Független biogáztermelés

Az energiaárak emelkedése elgondolkodtat azon a lehetőségen, hogy önállóan biztosítsuk ezeket. Az egyik lehetőség a biogázüzem. Segítségével trágyából, ürülékből és növényi maradványokból nyerhető biogáz, amelyet tisztítás után fel lehet használni gázkészülékekhez (kályha, kazán), hengerekbe pumpálni és üzemanyagként felhasználni autókhoz vagy elektromos generátorokhoz. Általában a trágya biogázzá történő feldolgozása biztosítja az otthon vagy a gazdaság összes energiaigényét.

Biogázüzem építése - az önellátás módja az energiaforrásokkal

Általános elvek

A biogáz olyan termék, amelyet szerves anyagok bomlásával nyernek. A bomlás / erjedés folyamán gázok szabadulnak fel, amelyek összegyűjthetők a saját gazdasága igényeinek kielégítésére. A berendezéseket, amelyekben ez a folyamat zajlik, "biogáz üzemnek" nevezem.

Bizonyos esetekben a gázmennyiség túlzott, majd gáztartókban tárolják - az elégtelen mennyiség ideje alatt történő használatra. A folyamat hozzáértő szervezésével túl sok lehet a gáz, akkor feleslege eladható. Egy másik bevételi forrás az erjesztett maradék. Ez egy rendkívül hatékony és biztonságos műtrágya - az erjedési folyamat során a legtöbb mikroorganizmus elpusztul, a növényi magvak elveszítik csírázóképességüket, a parazita peték életképtelenné válnak. Az ilyen műtrágyák elszállítása a mezőkre pozitív hatással van a termésre.

A gáztermelés feltételei

A biogáz képződésének folyamata különféle baktériumok létfontosságú aktivitásának köszönhető, amelyek magukban a hulladékokban vannak. De ahhoz, hogy aktívan "dolgozzanak", meg kell teremteniük bizonyos feltételeket: a páratartalmat és a hőmérsékletet. Ezek létrehozására biogázüzem épül. Ez egy olyan eszközegyüttes, amelynek alapja egy bioreaktor, amelyben a hulladék bomlása történik, amely gázképződéssel jár.

Ciklus szervezése a trágya és a növényi hulladék biogázzá történő feldolgozására

A trágya biogázzá történő feldolgozásának három módja van:

• Pszichofil rezsim. A biogázüzem hőmérséklete + 5 ° C és + 20 ° C között van. Ilyen körülmények között a bomlási folyamat lassú, sok gáz képződik és minősége alacsony.
• Mezofil. Az egység + 30 ° C és + 40 ° C közötti hőmérsékleten lép ebbe az üzemmódba. Ebben az esetben a mezofil baktériumok szaporodnak. Ebben az esetben több gáz keletkezik, a feldolgozási folyamat kevesebb időt vesz igénybe - 10-től 20 napig.
• Termofil. Ezek a baktériumok + 50 ° C hőmérsékleten szaporodnak. A folyamat a leggyorsabb (3-5 nap), a gázhozam a legnagyobb (ideális körülmények között akár 4,5 liter gáz is elérhető 1 kg kiszállítással). A feldolgozásból származó gáz-visszanyerés referenciatábláinak többsége kifejezetten erre a módra van megadva, ezért más üzemmódok használatakor érdemes lefelé beállítani.

A legnehezebb dolog a biogázüzemekben a termofil rezsim. Ehhez a biogáz üzem jó minőségű hőszigetelésére, fűtésre és hőmérséklet-szabályozó rendszerre van szükség. De a kijáratnál megkapjuk a maximális mennyiségű biogázt. A termofil feldolgozás másik jellemzője a további terhelés lehetetlensége. A másik két mód - pszichofil és mezofil - lehetővé teszi az elkészített nyersanyagok friss adagjának napi adagolását.Termofil üzemmódban azonban a rövid feldolgozási idő lehetővé teszi a bioreaktor zónákra osztását, amelyekben a saját betöltési ideje eltérő betöltési idővel rendelkezik.

