Instalace na výrobu bioplynu (levný plyn pro kutily). Metody vlastní výroby bioplynu Zařízení na výrobu bioplynu u3

Vlastnosti zpracování organického odpadu v domácích biozařízeních. Zpracování organického odpadu bez přístupu kyslíku je vysoce efektivní způsob získávání kvalitních organických hnojiv a ekologického nosiče energie, kterým je bioplyn. Navíc je tento způsob zpracování odpadu absolutně bezpečný pro životní prostředí.

Bioplyn je plyn, který obsahuje přibližně 60 % metanu a 40 % oxidu uhličitého (CO2). Různé mikrobiální druhy metabolizují uhlík z organických substrátů za bezkyslíkových (anaerobních) podmínek (tabulka 4).

Výtěžnost bioplynu (m3) z jedné tuny organické hmoty

Druh organických surovin

Výkon plynu, m3 na tunu suroviny

Dobytčí hnůj

Prasečí hnůj

Ptačí trus

Koňský trus

Ovčí hnůj

Kukuřičná siláž

Travní siláž

Čerstvá tráva

Listy cukrové řepy

Silážované listy cukrové řepy

Jde o proces tzv. hniloby neboli bezkyslíkaté fermentace.

Fermentace metanu je komplexní anaerobní proces (bez přístupu vzduchu), ke kterému dochází v důsledku životně důležité činnosti mikroorganismů a je doprovázen řadou biochemických reakcí. Teplota fermentace je 35°C (mezofilní proces) nebo 50°C (termofilní proces). Tato metoda by měla být posuzována jako místní opatření na ochranu životního prostředí, které zároveň zlepšuje energetickou bilanci hospodářství, protože je možné organizovat nízkoodpadové a energeticky úsporné hospodářství.

Při zpracování kejdy s vlhkostí až 90-91 % v jednotce na vyhnívání metanu se získávají tři primární produkty: odvodněný kal, bioplyn a kapalný odpad. Dehydrovaný kal je bez zápachu, neobsahuje patogenní mikroflóru a klíčivost semen plevelů je snížena na nulu. Obecně je odvodněný kal vysoce koncentrované, dezinfikované, deodorizované organické hnojivo vhodné pro přímou aplikaci do půdy. Používá se také jako surovina pro výrobu vermikompostu. Metanová fermentace zlepšuje kvalitu substrátu. K tomu dochází díky tomu, že při fermentaci metanu bez přístupu kyslíku dochází k přeměně amoniakálního dusíku na amonnou formu, která následně v procesu aerobní fermentace snižuje ztráty dusíku. Substrát získaný z fermentovaného hnoje a steliva pomáhá zvýšit výnosy plodin o 15–40 %.

Od roku 1920 se bioplyn vyrábí ve velkém ze splaškových odpadních vod. V evropských městech se v roce 1937 začaly městské vozové parky přeměňovat na bioplyn. Během 2. světové války a poválečné éry byla zkoumána a propagována výroba bioplynu z organického odpadu. Kvůli poklesu cen ropy se v 60. letech zastavil rozvoj bioplynových technologií. V rozvojových zemích se rozšířily jednoduché bioplynové stanice. V Číně již byly vytvořeny miliony takových instalací typu „zadní dvorek“. V Indii bylo vyrobeno asi 70 milionů kusů. Ve vyspělých zemích se po krizi v roce 1973 rozšířily velkoobjemové bioplynové stanice. Bylo možné rychle fermentovat odpadní vody v anaerobních filtrech při relativně nízké fermentační teplotě.

Mezi rozmanitými bioplynovými stanicemi, které dnes fungují v mnoha zemích po celém světě, jsou elektrárny s objemy reaktorů od několika do několika tisíc metrů krychlových. Obvykle je lze rozdělit na:

Malý nebo domácí - objem reaktoru do 20 m3;

Farma - 20-200 m3;

Střední - 200-500 m3;

Velký - přes 500 m3

Výhody bioplynových stanic:

Agronomické - schopnost získat vysoce účinná organická hnojiva;

Energetika - výroba bioplynu;

Environmentální - neutralizace negativního vlivu odpadů na životní prostředí;

Sociální - zlepšení životních podmínek, což je důležité zejména pro obyvatele venkovských oblastí.

Mnoho zemí široce využívá potenciál, který tento způsob zpracování odpadu poskytuje. Bohužel na Ukrajině i nyní zůstává poněkud exotickým a v praxi se používá ojediněle, zejména pro anaerobní zpracování organického odpadu na hnojivo, což je v současných podmínkách aktuální. Ani energetická krize nepodnítila rozvoj této technologie výroby energie, zatímco v některých zemích, jako je Indie a Čína, již delší dobu fungují národní programy recyklace odpadu v bio závodech. Významné procento energetických potřeb v mnoha evropských zemích je zajišťováno touto technologií a v Anglii se již před rokem 1990 plánovalo zásobování venkovského obyvatelstva plynem „vlastní výroby“.

Obrázek 41. Bioplynová staniceObrázek 42.indický

bioplynová stanice v Etiopii

Aniž bychom podceňovali význam velkých zařízení, stojí za to věnovat velkou pozornost výhodám malých bioplynových stanic. Jsou levné, dostupné pro stavbu individuálními i průmyslovými metodami, jednoduché a bezpečné na údržbu a produkty zpracování organického odpadu v nich - bioplyn a kvalitní organická hnojiva - lze bez nákladů přímo použít pro potřeby farmy. dopravy.

Mezi výhody malých bioplynových stanic patří dostupnost místních materiálů pro stavbu zařízení, možnost údržby majitelem, absence nutnosti účetnictví, přepravy na velké vzdálenosti a přípravy na využití bioplynu.

Malé bioplynové stanice mají oproti velkým i určité nevýhody. Zde je obtížnější automatizovat a mechanizovat procesy přípravy substrátu a provoz samotných zařízení, mletí substrátu, jeho ohřev, nakládání a vykládání, skladování před a po zpracování, což předurčuje potřebu kontejnerů na skladování fermentovaného odpadu. , je problematické. Navíc, abyste substrát dostali na koncentraci potřebnou pro fermentaci, měli byste mít další nádobu a určité množství vody. Pro snížení nákladů na vodu se vyplatí zvážit možnost jejího opětovného využití. Problémy vznikají také s dehydratací fermentované hmoty. Nejčastěji jednotky, které se používají pro mechanizaci práce (mletí, míchání, ohřev, podávání zpracovaných produktů atd.) ve velkých instalacích, jsou pro své technické parametry a vysokou cenu nevhodné pro použití v malých.

Hospodářské závody produkují malé objemy bioplynu, takže je obtížnější organizovat procesy jeho dehydratace a čištění od nečistot nehořlavých složek.

K problémům provozu malých bioplynových stanic patří nerovnoměrnost procesu výroby bioplynu v různých ročních obdobích. V letním období provozu nastávají problémy s tím, že za přítomnosti plynového ohřívače se na ohřev substrátu spotřebuje méně bioplynu vlastní výroby, jeho komerční množství bude větší než v zimě. V létě, kdy jsou zvířata vyháněna na pastvu, se snižuje množství odpadu, suroviny pro bioreaktor. V rámci takových zařízení je nevhodné zajišťovat jednotky pro výraznou akumulaci bioplynu – když se vyrobí více plynu, než je potřeba pro ekonomiku, bude se muset jednoduše vypustit do atmosféry.

Ale bez ohledu na to, anaerobní zpracování organického odpadu je vysoce efektivní a ziskový způsob, jak získat vysoce kvalitní organická hnojiva a ekologické nosiče energie. Malé domácí bioplynové-humusové stanice s reaktorem do 20 m3 lze doporučit pro instalaci téměř na každém venkovském dvoře, kde se hromadí organický odpad.

Mezi hlavní moderní trendy ve vývoji bioplynových technologií patří:

Fermentace vícesložkových substrátů;

Využití „suchého“ typu anaerobní fermentace pro výrobu bioplynu z plodin energetických rostlin;

Vytváření centralizovaných bioplynových stanic s vysokou produktivitou a podobně.

Existují čtyři hlavní typy implementace technologie anaerobní digesce, a to: kryté laguny a vyhnívací nádrže pracující v režimu směšovacího reaktoru a reaktoru s nosičem biomasy. Technická a ekonomická proveditelnost použití toho či onoho typu závisí především na vlhkosti substrátů a klimatických podmínkách v oblasti, kde se bioplynová stanice nachází. Typ použitého bioreaktoru ovlivňuje celkovou dobu trvání procesu metanizace.

Vnitřní laguny je vhodné používat v teplém a mírném klimatu - pro kapalný hnůj odpad, který neobsahuje vměstky s výraznou hydraulickou hrubostí. Takové reaktory nejsou speciálně vyhřívané, a proto se nepovažují za intenzivní. Doba rozpadu organické hmoty ke stabilizaci odpadu výrazně překračuje dobu v reaktorech s režimem intenzivní fermentace.

Reaktory s režimem intenzivní fermentace zahrnují vyhřívané reaktory různých typů. Mezi konstrukcemi takových reaktorů jsou dva zásadní rozdíly, které závisí na vlastnostech fermentovaných substrátů. V reaktorech prvního typu se fermentují substráty s převahou kapalného odpadu. Nejběžnějším typem takových reaktorů jsou válcové betonové nebo ocelové se středovým sloupem, krytým elastickou membránou, která slouží k utěsnění konstrukce a akumulaci vzniklého bioplynu. Takové reaktory fungují na principu úplného promíchání, kdy se každá čerstvá část směsi výchozích substrátů smíchá s celou fermentovatelnou hmotou reaktoru. Základní provedení takových reaktorů je na obrázku 43.

