Instalacja do produkcji biogazu (tani gaz do samodzielnego montażu). Metody samodzielnej produkcji biogazu Instalacja do produkcji biogazu u3

05.09.2023

Cechy przetwarzania odpadów organicznych w bioinstalacjach przydomowych. Przetwarzanie odpadów organicznych bez dostępu tlenu to wysoce efektywny sposób na uzyskanie wysokiej jakości nawozów organicznych oraz przyjaznego dla środowiska nośnika energii, jakim jest biogaz. Ponadto ta metoda utylizacji odpadów jest całkowicie bezpieczna dla środowiska.

Biogaz to gaz składający się w przybliżeniu z 60% metanu i 40% dwutlenku węgla (CO2). Różne gatunki drobnoustrojów metabolizują węgiel z substratów organicznych w warunkach beztlenowych (beztlenowych) (Tabela 4).

Uzysk biogazu (m3) z jednej tony materii organicznej
Rodzaj surowców organicznych	Wyjście gazu, m3 na tonę surowca
Obornik bydlęcy
Świński nawóz
Ptasie odchody
Końskie łajno
Obornik owiec
Kiszonka z kukurydzy
Kiszonka z trawy
Świeża trawa

Liście buraka cukrowego
Kiszone liście buraka cukrowego

Jest to proces tzw. gnicia, czyli fermentacji beztlenowej.

Fermentacja metanowa jest złożonym procesem beztlenowym (bez dostępu powietrza), który zachodzi w wyniku życiowej aktywności mikroorganizmów i towarzyszy mu szereg reakcji biochemicznych. Temperatura fermentacji wynosi 35°C (proces mezofilny) lub 50°C (proces termofilny). Metodę tę należy ocenić jako lokalny środek ochrony środowiska, który jednocześnie poprawia bilans energetyczny gospodarki, gdyż możliwe jest zorganizowanie gospodarki niskoodpadowej i energooszczędnej.

Podczas przetwarzania gnojowicy o wilgotności do 90-91% w instalacji do metanu powstają trzy podstawowe produkty: osad odwodniony, biogaz i odpady płynne. Odwodniony osad jest bezwonny, nie zawiera chorobotwórczej mikroflory, a kiełkowanie nasion chwastów jest zredukowane do zera. Ogólnie rzecz biorąc, osad odwodniony jest wysoce skoncentrowanym, zdezynfekowanym, dezodoryzowanym nawozem organicznym, odpowiednim do bezpośredniego stosowania do gleby. Wykorzystywany jest także jako surowiec do produkcji wermikompostu. Fermentacja metanowa poprawia jakość substratu. Dzieje się tak dlatego, że podczas fermentacji metanowej bez dostępu tlenu azot amonowy ulega przemianie do postaci amonowej, co następnie w procesie fermentacji tlenowej ogranicza straty azotu. Substrat uzyskany z przefermentowanego obornika i ściółki pozwala zwiększyć plony o 15-40%.

Od 1920 roku ze ścieków ściekowych produkuje się na szeroką skalę biogaz. W miastach europejskich flotę miejskich ciężarówek zaczęto przestawiać na napędzanie biogazem w 1937 roku. W czasie II wojny światowej i okresu powojennego badano i propagowano produkcję biogazu z odpadów organicznych. W związku ze spadkiem cen ropy naftowej w latach 60-tych zahamowany został rozwój technologii biogazowych. W krajach rozwijających się powszechne stały się proste biogazownie. W Chinach powstały już miliony takich instalacji typu „przydomowego”. W Indiach zbudowano około 70 milionów egzemplarzy. W krajach rozwiniętych po kryzysie 1973 r. upowszechniły się wielkoskalowe biogazownie. Stało się możliwe szybkie fermentowanie ścieków w filtrach beztlenowych przy stosunkowo niskiej temperaturze fermentacji.

Wśród różnorodnych biogazowni, które działają dziś w wielu krajach świata, znajdują się instalacje o objętości reaktorów od kilku do kilku tysięcy metrów sześciennych. Tradycyjnie można je podzielić na:

Mały lub domowy - objętość reaktora do 20 m3;

Gospodarstwo - 20-200 m3;

Średni - 200-500 m3;

Duże - ponad 500 m3

Zalety biogazowni:

Agronomia - możliwość uzyskania wysoce skutecznych nawozów organicznych;

Energia - produkcja biogazu;

Ekologiczne - neutralizacja negatywnego wpływu odpadów na środowisko;

Społeczne – poprawa warunków życia, co jest szczególnie ważne dla mieszkańców obszarów wiejskich.