Biogáz üzem diagram

A biogázüzem alapja egy bioreaktor vagy bunker. Az erjedési folyamat benne zajlik, és a keletkező gáz felhalmozódik benne. Van még egy be- és kirakodó garat is, az előállított gázt a felső részbe behelyezett csövön keresztül engedik ki. Ezután következik a gázkezelő rendszer - annak megtisztítása és a gázvezeték nyomásának növelése a működőig.

A trágya biogázzá feldolgozó üzemének rajza

Mezofil és termofil üzemmódokhoz bioreaktoros fűtési rendszerre is szükség van a kívánt üzemmódok eléréséhez. Ehhez általában a megtermelt üzemanyagot használó gázkazánokat használják. Innen a csővezeték-rendszer a bioreaktorba kerül. Általában ezek polimer csövek, mivel azok a legalkalmasabbak agresszív környezetben való tartózkodásra.

A biogázüzemnek is szüksége van egy rendszerre az anyag keveréséhez. Az erjedés során a tetején kemény kéreg képződik, nehéz részecskék telepednek le. Mindez együtt rontja a gázosítási folyamatot. A feldolgozott tömeg homogén állapotának fenntartásához keverőkre van szükség. Lehetnek mechanikusak vagy akár manuálisak is. Indíthatók időzítővel vagy manuálisan. Minden attól függ, hogyan készül a biogáz üzem. Az automatizált rendszer telepítése drágább, de működés közben minimális figyelmet igényel.

A legegyszerűbb biogázüzem műanyag hordóból

A biogáz üzem helytípus szerint lehet:

• Föld felett.
• Félig süllyesztett.
• Süllyesztett.

Az eltemetettek telepítése költségesebb - nagy mennyiségű földmunka szükséges. Ám ha a körülményeinket használják, akkor jobbak - könnyebb megszervezni a szigetelést, kevesebb a fűtési költség.

Mit lehet újrahasznosítani

A biogázüzem lényegében mindenevő - bármilyen szerves anyag feldolgozható. Minden trágya és vizelet, növényi maradvány alkalmas. A mosószerek, az antibiotikumok, a kémia negatívan befolyásolják a folyamatot. Kívánatos a bevitel minimalizálása, mivel megölik a feldolgozásban részt vevő flórát.

Mennyi biogáz nyerhető különféle hulladékokból

A szarvasmarha-trágyát ideálisnak tekintik, mivel nagy mennyiségben tartalmaz mikroorganizmusokat. Ha a gazdaságban nincs tehén, akkor a bioreaktor betöltésekor célszerű a trágya egy részét hozzáadni, hogy az aljzatba a szükséges mikroflóra kerüljön. A növényi maradványokat előzetesen összetörik, vízzel hígítják. A bioreaktor keveri a növényi anyagot és az ürüléket. Egy ilyen "töltelék" feldolgozása hosszabb ideig tart, de a kijáratnál, megfelelő üzemmóddal a legnagyobb a terméshozam.

Helymeghatározás

A folyamat megszervezésének költségeinek minimalizálása érdekében célszerű a biogázüzemet a hulladékforrás közelében elhelyezni - baromfit vagy állatokat tartó épületek közelében. Kívánatos olyan kialakítást kidolgozni, hogy a terhelés a gravitáció által történjen. Egy istállóból vagy disznóólból egy csővezetéket le lehet vezetni egy lejtőn, amelyen keresztül a trágya gravitációs úton a bunkerbe áramlik. Ez nagyban megkönnyíti a reaktor karbantartását és a trágya eltávolítását is.

A legmegfelelőbb a biogázüzem elhelyezése, hogy a gazdaságból származó hulladék gravitáció útján áramolhasson

Az állatokkal rendelkező épületek általában a lakóépülettől bizonyos távolságra helyezkednek el. Ezért a keletkezett gázt át kell adni a fogyasztóknak. De egy gázvezeték kifeszítése olcsóbb és könnyebb, mint a trágya szállítására és berakására szolgáló vonal megszervezése.

