m3 biogass avgir like mye varme som man får ved forbrenning av halvannet kilo kull.

Vi skylder dannelsen av biogass til anaerobe bakterier, som aktivt jobber med å bryte ned organiske råvarer, som inkluderer husdyrgjødsel, fugleskitt og eventuelt planteavfall.

Ved egenproduksjon av biogass kan fugleskitt og avfallsprodukter fra små og store husdyr benyttes. Råvarer kan brukes i ren form eller i form av en blanding inkludert gress, løvverk, gammelt papir

For å aktivere prosessen er det nødvendig å skape gunstige forhold for livet til bakterier. De skal være lik de der mikroorganismer utvikler seg i et naturlig reservoar - i magen til dyr, hvor det er varmt og det ikke er oksygen. Egentlig er dette de to hovedforholdene som bidrar til den mirakuløse transformasjonen av råtnende gjødsel til miljøvennlig drivstoff og verdifull gjødsel.

Mekanisme for gassdannelse fra organiske råvarer

For å produsere biogass trenger du en forseglet reaktor uten tilgang til luft, hvor prosessen med gjæring av gjødsel og dens nedbrytning til komponenter vil finne sted:

• Metan (opptil 70%).
• Karbondioksid (omtrent 30%).
• Andre gassformige stoffer (1-2%).

De resulterende gassene stiger til toppen av beholderen, hvorfra de deretter pumpes ut, og restproduktet legger seg ned - organisk gjødsel av høy kvalitet, som som et resultat av bearbeiding har beholdt alle de verdifulle stoffene som finnes i gjødselen - nitrogen og fosfor, og har mistet en betydelig del av sykdomsfremkallende mikroorganismer.

Reaktoren for produksjon av biogass må ha en fullstendig forseglet design der det ikke er oksygen, ellers vil prosessen med nedbrytning av gjødsel være ekstremt langsom

Den andre viktige betingelsen for effektiv dekomponering av gjødsel og dannelse av biogass er overholdelse av temperaturregimet. Bakterier som deltar i prosessen aktiveres ved temperaturer fra +30 grader. Dessuten inneholder gjødsel to typer bakterier:

• Mesofil. Deres livsaktivitet skjer ved en temperatur på +30 – +40 grader;
• Termofil. For å reprodusere dem er det nødvendig å opprettholde et temperaturregime på +50 (+60) grader.

Behandlingstiden for råvarer i installasjoner av den første typen avhenger av blandingens sammensetning og varierer fra 12 til 30 dager. Samtidig gir 1 liter nyttig reaktorareal 2 liter biodrivstoff. Ved bruk av installasjoner av den andre typen reduseres produksjonstiden til sluttproduktet til tre dager, og mengden biogass øker til 4,5 liter.

Effektiviteten til termofile planter er synlig for det blotte øye, men kostnadene for vedlikehold er svært høye, så før du velger en eller annen metode for å produsere biogass, må du beregne alt veldig nøye (klikk for å forstørre)

Til tross for at effektiviteten til termofile anlegg er titalls ganger høyere, brukes de mye sjeldnere, siden å opprettholde høye temperaturer i reaktoren er forbundet med høye kostnader. Vedlikehold og vedlikehold av mesofile anlegg er billigere, så de fleste gårder bruker dem til å produsere biogass.

Når det gjelder energipotensial, er biogass litt dårligere enn konvensjonelt gassdrivstoff. Imidlertid inneholder den svovelsyredamp, hvis tilstedeværelse bør tas i betraktning når du velger materialer for konstruksjonen av installasjonen

Beregninger av effektiviteten av biogassbruk

Enkle beregninger vil hjelpe deg med å vurdere alle fordelene ved å bruke alternativt biodrivstoff. En ku på 500 kg produserer cirka 35-40 kg gjødsel per dag. Denne mengden er nok til å produsere ca. 1,5 m3 biogass, hvorfra 3 kW/t elektrisitet kan genereres.

Ved hjelp av dataene fra tabellen er det enkelt å beregne hvor mange m3 biogass som kan fås ved utgangen i henhold til antall husdyr tilgjengelig på gården

For å produsere biodrivstoff kan du bruke enten én type organisk råstoff eller blandinger av flere komponenter med en luftfuktighet på 85-90 %. Det er viktig at de ikke inneholder fremmede kjemiske urenheter som påvirker prosessprosessen negativt.

Den enkleste oppskriften på blandingen ble oppfunnet tilbake i 2000 av en russisk mann fra Lipetsk-regionen, som med egne hender bygde en enkel installasjon for produksjon av biogass. Han blandet 1500 kg kugjødsel med 3500 kg forskjellig planteavfall, tilsatte vann (ca. 65 % av vekten av alle ingrediensene) og varmet opp blandingen til 35 grader.

Om to uker er gratis drivstoff klart. Denne lille installasjonen produserte 40 m3 gass per dag, som var nok til å varme opp hus og uthus i seks måneder.

Opsjoner for produksjonsanlegg for biodrivstoffproduksjon

Etter å ha gjort beregningene, må du bestemme hvordan du skal lage installasjonen for å få biogass i samsvar med behovene til gården din. Hvis husdyrbestanden er liten, vil en enkel installasjon gjøre det, som enkelt kan lages med egne hender fra tilgjengelige materialer.

For store gårder som har en konstant kilde til store mengder råvarer, er det tilrådelig å bygge et industrielt automatisert biogasssystem. I dette tilfellet er det usannsynlig at det vil være mulig å gjøre uten involvering av spesialister som vil utvikle prosjektet og installere installasjonen på et profesjonelt nivå.

Diagrammet viser tydelig hvordan et industrielt automatisert kompleks for produksjon av biogass fungerer. Bygging av en slik skala kan organiseres for flere gårder i nærheten

I dag er det dusinvis av selskaper som kan tilby mange alternativer: fra ferdige løsninger til utvikling av et individuelt prosjekt. For å redusere byggekostnadene kan du samarbeide med nabogårder (hvis det er noen i nærheten) og bygge én installasjon for å produsere biogass for dem alle.

Det skal bemerkes at for å bygge selv en liten installasjon, er det nødvendig å utarbeide de relevante dokumentene, lage et teknologisk diagram, en plan for plassering av utstyr og ventilasjon (hvis utstyret er installert innendørs), og gå gjennom godkjenningsprosedyrer med SES, brann- og gassinspeksjon.

