Pengeluaran biogas bebas

Kenaikan harga tenaga membuat kita memikirkan kemungkinan menyediakan diri kita sendiri secara bebas. Salah satu pilihan adalah loji biogas. Dengan bantuannya, biogas diperoleh dari kotoran, kotoran dan sisa tanaman, yang setelah pembersihan dapat digunakan untuk peralatan gas (kompor, dandang), dipompa ke dalam silinder dan digunakan sebagai bahan bakar untuk mobil atau generator elektrik. Secara umum, pemprosesan baja menjadi biogas dapat memenuhi semua keperluan tenaga di rumah atau ladang.

Pembinaan loji biogas - cara untuk berdikari dengan sumber tenaga

Prinsip umum

Biogas adalah produk yang diperoleh daripada penguraian bahan organik. Dalam proses pembusukan / penapaian, gas dilepaskan, yang dapat dikumpulkan untuk memenuhi keperluan ladang anda sendiri. Saya memanggil peralatan di mana proses ini berlaku "kilang biogas".

Dalam beberapa kes, keluaran gas berlebihan, kemudian disimpan di tempat simpanan gas - untuk digunakan selama jumlahnya tidak mencukupi. Dengan organisasi proses yang kompeten, mungkin ada terlalu banyak gas, maka lebihannya dapat dijual. Sumber pendapatan lain adalah sisa makanan yang ditapai. Ini adalah baja yang sangat berkesan dan selamat - semasa proses penapaian, kebanyakan mikroorganisma mati, biji tanaman kehilangan keupayaan percambahan mereka, telur parasit menjadi tidak dapat dilaksanakan. Penyingkiran baja seperti itu ke ladang memberi kesan positif terhadap hasil.

Syarat untuk pengeluaran gas

Proses pembentukan biogas berlaku kerana aktiviti penting pelbagai jenis bakteria yang terkandung dalam sisa itu sendiri. Tetapi agar mereka dapat "bekerja" secara aktif, mereka perlu mewujudkan keadaan tertentu: kelembapan dan suhu. Untuk membuatnya, sebuah kilang biogas sedang dibina. Ini adalah kompleks peranti, yang asasnya adalah bioreaktor, di mana penguraian sampah berlaku, yang disertai dengan pembentukan gas.

Organisasi kitaran untuk memproses kotoran dan sisa tanaman menjadi biogas

Terdapat tiga kaedah memproses kotoran menjadi biogas:

• Rezim psikofilik. Suhu di loji biogas adalah dari + 5 ° C hingga + 20 ° C. Dalam keadaan seperti itu, proses penguraian lambat, banyak gas terbentuk, dan kualitinya rendah.
• Mesofilik. Unit memasuki mod ini pada suhu dari + 30 ° C hingga + 40 ° C. Dalam kes ini, bakteria mesofilik berkembang biak. Dalam kes ini, lebih banyak gas dihasilkan, proses pemprosesan memerlukan lebih sedikit masa - dari 10 hingga 20 hari.
• Termofilik. Bakteria ini membiak pada suhu dari + 50 ° C. Prosesnya paling cepat (3-5 hari), hasil gas adalah yang terbesar (dalam keadaan ideal, sehingga 4.5 liter gas dapat diperoleh dari pengiriman 1 kg). Sebilangan besar jadual rujukan untuk pemulihan gas dari pemprosesan diberikan khusus untuk mod ini, jadi apabila menggunakan mod lain, perlu membuat penyesuaian ke bawah.

Perkara yang paling sukar di loji biogas adalah rejim termofilik. Ini memerlukan penebat haba berkualiti tinggi dari loji biogas, pemanasan dan sistem kawalan suhu. Tetapi di pintu keluar kita mendapat jumlah maksimum biogas. Ciri lain pemprosesan termofilik adalah kemustahilan pemuatan tambahan. Dua kaedah lain - psikofilik dan mesofilik - membolehkan anda menambah bahagian segar bahan mentah yang disediakan setiap hari.Tetapi, dalam rejim termofilik, masa pemprosesan yang singkat membolehkan bioreaktor dibahagikan kepada zon, di mana bahagian bahan mentahnya sendiri dengan masa pemuatan yang berbeza akan diproses.