Obr.43 . Digestor vertikálního typu

2 - přepad substrátu;

3 - čerpadlo přívodu vzduchu;

4 - tepelná izolace zásobníku metanu;

5 - centrální sloup, který podporuje membránu plynové nádrže před pádem;

6 - míchací zařízení;

7 - pohon míchacího zařízení;

8 - obslužná oblast;

9 - membrána plynové nádrže;

10 - hladina naplnění metanové nádrže;

11 - výška zvednutí membrány plynové nádrže;

12 - topné potrubí

Dalším typem reaktoru pro kapalné substráty je horizontální typ, pracující na principu vytěsňování. U takových konstrukcí je výchozí směs substrátu přiváděna z jedné strany a odebírána z druhé. V tomto případě organická hmota prochází postupnými transformacemi díky konsorciu mikroorganismů již přítomných v původním substrátu. Takové reaktory lze považovat za méně účinné z hlediska intenzity procesu, avšak díky prostorovému oddělení vstupních bodů čerstvých substrátů a výstupních míst fermentovaných je možné minimalizovat riziko vzniku uvolnění nefermentované části čerstvých substrátů spolu s fermentovaným substrátem (který je odstraněn z metanové nádrže). Reaktory tohoto typu je vhodné používat pro malé objemy fermentovaných substrátů.

Následující typ reaktorů je určen pro metanizaci suchých organických směsí, ve kterých převládají kosubstráty z energetických plodin. Reaktory tohoto typu se rozšiřují spolu s rozšiřováním technologií pro „suchou“ fermentaci energetických plodin. Charakteristickým znakem takových metanových nádrží je, že jsou konstruovány jako plně objemové reaktory.

Z technologického hlediska je proces výroby bioplynu z organické hmoty vícestupňový. Skládá se z procesu přípravy substrátů pro fermentaci, procesu biologického rozkladu látky, postfermentace (volitelné), zpracování fermentovaného substrátu a extrahovaného bioplynu, jejich přípravy k použití nebo likvidaci na místě. Obrázek 2 ukazuje schematický vývojový diagram typické farmářské bioplynové stanice pro společné vyhnívání odpadu z hnoje a organických kosubstrátů.

Rýže. 44. Schéma typické farmářské bioplynové stanice

Příprava substrátu pro fermentaci zahrnuje sběr a homogenizaci (mísení) substrátu. Pro sběr substrátu je v závislosti na jeho konstrukčním množství vybudována zásobní nádrž vybavená speciálním míchacím zařízením a čerpadlem, které následně bude dodávat připravený substrát do reaktoru (nádrž na metan). V závislosti na typech substrátů může být systém přípravy látky komplikován moduly pro mletí nebo sterilizaci kosubstrátů (v případě potřeby).

Po předběžné přípravě je předem vypočítané množství substrátu čerpáno pomocí čerpadel potrubním systémem do reaktoru. V reaktoru (metanové nádrži) podléhá substrát destrukci za účasti mikrobiocenózy po vypočítanou dobu v závislosti na zvoleném teplotním režimu. Nádrž fermentoru je vybavena systémem topných potrubí, směšovacím zařízením (pro eliminaci možnosti stratifikace média a tvorby krusty, rovnoměrného dělení látek výživných pro mikrobiologické prostředí a vyrovnávání teploty substrátu), systémy pro odstraňování extrahovaného bioplynu a vypouštění fermentovaného substrátu. Kromě toho je vyhnívací nádrž vybavena systémem přívodu vzduchu, jehož malé množství je potřeba k čištění bioplynu od sirovodíku biochemickým srážením.

Stupeň rozkladu organické hmoty v době dokončení aktivní tvorby plynu se blíží 70-80 %. V tomto stavu může být fermentovaná organická hmota přiváděna do separačního systému, kde je ve speciálním separátoru rozdělena na pevnou a kapalnou část.

Existuje několik schémat využití vytěženého bioplynu, z nichž hlavním je spalování bioplynu v kogenerační jednotce přímo na místě s výrobou elektřiny a tepla, které jsou využívány pro vlastní potřebu farmy a bioplynové stanice. . Část elektrické energie je navíc přenášena do elektrické sítě.

Hlavním substrátem pro anaerobní digesci je zpravidla hnůj zvířat a drůbeže, stejně jako odpad z jatek. Substráty tohoto původu obsahují nejvíce mikroorganismů nezbytných pro organizaci a průběh procesu fermentace metanu, protože jsou přítomny již v žaludku zvířat.

Jak ukazují zkušenosti z Německa, většina instalací pracuje na směsi kosubstrátů s různými poměry. Země zavedla speciální program pro sběr dat z více než 60 reprezentativních provozovaných bioplynových stanic a jejich analýzu. Je poměrně hodně stanic (asi 45 %), kde se jako hlavní substrát používá hnůj v objemu 75-100 % z celkového objemu směsi. Existuje však také mnoho stanic, kde je obsah kejdy nižší než 50 %. To svědčí o tom, že bioplynové stanice v Německu při výrobě bioplynu do značné míry využívají potenciál nejen odpadu z hnoje, ale také řady dalších pomocných substrátů.

Analýza dat o produkci bioplynu na těchto stanicích ukázala, že s nárůstem kosubstrátových částic ve směsi se zvyšuje měrný výtěžek metanu. Nejběžnějším typem kosubstrátu je kukuřičná siláž. Je nakupován od farmářů v drcené formě, připraven k naložení do reaktorů a skladován na otevřených oplocených plochách. Kromě kukuřičné siláže se hojně využívá také travní siláž, obilné plevy, tukový odpad, posekaná tráva, syrovátka, potravinářský a rostlinný odpad a podobně.

Bioplynová stanice je v představách ukrajinského farmáře silně spojena výhradně se zpracováním odpadu z velkých farem. Hlavním podnětem pro výstavbu bioplynových stanic na Ukrajině, která často není příliš efektivní, zůstává potřeba čištění odpadních vod. Pro zemědělce je zajímavá i možnost získání kvalitních organických hnojiv. Energetické aspekty výroby bioplynu zůstávají nedostatečně využívány kvůli nízkým tarifům za elektřinu a teplo, což má za následek velmi nízkou návratnost investic do bioplynových stanic prostřednictvím prodeje energie.

Samozřejmě, aby se bioplynové technologie začaly aktivně rozvíjet, je nutné legalizovat systém „zelených“ tarifů pro všechny druhy obnovitelné elektrické a tepelné energie, jak se již stalo v mnoha zemích světa, a to nejen v rozvinutých.

Další možností, jak zvýšit efektivitu bioplynových stanic, je aktivní využívání doplňkových substrátů pro fermentaci, jako je kukuřičná siláž. Vynikajícím příkladem efektivní bioplynové stanice je BGU německé společnosti Envitek Biogas. Standardní BGU společnosti je vybaveno reaktorem o objemu 2500 m3 a kogenerační jednotkou o elektrickém výkonu 500 kW. Základním dodavatelem surovin pro takové zařízení by mohla být typická německá vepřína s populací 5000 prasat. Zvýšení výnosu bioplynu se dosahuje přidáváním kukuřičné siláže. Pro nepřetržitý provoz zařízení po celý rok je potřeba 6000 tun senáže nebo 300 hektarů půdy s výnosem siláže 20 t/ha.

Stručná technická charakteristika bioplynové společnosti LLC

Bionafta"

Značka instalace

Objem reaktoru, m3

Instalovaný výkon

Výstup bioplynu

Výroba elektřiny, kW

Výroba

teplo, kW

Biobenzín

Tekutý odpad je dezinfikovaná, deodorizovaná kapalina, která obsahuje až 1 % suspendovaných látek a obsahuje hnojivé prvky. Centrate je vynikající organické krmivo pro zemědělské plodiny, jehož použití je vhodné jak pro zálivku, tak pro zavlažování. Po následné úpravě lze tekutý odpad použít dokonce jako technologickou vodu.

Bioplyn se používá k výrobě elektrické a tepelné energie. Spálením 1 m3 bioplynu získáte 2,5-3 kW/hod elektrické energie a 4-5 kW tepelné energie. Pro technologické potřeby zařízení je přitom využito 40-60 % bioplynu. Bioplyn pod tlakem 200-220 atm. lze použít k doplňování paliva do vozidel.

Kromě výroby energie a hnojiv při fermentaci odpadů fungují bioplynové stanice jako čistící zařízení - snižují chemické a bakteriologické znečištění půdy, vody, vzduchu a přeměňují organické odpady na neutrální mineralizované produkty. Ve srovnání s energií malých řek, větrnou a solární energií, kde zařízení využívají zdroje energie šetrné k životnímu prostředí (pasivně čisté rostliny), jsou bioenergetické elektrárny (BES) aktivně čisté, což eliminuje ekologická rizika produktů, které jsou jejich surovinou.

Ve světě se používá mnoho typů bioplynových stanic. Obsahují zařízení pro příjem rostlinného hnoje, metanádrže a energetické jednotky.