Designfunksjoner til biogasssystemet

Et komplett biogassanlegg er et komplekst system som består av:

1. Bioreaktor, hvor prosessen med nedbrytning av gjødsel finner sted;
2. Automatisert forsyningssystem for organisk avfall;
3. Biomasse blande enheter;
4. Utstyr for å opprettholde optimale temperaturforhold;
5. Gasstanker – gasslagringstanker;
6. Mottaker for avfall fast avfall.

Alle de ovennevnte elementene er installert i industrielle installasjoner som opererer i automatisk modus. Husholdningsreaktorer har som regel en mer forenklet design.

Diagrammet viser hovedkomponentene i et automatisert biogasssystem. Reaktorens volum avhenger av det daglige inntaket av organiske råvarer. For at installasjonen skal fungere fullt ut, må reaktoren fylles til to tredjedeler av volumet.

Driftsprinsipp og design av et produksjonsanlegg for biogass

Hovedelementet i systemet er bioreaktoren. Det er flere alternativer for implementeringen, det viktigste er å sikre tettheten til strukturen og forhindre inntrengning av oksygen. Den kan lages i form av en metallbeholder av forskjellige former (vanligvis sylindrisk), plassert på overflaten. Ofte brukes 50 cc tomme drivstofftanker til disse formålene.

Du kan kjøpe ferdige sammenleggbare beholdere. Fordelen deres er muligheten til raskt å demontere og om nødvendig transportere til et annet sted. Det er tilrådelig å bruke industrielle overflateinstallasjoner på store gårder hvor det er en konstant tilstrømning av store mengder organiske råvarer.

For små gårder er muligheten for underjordisk plassering av tanken mer egnet. En underjordisk bunker er bygget av murstein eller betong. Du kan grave ned ferdige beholdere i bakken, for eksempel fat laget av metall, rustfritt stål eller PVC. Det er også mulig å plassere dem overfladisk på gaten eller i et spesialdesignet rom med god ventilasjon.

For å produsere et biogassproduksjonsanlegg kan du kjøpe ferdige PVC-beholdere og installere dem i et rom utstyrt med et ventilasjonssystem

Uavhengig av hvor og hvordan reaktoren er plassert, er den utstyrt med en bunker for lasting av gjødsel. Før lasting av råmaterialet, må det gjennomgå foreløpig forberedelse: det knuses til fraksjoner som ikke er større enn 0,7 mm og fortynnes med vann. Ideelt sett bør fuktigheten i underlaget være ca. 90%.

Automatiserte industrielle installasjoner er utstyrt med et råvareforsyningssystem, inkludert en mottaker der blandingen bringes til det nødvendige fuktighetsnivået, en vannforsyningsrørledning og en pumpeenhet for å pumpe massen inn i bioreaktoren.

I hjemmeinstallasjoner for klargjøring av underlaget brukes separate beholdere der avfallet knuses og blandes med vann. Deretter lastes massen inn i mottaksrommet. I reaktorer som er plassert under jorden, bringes beholderen for mottak av substratet ut, og den tilberedte blandingen strømmer ved tyngdekraften gjennom en rørledning inn i gjæringskammeret.

Hvis reaktoren er plassert på bakken eller innendørs, kan innløpsrøret med mottaksanordningen plasseres i undersiden av tanken. Det er også mulig å bringe røret til toppen og sette en stikkontakt på halsen. I dette tilfellet vil biomassen måtte tilføres ved hjelp av en pumpe.

Det er også nødvendig å tilveiebringe et utløpshull i bioreaktoren, som er laget nesten i bunnen av beholderen på motsatt side av innmatingsbeholderen. Når det plasseres under jorden, installeres utløpsrøret skrått oppover og fører til en avfallsbeholder, formet som en rektangulær boks. Dens øvre kant skal være under nivået til innløpet.

Innløps- og utløpsrørene er plassert skrått oppover på forskjellige sider av tanken, mens kompensasjonstanken som avfallet kommer inn i må være under mottaksbeholderen.

Prosessen går som følger: innløpsbeholderen mottar et nytt parti med substrat, som renner inn i reaktoren, samtidig stiger samme mengde avfallsslam gjennom et rør inn i avfallsbeholderen, hvorfra det deretter øses ut og brukes som biogjødsel av høy kvalitet.

Biogass lagres i en gasstank. Oftest er den plassert direkte på taket av reaktoren og har form som en kuppel eller kjegle. Den er laget av takjern, og deretter, for å forhindre korrosjonsprosesser, males den med flere lag oljemaling. I industrielle installasjoner designet for å produsere store mengder gass, er gasstanken ofte konstruert i form av en separat tank koblet til reaktoren med en rørledning.

Gassen som produseres ved gjæring er ikke egnet for bruk fordi den inneholder store mengder vanndamp og vil ikke brenne i denne formen. For å rense den fra vannfraksjoner føres gassen gjennom en vanntetning. For å gjøre dette fjernes et rør fra gasstanken, gjennom hvilket biogassen kommer inn i en beholder med vann, og derfra leveres den til forbrukerne gjennom et plast- eller metallrør.

Plan for installasjon plassert under jorden. Innløps- og utløpsåpningene skal være plassert på motsatte sider av beholderen. Det er en vannforsegling over reaktoren som den resulterende gassen føres gjennom for å tørke.

I noen tilfeller brukes spesielle gassholderposer laget av polyvinylklorid til å lagre gass. Posene plasseres ved siden av installasjonen og fylles gradvis med gass. Etter hvert som de fylles, blåses det elastiske materialet opp og volumet på posene øker, slik at du midlertidig kan lagre mer av sluttproduktet om nødvendig.

Forutsetninger for effektiv drift av en bioreaktor

For effektiv drift av installasjonen og intensiv utslipp av biogass er det nødvendig med jevn gjæring av det organiske substratet. Blandingen må være i konstant bevegelse. Ellers dannes en skorpe på den, nedbrytningsprosessen bremses, og som et resultat produseres det mindre gass enn først beregnet.

For å sikre aktiv blanding av biomassen, er nedsenkbare eller skråstilte blandere utstyrt med en elektrisk drivenhet installert i den øvre eller sidedelen av en typisk reaktor. I hjemmelagde installasjoner gjøres blandingen mekanisk ved hjelp av en enhet som ligner en husholdningsblander. Den kan styres manuelt eller utstyres med en elektrisk drift.

Når reaktoren er plassert vertikalt, er rørehåndtaket plassert på toppen av installasjonen. Hvis beholderen er installert horisontalt, er skruen også plassert i et horisontalt plan, og håndtaket er plassert på siden av bioreaktoren

En av de viktigste betingelsene for å produsere biogass er å opprettholde den nødvendige temperaturen i reaktoren. Oppvarming kan utføres på flere måter. I stasjonære installasjoner brukes automatiserte varmesystemer, som slås på når temperaturen faller under et forhåndsbestemt nivå, og slås av når ønsket temperatur er nådd.