Gambarajah loji biogas

Asas loji biogas adalah bioreaktor atau bunker. Proses fermentasi berlaku di dalamnya, dan gas yang dihasilkan terkumpul di dalamnya. Terdapat juga hopper pemuatan dan pemunggahan, gas yang dihasilkan dikeluarkan melalui paip yang dimasukkan ke bahagian atas. Seterusnya datang sistem rawatan gas - membersihkannya dan meningkatkan tekanan di saluran paip gas ke yang berfungsi.

Rajah kilang untuk memproses kotoran menjadi biogas

Untuk mod mesofilik dan termofilik, sistem pemanasan bioreaktor juga diperlukan untuk mencapai mod yang diperlukan. Untuk ini, dandang gas menggunakan bahan bakar yang dihasilkan biasanya digunakan. Dari sana, sistem saluran paip menuju ke bioreaktor. Biasanya ini adalah paip polimer, kerana ia sangat sesuai untuk berada dalam persekitaran yang agresif.

Loji biogas juga memerlukan sistem untuk mencampurkan bahan tersebut. Semasa penapaian, kerak keras terbentuk di bahagian atas, zarah berat mengendap. Semua ini memburukkan lagi proses pembuangan gas. Untuk mengekalkan keadaan homogen dari jisim yang diproses, pengaduk diperlukan. Mereka boleh menjadi mekanikal atau manual. Mereka boleh dimulakan dengan pemasa atau secara manual. Itu semua bergantung pada bagaimana kilang biogas dibuat. Sistem automatik lebih mahal untuk dipasang, tetapi memerlukan perhatian minimum semasa operasi.

Loji biogas termudah dari tong plastik

Loji biogas mengikut jenis lokasi boleh:

• Di atas tanah.
• Separa resepi.
• Tersekat.

Yang dikebumikan lebih mahal untuk dipasang - diperlukan banyak kerja tanah. Tetapi apabila digunakan dalam keadaan kita, keadaannya lebih baik - lebih mudah mengatur penebat, lebih sedikit kos pemanasan.

Apa yang boleh dikitar semula

Loji biogas pada dasarnya omnivora - sebarang bahan organik dapat diproses. Mana-mana kotoran dan air kencing, sisa tumbuhan sesuai. Bahan pencuci, antibiotik, kimia memberi kesan negatif terhadap proses tersebut. Adalah wajar untuk mengurangkan pengambilannya, kerana mereka membunuh flora yang terlibat dalam pemprosesan.

Berapa banyak biogas yang dapat diperoleh dari pelbagai sampah

Kotoran lembu dianggap ideal, kerana mengandungi sejumlah besar mikroorganisma. Sekiranya tidak ada lembu di ladang, semasa memuatkan bioreaktor, disarankan untuk menambahkan sebahagian kotoran untuk mengisi substrat dengan mikroflora yang diperlukan. Sisa tumbuhan dihancurkan, dicairkan dengan air. Bioreaktor mencampurkan bahan tumbuhan dan kotoran. "Pengisian" sedemikian memerlukan masa lebih lama untuk diproses, tetapi di pintu keluar, dengan mod yang betul, kami mempunyai hasil produk tertinggi.

Mencari

Untuk meminimumkan kos mengatur proses, masuk akal untuk mencari kilang biogas berhampiran sumber sampah - berhampiran bangunan di mana ternakan atau haiwan disimpan. Adalah wajar untuk mengembangkan reka bentuk supaya pemuatan berlaku secara graviti. Dari gudang atau kandang babi, saluran paip dapat diletakkan di lereng, di mana kotoran akan mengalir secara gravitasi ke bunker. Ini sangat memudahkan tugas menjaga reaktor, dan penyingkiran kotoran juga.

Sebaiknya cari kilang biogas supaya sisa dari ladang dapat mengalir secara graviti

Biasanya bangunan dengan haiwan terletak pada jarak yang agak jauh dari bangunan kediaman. Oleh itu, gas yang dihasilkan perlu dipindahkan kepada pengguna. Tetapi meregangkan satu paip gas lebih murah dan lebih mudah daripada mengatur saluran untuk mengangkut dan memuat kotoran.

