Uavhengig produksjon av biogass

Økningen i energipriser får oss til å tenke på muligheten for å gi oss selv uavhengig av dem. Et alternativ er et biogassanlegg. Med sin hjelp blir biogass hentet fra gjødsel, avføring og planterester, som etter rengjøring kan brukes til gassapparater (komfyr, kjele), pumpes inn i sylindere og brukes som drivstoff til biler eller elektriske generatorer. Generelt kan bearbeiding av gjødsel til biogass gi alle energibehovene til et hjem eller gård.

Bygging av et biogassanlegg - en måte å forsørge med energiressurser på

Generelle prinsipper

Biogass er et produkt som oppnås ved spaltning av organisk materiale. I prosessen med forfall / gjæring frigjøres gasser som kan samles opp for å dekke behovene til din egen gård. Jeg kaller utstyret der denne prosessen foregår for "biogassanlegg".

I noen tilfeller er gassutgangen overdreven, og deretter lagres den i gassholdere - for bruk i den perioden den er utilstrekkelig. Med en kompetent organisering av prosessen kan det være for mye gass, så kan overskuddet selges. En annen inntektskilde er gjærede rester. Dette er en svært effektiv og sikker gjødsel - under gjæringsprosessen dør de fleste mikroorganismer, plantefrø mister spireevnen, parasittegg blir ikke levedyktige. Fjerning av slik gjødsel til markene har en positiv effekt på utbyttet.

Betingelser for gassproduksjon

Prosessen med dannelse av biogass skjer på grunn av den vitale aktiviteten til forskjellige typer bakterier som er inneholdt i selve avfallet. Men for at de aktivt skal "jobbe", er det nødvendig for dem å skape visse forhold: fuktighet og temperatur. For å lage dem bygges et biogassanlegg. Dette er et kompleks av enheter, hvis grunnlag er en bioreaktor der nedbrytningen av avfall foregår, som er ledsaget av gassdannelse.

Organisering av en syklus for prosessering av gjødsel og anleggsavfall til biogass

Det er tre måter å behandle gjødsel til biogass:

• Psykofilt regime. Temperaturen i biogassanlegget er fra + 5 ° C til + 20 ° C. Under slike forhold er nedbrytningsprosessen langsom, det dannes mye gass og kvaliteten er lav.
• Mesofil. Enheten går inn i denne modusen ved temperaturer fra + 30 ° C til + 40 ° C. I dette tilfellet sprer mesofile bakterier seg. I dette tilfellet genereres mer gass, prosesseringsprosessen tar kortere tid - fra 10 til 20 dager.
• Termofil. Disse bakteriene formerer seg ved temperaturer fra + 50 ° C. Prosessen er den raskeste (3-5 dager), gassutbyttet er det største (under ideelle forhold kan opptil 4,5 liter gass oppnås fra 1 kg levering). De fleste referansetabellene for gassutvinning fra prosessering er gitt spesielt for denne modusen, så når du bruker andre moduser, er det verdt å gjøre en justering nedover.

Det vanskeligste i biogassanlegg er det termofile regimet. Dette krever høykvalitets varmeisolering av biogassanlegget, oppvarming og et temperaturkontrollsystem. Men ved utgangen får vi maksimal mengde biogass. Et annet trekk ved termofil behandling er umuligheten av ekstra belastning. De to andre modusene - psykofile og mesofile - tillater daglig tilsetning av en fersk porsjon tilberedte råvarer.Men i det termofile regimet tillater den korte behandlingstiden at bioreaktoren kan deles inn i soner, hvor den egen andel av råvarer med forskjellige ladetider vil bli behandlet.

Diagram over biogassanlegg

Grunnlaget for et biogassanlegg er en bioreaktor eller bunker. Gjæringsprosessen finner sted i den, og den resulterende gassen akkumuleres i den. Det er også en laste- og lossebeholder, den produserte gassen slippes ut gjennom et rør satt inn i den øvre delen. Deretter kommer gassbehandlingssystemet - det rengjør og øker trykket i gassrørledningen til det fungerende.

Diagram over et anlegg for bearbeiding av gjødsel til biogass

For mesofile og termofile moduser er det også nødvendig med et bioreaktoroppvarmingssystem for å nå de nødvendige modusene. For dette brukes vanligvis gasskjeler som bruker det produserte drivstoffet. Derfra går rørledningssystemet til bioreaktoren. Vanligvis er dette polymerrør, da de er best egnet til å være i et aggressivt miljø.