For oppvarming kan du bruke gasskjeler, direkte oppvarming med elektriske varmeapparater, eller bygge et varmeelement i bunnen av beholderen. For å redusere varmetapet anbefales det å bygge en liten ramme rundt reaktoren med et lag glassull eller dekke installasjonen med termisk isolasjon. Ekspandert polystyren har gode varmeisolasjonsegenskaper.

For å sette opp et biomassevarmesystem kan du kjøre en rørledning fra hjemmevarmesystemet, som drives av reaktoren

Hvordan bestemme nødvendig reaktorvolum

Reaktorens volum bestemmes ut fra den daglige mengden gjødsel som produseres på gården. Det er også nødvendig å ta hensyn til type råvare, temperatur og gjæringstid. For at installasjonen skal fungere fullt ut, er beholderen fylt til 85-90 % av volumet, minst 10 % må være ledig for at gass skal slippe ut.

Prosessen med nedbrytning av organisk materiale i en mesofil installasjon ved en gjennomsnittstemperatur på 35 grader varer fra 12 dager, hvoretter de fermenterte restene fjernes og reaktoren fylles med en ny del av substratet. Siden avfall fortynnes med vann inntil 90 % før det sendes til reaktoren, må det også tas hensyn til væskemengden ved fastsettelse av daglig belastning.

Basert på de gitte indikatorene vil volumet til reaktoren være lik den daglige mengden tilberedt substrat (gjødsel med vann) multiplisert med 12 (tiden som kreves for biomassenedbrytning) og økt med 10 % (fritt volum av beholderen).

Bygging av et underjordisk produksjonsanlegg for biogass

La oss nå snakke om den enkleste installasjonen som lar deg få biogass hjemme til lavest mulig pris. Vurder byggingen av en underjordisk installasjon. For å lage det, må du grave et hull, basen og veggene er fylt med armert utvidet leirebetong. Innløps- og utløpsåpninger er plassert på motsatte sider av kammeret, hvor det er montert skrå rør for tilførsel av underlaget og utpumping av avfallsslam.

Utløpsrøret med en diameter på ca. 7 cm skal være plassert nesten helt nederst i bunkeren, den andre enden er montert i en rektangulær kompensasjonstank som avfall vil bli pumpet inn i. Rørledningen for tilførsel av substratet er plassert ca 50 cm fra bunnen og har en diameter på 25-35 cm Den øvre delen av røret går inn i rommet for mottak av råvarer.

Reaktoren må være fullstendig forseglet. For å utelukke muligheten for luftinntrenging, må beholderen dekkes med et lag av bitumen vanntetting

Den øvre delen av bunkeren – gassholderen – har en kuppel eller kjegleform. Den er laget av metallplater eller takjern. Du kan også fullføre strukturen med murverk, som deretter dekkes med stålnett og puss. Du må lage en forseglet luke på toppen av bensintanken, fjerne gassrøret som går gjennom vanntetningen og installere en ventil for å avlaste gasstrykket.

For å blande underlaget kan du utstyre installasjonen med et dreneringssystem som opererer etter bobleprinsippet. For å gjøre dette, fest plastrør vertikalt inne i strukturen slik at deres øvre kant er over substratlaget. Lag mange hull i dem. Gass under trykk vil falle ned, og stiger opp vil gassbobler blande biomassen i beholderen.

Hvis du ikke vil bygge en betongbunker, kan du kjøpe en ferdig PVC-beholder. For å bevare varmen, må den være omgitt av et lag med termisk isolasjon - polystyrenskum. Bunnen av gropen er fylt med et 10 cm lag armert betong Tanker laget av polyvinylklorid kan benyttes dersom reaktorvolumet ikke overstiger 3 m3.

Video om produksjon av biogass fra gjødsel

Du kan se hvordan byggingen av en underjordisk reaktor foregår i videoen:

En installasjon for produksjon av biogass fra husdyrgjødsel vil tillate deg å spare betydelig på varme- og elektrisitetskostnader, og bruke organisk materiale, som finnes i overflod på hver gård, for en god sak. Før du starter byggingen, må alt være nøye beregnet og forberedt.

Den enkleste reaktoren kan lages på noen få dager med egne hender, ved å bruke tilgjengelige materialer. Hvis gården er stor, er det best å kjøpe en ferdig installasjon eller kontakte spesialister. publisert

Den konstante økningen i kostnadene for tradisjonelle energiressurser presser hjemmehåndverkere til å lage hjemmelaget utstyr som lar dem produsere biogass fra avfall med egne hender. Med denne tilnærmingen til jordbruk er det mulig ikke bare å skaffe billig energi til oppvarming av huset og andre behov, men også å etablere prosessen med å resirkulere organisk avfall og skaffe gratis gjødsel for påfølgende påføring i jorda.

Overflødig produsert biogass, som gjødsel, kan selges til markedsverdi til interesserte forbrukere, og blir til penger som bokstavelig talt «ligger under føttene dine». Store bønder har råd til å kjøpe ferdige produksjonsstasjoner for biogass satt sammen i fabrikker. Kostnaden for slikt utstyr er ganske høy. Avkastningen på driften tilsvarer imidlertid investeringen som er foretatt. Mindre kraftige installasjoner som fungerer etter samme prinsipp kan settes sammen på egen hånd av tilgjengelige materialer og deler.

Hva er biogass og hvordan dannes den?

Som et resultat av biomassebehandling oppnås biogass

Biogass er klassifisert som et miljøvennlig drivstoff. Biogass ligner i mange henseender naturgass produsert i industriell skala i henhold til sine egenskaper. Teknologien for å produsere biogass kan presenteres som følger:

• i en spesiell beholder kalt en bioreaktor, foregår prosessen med å behandle biomasse med deltakelse av anaerobe bakterier under luftløse gjæringsforhold i en viss periode, hvis varighet avhenger av volumet av lastede råvarer;
• som et resultat frigjøres en blanding av gasser, bestående av 60% metan, 35% karbondioksid, 5% andre gassformige stoffer, blant hvilke det er en liten mengde hydrogensulfid;
• den resulterende gassen fjernes konstant fra bioreaktoren og sendes etter rensing til tiltenkt bruk;
• behandlet avfall, som har blitt gjødsel av høy kvalitet, fjernes med jevne mellomrom fra bioreaktoren og transporteres til åkrene.