Bioreaktor

Keperluan yang lebih ketat dikenakan pada tangki untuk memproses kotoran:

• Ia mesti tahan terhadap air dan gas. Kedap air harus bertindak ke dua arah: cecair dari bioreaktor tidak boleh mencemarkan tanah, dan air bawah tanah tidak boleh mengubah keadaan jisim fermentasi.
• Bioreaktor mesti mempunyai kekuatan tinggi. Ia mesti menahan jisim substrat separa cair, tekanan gas di dalam bekas, dan tekanan tanah luaran. Secara umum, semasa membina bioreaktor, perhatian khusus harus diberikan kepada kekuatannya.
  

  Untuk kegunaan rumah dan penghasilan biofuel bermusim (pada musim panas) dalam jumlah kecil, tangki plastik dengan penutup sesuai

• Kemudahan perkhidmatan Lebih senang menggunakan bekas silinder - mendatar atau menegak. Di dalamnya, pencampuran dapat diatur sepanjang volume, tidak ada zon stagnan yang terbentuk di dalamnya.Bekas segi empat tepat lebih mudah dilaksanakan ketika membina dengan tangan anda sendiri, tetapi retakan sering terbentuk di sudut di dalamnya, dan substrat tersekat di situ. Mengaduknya di sudut sangat bermasalah.

Semua syarat ini untuk pembinaan loji biogas mesti dipenuhi, kerana memastikan keselamatan dan mewujudkan keadaan normal untuk pemprosesan kotoran menjadi biogas.

Bahan apa yang boleh dibuat

Tahan terhadap media yang agresif adalah syarat utama bahan dari bekas itu boleh dibuat. Substrat dalam bioreaktor boleh berasid atau beralkali. Oleh itu, bahan dari mana bekas dibuat mesti bertolak ansur dengan pelbagai persekitaran dengan baik.

Tidak banyak bahan yang memenuhi permintaan ini. Perkara pertama yang terlintas di fikiran adalah logam. Ia tahan lama, anda boleh membuat bekas dari sebarang bentuk daripadanya. Apa yang baik ialah anda boleh menggunakan bekas siap - sejenis tangki lama. Dalam kes ini, pembinaan loji biogas akan memakan masa yang sangat sedikit. Kekurangan logam - ia bertindak balas dengan bahan aktif kimia dan mula rosak. Untuk meneutralkan tolak ini, logam ditutup dengan lapisan pelindung.

Pilihan yang sangat baik adalah bekas bioreaktor polimer. Plastik itu neutral dari segi kimia, tidak reput, tidak berkarat. Anda hanya perlu memilih bahan yang tahan beku dan pemanasan hingga suhu yang cukup tinggi. Dinding reaktor hendaklah tebal, sebaiknya diperkuat gentian kaca. Bekas seperti itu tidak murah, tetapi ia berfungsi dalam jangka masa yang lama.

Adalah mungkin untuk membina bioreaktor untuk penghasilan biogas dari batu bata, tetapi ia mesti dilapisi dengan baik dengan penggunaan bahan tambahan yang memberikan kedap air dan gas

Pilihan yang lebih murah adalah loji biogas dengan tangki yang terbuat dari batu bata, blok konkrit, batu. Agar tukang batu dapat menahan beban tinggi, perlu mengukuhkan batu (dalam setiap 3-5 baris, bergantung pada ketebalan dinding dan bahan). Setelah selesai proses ereksi dinding, untuk memastikan ketelapan air dan gas, pemprosesan dinding pelbagai lapisan berikutnya diperlukan dari dalam dan luar. Dindingnya dilapisi dengan komposisi berpasir simen dengan bahan tambahan (aditif) yang memberikan sifat yang diperlukan.

Saiz reaktor

Isi padu reaktor bergantung pada suhu yang dipilih untuk memproses kotoran menjadi biogas. Selalunya, mesofilik dipilih - lebih senang dijaga dan ini menyiratkan kemungkinan pemuatan tambahan reaktor setiap hari. Pengeluaran biogas setelah mencapai mod normal (kira-kira 2 hari) stabil, tanpa letupan dan penurunan (ketika keadaan normal diciptakan). Dalam kes ini, masuk akal untuk mengira jumlah loji biogas bergantung pada jumlah baja yang dihasilkan di ladang setiap hari. Semuanya mudah dikira berdasarkan data purata.