Nádrže na metan se od sebe liší konstrukcí zařízení pro míchání hmoty při fermentaci. Nejčastější míchání se provádí pomocí hřídele s lopatkami, která zajišťuje promíchávání fermentované hmoty vrstva po vrstvě. Navíc je promíchávají hydraulická a mechanická zařízení, která zajišťují odebírání hmoty ze spodních vrstev fermentoru a přivádění do horní části. Bioplynové stanice, které pracují v intenzivním režimu, mají aerobní (kyslíkové) fermentační komory, kde se hmota připravuje pro fermentaci, a anaerobní (metanovou) fermentaci. Existují také zařízení pro míchání hmoty, vyrobená ve formě hřídele s lopatkami, umístěná podél svislé osy pouzdra a připevněná k horní části plovoucího plynového uzávěru. K promíchání hmoty v reaktoru dochází rotací hřídele s lopatkami a pohybem plovoucí podlahy. Některá zařízení umožňují pouze rozbití kůry, která se tvoří na povrchu hmoty obrobku. Míchání se dosahuje také použitím přepážek a dvojčinného sifonu, který zajišťuje střídavé přelévání hmoty ze spodní zóny jedné sekce do horní zóny druhé a naopak regulací tlaku plynu. Někdy je metanová nádrž navržena ve formě koule nebo válce, který se musí otáčet kolem své geometrické osy.

Na Ukrajině se v důsledku prudkého zdražení zemního plynu a vyčerpání jeho zdrojů zvýšil zájem o bioplynové technologie. Malé bioplynové stanice se dnes v tuzemsku v usedlostech a malých farmách ještě nepoužívají. Přitom například v Číně a Indii byly postaveny a úspěšně fungují miliony malých nádrží na metan. V Německu je z 3 711 provozovaných bioplynových stanic asi 400 zemědělských bioplynových stanic, v Rakousku je jich více než 100.

Obr.45.Německá bioplynová stanice (farma)

Obr.46 Schéma bioplynové stanice pro farmu:

1 - sbírky na hnis (schematicky); 2 - systém nakládání biomasy; 3- reaktor 4 fermentační reaktor; 5 - substrát; 6 - topný systém; 7 - elektrárna; 8 - automatizační a řídicí systém; 9 - plynovodní systém.

Obr.47 Schéma bioplynové stanice pro farmu

Podle svědectví veteránů Velké vlastenecké války při osvobozování Rumunska viděli v mnoha rolnických domácnostech malá primitivní bioplynová zařízení, která vyráběla bioplyn používaný pro domácí potřeby.

Z malých bioplynových stanic je třeba zmínit ty, které vyvinula společnost Biodieseldnepr LLC (Dněpropetrovsk). Jsou určeny ke zpracování anaerobní digescí (bez přístupu kyslíku) organického odpadu z pozemků domácností a farem. Taková zařízení umožňují zpracovat 200-4000 kg odpadu denně v nepřetržitém režimu nebo 1000-20000 kg v cyklickém režimu po dobu pěti dnů. Zároveň je zajištěno, aby na 1 m3 objemu reaktoru byly získány minimálně 3 m3 bioplynu využitelného v zařízeních k výrobě tepla nebo elektřiny potřebné k pokrytí energetických potřeb zařízení; pro systémy zásobování plynem (osvětlení místností, vaření), vytápění a zásobování teplou vodou pro domácnosti; v závodech na syntézu bioetanolu a bionafty, stejně jako přiměřené množství vysoce kvalitního organického hnojiva připraveného k aplikaci do půdy.

Průmyslová a obchodní společnost "Dnepr-Desna" (Dněpropetrovsk) vyvinula malou bioenergetickou elektrárnu "Biogas-6MGS 2", určenou pro soukromé domácnosti (3-4 krávy, 10-12 prasat, 20-30 drůbeže). tato instalace je přibližně 11 m 3 bioplynu za den. Toto množství plynu pokryje potřebu vytápění 100 m 2 místnosti a ohřev vody pro pětičlennou rodinu.

Pozornost si zaslouží zkušenost ze zavedení malé bioplynové stanice ve vesnici Leski, keňský okres, oblast Odessa. Bioplynová stanice byla vyvinuta a vyrobena soukromou společností v Dněpropetrovsku.

Instalace byla instalována v rámci projektu „Model nakládání s odpady hospodářských zvířat v oblasti delty Dunaje“, který vyvinula skupina oděských nevládních organizací v rámci programu malých ekologických projektů za finanční podpory British Environment Fund for Europe a za asistence Ministerstva životního prostředí a výživy a Britského zemědělství a British Council.

Bioplynová stanice o objemu reaktoru 3 m3 bude při běžném nakládání a provozu schopna vyprodukovat až 3 m3 bioplynu denně zpracováním odpadu ze 100 kusů drůbeže, nebo 10 prasat nebo 4 krav. Toto jsou minimální požadavky na provoz zařízení.

Reaktor je instalován na zemském povrchu. To je dáno především konstrukcí reaktoru. Biologické suroviny jsou do ní nakládány zespodu přes extruder a shora je odváděn odpadní materiál, čímž se toto provedení odlišuje od ostatních, u kterých dochází k nakládání shora a selekci zdola. Druhým důvodem nadzemního umístění je vysoká hladina půdní vody v obci - v hloubce 50 cm.V zimním období se ohřev hnoje v reaktoru provádí elektřinou a v létě postačí solární energie .

Vzniklý plyn slouží především k vaření – plynovod je napojen na letní kuchyni. V reaktoru je nutné udržovat teplotu 30-35°C a sledovat produkci bioplynu. Hnůj zpracovaný v bioreaktoru musí být vyložen včas.

Jak již bylo uvedeno, v západní Evropě jsou bioplynové stanice široce implementovány na farmách hospodářských zvířat. Charakteristickým rysem takových zařízení je zavádění energetických jednotek, kde se bioplyn přeměňuje na elektřinu, a kromě hnoje se využívá rostlinná hmota.

Pro přivádění rostlinné hmoty do metanových nádrží je vhodné používat malé krmítka. Kapacita přijímacího zásobníku takového podavače je 4 m3, celková délka dopravníku je 6 m; výkon pohonu - 7,5 kW.

Mini-pohonnou jednotku S-BOKH50 lze efektivně využít k dokončení zemědělských bioplynových stanic. Elektrický výkon takové pohonné jednotky se pohybuje od 25 do 48 kW; tepelný výkon - od 49 do 97 kW.

Německo nabízí malé kompaktní bioplynové stanice o výkonu 30 a 100 kW, které jsou určeny pro využití kejdy a kukuřičné siláže. Instalace 30 kW obsahuje akumulační nakladač na 5 m3 pevné organické hmoty, fermentor betonu na 315 m3 a plynový motor USH o výkonu 30 kW elektrické energie a 46 kW tepelné energie. Pro zajištění provozu bioplynové stanice o výkonu 30 kW při použití směsi 50% hnoje a 50% siláže je potřeba mít 5-7 hektarů kukuřice. Zařízení o výkonu 100 kW má sběrač-krmič kukuřičné siláže o objemu až 20 m3, fermentor o objemu 1200 m3 a plynový motor o výkonu 100 kW elektrické energie a 108 kW tepelné energie. Při použití pro zajištění provozu bioplynové stanice o výkonu 100 kW se používá směs 50 % hnoje a 50 % kukuřičnou siláž potřebujete mít 30 hektarů kukuřice.

Nutno podotknout, že zahraniční firmy při zavádění bioplynových stanic přistupují ke každému zemědělci individuálně. Pro konkrétní farmu je po vhodném prozkoumání dostupných druhů a zdrojů biomasy a stanovení hlavních účelů použití zařízení vyvinuta nebo vybrána vhodná technologie (technologický režim), na jejímž základě bude zařízení (procesní linka) je navržen. Konfigurace závisí na zvolené technologii. Většina společností vyvíjí a instaluje bioplynové stanice na klíč. Při využívání bioplynových stanic je velká pozornost věnována technologiím přípravy biomasy ke fermentaci, neboť energetické ukazatele závisí na kvalitě surovin. Pro efektivní řízení bioplynové stanice je vhodné využívat měřicí a regulační techniku.

Za nejúčinnější technologii je považována fermentace, která přeměňuje energii bioplynu na elektrickou a tepelnou energii.

Technologie výroby bioplynu. Moderní chovatelské komplexy zajišťují vysoké produkční ukazatele. Použitá technologická řešení umožňují plně vyhovět požadavkům současných sanitárních a hygienických norem v prostorách samotných areálů.

Velké množství kejdy soustředěné na jednom místě však vytváří značné problémy pro ekologii oblastí sousedících s komplexem. Například čerstvý prasečí hnůj a trus jsou klasifikovány jako odpad 3. třídy nebezpečnosti. Problematika životního prostředí je pod kontrolou dozorových orgánů a legislativní požadavky na tuto problematiku se neustále zpřísňují.

Biokomplex nabízí komplexní řešení pro likvidaci kejdy, které zahrnuje zrychlené zpracování v moderních bioplynových stanicích (BGU). Během procesu zpracování probíhají přirozené procesy rozkladu organické hmoty ve zrychleném režimu s uvolňováním plynu včetně: metanu, CO2, síry atd. Pouze výsledný plyn se neuvolňuje do atmosféry a způsobuje skleníkový efekt, ale je posílán do speciálních plynových generátorů (kogeneračních) jednotek, které generují elektrickou a tepelnou energii.