Visuelt diagram av produksjonsprosessen for biodrivstoff

For å etablere kontinuerlig produksjon av biogass hjemme må du eie eller ha tilgang til landbruks- og husdyrbedrifter. Det er økonomisk lønnsomt å produsere biogass kun dersom det er en kilde til gratis tilførsel av gjødsel og annet organisk avfall fra husdyrhold.

Gassoppvarming er fortsatt den mest pålitelige oppvarmingsmetoden. Du kan lære mer om autonom gassifisering i følgende materiale:

Typer bioreaktorer

Installasjoner for produksjon av biogass er forskjellige i type lasting av råvarer, innsamling av den resulterende gassen, plassering av reaktoren i forhold til jordoverflaten og produksjonsmateriale. Betong, murstein og stål er de mest egnede materialene for å bygge bioreaktorer.

Basert på type lasting skilles det mellom bioinstallasjoner, der en gitt del av råstoffet lastes inn og går gjennom en prosesseringssyklus, og deretter fullstendig losses. Gassproduksjonen i disse installasjonene er ustabil, men alle typer råstoff kan lastes inn i dem. Som regel er de vertikale og tar liten plass.

En del organisk avfall lastes inn i systemet av den andre typen daglig, og en like stor del av ferdig gjæret gjødsel losses. Arbeidsblandingen forblir alltid i reaktoren. Det såkalte kontinuerligfôringsanlegget produserer konsekvent mer biogass og er svært populært blant bønder. I utgangspunktet er disse reaktorene plassert horisontalt og er praktiske hvis det er ledig plass på stedet.

Den valgte typen biogassinnsamling bestemmer designfunksjonene til reaktoren.

• ballongsystemer består av en varmebestandig sylinder av gummi eller plast der en reaktor og en gassholder er kombinert. Fordelene med denne typen reaktorer er enkel design, lasting og lossing av råvarer, enkel rengjøring og transport og lave kostnader. Ulempene inkluderer kort levetid, 2-5 år, og mulighet for skader som følge av ytre påvirkninger. Ballongreaktorer inkluderer også kanal-type enheter, som er mye brukt i Europa for behandling av flytende avfall og avløpsvann. Denne gummitoppen er effektiv ved høye omgivelsestemperaturer og det er ingen risiko for skade på sylinderen. Den faste kuppeldesignen har en helt lukket reaktor og en kompensasjonstank for slurryutslipp. Gass samler seg i kuppelen; når den neste porsjonen med råvarer lastes, skyves den bearbeidede massen inn i kompensasjonstanken.
• Biosystemer med en flytende kuppel består av en monolittisk bioreaktor plassert under jorden og en bevegelig gassholder, som flyter i en spesiell vannlomme eller direkte i råmaterialet og stiger under påvirkning av gasstrykk. Fordelen med en flytende kuppel er enkel betjening og muligheten til å bestemme gasstrykket etter høyden på kuppelen. Dette er en utmerket løsning for en stor gård.
• Når du velger et underjordisk eller overjordisk installasjonssted, må du ta hensyn til terrengets helning, som gjør det lettere å laste og losse råvarer, forbedret termisk isolasjon av underjordiske strukturer, som beskytter biomassen mot daglige temperatursvingninger og gjør gjæringsprosessen mer stabil.

Designet kan utstyres med ekstra enheter for oppvarming og blanding av råvarer.

Er det lønnsomt å lage en reaktor og bruke biogass?

Byggingen av et biogassanlegg har følgende mål:

• produksjon av billig energi;
• produksjon av lett fordøyelig gjødsel;
• besparelser på å koble til dyrt avløp;
• resirkulering av gårdsavfall;
• mulig fortjeneste fra gassalg;
• redusere intensiteten av ubehagelige lukter og forbedre miljøsituasjonen i området.

Lønnsomhetskart for biogassproduksjon og bruk

For å vurdere fordelene ved å bygge en bioreaktor, bør en fornuftig eier vurdere følgende aspekter:

• kostnaden for et bioanlegg er en langsiktig investering;
• hjemmelaget biogassutstyr og installasjon av en reaktor uten involvering av tredjepartsspesialister vil koste mye mindre, men effektiviteten er også lavere enn for en dyr fabrikk;
• For å opprettholde stabilt gasstrykk må bonden ha tilgang på husdyravfall i tilstrekkelig mengde og over lang tid. I tilfelle av høye priser på elektrisitet og naturgass eller mangel på mulighet for gassifisering, blir bruken av installasjonen ikke bare lønnsom, men også nødvendig;
• for store gårder med eget råstoffgrunnlag vil en lønnsom løsning være å inkludere en bioreaktor i systemet med veksthus og storfehold;
• For små gårder kan effektiviteten økes ved å installere flere små reaktorer og laste inn råvarer med ulike tidsintervaller. Dette vil unngå avbrudd i gasstilførselen på grunn av mangel på råstoff.

Hvordan bygge en bioreaktor på egen hånd

Beslutningen om å bygge er tatt, nå må du designe installasjonen og beregne nødvendige materialer, verktøy og utstyr.

Viktig! Motstand mot aggressive sure og alkaliske miljøer er hovedkravet for bioreaktormateriale.

Hvis en metalltank er tilgjengelig, kan den brukes forutsatt at den har et beskyttende belegg mot korrosjon. Når du velger en metallbeholder, vær oppmerksom på tilstedeværelsen av sveiser og deres styrke.

Et holdbart og praktisk alternativ er en polymerbeholder. Dette materialet råtner eller ruster ikke. Et fat med tykke harde vegger eller forsterket vil tåle belastningen perfekt.

Den billigste måten er å legge ut en beholder laget av murstein eller stein eller betongblokker. For å øke styrken er veggene forsterket og dekket innvendig og utvendig med en flerlags vanntetting og gasstett belegg. Pussen skal inneholde tilsetningsstoffer som gir de angitte egenskapene. Den beste formen for å tåle alle trykkbelastninger er oval eller sylindrisk.

Ved bunnen av denne beholderen er det et hull gjennom hvilket avfallsråmaterialer vil bli fjernet. Dette hullet må være tett lukket, fordi systemet kun fungerer effektivt under tette forhold.

Beregning av nødvendige verktøy og materialer

For å legge ut en mursteinsbeholder og installere hele systemet, trenger du følgende verktøy og materialer:

• beholder for blanding av sementmørtel eller betongblander;
• bor med mikserfeste;
• pukk og sand for å konstruere en dreneringspute;
• spade, målebånd, sparkel, spatel;
• murstein, sement, vann, fin sand, armering, mykner og andre nødvendige tilsetningsstoffer;
• sveisemaskin og festemidler for installasjon av metallrør og komponenter;
• et vannfilter og en beholder med metallspon for gassrensing;
• dekksylindere eller standard propanflasker for gasslagring.