Penguraian kotoran pada suhu mesofilik berlangsung dari 10 hingga 20 hari. Oleh itu, isipadu dikira dengan mengalikan dengan 10 atau 20. Semasa mengira, perlu mengambil kira jumlah air yang diperlukan untuk membawa substrat ke keadaan ideal - kandungan kelembapannya harus 85-90%.Jumlah yang dijumpai meningkat sebanyak 50%, kerana muatan maksimum tidak boleh melebihi 2/3 dari jumlah tangki - gas harus terkumpul di bawah siling.

Contohnya, ladang mempunyai 5 ekor lembu, 10 ekor babi dan 40 ekor ayam. Pada dasarnya, 5 * 55 kg + 10 * 4.5 kg + 40 * 0.17 kg = 275 kg + 45 kg + 6.8 kg = 326.8 kg terbentuk. Untuk menjadikan kotoran ayam menjadi 85% kelembapan, anda perlu menambahkan sedikit lebih daripada 5 liter air (ini adalah 5 kg lagi). Berat keseluruhannya ialah 331.8 kg. Untuk pemprosesan dalam 20 hari, anda memerlukan: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - kira-kira 7 kiub hanya untuk substrat. Kami mengalikan angka yang dijumpai dengan 1.5 (meningkat 50%), kita memperoleh 10.5 meter padu. Ini akan menjadi nilai yang dikira bagi jumlah reaktor loji biogas.

Memuat dan memunggah

Memuat dan memunggah menetas membawa terus ke tangki bioreaktor. Agar substrat diagihkan secara merata ke seluruh kawasan, mereka dibuat di hujung bekas yang bertentangan.

Rajah reaktor biogas tanpa pemanasan awal

Sekiranya pemasangan loji biogas terkubur, paip pemuatan dan pemunggahan mendekati badan pada sudut akut. Lebih-lebih lagi, hujung bawah paip mesti berada di bawah paras cecair di dalam reaktor. Ini menghalang udara memasuki bekas. Juga, injap putar atau tutup dipasang pada paip, yang ditutup pada kedudukan normal. Mereka hanya dibuka semasa memuat atau memunggah.

Oleh kerana baja boleh mengandungi serpihan besar (tempat tidur, tangkai rumput, dll.), Paip berdiameter kecil akan sering tersumbat. Oleh itu, untuk memuat dan memunggah, diameternya mestilah 20-30 cm. Mereka mesti dipasang sebelum memulakan kerja penebat loji biogas, tetapi setelah bekas dipasang di tempatnya.

Bentuk dan pilihan bioreaktor untuk memuat dan memunggah menetas

Mod operasi yang paling mudah bagi loji biogas adalah dengan memuatkan dan memunggah substrat secara berkala. Operasi ini boleh dilakukan sekali sehari atau dua hari sekali. Kotoran dan komponen lain dikumpulkan terlebih dahulu dalam tangki simpanan, di mana ia dibawa ke keadaan yang diperlukan - mereka dihancurkan, jika perlu, dibasahi dan dicampurkan. Untuk kemudahan, bekas ini boleh dilengkapi dengan pengaduk mekanikal. Substrat yang disiapkan dicurahkan ke pintu masuk. Dengan meletakkan bekas pengumpulan di bawah sinar matahari, substrat akan dipanaskan terlebih dahulu, yang akan mengurangkan biaya menjaga suhu yang diperlukan.

Adalah wajar untuk mengira kedalaman pemasangan hopper penerima sehingga sisa mengalir ke dalamnya secara graviti. Perkara yang sama berlaku untuk pembuangan ke bioreaktor. Kes terbaik adalah jika substrat yang disiapkan akan bergerak secara graviti. Dan peredam akan menghalangnya semasa penyediaan.

Loji biogas dengan agitator dan pemanasan

Untuk memastikan ketegangan loji biogas, penetasan pada hopper penerima dan di kawasan bongkar mesti mempunyai meterai getah kedap. Semakin kurang udara di dalam tangki, semakin bersih gas keluarnya.

Pengumpulan dan pelupusan biogas

Biogas dikeluarkan dari reaktor melalui paip, salah satu hujungnya berada di bawah bumbung, yang lain biasanya diturunkan menjadi meterai air. Ini adalah bekas dengan air ke mana biogas yang dihasilkan dibuang. Terdapat paip kedua di meterai air - ia berada di atas paras cecair. Biogas lebih bersih masuk ke dalamnya. Injap pemadam gas dipasang di outlet bioreaktor mereka. Pilihan terbaik ialah bola.