Bioplyn - hořlavý plyn, vznikající při anaerobní metanové fermentaci biomasy a sestávající převážně z metanu (55-75 %), oxidu uhličitého (25-45 %) a nečistot sirovodíku, čpavku, oxidů dusíku a dalších (méně než 1 %).

K rozkladu biomasy dochází v důsledku chemických a fyzikálních procesů a symbiotické životní aktivity 3 hlavních skupin bakterií, zatímco produkty látkové výměny některých skupin bakterií jsou produkty potravin jiných skupin, a to v určitém sledu.

První skupinou jsou hydrolytické bakterie, druhou kyselinotvornou, třetí metanotvornou.

Jako suroviny pro výrobu bioplynu lze využít jak organický zemědělsko-průmyslový nebo domovní odpad, tak rostlinné suroviny.

Nejběžnější druhy zemědělského odpadu používaného pro výrobu bioplynu jsou:

  • prasečí a dobytčí hnůj, drůbeží stelivo;
  • zbytky z krmného stolu komplexů pro dobytek;
  • zeleninové vrcholy;
  • nekvalitní sklizeň obilovin a zeleniny, cukrové řepy, kukuřice;
  • buničina a melasa;
  • mouka, mláto, drobné zrno, klíčky;
  • pivovarské obilí, sladové klíčky, bílkovinné kaly;
  • odpad z výroby škrobu a sirupu;
  • ovocné a zeleninové výlisky;
  • sérum;
  • atd.

Zdroj surovin

Druh suroviny

Množství surovin za rok, m3 (tuny)

Množství bioplynu, m3
1 dojná kráva Neupravený kejda
1 prase na výkrm Neupravený kejda
1 býk ve výkrmu Podestýlka pevný hnůj
1 kůň Podestýlka pevný hnůj
100 kuřat Suchý trus
1 ha orné půdy Čerstvá kukuřičná siláž
1 ha orné půdy Cukrovka
1 ha orné půdy Čerstvá obilná siláž
1 ha orné půdy Čerstvá travní siláž

Počet substrátů (druhů odpadu) používaných k výrobě bioplynu v rámci jedné bioplynové stanice (BGU) se může lišit od jednoho do deseti nebo více.

Bioplynové projekty v zemědělsko-průmyslovém sektoru lze vytvořit podle jedné z následujících možností:

  • výroba bioplynu z odpadu ze samostatného podniku (například hnůj z farmy hospodářských zvířat, bagasa z cukrovaru, výpalky z lihovaru);
  • výroba bioplynu na základě odpadu z různých podniků, přičemž projekt je propojen se samostatným podnikem nebo samostatně umístěnou centralizovanou bioplynovou stanicí;
  • výroba bioplynu s primárním využitím energetických zařízení na samostatně umístěných bioplynových stanicích.

Nejběžnějším způsobem energetického využití bioplynu je spalování v plynových pístových motorech v rámci mini-CHP, vyrábějící elektřinu a teplo.

Existovat různé možnosti technologických schémat bioplynových stanic- v závislosti na typech a počtu druhů použitých substrátů. Použití předběžné přípravy v některých případech umožňuje dosáhnout zvýšení rychlosti a stupně rozkladu surovin v bioreaktorech a následně i zvýšení celkového výtěžku bioplynu. V případě použití více substrátů s různými vlastnostmi, například kapalného a pevného odpadu, se jejich akumulace a předběžná příprava (separace na frakce, mletí, zahřívání, homogenizace, biochemická nebo biologická úprava atd.) provádí odděleně, poté jsou buď smíchány před dodáním do bioreaktorů, nebo dodávány v oddělených proudech.

Hlavní konstrukční prvky typické bioplynové stanice jsou:

  • systém pro příjem a předpřípravu podkladů;
  • systém dopravy substrátu v rámci instalace;
  • bioreaktory (fermentory) s míchacím systémem;
  • topný systém bioreaktoru;
  • systém pro odstraňování a čištění bioplynu od sirovodíku a vlhkostních nečistot;
  • skladovací nádrže na fermentovanou hmotu a bioplyn;
  • systém pro softwarové řízení a automatizaci technologických procesů.

Technologická schémata bioplynových stanic se liší v závislosti na typu a počtu zpracovávaných substrátů, typu a kvalitě finálních cílových produktů, konkrétním know-how firmy zajišťující technologické řešení a řadě dalších faktorů. Nejběžnější jsou dnes schémata s jednostupňovou fermentací několika typů substrátů, z nichž jedním je obvykle hnůj.

S rozvojem bioplynových technologií se používaná technická řešení stávají složitějšími směrem k dvoustupňovým schématům, což je v některých případech odůvodněno technologickou potřebou efektivního zpracování určitých typů substrátů a zvýšením celkové efektivity využití pracovního objemu bioreaktory.

Vlastnosti výroby bioplynu spočívá v tom, že jej mohou produkovat metanové bakterie pouze z absolutně suchých organických látek. Úkolem prvního stupně výroby je proto vytvořit směs substrátu, která má vysoký obsah organických látek, a přitom je čerpatelná. Jedná se o substrát s obsahem sušiny 10-12%. Řešení je dosaženo uvolněním přebytečné vlhkosti pomocí šnekových separátorů.

Kejda přichází z výrobních prostor do nádrže, je homogenizována pomocí ponorného míchadla a je přiváděna ponorným čerpadlem do separační dílny do šnekových separátorů. Kapalná frakce se hromadí v samostatné nádrži. Pevná frakce se naplní do podavače pevných surovin.

V souladu s harmonogramem nakládání substrátu do fermentoru se podle vyvinutého programu periodicky zapíná čerpadlo dodávající kapalnou frakci do fermentoru a současně se zapíná nakladač pevných surovin. Volitelně může být kapalná frakce přivedena do nakladače pevných surovin, který má funkci míchání, a poté je hotová směs přiváděna do fermentoru podle vyvinutého nakládacího programu.Inkluze jsou krátkodobé. To se provádí, aby se zabránilo nadměrnému příjmu organického substrátu do fermentoru, protože to může narušit rovnováhu látek a způsobit destabilizaci procesu ve fermentoru. Současně se zapnou i čerpadla, která přečerpávají digestát z fermentoru do fermentoru a z fermentoru do zásobní nádrže digestátu (laguny), aby nedocházelo k přetečení fermentoru a fermentoru.

Hmoty digestátu umístěné ve fermentoru a fermentoru jsou smíchány, aby bylo zajištěno rovnoměrné rozložení bakterií v celém objemu nádob. K míchání se používají pomaloběžné míchačky speciální konstrukce.

Zatímco je substrát ve fermentoru, bakterie uvolňují až 80 % celkového bioplynu produkovaného bioplynovou stanicí. Zbývající část bioplynu se uvolňuje ve vyhnívací nádrži.

Důležitou roli pro zajištění stabilního množství uvolněného bioplynu hraje teplota kapaliny uvnitř fermentoru a fermentoru. Proces zpravidla probíhá v mezofilním režimu s teplotou 41-43ᴼС. Udržení stabilní teploty je dosaženo použitím speciálních trubkových ohřívačů uvnitř fermentorů a fermentorů a také spolehlivou tepelnou izolací stěn a potrubí. Bioplyn vycházející z digestátu má vysoký obsah síry. Bioplyn se čistí od síry pomocí speciálních bakterií, které kolonizují povrch izolace položené na dřevěné trámové klenbě uvnitř fermentorů a fermentorů.

Bioplyn je akumulován v plynojemu, který je vytvořen mezi povrchem digestátu a elastickým, vysoce pevným materiálem pokrývajícím fermentor a fermentor nahoře. Materiál má schopnost se značně roztáhnout (bez snížení pevnosti), což při akumulaci bioplynu výrazně zvyšuje kapacitu plynojemu. Aby nedošlo k přetečení plynojemu a protržení materiálu, je zde pojistný ventil.

Dále bioplyn vstupuje do kogenerační jednotky. Kogenerační jednotka (CGU) je jednotka, ve které je elektrická energie generována generátory poháněnými plynovými pístovými motory na bioplyn. Kogenerátory na bioplyn mají konstrukční rozdíly od konvenčních plynových generátorových motorů, protože bioplyn je vysoce ochuzené palivo. Elektrická energie generovaná generátory dodává energii samotnému elektrickému vybavení BSU a vše nad rámec toho je dodáváno blízkým spotřebitelům. Energie kapaliny použité k chlazení kogenerátorů je generovaná tepelná energie mínus ztráty v kotlových zařízeních. Vzniklá tepelná energie je částečně využívána k ohřevu fermentorů a fermentorů a zbývající část je také odesílána okolním spotřebitelům. vstoupí

Je možné instalovat další zařízení pro čištění bioplynu na úroveň zemního plynu, jedná se však o drahé zařízení a využívá se pouze v případě, že účelem bioplynové stanice není výroba tepelné a elektrické energie, ale výroba paliva pro plynové pístové motory. Osvědčenými a nejčastěji používanými technologiemi čištění bioplynu jsou vodní absorpce, tlaková adsorpce, chemické srážení a membránová separace.

Energetická účinnost bioplynových elektráren do značné míry závisí na zvolené technologii, materiálech a provedení hlavních konstrukcí a také na klimatických podmínkách v oblasti, kde se nacházejí. Průměrná spotřeba tepelné energie na vytápění bioreaktorů v mírném klimatickém pásmu je 15-30 % energie vyrobené kogenerátory (brutto).