Størrelsen på betongtanken bestemmes ut fra mengden organisk avfall som dukker opp daglig i en privat gård eller gård. Full drift av bioreaktoren er mulig hvis den er fylt til to tredjedeler av tilgjengelig volum.

La oss bestemme volumet av reaktoren for en liten privat gård: hvis det er 5 kyr, 10 griser og 40 kyllinger, så per dag av deres livsaktivitet et kull på 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + dannes 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. For å bringe kyllinggjødsel til den nødvendige fuktigheten på 85%, må du tilsette 5 liter vann. Totalvekt = 331,8 kg. For behandling på 20 dager trenger du: 331,8 kg x 20 = 6636 kg - ca 7 kubikkmeter kun for underlaget. Dette er to tredjedeler av det nødvendige volumet. For å få resultatet trenger du 7x1,5 = 10,5 kubikkmeter. Den resulterende verdien er det nødvendige volumet til bioreaktoren.

Husk at det ikke vil være mulig å produsere store mengder biogass i små beholdere. Utbyttet avhenger direkte av massen av organisk avfall som behandles i reaktoren. Så for å få 100 kubikkmeter biogass, må du behandle tonnevis med organisk avfall.

Forberede et sted for en bioreaktor

Den organiske blandingen som lastes inn i reaktoren skal ikke inneholde antiseptika, vaskemidler, kjemikalier som er skadelige for bakteriers liv og bremser produksjonen av biogass.

Viktig! Biogass er brannfarlig og eksplosiv.

For riktig drift av bioreaktoren må de samme reglene følges som for eventuelle gassinstallasjoner. Hvis utstyret er forseglet og biogass slippes ut i gasstanken i tide, vil det ikke være noen problemer.

Hvis gasstrykket overstiger normen eller forgifter hvis forseglingen brytes, er det fare for eksplosjon, så det anbefales å installere temperatur- og trykksensorer i reaktoren. Å puste inn biogass er også farlig for menneskers helse.

Hvordan sikre biomasseaktivitet

Du kan fremskynde gjæringsprosessen til biomasse ved å varme den opp. Som regel oppstår ikke dette problemet i de sørlige regionene. Omgivelsestemperaturen er tilstrekkelig for naturlig aktivering av gjæringsprosesser. I regioner med tøffe klimatiske forhold om vinteren er det generelt umulig å drive et biogassproduksjonsanlegg uten oppvarming. Tross alt starter gjæringsprosessen ved en temperatur som overstiger 38 grader Celsius.

Det er flere måter å organisere oppvarming av en biomassetank på:

• koble spolen under reaktoren til varmesystemet;
• installer elektriske varmeelementer ved bunnen av beholderen;
• gi direkte oppvarming av tanken ved bruk av elektriske oppvarmingsenheter.

Bakterier som påvirker metanproduksjonen er i dvale i selve råvarene. Aktiviteten deres øker ved et visst temperaturnivå. Installasjonen av et automatisert varmesystem vil sikre normal forløp av prosessen. Automatikken vil slå på varmeutstyret når neste kaldbatch kommer inn i bioreaktoren, og deretter slå det av når biomassen varmes opp til spesifisert temperaturnivå.

Lignende temperaturkontrollsystemer er installert i varmtvannskjeler, slik at de kan kjøpes i butikker som spesialiserer seg på salg av gassutstyr.

Diagrammet viser hele syklusen, fra lasting av faste og flytende råvarer, og slutter med fjerning av biogass til forbrukere

Det er viktig å merke seg at man kan aktivere biogassproduksjon hjemme ved å blande biomasse i en reaktor. For dette formålet er det laget en enhet som er strukturelt lik en husholdningsblander. Enheten kan settes i bevegelse av en aksel som føres ut gjennom et hull plassert i lokket eller veggene til tanken.

Hvilke spesielle tillatelser som kreves for installasjon og bruk av biogass

For å bygge og drifte en bioreaktor, samt bruke den resulterende gassen, må du sørge for å få de nødvendige tillatelsene på designstadiet. Samordning må gjennomføres med gasstjenesten, brannvesen og Rostechnadzor. Generelt ligner reglene for installasjon og drift reglene for bruk av konvensjonelt gassutstyr. Byggingen må utføres strengt i samsvar med SNIPs, alle rørledninger må være gule og ha passende merking. Ferdige systemer produsert på fabrikk koster flere ganger mer, men har alle medfølgende dokumenter og oppfyller alle tekniske krav. Produsenter gir garanti på utstyr og sørger for vedlikehold og reparasjon av produktene deres.

En hjemmelaget installasjon for produksjon av biogass kan tillate deg å spare på energikostnadene, som tar en stor del i å bestemme kostnadene for landbruksprodukter. Å redusere produksjonskostnadene vil påvirke økningen i lønnsomheten til en gård eller privat gård. Nå som du vet hvordan du får tak i biogass fra eksisterende avfall, gjenstår det bare å sette ideen ut i livet. Mange bønder har lenge lært å tjene penger på gjødsel.

Nødvendig obligatorisk materiale:

• to beholdere;
• tilkoblingsrør;
• ventiler;
• gass ​​filter;
• midler for å sikre tetthet (lim, harpiks, tetningsmiddel, etc.);

Ønskelig:

• røreverk med elektrisk motor;
• temperatur sensor;
• trykkmåler;

Sekvensen nedenfor passer for de sørlige regionene. For drift under alle forhold, bør et reaktorvarmesystem legges til, som vil sikre oppvarming av fartøyet til 40 grader Celsius og øke termisk isolasjon, for eksempel ved å omslutte strukturen med et drivhus. Det anbefales å dekke drivhuset med svart film. Det er også tilrådelig å legge til en kondensatdreneringsanordning til rørledningen.