Bahan apa yang boleh digunakan untuk sistem penghantaran gas? Paip logam tergalvani dan paip gas dari HDPE atau PPR. Mereka mesti memastikan sesak, jahitan dan sendi diperiksa dengan busa sabun. Seluruh saluran paip dipasang dari paip dan kelengkapan dengan diameter yang sama. Tidak ada kontraksi atau sambungan.

Penyucian dari kekotoran

Komposisi anggaran biogas yang dihasilkan adalah seperti berikut:

Tapis untuk pemurnian biogas dari hidrogen sulfida

Untuk mengeluarkan hidrogen sulfida, penapis cip logam digunakan.Anda boleh memasukkan span logam lama ke dalam bekas. Penyucian berlaku dengan cara yang sama: gas dimasukkan ke bahagian bawah bekas yang dipenuhi dengan logam. Melewati, ia disucikan dari hidrogen sulfida, terkumpul di bahagian atas bahagian atas penapis, dari mana ia dikeluarkan melalui paip / selang lain.

Tangki gas dan pemampat

Biogas yang disucikan memasuki tangki simpanan - pemegang gas. Ia boleh menjadi beg plastik tertutup, bekas plastik. Keadaan utama adalah sesak gas, bentuk dan bahan tidak penting. Stok biogas disimpan di gasholder. Dari itu, dengan bantuan pemampat, gas di bawah tekanan tertentu (ditetapkan oleh pemampat) dibekalkan kepada pengguna - ke dapur gas dan dandang. Gas ini juga boleh digunakan untuk menjana elektrik menggunakan generator.

Salah satu pilihan untuk tangki gas

Untuk membuat tekanan stabil dalam sistem selepas pemampat, disarankan untuk memasang penerima - alat kecil untuk meratakan lonjakan tekanan.

Peranti pencampuran

Agar kilang biogas dapat berfungsi dalam mod normal, perlu mengaduk cecair secara berkala di bioreaktor. Proses mudah ini menyelesaikan banyak masalah:

• mencampurkan sebahagian segar beban dengan koloni bakteria;
• menggalakkan pembebasan gas yang dihasilkan;
• keluar suhu cecair, tidak termasuk kawasan yang lebih panas dan sejuk;
• mengekalkan keseragaman substrat, mencegah beberapa konstituen daripada mengendap atau melayang.

Biasanya kilang biogas buatan rumah kecil mempunyai alat pengaduk mekanikal yang didorong oleh kekuatan otot. Dalam sistem dengan volume besar, pengaduk dapat digerakkan oleh motor, yang dihidupkan oleh pemasa.

Jenis perangsang untuk bioreaktor

Cara kedua adalah dengan mengaduk cecair, melewati sebahagian gas yang dihasilkan melaluinya. Untuk melakukan ini, setelah meninggalkan metaten, tee diletakkan dan sebahagian gas dituangkan ke bahagian bawah reaktor, di mana ia keluar melalui tiub dengan lubang. Bahagian gas ini tidak dapat dianggap sebagai kadar aliran, kerana masih memasuki sistem lagi dan, sebagai hasilnya, berakhir di gasholder.

Kaedah pencampuran ketiga adalah dengan mengepam substrat dari bawah dengan bantuan pam fecal, tuangkan ke bahagian atas. Kelemahan kaedah ini adalah pergantungan pada ketersediaan elektrik.

Sistem pemanasan dan penebat haba

Tanpa memanaskan buburan yang diproses, bakteria psikofilik akan berlipat ganda. Proses pemprosesan dalam kes ini akan berlangsung dari 30 hari, dan hasil gas akan sedikit. Pada musim panas, dengan adanya penebat haba dan pemanasan beban, kemungkinan mencapai suhu hingga 40 darjah, apabila pengembangan bakteria mesofilik bermula, tetapi pada musim sejuk pemasangan seperti itu praktikal tidak dapat dijalankan - prosesnya sangat lambat. Pada suhu di bawah + 5 ° C, mereka praktikal membeku.