Bioreaktor

A trágya feldolgozására szolgáló tartályokra meglehetősen szigorú követelmények vonatkoznak:

• Víz és gázok számára át nem eresztő lehet. A vízzárásnak mindkét irányban kell hatnia: a bioreaktor folyadékának nem szabad szennyeznie a talajt, és a talajvíz sem változtathatja meg az erjesztett tömeg állapotát.
• A bioreaktornak nagy szilárdságúnak kell lennie. Ellen kell állnia egy félig folyékony hordozó tömegének, a tartály belsejében lévő gáznyomásnak és a külső talajnyomásnak. Általában a bioreaktor építésénél különös figyelmet kell fordítani annak erősségére.
  

  Kis mennyiségben otthoni használatra és bioüzemanyagok szezonális gyártására (meleg évszakban) egy fedeles műanyag tartály alkalmas

• Szervizelhetőség. Kényelmesebb a hengeres tartályok használata - vízszintes vagy függőleges. Bennük a keverés megszervezhető az egész kötetben, nem alakulnak ki bennük stagnáló zónák.A téglalap alakú tartályokat könnyebb kivitelezni, ha saját kezűleg építenek, de a sarkokban gyakran repedések keletkeznek bennük, és az aljzat ott stagnál. A sarkokban történő keverés nagyon problematikus.

A biogázüzem építésének mindezen követelményeknek teljesülniük kell, mivel ezek biztosítják a biztonságot és normális feltételeket teremtenek a trágya biogázzá történő feldolgozásához.

Milyen anyagokat lehet készíteni

Az agresszív közegekkel szembeni ellenállás a fő követelmény azon anyagok számára, amelyekből a tartály elkészíthető. A bioreaktor szubsztrátja lehet savas vagy lúgos. Ennek megfelelően annak az anyagnak, amelyből a tartály készül, jól tolerálnia kell a különböző környezeteket.

Nem sok anyag válaszol ezekre a kérésekre. Az első dolog, ami eszembe jut, a metal. Tartós, bármilyen alakú edényt készíthet belőle. Ami jó, hogy használhat kész konténert - valamilyen régi tartályt. Ebben az esetben a biogázüzem építése nagyon kevés időt vesz igénybe. Fémhiány - reagál kémiailag aktív anyagokkal és bomlani kezd. A mínusz semlegesítése érdekében a fémet védőbevonattal borítják.

Kiváló lehetőség egy polimer bioreaktor tartály. A műanyag vegyileg semleges, nem rothad, nem rozsdásodik. Csak olyan anyagok közül kell választania, amelyek elviselik a fagyást és a meleget kellően magas hőmérsékletig. A reaktor falainak vastagnak kell lenniük, lehetőleg üvegszálerősítéssel. Az ilyen konténerek nem olcsóak, de sokáig szolgálnak.

Lehetséges bioreaktor építése téglákból történő biogáz előállításához, de jól meg kell vakolni olyan adalékok felhasználásával, amelyek víz- és gázáteresztő képességet biztosítanak

Olcsóbb megoldás egy biogáz üzem, amelynek téglából, betontömbökből, kőből készült tartálya van. Annak érdekében, hogy a falazat ellenálljon a nagy terhelésnek, meg kell erősíteni a falazatot (a falvastagságtól és az anyagtól függően minden 3-5 sorban). A falszerelési folyamat befejezése után a víz és a gáz átjárhatatlanságának biztosítása érdekében utólagos többrétegű falfeldolgozás szükséges belülről és kívülről egyaránt. A falakat cement-homokos kompozícióval vakolják adalékokkal (adalékokkal), amelyek biztosítják a szükséges tulajdonságokat.

A reaktor méretezése

A reaktor térfogata a trágya biogázzá történő feldolgozásának kiválasztott hőmérsékletétől függ. Leggyakrabban mezofil anyagot választanak - könnyebb karbantartani, és ez magában foglalja a reaktor napi további terhelésének lehetőségét. A biogáz termelése a normál üzemmód elérése után (kb. 2 nap) stabil, törés és süllyedés nélkül (normál körülmények esetén). Ebben az esetben van értelme a biogázüzem térfogatát a gazdaságban naponta keletkező trágya mennyiségétől függően kiszámítani. Minden könnyen kiszámítható az átlagos adatok alapján.