Et biogassanlegg trenger også et system for å blande stoffet. Under gjæringen dannes en hard skorpe på toppen, tunge partikler legger seg. Alt dette forverrer gassprosessen. Omrørere er nødvendig for å opprettholde en homogen tilstand av den bearbeidede massen. De kan være mekaniske eller til og med manuelle. De kan startes med timer eller manuelt. Alt avhenger av hvordan biogassanlegget er laget. Et automatisert system er dyrere å installere, men krever minimum av oppmerksomhet under drift.

Det enkleste biogassanlegget fra en plastfat

Et biogassanlegg etter stedstype kan være:

• Over bakken.
• Semi-innfelt.
• Innfelt.

Begravede er dyrere å installere - det kreves en stor mengde landarbeid. Men når de brukes under våre forhold, er de bedre - det er lettere å organisere isolasjon, mindre oppvarmingskostnader.

Hva kan resirkuleres

Biogassanlegget er i det vesentlige altetende - alt organisk materiale kan behandles. Eventuell gjødsel og urin, planterester er egnet. Vaskemidler, antibiotika, kjemi påvirker prosessen negativt. Det er ønskelig å minimere inntaket, siden de dreper floraen som er involvert i prosessering.

Hvor mye biogass som kan oppnås fra forskjellige avfall

Kveggjødsel anses som ideell, siden den inneholder store mengder mikroorganismer. Hvis det ikke er kyr på gården, anbefales det å legge en del av gjødselen til for å fylle underlaget med den nødvendige mikrofloraen når du laster bioreaktoren. Planterester er forknust, fortynnet med vann. Bioreaktoren blander plantemateriale og ekskrementer. En slik "fylling" tar lengre tid å behandle, men ved utgangen, med riktig modus, har vi det høyeste produktutbyttet.

Lokalisering

For å minimere kostnadene ved å organisere prosessen, er det fornuftig å lokalisere biogassanlegget i nærheten av avfallskilden - i nærheten av bygninger der det holdes fjærfe eller dyr. Det er ønskelig å utvikle et design slik at belastning skjer ved tyngdekraften. Fra en låve eller svinesti kan en rørledning legges nedover en skråning, gjennom hvilken gjødsel vil strømme av tyngdekraften inn i bunkeren. Dette letter i stor grad oppgaven med å vedlikeholde reaktoren, og fjerning av gjødsel også.

Det er mest tilrådelig å lokalisere biogassanlegget slik at avfall fra gården kan strømme av tyngdekraften

Vanligvis ligger bygninger med dyr i et stykke fra en boligbygning. Derfor må den genererte gassen overføres til forbrukerne. Men å strekke ett gassrør er billigere og enklere enn å organisere en linje for transport og lasting av gjødsel.

Bioreaktor

Det stilles ganske strenge krav til tanker for bearbeiding av gjødsel:

• Det må være ugjennomtrengelig for vann og gasser. Vanntetthet skal virke i begge retninger: væsken fra bioreaktoren skal ikke forurense jorden, og grunnvannet skal ikke endre tilstanden til den gjærede massen.
• Bioreaktoren må ha høy styrke. Det må tåle massen av et halvflytende underlag, gasstrykket inne i beholderen og det ytre jordtrykket. Generelt, når du bygger en bioreaktor, bør du være spesielt oppmerksom på styrken.
  

  For hjemmebruk og sesongmessig produksjon av biodrivstoff (i den varme årstiden) i små volum, er en plasttank med lokk egnet

• Servicevennlighet. Mer praktisk å bruke sylindriske beholdere - vannrett eller loddrett. I dem kan blanding organiseres i hele volumet, ingen stillestående soner dannes i dem.Rektangulære beholdere er lettere å implementere når du bygger med egne hender, men det dannes ofte sprekker i hjørnene i dem, og underlaget stagnerer der. Å blande det i hjørnene er veldig problematisk.

Alle disse kravene for bygging av et biogassanlegg må oppfylles, ettersom de sikrer sikkerhet og skaper normale forhold for bearbeiding av gjødsel til biogass.

Hvilke materialer kan lages

Motstand mot aggressive medier er hovedkravet for materialene som beholderen kan fremstilles av. Substratet i bioreaktoren kan være surt eller alkalisk. Følgelig må materialet som beholderen er laget av tåle forskjellige miljøer godt.