Wiele krajów szeroko wykorzystuje potencjał, jaki daje ta metoda przetwarzania odpadów. Niestety, na Ukrainie już teraz pozostaje to dość egzotyczne i jest stosowane w praktyce w odosobnionych przypadkach, w szczególności do beztlenowego przetwarzania odpadów organicznych na nawozy, co jest istotne w obecnych warunkach. Nawet kryzys energetyczny nie pobudził rozwoju tej technologii wytwarzania energii, podczas gdy w niektórych krajach, np. w Indiach i Chinach, od dawna funkcjonują krajowe programy recyklingu odpadów w biozakładach. Technologia ta pokrywa znaczny procent zapotrzebowania na energię w wielu krajach Europy, a w Anglii jeszcze przed 1990 rokiem planowano dostarczać ludności wiejskiej gaz „własnej produkcji”.

Rysunek 41. BiogazowniaRysunek 42.indyjski

biogazownia w Etiopii

Nie przeceniając znaczenia dużych biogazowni, warto zwrócić szczególną uwagę na zalety małych biogazowni. Są tanie, dostępne do budowy metodami indywidualnymi i przemysłowymi, proste i bezpieczne w utrzymaniu, a produkty powstałe w nich z przetworzenia odpadów organicznych – biogaz i wysokiej jakości nawozy organiczne – mogą być wykorzystane bezpośrednio na potrzeby gospodarstwa bez ponoszenia kosztów transportu.

Zaletami małych biogazowni jest dostępność lokalnych materiałów do budowy biogazowni, możliwość konserwacji przez właściciela, brak konieczności rozliczania, transportu na duże odległości i przygotowania do wykorzystania biogazu.

Małe biogazownie mają też pewne wady w porównaniu do dużych. Tutaj trudniej jest zautomatyzować i zmechanizować procesy przygotowania podłoża oraz pracę samych instalacji; rozdrabnianie podłoża, jego podgrzewanie, załadunek i rozładunek, magazynowanie przed i po obróbce, co z góry determinuje zapotrzebowanie na pojemniki do przechowywania odpadów pofermentacyjnych , jest problematyczne. Dodatkowo, aby doprowadzić substrat do stężenia wymaganego do fermentacji, należy zaopatrzyć się w drugi pojemnik i pewną ilość wody. Aby obniżyć koszty wody, warto rozważyć możliwość jej ponownego wykorzystania. Problemy pojawiają się także przy odwadnianiu sfermentowanej masy. Najczęściej zespoły służące do mechanizacji pracy (mielenia, mieszania, podgrzewania, podawania przetworzonych produktów itp.) w dużych instalacjach nie nadają się do stosowania w małych ze względu na swoje parametry techniczne i wysoki koszt.

Rośliny przydomowe wytwarzają niewielkie ilości biogazu, dlatego trudniej jest zorganizować procesy jego odwadniania i oczyszczania z zanieczyszczeń składników niepalnych.

Problemem funkcjonowania małych biogazowni jest nierównomierność procesu produkcji biogazu w różnych porach roku. W letnim okresie eksploatacji pojawiają się problemy, gdyż w przypadku obecności nagrzewnicy gazowej na podgrzanie substratu zostanie zużyta mniejsza ilość biogazu własnej produkcji, a jego ilość handlowa będzie większa niż zimą. Latem, gdy zwierzęta wypasane są na pastwisko, zmniejsza się ilość odpadów, stanowiących surowiec do bioreaktora. W ramach takich instalacji niewłaściwe jest zapewnienie jednostek do znacznej akumulacji biogazu – gdy wytworzy się więcej gazu, niż potrzeba gospodarczo, będzie on po prostu musiał zostać wypuszczony do atmosfery.

Ale tak czy inaczej, beztlenowe przetwarzanie odpadów organicznych jest wysoce efektywnym i opłacalnym sposobem na uzyskanie wysokiej jakości nawozów organicznych i przyjaznych dla środowiska nośników energii. Małe przydomowe biogazownie-humus z reaktorem o pojemności do 20 m3 można polecić do montażu na niemal każdym podwórku wiejskim, na którym gromadzą się odpady organiczne.

Do głównych współczesnych trendów w rozwoju technologii biogazowych można zaliczyć:

Fermentacja substratów wieloskładnikowych;

Zastosowanie „suchej” fermentacji beztlenowej do produkcji biogazu z roślin energetycznych;

Tworzenie scentralizowanych stacji biogazu o wysokiej wydajności i tym podobnych.