A trágya bomlása mezofil hőmérsékleten 10-20 napig tart. Ennek megfelelően a térfogatot úgy számolják, hogy megszorozzuk 10-vel vagy 20-mal. A számításnál figyelembe kell venni azt a vízmennyiséget, amely szükséges ahhoz, hogy az aljzat ideális állapotba kerüljön - nedvességtartalma 85-90% legyen.A talált térfogat 50% -kal nő, mivel a maximális terhelés nem haladhatja meg a tartály térfogatának 2/3-át - a gáznak a mennyezet alatt kell felhalmozódnia.

Például a gazdaságban 5 tehén, 10 sertés és 40 csirke van. Lényegében 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg képződik. Ahhoz, hogy a csirketrágya 85% -os páratartalomra jusson, valamivel több mint 5 liter vizet kell hozzáadni (ez még 5 kg). A teljes tömeg 331,8 kg. A 20 napos feldolgozáshoz 331,8 kg * 20 = 6636 kg szükséges - körülbelül 7 kocka csak az aljzathoz. A megtalált számot megszorozzuk 1,5-vel (növekedés 50% -kal), 10,5 köbmétert kapunk. Ez lesz a biogázüzem reaktorának térfogatának kiszámított értéke.

Rakodás és kirakodás

A be- és kirakodó nyílások közvetlenül a bioreaktor tartályába vezetnek. Annak érdekében, hogy az aljzat egyenletesen legyen elosztva az egész területen, a tartály ellentétes végein készülnek.

A biogáz reaktor vázlata előmelegítés nélkül

A biogázüzem eltemetett létesítménye esetén a be- és kirakodó csövek éles szögben közelítik meg a testet. Ezenkívül a cső alsó végének a folyadék szintje alatt kell lennie a reaktorban. Ez megakadályozza a levegő bejutását a tartályba. Ezenkívül forgó vagy elzáró szelepek vannak felszerelve a csövekre, amelyek normál helyzetben zárva vannak. Csak be- vagy kirakodáskor nyílnak.

Mivel a trágya tartalmazhat nagy töredékeket (ágynemű, fűszár, stb.), A kis átmérőjű csövek gyakran eltömődnek. Ezért a be- és kirakodáshoz 20-30 cm átmérőjűeknek kell lenniük, és a biogázüzem szigetelésének megkezdése előtt, de miután a tartály a helyére került, fel kell szerelni.

Bioreaktor formák és lehetőségek a sraffozások be- és kirakásához

A biogázüzem legkényelmesebb működési módja az aljzat rendszeres be- és kirakása. Ez a művelet elvégezhető naponta egyszer vagy kétnaponta. A trágyát és más alkatrészeket előre összegyűjtik egy tárolótartályba, ahol a szükséges állapotba hozzák - összetörik, ha szükséges, megnedvesítik és összekeverik. A kényelem érdekében ez a tartály felszerelhető mechanikus keverővel. Az előkészített szubsztrátumot a hozzáférési nyílásba öntjük. Ha a gyűjtőedényt a napra helyezi, az aljzat előmelegszik, ami csökkenti a szükséges hőmérséklet fenntartásának költségeit.

Kívánatos kiszámítani a befogadó garat beépítési mélységét úgy, hogy a hulladék gravitációs úton áramoljon bele. Ugyanez vonatkozik a bioreaktorba történő kibocsátásra is. A legjobb eset az, ha az előkészített hordozó gravitációs mozgással mozog. És egy csappantyú elhatárolja az előkészítés során.

Biogáz üzem keverővel és fűtéssel

A biogázüzem tömítettségének biztosítása érdekében a befogadó garatban és a kirakodási területen lévő nyílásoknak tömítőgumi tömítéssel kell rendelkezniük. Minél kevesebb levegő van a tartályban, annál tisztább lesz a kimenő gáz.

A biogáz gyűjtése és ártalmatlanítása

A biogázt egy csövön keresztül távolítják el a reaktorból, amelynek egyik vége a tető alatt van, a másikat általában vízzáróba engedik. Ez egy tartály vízzel, amelybe a keletkező biogázt ürítik. Van egy második cső a víztömítésben - a folyadék szintje felett van. Tisztább biogáz megy bele. Bioreaktoruk kimeneténél gázelzáró szelep van felszerelve. A legjobb megoldás a labda.