Ikke mange materialer svarer på disse forespørslene. Det første som kommer opp i tankene er metall. Den er holdbar, du kan lage en beholder av hvilken som helst form av den. Det som er bra er at du kan bruke en ferdigbeholder - en slags gammel tank. I dette tilfellet vil byggingen av et biogassanlegg ta veldig lite tid. Mangel på metall - det reagerer med kjemisk aktive stoffer og begynner å bryte ned. For å nøytralisere denne minus, er metallet dekket med et beskyttende belegg.

Et utmerket alternativ er en polymer bioreaktorbeholder. Plasten er kjemisk nøytral, råtner ikke, ruster ikke. Du trenger bare å velge mellom materialer som tåler frysing og oppvarming til tilstrekkelig høye temperaturer. Veggene i reaktoren skal være tykke, helst glassfiberforsterkede. Slike containere er ikke billige, men de tjener lenge.

Det er mulig å bygge en bioreaktor for produksjon av biogass fra murstein, men den må pusses godt med bruk av tilsetningsstoffer som gir vann- og gassgjennomtrengelighet

Et billigere alternativ er et biogassanlegg med en tank laget av murstein, betongblokker, stein. For at murverket skal tåle høye belastninger, er det nødvendig å forsterke murverket (i hver 3-5 rader, avhengig av veggtykkelse og materiale). Etter at veggreeksjonsprosessen er fullført, for å sikre vann- og gass-ugjennomtrengelighet, er påfølgende flerlags veggbehandling nødvendig både innenfra og utvendig. Veggene er pusset med en sement-sandblanding med tilsetningsstoffer (tilsetningsstoffer) som gir de nødvendige egenskapene.

Størrelse på reaktoren

Volumet til reaktoren avhenger av den valgte temperaturen for bearbeiding av gjødsel til biogass. Oftest velges mesofil - det er lettere å vedlikeholde og det innebærer muligheten for daglig tilleggsbelastning av reaktoren. Produksjonen av biogass etter normal normal modus (ca. 2 dager) er stabil uten sprengninger og fall (når normale forhold er opprettet). I dette tilfellet er det fornuftig å beregne volumet på biogassanlegget avhengig av hvor mye gjødsel som genereres på gården per dag. Alt blir enkelt beregnet ut fra gjennomsnittsdataene.

Nedbrytningen av gjødsel ved mesofile temperaturer varer fra 10 til 20 dager. Følgelig beregnes volumet ved å multiplisere med 10 eller 20. Ved beregning er det nødvendig å ta hensyn til mengden vann som er nødvendig for å bringe substratet til en ideell tilstand - dets fuktighetsinnhold bør være 85-90%.Det funnet volumet økes med 50%, siden den maksimale belastningen ikke skal overstige 2/3 av tankens volum - gass skal akkumuleres under taket.

Gården har for eksempel 5 kyr, 10 griser og 40 kyllinger. I hovedsak dannes 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. For å få kyllinggjødsel til 85% fuktighet, må du legge til litt mer enn 5 liter vann (dette er ytterligere 5 kg). Totalvekten er 331,8 kg. For behandling på 20 dager trenger du: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - ca 7 kuber bare for underlaget. Vi multipliserer det funnet tallet med 1,5 (økning med 50%), vi får 10,5 kubikkmeter. Dette vil være den beregnede verdien av volumet til biogassanleggets reaktor.

Lasting og lossing

Lukking og lossing av luker fører direkte til bioreaktortanken. For at substratet skal bli jevnt fordelt over hele området, er de laget i motsatte ender av beholderen.

Diagram over en biogassreaktor uten forvarming

I tilfelle av en nedgravd installasjon av et biogassanlegg nærmer laster- og losserørene kroppen i spiss vinkel. Videre må den nedre enden av røret være under væskenivået i reaktoren. Dette forhindrer at luft kommer inn i beholderen. Det er også installert roterende eller stengeventiler på rørene som er lukket i normal stilling. De åpnes bare under lasting eller lossing.

Siden gjødselen kan inneholde store fragmenter (søppel, gressstilker osv.), Blir rør med liten diameter ofte tette. Derfor, for lasting og lossing, må de være 20-30 cm i diameter. De må monteres før du starter arbeidet med isolasjonen av biogassanlegget, men etter at beholderen er installert på plass.