Opprette et enkelt biogassanlegg:

1. Lag en lagringsbeholder. Vi velger en tank der den resulterende biogassen skal lagres. Reservoaret er festet med en ventil og utstyrt med en trykkmåler. Hvis gassforbruket er konstant, er det ikke behov for en bensintank.
2. Isoler strukturen inne i gropen.
3. Installer rør. Legg rør i gropen for lasting av råvarer og lossing av komposthumus. Det lages et inn- og utløpshull i reaktortanken. Reaktoren plasseres i en grop. Rør er koblet til hullene. Rørene er tett festet med lim eller andre egnede midler. Rørdiametere mindre enn 30 cm vil bidra til tilstopping. Lastested bør velges på solsiden.
4. Monter luken. Rektor, utstyrt med luke, gjør reparasjons- og vedlikeholdsarbeid mer praktisk. Luken og reaktorbeholderen skal tettes med gummi. Du kan også installere temperatur-, trykk- og råvarenivåsensorer.
5. Velg en beholder for bioreaktoren. Den valgte beholderen må være holdbar - siden gjæring frigjør en stor mengde energi; ha god termisk isolasjon; være luft- og vanntett. Eggformede kar er best egnet. Hvis det er problematisk å bygge en slik reaktor, vil et sylindrisk kar med avrundede kanter være et godt alternativ. Firkantede beholdere er mindre effektive fordi herdet biomasse vil samle seg i hjørnene, noe som gjør gjæring vanskelig.
6. Forbered gropen.
7. Velg et sted for montering av den fremtidige installasjonen. Det er lurt å velge et sted langt nok fra huset og slik at du kan grave et hull. Ved å plassere den inne i en grop kan du spare betydelig på termisk isolasjon ved å bruke billige materialer som leire.
8. Kontroller tettheten til den resulterende strukturen.
9. Start systemet.
10. Legg til råvarer. Vi venter ca to uker til alle nødvendige prosesser finner sted.En nødvendig betingelse for gassforbrenning er å kvitte seg med karbondioksid. Et vanlig filter fra en jernvarehandel vil gjøre for dette. Et hjemmelaget filter er laget av et 30 cm langt stykke gassrør fylt med tørt tre og metallspon.

Sammensetning og typer

Biogass er en gass oppnådd som et resultat av en trefaset biokjemisk prosess på biomasse, som foregår under lukkede forhold.

Prosessen med biomassenedbrytning er sekvensiell: først blir den utsatt for hydrolytiske bakterier, deretter syredannende bakterier og til slutt metandannende bakterier. Materialet for mikroorganismer i hvert trinn er produktet av aktiviteten til forrige trinn.

Ved utgangen ser den omtrentlige sammensetningen av biogass slik ut:

• metan (50 til 70%);
• karbondioksid (30 til 40%);
• hydrogensulfid (~2%);
• hydrogen (~1%);
• ammoniakk (~1%);

Nøyaktigheten av proporsjonene påvirkes av råvarene som brukes og gassproduksjonsteknologien. Metan har potensial for forbrenning; jo høyere prosentandel, jo bedre.

Gamle kulturer som går mer enn tre tusen år tilbake (India, Persia eller Assyria) har erfaring med å bruke brennbar sumpgass. Det vitenskapelige grunnlaget ble dannet mye senere. Den kjemiske formelen til metan CH 4 ble oppdaget av forskeren John Dalton, og tilstedeværelsen av metan i sumpgass ble oppdaget av Humphry Davy. Andre verdenskrig spilte en stor rolle i utviklingen av den alternative energiindustrien, og krevde at de stridende partene hadde et enormt behov for energiressurser.

USSRs besittelse av enorme reserver av olje og naturgass førte til mangel på etterspørsel etter andre energiproduksjonsteknologier; studiet av biogass var hovedsakelig et emne av interesse for akademisk vitenskap. For øyeblikket har situasjonen endret seg så mye at, i tillegg til industriell produksjon av ulike typer drivstoff, kan hvem som helst lage et biogassanlegg for sine egne formål.

Installasjonsenhet

– et sett med utstyr designet for å produsere biogass fra organiske råvarer.

Basert på typen råstoff som leveres, skilles følgende typer biogassanlegg ut:

• med porsjonert fôring;
• med kontinuerlig fôring;

Biogassanlegg med konstant tilførsel av råvarer er mer effektive.

Etter type råvarebehandling:

1. Ingen automatisk omrøring råvarer og opprettholde den nødvendige temperaturen - komplekser med minimalt utstyr, egnet for små gårder (diagram 1).
2. Med automatisk omrøring, men uten å opprettholde den nødvendige temperaturen - tjener også små gårder, mer effektivt enn den forrige typen.
3. Med støtte for ønsket temperatur, men uten automatisk blanding.
4. Med automatisk blanding av råvarer og temperaturstøtte.

Prinsipp for operasjon

Prosessen med å omdanne organiske råvarer til biogass kalles gjæring. Råvarene lastes i en spesiell beholder som gir pålitelig beskyttelse av biomassen mot oksygen. En hendelse som skjer uten innblanding av oksygen kalles anaerob.

Under påvirkning av spesielle bakterier begynner gjæring å skje i et anaerobt miljø. Etter hvert som gjæringen skrider frem, blir råvaren dekket med en skorpe, som må destrueres regelmessig. Destruksjon utføres ved grundig blanding.

Det er nødvendig å blande innholdet minst to ganger om dagen, uten å krenke prosessens tetthet. I tillegg til å fjerne skorpen, lar omrøring deg jevnt fordele surhet og temperatur inne i den organiske massen. Som et resultat av disse manipulasjonene produseres biogass.

Den resulterende gassen samles i en gasstank og derfra leveres den til forbrukeren gjennom rør. Biogjødsel oppnådd etter bearbeiding av råstoffet kan brukes som tilsetningsstoff for dyr eller tilsettes jorda. Denne gjødselen kalles komposthumus.

Biogassanlegget inneholder følgende elementer:

• homogenisering tank;
• reaktor;
• røreverk;
• lagertank (gassholder);
• oppvarming og vannblandingskompleks;
• gasskompleks;
• pumpe kompleks;
• separator;
• kontroll sensorer;
• Instrumentering og automatisering med visualisering;
• sikkerhetssystem;

Et eksempel på et industrielt biogassanlegg er vist i diagram 2.

Råvarer brukt

Nedbryting av dyre- eller plantemateriale vil frigjøre brennbar gass i varierende grad. Blandinger av ulike sammensetninger er godt egnet for råvarer: gjødsel, halm, gress, diverse avfall, etc. Den kjemiske reaksjonen krever en fuktighet på 70 %, så råvaren må fortynnes med vann.

Tilstedeværelsen av rengjøringsmidler, klor og vaskepulver i organisk biomasse er uakseptabelt, da de forstyrrer kjemiske reaksjoner og kan skade reaktoren. Ikke egnet for reaktoren er heller ikke råmaterialer med sagflis fra bartrær (som inneholder harpiks), med høy andel lignin og overskridelse av fuktighetsterskelen på 94 %.

Grønnsak. Planteråvarer egner seg utmerket til biogassproduksjon. Ferskt gress gir maksimalt drivstoffutbytte – ca. 250 m 3 gass med en metanandel på 70 % hentes fra et tonn råstoff. Maisensilasje er litt mindre - 220 m3. Betetopper – 180 m3.