Celková energetická účinnost bioplynového komplexu s tepelnou elektrárnou na bioplyn je v průměru 75–80 %. V situaci, kdy veškeré teplo přijaté z kogenerační stanice při výrobě elektřiny nelze spotřebovat (běžná situace z důvodu nedostatku externích odběratelů tepla), je vypuštěno do atmosféry. V tomto případě je energetická účinnost bioplynové tepelné elektrárny pouze 35 % z celkové energie bioplynu.

Hlavní výkonnostní ukazatele bioplynových stanic se mohou výrazně lišit, což je do značné míry dáno použitými substráty, přijatými technologickými předpisy, provozní praxí a úkoly, které jednotlivé zařízení plní.

Proces zpracování hnoje netrvá déle než 40 dní. Digest získaný zpracováním je bez zápachu a je vynikajícím organickým hnojivem, ve kterém je dosaženo nejvyššího stupně mineralizace živin absorbovaných rostlinami.

Digestát se obvykle dělí na kapalné a pevné frakce pomocí šnekových separátorů. Kapalná frakce se posílá do lagun, kde se akumuluje až do doby aplikace do půdy. Pevná frakce se také používá jako hnojivo. Pokud se na pevnou frakci aplikuje dodatečné sušení, granulace a balení, bude vhodná pro dlouhodobé skladování a přepravu na velké vzdálenosti.

Výroba a energetické využití bioplynu má řadu výhod odůvodněných a potvrzených světovou praxí, a to:

  1. Obnovitelný zdroj energie (OZE). K výrobě bioplynu se využívá obnovitelná biomasa.
  2. Široká škála surovin používaných pro výrobu bioplynu umožňuje výstavbu bioplynových stanic prakticky všude v oblastech, kde se soustřeďuje zemědělská výroba a technologicky příbuzná odvětví.
  3. Všestrannost způsobů energetického využití bioplynu, a to jak pro výrobu elektrické a/nebo tepelné energie v místě jeho vzniku, tak na jakémkoli zařízení napojeném na plynovou přepravní síť (v případě dodávky vyčištěného bioplynu do této sítě ), jakož i motorové palivo pro automobily.
  4. Stabilita výroby elektřiny z bioplynu v průběhu celého roku umožňuje pokrýt špičkové zatížení sítě, a to i v případě využití nestabilních obnovitelných zdrojů energie, například solárních a větrných elektráren.
  5. Tvorba pracovních míst prostřednictvím vytvoření tržního řetězce od dodavatelů biomasy až po obsluhu energetických zařízení.
  6. Snížení negativního dopadu na životní prostředí prostřednictvím recyklace a neutralizace odpadu prostřednictvím řízené fermentace v bioplynových reaktorech. Bioplynové technologie jsou jedním z hlavních a nejracionálnějších způsobů neutralizace organického odpadu. Projekty výroby bioplynu snižují emise skleníkových plynů do atmosféry.
  7. Agrotechnický efekt využití hmoty fermentované v bioplynových reaktorech na zemědělských polích se projevuje ve zlepšení půdní struktury, regeneraci a zvýšení jejich úrodnosti díky vnášení živin organického původu. Rozvoj trhu s organickými hnojivy, včetně těch z hmoty zpracovávaných v bioplynových reaktorech, v budoucnu přispěje k rozvoji trhu se zemědělskými produkty šetrnými k životnímu prostředí a zvýší jeho konkurenceschopnost.

Odhadované jednotkové investiční náklady

BGU 75 kWel. ~ 9 000 €/kWel.

BGU 150 kWel. ~ 6 500 €/kWel.

BGU 250 kWel. ~ 6 000 €/kWel.

BGU do 500 kWel. ~ 4 500 €/kWel.

BGU 1 MWel. ~ 3 500 €/kWel.

Vyrobená elektrická a tepelná energie dokáže uspokojit nejen potřeby areálu, ale i přilehlé infrastruktury. Suroviny pro bioplynové stanice jsou navíc zdarma, což zajišťuje vysokou ekonomickou efektivitu po době návratnosti (4-7 let). Náklady na energii vyrobenou v bioplynových elektrárnách v čase nerostou, ale naopak klesají.





Bioplyn je plyn produkovaný fermentací biomasy. Tímto způsobem můžete získat vodík nebo metan. Zajímá nás metan jako alternativa zemního plynu. Metan je bezbarvý a bez zápachu a je vysoce hořlavý. Vzhledem k tomu, že suroviny na výrobu bioplynu máte doslova pod nohama, jsou náklady na takový plyn výrazně nižší než na zemní plyn a můžete na něm hodně ušetřit. Zde jsou čísla z Wikipedie „Z tuny dobytčí mrvy se získá 50-65 m³ bioplynu s obsahem metanu 60 %, 150-500 m³ bioplynu z různých typů rostlin s obsahem metanu až 70 % Maximální množství bioplynu je 1300 m³ s obsahem metanu až 87 % lze získat z tuku.", "V praxi se z 1 kg sušiny získá 300 až 500 litrů bioplynu."

Nástroje a materiály:
-Plastový kontejner 750 litrů;
-Plastový kontejner 500 litrů;
-Instalatérské trubky a adaptéry;
-Cement pro PVC trubky;
-Epoxidové lepidlo;
-Nůž;
-Pilka na kov;
-Kladivo;
- Vidlicové klíče;
-Plynové armatury (podrobnosti v kroku 7);




































Krok jedna: trochu více teorie
Před časem mistr vyrobil prototyp bioplynové stanice.


A byl bombardován otázkami a žádostmi o pomoc se shromážděním. V důsledku toho se o instalaci začaly zajímat i státní orgány (mistr žije v Indii).

V dalším kroku musel mistr provést úplnější instalaci. Zvažme, co to je.
-Zařízení se skládá ze skladovací nádrže, ve které je uložen organický materiál a mikroorganismy jej zpracovávají a uvolňují plyn.
- Takto získaný plyn se shromažďuje v zásobníku známém jako sběrač plynu. U modelu plovoucího typu se tato nádrž vznáší v zavěšení a pohybuje se nahoru a dolů v závislosti na množství plynu v ní uloženého
- Vodicí trubka pomáhá sběrné nádrži plynu pohybovat se uvnitř akumulační nádrže nahoru a dolů.
-Odpad je přiváděn přívodním potrubím uvnitř skladovací nádrže.
-Zcela recyklovaná suspenze proudí výstupním potrubím. Lze jej sbírat, ředit a používat jako rostlinné hnojivo.
-Z plynového potrubí je plyn přiváděn potrubím do spotřebičů (plynové sporáky, ohřívače vody, generátory)

Krok dva: výběr kontejneru
Při výběru kontejneru je třeba zvážit, kolik odpadu lze za den nasbírat. Podle mistra existuje pravidlo, kdy 5 kg odpadu vyžaduje nádobu o objemu 1000 litrů. U pána je to přibližně 3,5 - 4 kg. To znamená, že potřebná kapacita je 700-800 litrů. V důsledku toho velitel zakoupil kapacitu 750 litrů.
Instalace s plovoucím typem plynového potrubí, což znamená, že musíte vybrat nádobu tak, aby ztráty plynu byly minimální. Pro tyto účely byla vhodná nádrž o objemu 500 litrů. Tato nádoba o objemu 500 litrů se bude pohybovat uvnitř nádoby o objemu 750 litrů. Vzdálenost mezi stěnami dvou nádob je asi 5 cm na každé straně. Nádoby je potřeba vybrat tak, aby byly odolné vůči slunečnímu záření a agresivnímu prostředí.






Krok tři: Příprava nádrže
Odřízne horní část menší nádrže. Nejprve nožem udělá díru a poté ji vyřeže pilkou na železo podél linie řezu.













Horní část nádoby o objemu 750 litrů je také potřeba odříznout. Průměr řezané části je víko menší nádrže + 4 cm.














Krok čtyři: přívodní potrubí
Na dně větší nádrže musí být instalováno přívodní potrubí. Skrze něj se dovnitř bude nalévat biopalivo. Trubka má průměr 120 mm. Vyřízne díru do hlavně. Instaluje koleno. Spoj je z obou stran zajištěn epoxidovým lepidlem pro svařování za studena.


























Krok 5: potrubí pro vypouštění suspenze
Pro sběr suspenze je v horní části větší nádrže instalována trubka o průměru 50 mm a délce 300 mm.
















Krok šest: průvodce
Jak jste již pochopili, menší bude volně „plavat“ uvnitř velké nádoby. Jak se vnitřní nádrž naplní plynem, bude se zahřívat a naopak. Aby se mohl volně pohybovat nahoru a dolů, mistr vyrábí čtyři vodítka. V „uších“ dělá výřezy pro 32 mm trubku. Zajišťuje potrubí, jak je znázorněno na fotografii. Délka trubky 32 cm.
















K vnitřní nádobě jsou také připevněna 4 vodítka z trubek 40 mm.








Krok sedm: plynové armatury
Přívod plynu je rozdělen do tří sekcí: od plynového potrubí k potrubí, od potrubí k válci, od válce k plynovému sporáku.
Master potřebuje tři 2,5 m trubky se závitovými konci, 2 kohouty, těsnící těsnění, závitové adaptéry, pásku FUM a držáky pro upevnění.

















Pro instalaci plynových armatur udělá master otvor v horní části (dříve spodní část, tj. 500 litrová láhev je otočena dnem vzhůru) uprostřed. Instaluje armatury, utěsní spoj epoxidem.