Bioreaktorformer og muligheter for lasting og lossing av luker

Den mest praktiske driftsmåten til et biogassanlegg er med regelmessig lasting og lossing av underlaget. Denne operasjonen kan utføres en gang om dagen eller en gang annenhver dag. Gjødsel og andre komponenter samles på forhånd i en lagringstank, der de bringes til ønsket tilstand - de knuses, om nødvendig, fuktes og blandes. For enkelhets skyld kan denne beholderen utstyres med en mekanisk omrører. Det forberedte underlaget helles i adkomstluken. Ved å plassere oppsamlingsbeholderen i solen vil substratet forvarmes, noe som vil redusere kostnadene for å opprettholde den nødvendige temperaturen.

Det er ønskelig å beregne installasjonsdybden til mottakertrakten slik at avfallet strømmer inn i den ved tyngdekraften. Det samme gjelder utslipp i bioreaktoren. Det beste tilfellet er om det forberedte underlaget vil bevege seg etter tyngdekraften. Og en spjeld vil gjerde den under forberedelsen.

Biogassanlegg med omrører og oppvarming

For å sikre tettheten til biogassanlegget, må luker på mottakertrakten og i lossingsområdet ha en tetningsgummipakning. Jo mindre luft det er i tanken, desto renere vil utløpsgassen være.

Innsamling og deponering av biogass

Biogassen fjernes fra reaktoren gjennom et rør, hvor den ene enden er under taket, den andre senkes vanligvis ned i en vanntetning. Dette er en beholder med vann som den resulterende biogassen slippes ut i. Det er et annet rør i vanntetningen - det er over væskenivået. Renere biogass går inn i den. En gassstengeventil er installert ved utløpet av bioreaktoren. Det beste alternativet er ball.

Hvilke materialer kan brukes til gassoverføringssystemet? Galvaniserte metallrør og gassrør fra HDPE eller PPR. De må sikre tetthet, sømmer og skjøter kontrolleres med såpeskum. Hele rørledningen er satt sammen av rør og beslag med samme diameter. Ingen sammentrekninger eller utvidelser.

Rensing fra urenheter

Den omtrentlige sammensetningen av den produserte biogassen er som følger:

Filter for rensing av biogass fra hydrogensulfid

For å fjerne hydrogensulfid brukes et metallflisfilter.Du kan legge gamle metallsvamper i beholderen. Rensing skjer på samme måte: gass blir matet inn i den nedre delen av en beholder fylt med metall. Når den passerer, blir den renset fra hydrogensulfid, samler seg i den øvre frie delen av filteret, hvorfra den slippes ut gjennom et annet rør / slange.

Bensintank og kompressor

Den rensede biogassen kommer inn i en lagringstank - en gassholder. Det kan være en forseglet plastpose, plastbeholder. Hovedbetingelsen er gasstetthet, form og materiale spiller ingen rolle. Biogassmassen lagres i gasholderen. Fra den, med hjelp av en kompressor, blir gass under et visst trykk (innstilt av kompressoren) levert til forbrukeren - til gasskomfyren eller kjelen. Denne gassen kan også brukes til å generere strøm ved hjelp av en generator.

En av alternativene for bensintanker

For å skape et stabilt trykk i systemet etter kompressoren, anbefales det å installere en mottaker - en liten enhet for utjevning av trykkstigninger.

Blandeapparater

For at biogassanlegget skal fungere i normal modus, er det nødvendig å regelmessig røre væsken i bioreaktoren. Denne enkle prosessen løser mange problemer:

• blander en frisk del av lasten med en bakteriekoloni;
• fremmer frigjøring av produsert gass;
• jevner ut væsketemperaturen, unntatt varmere og kaldere områder;
• opprettholder ensartetheten av substratet ved å forhindre nedsenking eller flyt av noen bestanddeler.

Vanligvis har et lite hjemmelaget biogassanlegg mekaniske omrørere som drives av muskelkraft. I systemer med stort volum kan omrørerne drives av motorer som slås på av en tidtaker.

Typer av omrørere for bioreaktorer

Den andre måten er å røre væsken og føre en del av den produserte gassen gjennom den. For å gjøre dette, etter å ha forlatt metatanken, plasseres en tee og en del av gassen helles i den nedre delen av reaktoren, hvor den kommer ut gjennom et rør med hull. Denne delen av gassen kan ikke betraktes som en strømningshastighet, siden den fremdeles kommer inn i systemet igjen og som et resultat havner i gasholderen.

Den tredje blandingsmetoden er å pumpe underlaget fra nedre del ved hjelp av fekale pumper, og hell det ut øverst. Ulempen med denne metoden er avhengighet av tilgjengeligheten av elektrisitet.