Nesten alle planter, høy eller alger kan brukes som biomasse. Ulempen med påføring er lengden på produksjonssyklusen. Prosessen med å skaffe biogass tar opptil to måneder. Råvarene skal finmales.

Dyr. Avfall fra prosessanlegg, meierianlegg, slakterier o.l. Egnet for biogassanlegg. Maksimalt drivstoffutbytte kommer fra animalsk fett - 1500 m 3 biogass med en metanandel på 87 %. Den største ulempen er mangel. Også animalske råvarer skal males.

Ekskrement. Den største fordelen med gjødsel er dens billighet og lett tilgjengelighet. Ulempe – mengde og kvalitet på biogass er lavere enn fra andre typer råvarer. Heste- og kuekskrement kan behandles umiddelbart. Produksjonssyklusen vil ta cirka to uker og vil gi en produksjon på 60 m3 med 60 % metaninnhold.

Kyllinggjødsel og grisegjødsel kan ikke brukes direkte fordi de er giftige. For å starte gjæringsprosessen må de blandes med ensilasje. Menneskelige avfallsprodukter kan også brukes, men kloakk er ikke egnet siden fekalinnholdet er lavt.

Arbeidsordninger

Opplegg 1 – biogassanlegg uten automatisk blanding av råvarer:

Opplegg 2 – industrielt biogassanlegg:

For eiere av store gårder er spørsmålet om gjødsel, fugleskitt og dyrerester et akutt problem. For å løse problemet kan du bruke spesielle installasjoner designet for å produsere biogass. De er enkle å lage hjemme og kan brukes over lang tid med et høyt utbytte av et bruksklart produkt.

Hva er biogass?

Biogass er et stoff hentet fra naturlige råvarer i form av biomasse (gjødsel, fugleskitt) på grunn av dets gjæring. Ulike bakterier er involvert i denne prosessen, som hver lever av avfallsproduktene fra de forrige. Følgende mikroorganismer er identifisert som tar en aktiv del i biogassproduksjonsprosessen:

• hydrolytisk;
• syredannende;
• metandannende.

Teknologien for å produsere biogass fra ferdig biomasse innebærer å stimulere naturlige prosesser. Bakterier i gjødsel bør gis optimale forhold for rask reproduksjon og effektiv behandling av stoffer. For å gjøre dette plasseres biologiske råvarer i en tank forseglet fra oksygen.

Etter dette kommer en gruppe anaerobe mikrober i aksjon. De tillater omdannelse av fosfor-, kalium- og nitrogenholdige forbindelser til rene former. Som et resultat av bearbeiding dannes ikke bare biogass, men også kvalitetsgodkjenninger. De er ideelle for landbruksbehov og er mer effektive enn tradisjonell gjødsel.

Miljøverdi av biogassproduksjon

Takket være effektiv behandling av biologisk avfall oppnås verdifullt drivstoff. Etablering av denne prosessen bidrar til å forhindre metanutslipp til atmosfæren, som har en negativ innvirkning på miljøet. Denne forbindelsen stimulerer drivhuseffekten 21 ganger sterkere enn karbondioksid. Metan kan forbli i atmosfæren i 12 år.

For å forhindre global oppvarming, som er et globalt problem, er det nødvendig å begrense inntreden og distribusjon av dette stoffet i miljøet. Det resulterende avfallet fra resirkuleringsprosessen er en godkjenning av høy kvalitet. Bruken gjør det mulig å redusere volumet av kjemiske forbindelser som brukes. Syntetisk produsert gjødsel forurenser grunnvannet og har en negativ innvirkning på miljøet.

Hva påvirker produktiviteten i produksjonsprosessen?

Med riktig organisering av produksjonsprosessen for produksjon av biogass, fra 1 kubikk. m organiske råvarer gir ca 2-3 kubikkmeter. m av rent produkt. Effektiviteten påvirkes av mange faktorer:

• omgivelsestemperatur;
• surhetsgrad av organiske råvarer;
• miljøfuktighet;
• mengden av fosfor, nitrogen og karbon i den opprinnelige biologiske massen;
• partikkelstørrelse på gjødsel eller avføring;
• tilstedeværelsen av stoffer som bremser prosessprosessen;
• inkludering av stimulerende tilsetningsstoffer i biomassen;
• substrattilførselsfrekvens.

Liste over råvarer brukt til biogassproduksjon

Biogass kan produseres ikke bare fra gjødsel eller fugleskitt. Andre råvarer kan brukes til å produsere miljøvennlig drivstoff:

• korn stillage;
• juice avfall;
• betemasse;
• avfall fra fisk eller kjøttproduksjon;
• brukt korn;
• avfall fra meierier;
• fekalt slam;
• husholdningsavfall av organisk opprinnelse;
• avfall fra produksjon av biodiesel fra raps.

Sammensetning av biologisk gass

Sammensetningen av biogass etter passasje er som følger:

• 50-87% metan;
• 13-50% karbondioksid;
• urenheter av hydrogen og hydrogensulfid.

Etter å ha renset produktet fra urenheter, oppnås biometan. Det er en analog, men har en annen opprinnelse. For å forbedre kvaliteten på drivstoffet normaliseres innholdet av metan i sammensetningen, som er hovedenergikilden.

Ved beregning av volumet av produserte gasser tas omgivelsestemperaturen i betraktning. Når det øker, øker utbyttet av produktet og kaloriinnholdet reduseres. Egenskapene til biogass påvirkes negativt av økt luftfuktighet.

Omfang av biogassapplikasjon

Produksjon av biogass spiller en betydelig rolle ikke bare for å bevare miljøet, men forsyner også nasjonaløkonomien med drivstoff. Den er preget av et bredt spekter av bruksområder:

• brukes som råmateriale for produksjon av elektrisitet, bildrivstoff;
• å møte energibehovet til små eller mellomstore bedrifter;
• Biogassanlegg spiller rollen som renseanlegg, noe som gjør det mulig å løse.

Produksjonsteknologi for biogass

For å produsere biogass bør det iverksettes tiltak for å fremskynde prosessen med naturlig nedbrytning av organisk materiale. Før de legges i en forseglet beholder med begrenset tilførsel av oksygen, knuses naturlige råvarer grundig og blandes med en viss mengde vann.

Som et resultat oppnås det originale substratet. Tilstedeværelsen av vann i sammensetningen er nødvendig for å forhindre negative effekter på bakterier som kan oppstå når stoffer kommer inn fra miljøet. Uten den flytende komponenten bremses gjæringsprosessen betydelig og reduserer effektiviteten til hele bioinstallasjonen.