Krok osmý: Montáž
Nyní musíte nádobu umístit na rovný, tvrdý povrch. Místo instalace by mělo být co nejslunnější. Vzdálenost mezi instalací a kuchyní by měla být minimální.


Instaluje trubky menšího průměru dovnitř vodicích trubek. Potrubí pro odvod přebytečné suspenze je prodlouženo.








Prodlužuje přívodní potrubí. Spoj je upevněn pomocí cementu pro PVC trubky.












Instaluje zásobník plynu uvnitř velké nádrže. Orientuje ho podél vodítek.






Krok devět: první spuštění
Pro prvotní spuštění bioplynové stanice tohoto objemu je potřeba cca 80 kg kravského hnoje. Hnůj se ředí 300 litry nechlorované vody. Master také přidává speciální přísadu pro urychlení růstu bakterií. Doplněk se skládá z koncentrované šťávy z cukrové třtiny, kokosu a palem. Zřejmě je to něco jako droždí. Plní tuto hmotu přes vstupní potrubí. Po naplnění je nutné přívodní potrubí umýt a nainstalovat zátku.












Po několika dnech začne zásobník plynu stoupat. Tím začal proces tvorby plynu. Jakmile je zásobník plný, je třeba vzniklý plyn odvětrat. První plyn obsahuje mnoho nečistot a v zásobní nádrži byl vzduch.




Krok desátý: palivo
Proces tvorby plynu začal a nyní musíme zjistit, co může a nemůže být použito jako palivo.
Jako palivo se tedy hodí: nahnilá zelenina, slupky ze zeleniny a ovoce, nepoužitelné mléčné výrobky, přepálené máslo, nasekaný plevel, odpad z dobytka a drůbeže atd. V instalaci lze využít mnoho nevyužitelného rostlinného a živočišného odpadu. Kousky je potřeba rozdrtit co nejjemněji. Tím se urychlí proces recyklace.






Nepoužívejte: cibulové a česnekové slupky, vaječné skořápky, kosti, vláknité materiály.




Nyní se podívejme na otázku množství naloženého paliva. Jak již bylo řečeno, taková kapacita vyžaduje 3,5 - 4 kg paliva. Zpracování paliva trvá od 30 do 50 dnů v závislosti na druhu paliva. Každý den přiložením 4 kg paliva se z něj během 30 dnů vyrobí denně cca 750 g plynu. Přeplnění jednotky povede k přebytku paliva, kyselosti a nedostatku bakterií. Mistr připomíná, že podle pravidel je potřeba 5 kg paliva denně na 1000 litrů objemu.
Krok jedenáct: Píst
Aby bylo nakládání paliva snazší, mistr vyrobil plunžr.

Jedním z problémů, které je třeba v zemědělství vyřešit, je likvidace hnoje a rostlinného odpadu. A to je poměrně vážný problém, který vyžaduje neustálou pozornost. Recyklace vyžaduje nejen čas a úsilí, ale také značné částky. Dnes existuje alespoň jeden způsob, jak tuto bolest hlavy proměnit ve zdroj příjmu: zpracování hnoje na bioplyn. Technologie je založena na přirozeném procesu rozkladu hnoje a rostlinných zbytků díky bakteriím, které obsahují. Celý úkol spočívá ve vytvoření speciálních podmínek pro co nejúplnější rozklad. Těmito podmínkami jsou nepřítomnost přístupu kyslíku a optimální teplota (40-50 o C).

Každý ví, jak se hnůj nejčastěji likviduje: dávají ho na hromady, pak ho po vykvašení vyvezou na pole. Vzniklý plyn se v tomto případě uvolní do atmosféry a unikne tam i 40 % dusíku obsaženého ve výchozí látce a většina fosforu. Výsledné hnojivo má k ideálu daleko.

Pro získání bioplynu je nutné, aby proces rozkladu hnoje probíhal bez přístupu kyslíku, v uzavřeném objemu. V tomto případě zůstává ve zbytkovém produktu dusík i fosfor a plyn se hromadí v horní části nádoby, odkud jej lze snadno odčerpat. Existují dva zdroje zisku: přímo plyn a účinné hnojivo. Kromě toho je hnojivo nejvyšší kvality az 99 % bezpečné: většina patogenních mikroorganismů a vajíček hlístů zahyne a semena plevelů obsažená v hnoji ztratí svou životaschopnost. Existují dokonce linky na balení tohoto zbytku.

Druhým předpokladem pro proces zpracování kejdy na bioplyn je udržování optimální teploty. Bakterie obsažené v biomase jsou při nízkých teplotách neaktivní. Začínají působit při okolní teplotě +30 o C. Navíc hnůj obsahuje dva druhy bakterií:


Nejúčinnější jsou termofilní zařízení s teplotami od +43 o C do +52 o C: v nich se hnůj zpracovává po dobu 3 dnů a výstup z 1 litru užitné plochy bioreaktoru je až 4,5 litru bioplynu (tj. maximální výkon). Ale udržování teploty +50 o C vyžaduje značný energetický výdej, který není rentabilní v každém klimatu. Bioplynové stanice proto často pracují při mezofilních teplotách. V tomto případě může být doba zpracování 12-30 dní, výtěžnost je přibližně 2 litry bioplynu na 1 litr objemu bioreaktoru.

Složení plynu se liší v závislosti na surovinách a podmínkách zpracování, ale je přibližně následující: metan - 50-70%, oxid uhličitý - 30-50% a obsahuje také malé množství sirovodíku (méně než 1 %) a velmi malá množství amoniaku, vodíku a sloučenin dusíku. V závislosti na konstrukci zařízení může bioplyn obsahovat značné množství vodní páry, což bude vyžadovat sušení (jinak prostě nebude hořet). Jak vypadá průmyslová instalace, ukazuje video.

Dá se říci, že jde o celý závod na výrobu plynu. Ale pro soukromou farmu nebo malou farmu jsou takové objemy k ničemu. Nejjednodušší zařízení na výrobu bioplynu je snadné vyrobit vlastníma rukama. Otázka však zní: Kam by měl být bioplyn poslán dál? Spalné teplo vzniklého plynu je od 5340 kcal/m3 do 6230 kcal/m3 (6,21 - 7,24 kWh/m3). Lze jej tedy dodávat do plynového kotle pro výrobu tepla (topení a ohřev vody), nebo do zařízení na výrobu elektřiny, do plynového sporáku atd. Takto využívá hnůj ze své křepelčí farmy Vladimír Rašin, projektant bioplynové stanice.

Ukazuje se, že pokud máte alespoň slušné množství hospodářských zvířat a drůbeže, můžete plně pokrýt potřeby své farmy na teplo, plyn a elektřinu. A pokud instalujete plynové instalace na auta, pak bude také poskytovat palivo pro vozový park. Vzhledem k tomu, že podíl energetických zdrojů na výrobních nákladech je 70-80%, můžete ušetřit pouze na bioreaktoru a pak vydělat spoustu peněz. Níže je screenshot ekonomického výpočtu rentability bioplynové stanice pro malou farmu (stav k září 2014). Farma se nedá nazvat malou, ale rozhodně není ani velká. Omlouváme se za terminologii - to je autorův styl.

Toto je přibližný rozpis požadovaných nákladů a možných výnosů Schémata pro domácí bioplynové stanice

Schémata domácích bioplynových stanic

Nejjednodušším schématem bioplynové stanice je uzavřená nádoba – bioreaktor, do které se nalévá připravená kejda. Podle toho je zde poklop pro nakládání hnoje a poklop pro vykládání zpracovaných surovin.

Nejjednodušší schéma bioplynové stanice bez jakýchkoli zvonků a píšťalek

Nádoba není zcela naplněna substrátem: 10-15 % objemu by mělo zůstat volných pro sběr plynu. Výstupní potrubí plynu je zabudováno do víka nádrže. Vzhledem k tomu, že výsledný plyn obsahuje poměrně velké množství vodní páry, nebude v této formě hořet. Proto je nutné jej protáhnout vodním uzávěrem, aby se vysušil. V tomto jednoduchém zařízení bude většina vodní páry kondenzovat a plyn bude dobře hořet. Poté je vhodné plyn očistit od nehořlavého sirovodíku a teprve poté jej lze přivádět do plynojemu - nádoby na sběr plynu. A odtud může být distribuován spotřebitelům: přiváděn do kotle nebo plynové trouby. Podívejte se na video, abyste viděli, jak vyrobit filtry pro bioplynovou stanici vlastníma rukama.

Velké průmyslové instalace jsou umístěny na povrchu. A to je v zásadě pochopitelné - objem zemních prací je příliš velký. Ale na malých farmách je mísa bunkru pohřbena v zemi. To vám za prvé umožňuje snížit náklady na udržování požadované teploty a za druhé, na soukromém dvorku je již dostatek všech druhů zařízení.

Kontejner může být odebrán hotový nebo vyrobený z cihel, betonu atd. ve vykopané jámě. V tomto případě se ale budete muset postarat o těsnost a nepropustnost vzduchu: proces je anaerobní – bez přístupu vzduchu, proto je nutné vytvořit vrstvu neprostupnou pro kyslík. Struktura se ukazuje jako vícevrstvá a výroba takového bunkru je dlouhý a nákladný proces. Proto je levnější a jednodušší hotovou nádobu zakopat. Dříve to byly nutně kovové sudy, často vyrobené z nerezové oceli. Dnes, s příchodem PVC kontejnerů na trh, je můžete použít. Jsou chemicky neutrální, mají nízkou tepelnou vodivost, dlouhou životnost a jsou několikanásobně levnější než nerez.