Milyen anyagokat lehet használni a gázátviteli rendszerhez? Horganyzott fémcsövek és gázcsövek HDPE vagy PPR-ből. Biztosítaniuk kell a tömörséget, a varratokat és az ízületeket szappanhab segítségével ellenőrizni kell. A teljes csővezeték azonos átmérőjű csövekből és szerelvényekből van összeállítva. Nincs összehúzódás vagy meghosszabbítás.

Tisztítás a szennyeződésektől

Az előállított biogáz hozzávetőleges összetétele a következő:

Szűrő a biogáz hidrogén-szulfidból történő tisztításához

A hidrogén-szulfid eltávolításához fém forgácsszűrőt használnak.Régi fém szivacsokat tölthet be a tartályba. A tisztítás ugyanígy zajlik: a gázt a tartály alsó részébe vezetik, amelyet fém tölt meg. Áthaladva hidrogén-szulfidtól megtisztítják, a szűrő szabad felső részében összegyűlik, ahonnan egy másik csövön / tömlőn keresztül távozik.

Gáztartály és kompresszor

A tisztított biogáz bejut egy tárolóba - egy gáztartóba. Lehet zárt műanyag zacskó, műanyag edény. A fő feltétel a gázzárás, az alak és az anyag nem számít. A biogáz készletet a gasholderben tárolják. Tőle egy kompresszor segítségével egy bizonyos nyomás alatt lévő (a kompresszor által beállított) gáz kerül a fogyasztóhoz - a gáztűzhelyhez vagy a kazánhoz. Ezt a gázt fel lehet használni villamos energia előállítására is egy generátor segítségével.

A gáztartályok egyik lehetősége

A kompresszor után stabil nyomás kialakításához a rendszerben célszerű egy vevőt telepíteni - egy kis eszközt a nyomásfeszültségek kiegyenlítésére.

Keverő eszközök

Annak érdekében, hogy a biogáz üzem normál üzemmódban működjön, rendszeresen keverni kell a folyadékot a bioreaktorban. Ez az egyszerű folyamat számos problémát megold:

• a terhelés friss részét összekeveri egy baktériumteleppel;
• elősegíti a termelt gáz felszabadulását;
• kiegyenlíti a folyadék hőmérsékletét, kivéve a melegebb és hidegebb területeket;
• fenntartja az aljzat egyenletességét azáltal, hogy megakadályozza egyes alkotórészek süllyedését vagy lebegését.

Jellemzően egy kis házi készítésű biogázüzem mechanikus keverőkkel rendelkezik, amelyeket az izomerő hajt. Nagy térfogatú rendszerekben a keverőket motorok működtethetik, amelyeket időzítő kapcsol be.

A bioreaktorok keverőinek típusai

A második módszer a folyadék keverése, az előállított gáz egy részének áthaladása. Ehhez a metaten elhagyása után egy pólót helyeznek el, és a gáz egy részét a reaktor alsó részébe öntik, ahol lyukakkal ellátott csövön keresztül távozik. A gáz ezen része nem tekinthető áramlási sebességnek, mivel továbbra is újra bejut a rendszerbe, és ennek eredményeként a műszerfalba kerül.

A harmadik keverési módszer az aljzat alulról történő szivattyúzása ürülékszivattyúk segítségével, a tetején való kiöntés. Ennek a módszernek a hátránya a villamos energia rendelkezésre állásától való függés.

Fűtési rendszer és hőszigetelés

A feldolgozott iszap hevítése nélkül a pszichofil baktériumok szaporodni fognak. A feldolgozási folyamat ebben az esetben 30 napig tart, és a gázhozam kicsi lesz. Nyáron hőszigetelés és a terhelés előmelegítése esetén akár 40 fokos hőmérséklet is elérhető, amikor megkezdődik a mezofil baktériumok fejlődése, de télen egy ilyen telepítés gyakorlatilag nem működik - a folyamatok nagyon lassúak. + 5 ° C alatti hőmérsékleten gyakorlatilag megfagynak.