Varmesystem og varmeisolasjon

Uten oppvarming av den bearbeidede oppslemmingen vil psykofile bakterier formere seg. Behandlingsprosessen vil i dette tilfellet ta fra 30 dager, og gassutbyttet vil være lite. Om sommeren, i nærvær av varmeisolasjon og forvarming av lasten, er det mulig å nå temperaturer opp til 40 grader når utviklingen av mesofile bakterier begynner, men om vinteren er en slik installasjon praktisk talt inoperativ - prosessene er veldig svake. Ved temperaturer under + 5 ° C fryser de praktisk talt.

Avhengig av tidspunktet for prosessering av gjødsel til biogass på temperatur

Hvordan varme opp og hvor du skal plassere

For best resultat, bruk oppvarming. Det mest rasjonelle er oppvarming av vann fra kjelen. Kjelen kan fungere på strøm, fast eller flytende drivstoff, den kan også startes på den produserte biogassen. Den maksimale temperaturen som vannet må varmes opp på er + 60 ° C. Varmere rør kan føre til at partikler kleber seg til overflaten, noe som resulterer i redusert varmeeffektivitet.

Du kan også bruke direkte oppvarming - sett inn varmeelementer, men for det første er det vanskelig å organisere blanding, og for det andre vil substratet feste seg til overflaten, redusere varmeoverføringen, varmeelementene vil raskt brenne ut

Et biogassanlegg kan varmes opp ved hjelp av standard radiatorer, ganske enkelt med rør vridd til en spole, sveisede registre. Det er bedre å bruke polymerrør - metallplast eller polypropylen.Korrugerte rustfrie stålrør er også egnet, de er lettere å legge, spesielt i sylindriske vertikale bioreaktorer, men den bølgede overflaten fremkaller vedheft av sediment, noe som ikke er veldig bra for varmeoverføring.

For å redusere muligheten for at partikler legger seg på varmeelementene, er de lokalisert i miksesonen. Bare i dette tilfellet må alt utformes slik at blanderen ikke kan berøre rørene. Det ser ofte ut til at det er bedre å plassere varmeovnene i bunnen, men praksis har vist at slik oppvarming er ineffektiv på grunn av sediment i bunnen. Så det er mer rasjonelt å plassere varmeovnene på veggene til biogassanlegget metatenka.

Metoder for oppvarming av vann

I henhold til metoden for arrangement av rør, kan oppvarming være ekstern eller intern. Når det er installert internt, er oppvarming effektiv, men reparasjon og vedlikehold av ovner er umulig uten å slå av og pumpe ut systemet. Derfor er det spesielt lagt vekt på valg av materialer og kvaliteten på forbindelsene.

Oppvarming øker biogassanleggets produktivitet og forkorter behandlingstiden for råvarer

Når varmeovnene er plassert utenfor, kreves det mer varme (kostnadene for å varme opp innholdet i et biogassanlegg er mye høyere), siden mye varme blir brukt på oppvarming av veggene. Men systemet er alltid tilgjengelig for reparasjon, og oppvarmingen er jevnere, siden miljøet blir oppvarmet fra veggene. Et annet pluss ved denne løsningen er at omrørere ikke kan skade varmesystemet.

Hvordan isolere

På bunnen av gropen helles først et utjevnende lag med sand, deretter et varmeisolerende lag. Det kan være leire blandet med halm og utvidet leire, slagg. Alle disse komponentene kan blandes, kan drysses i separate lag. De blir jevnet ut i horisonten, kapasiteten til biogassanlegget er installert.

Sidene av bioreaktoren kan isoleres med moderne materialer eller klassiske antikke metoder. Fra de gammeldagse metodene - belegg med leire og halm. Den påføres i flere lag.

Moderne materialer brukes til å isolere bioreaktorer

Fra moderne materialer kan du bruke ekstrudert polystyrenskum med høy tetthet, luftbetongblokker med lav tetthet, skummet polyuretanskum... Det mest teknologisk avanserte i dette tilfellet er polyuretanskum (PPU), men tjenestene for applikasjonen er ikke billige. Men resultatet er sømløs varmeisolasjon, noe som minimerer oppvarmingskostnadene. Det er enda et varmeisolerende materiale - skummet glass. I plater er det veldig dyrt, men kamp eller smuler koster veldig lite, og i henhold til egenskapene er det nesten perfekt: det absorberer ikke fuktighet, er ikke redd for å fryse, det tåler statisk belastning godt, har lav varmeledningsevne.