Ale výše popsaná bioplynová stanice bude mít nízkou produktivitu. Pro aktivaci procesu zpracování je nutné aktivní míchání hmoty umístěné v násypce. V opačném případě se na povrchu nebo v tloušťce substrátu tvoří krusta, která zpomaluje proces rozkladu a na výstupu se tvoří méně plynu. Míchání se provádí jakýmkoli dostupným způsobem. Například, jak je ukázáno na videu. V tomto případě lze provést jakýkoli pohon.

Existuje ještě jeden způsob promíchání vrstev, který je však nemechanický - barbitace: vzniklý plyn je pod tlakem přiváděn do spodní části nádoby s hnojem. Plynové bubliny stoupající vzhůru rozbijí kůru. Vzhledem k tomu, že je dodáván stejný bioplyn, nedojde k žádným změnám podmínek zpracování. Také tento plyn nelze považovat za spotřebu – opět skončí v plynojemu.

Jak bylo uvedeno výše, dobrý výkon vyžaduje zvýšené teploty. Abyste za udržování této teploty neutratili příliš mnoho peněz, musíte se postarat o izolaci. Jaký typ tepelného izolantu zvolit, je samozřejmě na vás, ale dnes je nejoptimálnější pěnový polystyren. Nebojí se vody, netrpí houbami a hlodavci, má dlouhou životnost a vynikající tepelně izolační vlastnosti.

Tvar bioreaktoru může být různý, ale nejběžnější je válcový. Není to ideální z hlediska náročnosti míchání substrátu, ale používá se to častěji, protože lidé nasbírali se stavbou takových nádob mnoho zkušeností. A pokud je takový válec rozdělen přepážkou, pak je lze použít jako dvě samostatné nádrže, ve kterých se proces posouvá v čase. V tomto případě lze do přepážky zabudovat topné těleso a vyřešit tak problém udržení teploty ve dvou komorách najednou.

V nejjednodušší verzi jsou domácí bioplynové stanice obdélníková jáma, jejíž stěny jsou vyrobeny z betonu a pro těsnost jsou ošetřeny vrstvou skelných vláken a polyesterové pryskyřice. Tato nádoba je opatřena víkem. Použití je extrémně nepohodlné: zahřívání, míchání a odstraňování fermentované hmoty je obtížné realizovat a je nemožné dosáhnout úplného zpracování a vysoké účinnosti.

O něco lepší je situace u zákopových bioplynových úpraven kejdy. Mají zkosené hrany, což usnadňuje nakládání čerstvého hnoje. Pokud uděláte dno ve spádu, tak se fermentovaná hmota samospádem posune na jednu stranu a bude se snáze vybírat. V takových instalacích je nutné zajistit tepelnou izolaci nejen stěn, ale i víka. Realizovat takovou bioplynovou stanici vlastníma rukama není těžké. Nelze v něm ale dosáhnout úplného zpracování a maximálního množství plynu. I s topením.

Základní technické problémy byly vyřešeny a nyní znáte několik způsobů, jak postavit zařízení na výrobu bioplynu z hnoje. Stále existují technologické nuance.

Co lze recyklovat a jak dosáhnout dobrých výsledků

Hnůj jakéhokoli zvířete obsahuje organismy nezbytné pro jeho zpracování. Bylo zjištěno, že na fermentačním procesu a produkci plynu se podílí více než tisíc různých mikroorganismů. Nejdůležitější roli hrají metanotvorné látky. Předpokládá se také, že všechny tyto mikroorganismy se nacházejí v optimálních poměrech v dobytčím hnoji. V každém případě při zpracování tohoto druhu odpadu v kombinaci s rostlinnou hmotou se uvolňuje největší množství bioplynu. V tabulce jsou uvedeny průměrné údaje pro nejběžnější druhy zemědělského odpadu. Vezměte prosím na vědomí, že toto množství plynu lze získat za ideálních podmínek.

Pro dobrou produktivitu je nutné udržovat určitou vlhkost podkladu: 85-90%. Musí se ale používat voda, která neobsahuje cizí chemikálie. Rozpouštědla, antibiotika, detergenty atd. mají negativní vliv na procesy. Také, aby proces probíhal normálně, kapalina by neměla obsahovat velké úlomky. Maximální velikosti fragmentů: 1*2 cm, menší jsou lepší. Pokud tedy plánujete přidat bylinné přísady, musíte je namlít.

Pro normální zpracování v substrátu je důležité udržovat optimální hodnotu pH: v rozmezí 6,7-7,6. Prostředí má obvykle normální kyselost a jen občas se kyselinotvorné bakterie vyvíjejí rychleji než bakterie tvořící metan. Pak se prostředí stává kyselým, produkce plynu klesá. Pro dosažení optimální hodnoty přidejte do substrátu běžné vápno nebo sodu.

Nyní něco málo k času potřebnému ke zpracování hnoje. Obecně platí, že doba závisí na vytvořených podmínkách, ale první plyn může začít proudit již třetí den po začátku fermentace. Nejaktivnější tvorba plynu nastává, když se hnůj rozloží o 30–33 %. Abyste měli představu o čase, řekněme, že po dvou týdnech se substrát rozloží o 20–25 %. To znamená, že optimálně by zpracování mělo trvat měsíc. V tomto případě je hnojivo nejvyšší kvality.

Výpočet objemu zásobníku pro zpracování

Pro malé farmy je optimální instalace konstantní – to znamená, že se čerstvý hnůj denně dodává v malých dávkách a ve stejných dávkách se odstraňuje. Aby proces nebyl narušen, podíl denní zátěže by neměl přesáhnout 5 % zpracovávaného objemu.

Domácí zařízení pro zpracování hnoje na bioplyn nejsou vrcholem dokonalosti, ale jsou docela efektivní

Na základě toho snadno určíte potřebný objem nádrže pro domácí bioplynovou stanici. Denní objem chlévské mrvy z vaší farmy (již ve zředěném stavu s vlhkostí 85-90%) je potřeba vynásobit 20 (to je pro mezofilní teploty, pro teplomilné budete muset násobit 30). K výslednému číslu je třeba přidat dalších 15-20% - volný prostor pro sběr bioplynu pod kopulí. Znáte hlavní parametr. Veškeré další náklady a parametry systému závisí na tom, jaké schéma bioplynové stanice je pro realizaci zvoleno a jak vše uděláte. Je docela možné vystačit si s improvizovanými materiály, nebo si můžete objednat instalaci na klíč. Vývoj továrny bude stát od 1,5 milionu eur, instalace z Kulibinů budou levnější.

Zákonná registrace

Instalace bude muset být koordinována s SES, plynárenskou inspekcí a hasiči. Budete potřebovat:

  • Technologické schéma instalace.
  • Plán rozmístění zařízení a komponentů s ohledem na samotnou instalaci, místo instalace tepelné jednotky, umístění potrubí a energetických rozvodů a připojení čerpadel. Schéma by mělo označovat hromosvod a přístupové cesty.
  • Pokud bude instalace umístěna uvnitř, pak bude nutný i plán větrání, který zajistí minimálně osminásobnou výměnu veškerého vzduchu v místnosti.

Jak vidíme, bez byrokracie se zde neobejdeme.

Na závěr něco málo o výkonu instalace. V průměru za den vyrobí bioplynová stanice objem plynu dvojnásobek užitečného objemu zásobníku. To znamená, že 40 m 3 kejdy vyprodukuje 80 m 3 plynu za den. Přibližně 30 % bude vynaloženo na zajištění samotného procesu (hlavní nákladovou položkou je vytápění). Tito. na výstupu obdržíte 56 m 3 bioplynu za den. Podle statistik je k pokrytí potřeb tříčlenné rodiny a vytápění průměrně velkého domu potřeba 10 m 3 . V čistém zůstatku máte 46 m3 za den. A to s malou instalací.

Výsledek

Investicí určité finanční částky do zřízení bioplynové stanice (vlastníma rukama nebo na klíč) uspokojíte nejen vlastní potřeby a potřeby tepla a plynu, ale budete moci plyn prodávat, as stejně jako vysoce kvalitní hnojiva vzniklá zpracováním.

Téma alternativních paliv je aktuální již několik desetiletí. Bioplyn je přírodní zdroj paliva, který si můžete vyrobit a využít sami, zvláště pokud máte hospodářská zvířata.

co to je

Složení bioplynu je podobné tomu, který se vyrábí v průmyslovém měřítku. Fáze výroby bioplynu:

  1. Bioreaktor je nádoba, ve které je biologická hmota zpracovávána anaerobními bakteriemi ve vakuu.
  2. Po nějaké době se uvolňuje plyn skládající se z metanu, oxidu uhličitého, sirovodíku a dalších plynných látek.
  3. Tento plyn se čistí a odstraňuje z reaktoru.
  4. Recyklovaná biomasa je vynikající hnojivo, které se odstraňuje z reaktoru za účelem obohacení polí.

Výroba bioplynu vlastníma rukama doma je možná za předpokladu, že žijete na vesnici a máte přístup k živočišnému odpadu. Je to dobrá volba paliva pro chovy hospodářských zvířat a zemědělské podniky.