Ketergantungan masa pemprosesan kotoran menjadi biogas pada suhu

Cara memanaskan dan di mana tempat

Untuk hasil terbaik, gunakan pemanasan. Yang paling rasional adalah pemanasan air dari dandang. Dandang boleh beroperasi pada elektrik, bahan api pepejal atau cair, ia juga boleh dimulakan pada biogas yang dihasilkan. Suhu maksimum air yang mesti dipanaskan ialah + 60 ° C. Pipa yang lebih panas boleh menyebabkan zarah-zarah melekat di permukaan, mengakibatkan kecekapan pemanasan berkurang.

Anda juga boleh menggunakan pemanasan langsung - masukkan elemen pemanas, tetapi pertama, sukar untuk mengatur pencampuran, dan kedua, substrat akan melekat ke permukaan, mengurangkan pemindahan haba, elemen pemanasan akan cepat terbakar

Loji biogas dapat dipanaskan dengan menggunakan radiator pemanasan standard, hanya dengan paip yang dipusingkan ke dalam gegelung, register dikimpal. Lebih baik menggunakan paip polimer - logam-plastik atau polipropilena.Paip keluli tahan karat bergelombang juga sesuai, mereka lebih mudah diletak, terutama pada bioreaktor menegak silinder, tetapi permukaan bergelombang memprovokasi lekatan sedimen, yang tidak begitu baik untuk pemindahan haba.

Untuk mengurangkan kemungkinan zarah mengendap pada elemen pemanasan, ia berada di zon pengadun. Hanya dalam kes ini semuanya mesti dirancang supaya pengadun tidak dapat menyentuh paip. Nampaknya lebih baik meletakkan pemanas di bahagian bawah, tetapi amalan menunjukkan bahawa pemanasan sedemikian tidak berkesan kerana sedimen di bahagian bawah. Oleh itu, lebih rasional meletakkan pemanas di dinding metatenka loji biogas.

Kaedah pemanasan air

Menurut kaedah penyusunan paip, pemanasan boleh menjadi luaran atau dalaman. Apabila dipasang secara dalaman, pemanasan berkesan, tetapi pembaikan dan penyelenggaraan pemanas tidak mungkin dilakukan tanpa berhenti dan mengepam sistem. Oleh itu, perhatian khusus diberikan kepada pemilihan bahan dan kualiti sambungan.

Pemanasan meningkatkan produktiviti kilang biogas dan memendekkan masa pemprosesan bahan mentah

Apabila pemanas terletak di luar, lebih banyak haba diperlukan (kos pemanasan kandungan loji biogas jauh lebih tinggi), kerana banyak haba dihabiskan untuk memanaskan dinding. Tetapi sistem ini selalu tersedia untuk diperbaiki, dan pemanasannya lebih seragam, kerana persekitarannya dipanaskan dari dinding. Kelebihan lain dari penyelesaian ini adalah bahawa pengaduk tidak dapat merosakkan sistem pemanasan.

Cara penebat

Di dasar lubang, pertama-tama lapisan pasir meratakan, kemudian lapisan penebat panas. Ia boleh menjadi tanah liat yang dicampur dengan jerami dan tanah liat yang diperluas, terak. Semua komponen ini boleh dicampurkan, boleh ditaburkan dalam lapisan yang berasingan. Mereka diratakan ke cakrawala, kapasiti kilang biogas dipasang.

Bahagian sisi bioreaktor boleh dilindungi dengan bahan moden atau kaedah kuno klasik. Dari kaedah kuno - salutan dengan tanah liat dan jerami. Ia digunakan dalam beberapa lapisan.

Bahan moden digunakan untuk melindungi bioreaktor

Dari bahan moden, anda boleh menggunakan busa polistirena berketumpatan tinggi, blok konkrit berudara berketumpatan rendah, busa poliuretana berbuih... Yang paling maju dari segi teknologi dalam kes ini adalah busa poliuretana (PPU), tetapi perkhidmatan untuk aplikasinya tidak murah. Tetapi hasilnya adalah penebat haba yang lancar, yang meminimumkan kos pemanasan. Terdapat satu lagi bahan penebat haba - kaca berbuih. Dalam papak, harganya sangat mahal, tetapi harganya atau serpihannya sangat sedikit, dan mengikut ciri-cirinya hampir sempurna: ia tidak menyerap kelembapan, tidak takut beku, ia dapat menahan beban statik dengan baik, mempunyai kekonduksian terma yang rendah.