Industrielt utstyr for bearbeiding av organiske råvarer er i tillegg utstyrt med:

• en anordning for oppvarming av substratet;
• utstyr for blanding av råvarer;
• enheter for å overvåke surheten i miljøet.

Disse enhetene øker effektiviteten til bioreaktorer betydelig. Omrøring fjerner den harde skorpen fra overflaten av biomassen, noe som øker mengden gass som frigjøres. Varigheten av behandlingen av organisk masse er omtrent 15 dager. I løpet av denne tiden brytes den bare ned med 25%. Maksimal mengde naturgass frigjøres når nedbrytningsgraden av substratet når 33%.

Teknologien for å produsere biologisk gass innebærer daglig fornyelse av substratet. For å gjøre dette fjernes 5% av massen fra bioreaktoren, og en ny del av råvarene plasseres i stedet. Det brukte produktet brukes som en påtegning.

Biogassproduksjonsteknologi hjemme

Biogassproduksjon hjemme skjer i henhold til følgende skjema:

1. Den biologiske massen knuses. Det er nødvendig å skaffe partikler hvis størrelse ikke overstiger 10 mm.
2. Den resulterende massen blandes grundig med vann. For 1 kg råvarer trenger du omtrent 700 ml flytende komponent. Vannet som brukes må være drikkebart og fritt for urenheter.
3. Hele tanken er fylt med det resulterende substratet, hvoretter det er hermetisk forseglet.
4. Det anbefales å blande substratet grundig flere ganger om dagen, noe som vil øke effektiviteten av behandlingen.
5. På den 5. dagen av produksjonsprosessen kontrolleres tilstedeværelsen av biogass, og den pumpes gradvis inn i klargjorte sylindre ved hjelp av en kompressor. Periodisk fjerning av gassformige produkter er obligatorisk. Deres akkumulering fører til en økning i trykket inne i tanken, noe som negativt påvirker prosessen med nedbrytning av biologisk masse.
6. På den 15. produksjonsdagen fjernes en del av substratet og en frisk porsjon biologisk materiale lastes.

For å bestemme nødvendig volum av reaktoren for biomassebehandling, bør mengden gjødsel som produseres i løpet av dagen beregnes. Det må tas hensyn til type råstoff som brukes og temperaturforholdene som skal opprettholdes i installasjonen. Tanken som brukes skal fylles til 85-90 % av volumet. De resterende 10 % er nødvendig for akkumulering av den resulterende biologiske gassen.

Varigheten av behandlingssyklusen må tas i betraktning. Ved å holde en temperatur på +35°C er det 12 dager. Vi må ikke glemme at råvarene som brukes er fortynnet med vann før de sendes til reaktoren. Derfor tas mengden i betraktning før volumet på tanken beregnes.

Diagram over en enkel biologisk installasjon

For å produsere biogass hjemme er det nødvendig å skape optimale forhold for mikroorganismer som vil bryte ned biologisk masse. Først av alt er det tilrådelig å organisere oppvarming av generatoren, noe som vil medføre ekstra kostnader.

• Volumet på beholderen for oppbevaring av avfall skal være minst 1 kubikkmeter. m;
• det er nødvendig å bruke en hermetisk forseglet beholder;
• isolering av biomassetanken er en forutsetning for effektiv drift;
• tanken kan dyppes ned i bakken. Termisk isolasjon er installert bare i den øvre delen;
• En håndmikser er installert i beholderen. Håndtaket føres ut gjennom en forseglet enhet;
• dyser leveres for lasting/lossing av råvarer og biogassinntak.

Underjordisk reaktorproduksjonsteknologi

For å produsere biogass kan du installere den enkleste installasjonen ved å dyppe den ned i bakken. Produksjonsteknologien til en slik tank er som følger:

1. Grav en grop av ønsket størrelse. Veggene er fylt med utvidet leirebetong, som i tillegg er forsterket.
2. Hull er igjen på motsatte vegger av bunkeren. De installerer rør med en viss helning for å pumpe råvarer og hente ut avfallsmateriale.
3. En utløpsrørledning med en diameter på 70 mm er installert nesten helt nede. Den andre enden er installert i en tank der avfallsslam vil bli pumpet ut. Det anbefales å gjøre det rektangulært.
4. Rørledningen for tilførsel av råvarer er plassert i en høyde på 0,5 m i forhold til bunnen. Dens anbefalte diameter er 30-35 mm. Toppen av røret plasseres i en separat tank for å motta forberedte råvarer.
5. Den øvre delen av bioreaktoren skal ha en kuppel eller kjegleform. Den kan være laget av vanlig takjern eller andre metallplater. Det er tillatt å lage et tanklokk ved hjelp av en mursteinsbalje. For å styrke strukturen, er overflaten i tillegg pusset med installasjon av armeringsnett.
6. Jeg lager en luke på toppen av tanklokket, som skal være hermetisk lukket. En gassutløpsrørledning er også ført gjennom den. I tillegg er det installert en trykkavlastningsventil.
7. For å blande underlaget er det installert flere plastrør i tanken. De må nedsenkes i biomasse. Det lages mange hull i rørene, som gjør at råvarene kan blandes ved hjelp av bevegelige gassbobler.

Beregning av biogassutbytte

Utbyttet av biologisk gass avhenger av innholdet av tørrstoff i råstoffet og dets type:

• fra 1 tonn storfegjødsel oppnås 50-60 kubikkmeter. m produkt med et metaninnhold på 60%;
• fra 1 tonn planteavfall oppnås 200-500 kubikkmeter. m biogass med en metankonsentrasjon på 70 %;
• fra 1 tonn fett oppnås 1300 kubikkmeter. m gass med en metankonsentrasjon på 87 %.

For å bestemme produksjonseffektiviteten, utføres laboratorietester på råvarene som brukes. Sammensetningen beregnes, noe som påvirker kvalitetsegenskapene til biogass.

 

Det kan være nyttig å lese:

• Barneprosjekt "vannets egenskaper";
• Hvordan lage et vanlig icosahedron;
• Hvordan dekorere et bord til en bursdag?;
• Feriedekorasjon, dekorasjon med ballonger, blomster og stoffer;
• Dødsinskripsjoner på veggene i Gestapo-fengslene Triste inskripsjoner på veggene;
• Aluminiumsagurker fra presenningsfelt;
• Moderne oljemaleri på lerret - hvordan velge et maleri til ditt interiør i henhold til stil, fargevalg og pris Oljemaleri landskap høyoppløselig maleri palettkniv;
• Moderne design av et lite privat hus i skogen Alle drømmer om et hus i skogen;