Výhodou bioplynu je, že snižuje emise metanu a poskytuje alternativní zdroj energie. V důsledku zpracování biomasy vzniká hnojivo pro zeleninové zahrady a pole, což je další výhoda.

Chcete-li vyrobit svůj vlastní bioplyn, musíte postavit bioreaktor na zpracování hnoje, ptačího trusu a dalšího organického odpadu. Použité suroviny jsou:

  • odpadní voda;
  • sláma;
  • tráva;
  • říční bahno

Je důležité zabránit vstupu chemických nečistot do reaktoru, protože narušují proces zpracování.

Případy užití

Zpracování hnoje na bioplyn umožňuje získat elektrickou, tepelnou a mechanickou energii. Toto palivo se používá v průmyslovém měřítku nebo v soukromých domech. Používá se pro:

  • topení;
  • osvětlení;
  • topná voda;
  • provoz spalovacích motorů.

Pomocí bioreaktoru si můžete vytvořit vlastní energetickou základnu pro napájení vašeho soukromého domu nebo zemědělské výroby.

Tepelné elektrárny využívající bioplyn jsou alternativním způsobem vytápění soukromé farmy nebo malé vesnice. Organický odpad lze přeměnit na elektřinu, což je mnohem levnější, než když ho dopravíte na místo a budete platit účty za energie. Bioplyn lze využít k vaření na plynových sporákech. Velkou výhodou biopaliva je, že se jedná o nevyčerpatelný, obnovitelný zdroj energie.

Účinnost biopaliv

Bioplyn z podestýlky a hnoje je bez barvy a bez zápachu. Poskytuje stejné množství tepla jako zemní plyn. Jeden metr krychlový bioplynu poskytuje stejné množství energie jako 1,5 kg uhlí.

Farmy nejčastěji odpad z hospodářských zvířat nelikvidují, ale ukládají je v jednom prostoru. V důsledku toho se metan uvolňuje do atmosféry a hnůj ztrácí své vlastnosti jako hnojivo. Včas zpracovaný odpad přinese farmě mnohem více výhod.

Tímto způsobem lze snadno vypočítat účinnost likvidace hnoje. Průměrná kráva vyprodukuje 30-40 kg hnoje denně. Tato hmota produkuje 1,5 metru krychlového plynu. Z tohoto množství se vyrobí 3 kW/h elektřiny.

Jak postavit biomateriálový reaktor

Bioreaktory jsou betonové nádoby s otvory pro odvod surovin. Před výstavbou je třeba vybrat místo na místě. Velikost reaktoru závisí na množství biomasy, kterou denně máte. Nádobu by měla naplnit do 2/3.

Pokud je málo biomasy, můžete místo betonové nádoby vzít železný sud, například obyčejný sud. Musí být ale pevný, s kvalitními svary.

Množství vyrobeného plynu přímo závisí na objemu surovin. V malé nádobce toho dostanete trochu. Abyste získali 100 metrů krychlových bioplynu, musíte zpracovat tunu biologické hmoty.

Pro zvýšení pevnosti instalace se obvykle zakopává do země. Reaktor musí mít vstupní potrubí pro zavážení biomasy a výstup pro odvod odpadního materiálu. V horní části nádrže by měl být otvor, kterým je bioplyn vypouštěn. Je lepší jej uzavřít vodním uzávěrem.

Pro správnou reakci musí být nádoba hermeticky uzavřena, bez přístupu vzduchu. Vodní uzávěr zajistí včasné odstranění plynů, což zabrání explozi systému.

Reaktor pro velkou farmu

Jednoduchá konstrukce bioreaktoru je vhodná pro malé farmy s 1-2 zvířaty. Pokud vlastníte farmu, je nejlepší nainstalovat průmyslový reaktor, který zvládne velké objemy paliva. Nejlepší je zapojit speciální společnosti, které se podílejí na vývoji projektu a instalaci systému.

Průmyslové komplexy se skládají z:

  • Meziskladovací nádrže;
  • Míchací zařízení;
  • Malá tepelná elektrárna, která poskytuje energii pro vytápění budov a skleníků a také elektřinu;
  • Nádoby na fermentovaný hnůj používaný jako hnojivo.

Nejúčinnější možností je postavit jeden komplex pro několik sousedních farem. Čím více biomateriálu se zpracuje, tím více energie se v důsledku toho vyrobí.

Před příjmem bioplynu musí být průmyslová zařízení schválena hygienickou a epidemiologickou stanicí, požární a plynovou inspekcí. Jsou zdokumentovány, existují speciální normy pro umístění všech prvků.

Jak vypočítat objem reaktoru

Objem reaktoru se odvíjí od množství denně produkovaného odpadu. Pamatujte, že nádoba musí být pro efektivní kvašení plná pouze ze 2/3. Zvažte také dobu kvašení, teplotu a druh suroviny.

Před odesláním do fermentoru je nejlepší hnůj naředit vodou. Zpracování hnoje při teplotě 35-40 stupňů bude trvat asi 2 týdny. Pro výpočet objemu určete počáteční objem odpadu s vodou a přidejte 25-30%. Objem biomasy by měl být každé dva týdny stejný.

Jak zajistit aktivitu biomasy

Pro správnou fermentaci biomasy je nejlepší směs zahřát. V jižních oblastech teplota vzduchu podporuje nástup fermentace. Pokud bydlíte na severu nebo ve střední zóně, můžete připojit další topná tělesa.

Pro zahájení procesu je zapotřebí teplota 38 stupňů. Existuje několik způsobů, jak to zajistit:

  • Cívka pod reaktorem připojená k topnému systému;
  • Topná tělesa uvnitř nádoby;
  • Přímý ohřev nádoby elektrickými topnými zařízeními.

Biologická hmota již obsahuje bakterie, které jsou potřebné k výrobě bioplynu. Probudí se a začnou činnost, když teplota vzduchu stoupne.

Nejlepší je vytápět je automatickými topnými systémy. Zapnou se, když studená hmota vstoupí do reaktoru, a automaticky se vypnou, když teplota dosáhne požadované hodnoty. Takové systémy jsou instalovány v kotlích na ohřev vody, lze je zakoupit v obchodech s plynovými zařízeními.

Pokud zajistíte ohřev na 30-40 stupňů, bude zpracování trvat 12-30 dní. Záleží na složení a objemu hmoty. Při zahřátí na 50 stupňů se aktivita bakterií zvyšuje a zpracování trvá 3-7 dní. Nevýhodou takových instalací jsou vysoké náklady na udržování vysokých teplot. Jsou srovnatelné s množstvím přijatého paliva, takže systém se stává neúčinným.

Dalším způsobem, jak aktivovat anaerobní bakterie, je míchání biomasy. Hřídele si můžete do kotle nainstalovat sami a v případě potřeby vysunout rukojeť, aby se hmota promíchala. Mnohem pohodlnější je ale navrhnout automatický systém, který bude hmotu míchat bez vaší účasti.

Správný odvod plynu

Bioplyn z hnoje je odváděn přes horní kryt reaktoru. Během procesu kvašení musí být pevně uzavřen. Obvykle se používá vodní uzávěr. Řídí tlak v systému, při jeho zvýšení se víko zvedne a aktivuje se vypouštěcí ventil. Jako protizávaží se používá závaží. Na výstupu se plyn čistí vodou a dále proudí trubicemi. Čištění vodou je nutné k odstranění vodní páry z plynu, jinak se nespálí.

Než lze bioplyn zpracovat na energii, musí se akumulovat. Měl by být skladován v plynové nádrži:

  • Je vyroben ve tvaru kopule a instalován na výstupu z reaktoru.
  • Nejčastěji je vyroben ze železa a potažen několika vrstvami barvy, aby se zabránilo korozi.
  • V průmyslových komplexech je plynová nádrž samostatná nádrž.

Další možnost výroby plynového držáku: použijte sáček z PVC. Tento elastický materiál se při plnění vaku natahuje. V případě potřeby může skladovat velké množství bioplynu.

Podzemní závod na výrobu biopaliv

Pro úsporu místa je nejlepší vybudovat podzemní instalace. To je nejjednodušší způsob, jak získat bioplyn doma. Chcete-li zřídit podzemní bioreaktor, musíte vykopat díru a vyplnit její stěny a dno železobetonem.

Na obou stranách nádoby jsou vytvořeny otvory pro vstupní a výstupní potrubí. Kromě toho by výstupní potrubí mělo být umístěno u základny nádoby pro odčerpávání odpadní hmoty. Jeho průměr je 7-10 cm.Vstupní otvor o průměru 25-30 cm je nejlépe umístěn v horní části.

Instalace je nahoře obložena zdivem a je instalována plynová nádrž pro příjem bioplynu. Na výstupu z nádoby je třeba vytvořit ventil pro regulaci tlaku.

Bioplynovou stanici lze zakopat na dvoře soukromého domu a napojit na ni splaškové a živočišné odpady. Recyklační reaktory mohou zcela pokrýt rodinné potřeby elektřiny a tepla. Další výhodou je pořízení hnojiva pro vaši zahradu.

DIY bioreaktor je způsob, jak získat energii z pastvy a vydělat peníze z hnoje. Snižuje náklady na energii farmy a zvyšuje ziskovost. Můžete to udělat sami nebo si objednat instalaci. Cena závisí na objemu, od 7 000 rublů.

Podobné články