A trágya biogázzá történő feldolgozásának időzítése a hőmérséklettől függ

Hogyan kell fűteni és hova tenni

A legjobb eredmény érdekében használja a fűtést. A legracionálisabb a vízmelegítés a kazánból. A kazán villamos energiával, szilárd vagy folyékony tüzelőanyaggal működhet, a megtermelt biogázzal is beindítható. A víz maximális hőmérséklete + 60 ° C. A forróbb csövek részecskék tapadását okozhatják a felületen, ami csökkent fűtési hatékonyságot eredményez.

Használhat közvetlen fűtést is - helyezzen be fűtőelemeket, de először is nehéz megszervezni a keverést, másrészt egy aljzat tapad a felülethez, csökkentve a hőátadást, a fűtőelemek gyorsan kiégnek

A biogázüzem normál fűtőtestekkel fűthető, egyszerűen tekercsbe csavart csövekkel, hegesztett regiszterekkel. Jobb, ha polimer csöveket használunk - fém-műanyag vagy polipropilén.Hullámos rozsdamentes acélcsövek is alkalmasak, könnyebben lefektethetők, különösen hengeres függőleges bioreaktorokban, de a hullámos felület provokálja az üledék tapadását, ami hőátadás szempontjából nem túl jó.

Annak érdekében, hogy csökkentsék a részecskék leülepedésének lehetőségét a fűtőelemeken, ezek a keverő zónájában vannak. Csak ebben az esetben mindent úgy kell megtervezni, hogy a keverő ne érintse meg a csöveket. Gyakran úgy tűnik, hogy jobb a fűtőtesteket alul elhelyezni, de a gyakorlat azt mutatja, hogy az ilyen fűtés hatástalan az alján lévő üledék miatt. Tehát ésszerűbb a fűtőtesteket a biogázüzem meta tartályának falára helyezni.

Vízmelegítési módszerek

A csövek elrendezésének módja szerint a fűtés lehet külső vagy belső. Belső beépítés esetén a fűtés hatékony, de a fűtőkészülékek javítása és karbantartása lehetetlen a rendszer leállítása és kiszivattyúzása nélkül. Ezért különös figyelmet fordítanak az anyagok kiválasztására és a csatlakozások minőségére.

A fűtés növeli a biogáz üzem termelékenységét és lerövidíti az alapanyagok feldolgozási idejét

Ha a fűtőberendezések kívül vannak, több hőre van szükség (a biogázüzem tartalmának fűtési költségei sokkal magasabbak), mivel sok hőt fordítanak a falak fűtésére. De a rendszer mindig rendelkezésre áll javításra, és a fűtés egyenletesebb, mivel a környezetet a falaktól melegítik. A megoldás további pluszja, hogy a keverők nem károsíthatják a fűtési rendszert.

Hogyan kell szigetelni

A gödör alján először kiegyenlítő homokréteget öntenek, majd hőszigetelő réteget. Lehet szalmával kevert agyag és habosított agyag, salak. Mindezek az összetevők keverhetők, külön rétegekben megszórhatók. A horizontra szinteződnek, a biogázüzem kapacitása be van építve.

A bioreaktor oldala modern anyagokkal vagy klasszikus elavult módszerekkel szigetelhető. A régimódi módszerek közül - agyaggal és szalmával bevonva. Több rétegben alkalmazzák.

A bioreaktorok szigetelésére modern anyagokat használnak

A modern anyagokból extrudált nagy sűrűségű polisztirol habot, kis sűrűségű szénsavas beton blokkokat, habosított poliuretán hab... A technológia szempontjából a legfejlettebb ebben az esetben a poliuretán hab (PPU), de az alkalmazásához szükséges szolgáltatások nem olcsók. Ennek eredménye a zökkenőmentes hőszigetelés, amely minimalizálja a fűtési költségeket. Van még egy hőszigetelő anyag - habosított üveg. Födémekben nagyon drága, de csatája vagy morzsája nagyon kevésbe kerül, és jellemzői szerint szinte tökéletes: nem szívja fel a nedvességet, nem fél a fagyástól, jól tolerálja a statikus terheléseket, alacsony a hővezető képessége.