Wyróżnia się cztery główne typy realizacji technologii fermentacji beztlenowej, a mianowicie: zakryte laguny i komory fermentacyjne pracujące w trybie reaktora mieszającego oraz reaktora z nośnikiem biomasy. Techniczna i ekonomiczna wykonalność zastosowania tego lub innego rodzaju biogazu zależy głównie od wilgotności substratów i warunków klimatycznych panujących na obszarze, na którym zlokalizowana jest biogazownia. Rodzaj zastosowanego bioreaktora ma wpływ na całkowity czas trwania procesu metanizacji.

Laguny kryte zaleca się stosować w klimacie ciepłym i umiarkowanym – do odpadów gnojowicowych niezawierających wtrąceń o znacznej szorstkości hydraulicznej. Takie reaktory nie są specjalnie ogrzewane i dlatego uważa się je za mało intensywne. Czas rozkładu materii organicznej w celu ustabilizowania odpadów jest znacznie dłuższy niż w reaktorach z intensywnym trybem fermentacji.

Reaktory z trybem intensywnej fermentacji obejmują reaktory podgrzewane różnych typów. Istnieją dwie zasadnicze różnice pomiędzy konstrukcjami takich reaktorów, które zależą od właściwości fermentowanych substratów. W reaktorach pierwszego typu fermentuje się substraty z przewagą odpadów gnojowych. Najpopularniejszym typem tego typu reaktorów są cylindryczne reaktory betonowe lub stalowe z kolumną centralną, pokrytą elastyczną membraną, która służy do uszczelnienia konstrukcji i akumulacji wytworzonego biogazu. Reaktory takie działają na zasadzie mieszania całkowitego, gdy każdą świeżą porcję mieszaniny substratów wyjściowych miesza się z całą masą fermentacyjną reaktora. Podstawową konstrukcję takich reaktorów pokazano na rysunku 43.

Ryc.43 . Komora fermentacyjna typu pionowego

2 - przepełnienie podłoża;

3 - pompa zasilająca powietrzem;

4 - izolacja termiczna zbiornika metanu;

5 - kolumna środkowa podtrzymująca membranę zbiornika gazu przed opadaniem;

6 - urządzenie mieszające;

7 - napęd urządzenia mieszającego;

8 - obszar usług;

9 - membrana zbiornika gazu;

10 - poziom napełnienia zbiornika metanu;

11 - wysokość podniesienia membrany zbiornika gazu;

12 - rurociągi grzewcze

Innym typem reaktora na substraty ciekłe jest reaktor poziomy, działający na zasadzie wyporu. W takich konstrukcjach początkowa mieszanina substratów jest dostarczana z jednej strony i usuwana z drugiej. W tym przypadku materia organiczna ulega kolejnym przemianom za sprawą konsorcjum mikroorganizmów obecnych już w pierwotnym podłożu. Reaktory takie można uznać za mniej wydajne pod względem intensywności procesu, jednak w nich, dzięki przestrzennemu oddzieleniu punktów wejścia substratów świeżych i punktów wyjścia substratów fermentowanych, możliwe jest zminimalizowanie ryzyka uwolnienie niesfermentowanej porcji świeżych substratów wraz z substratem przefermentowanym (który jest usuwany ze zbiornika metanu). Reaktory tego typu zaleca się stosować do małych objętości fermentowanych substratów.

Reaktory kolejnego typu przeznaczone są do metanizacji suchych mieszanin organicznych, w których dominują kosubstraty pochodzące z upraw roślin energetycznych. Reaktory tego typu zyskują na popularności wraz z upowszechnieniem się technologii „suchej” fermentacji upraw roślin energetycznych. Cechą charakterystyczną takich zbiorników na metan jest to, że są one projektowane jako reaktory pełnowyporowe.

Z technologicznego punktu widzenia proces produkcji biogazu z materii organicznej jest wieloetapowy. Polega na procesie przygotowania substratów do fermentacji, procesie biologicznego rozkładu substancji, pofermentacji (opcjonalnie), obróbce przefermentowanego substratu i wyekstrahowanego biogazu, przygotowaniu ich do wykorzystania lub utylizacji na miejscu. Rysunek 2 przedstawia schematyczny diagram blokowy typowej rolniczej stacji biogazu do współfermentacji odpadów obornika i kosubstratów organicznych.

Ryż. 44. Schemat ideowy typowej stacji biogazu rolniczego

Przygotowanie substratu do fermentacji polega na zebraniu i ujednorodnieniu (wymieszaniu) substratu. Do gromadzenia substratu, w zależności od jego projektowej ilości, budowany jest zbiornik magazynowy, wyposażony w specjalne urządzenie mieszające oraz pompę, która następnie dostarczy przygotowany substrat do reaktora (zbiornik na metan). W zależności od rodzaju substratów, system przygotowania substancji może być rozbudowany o moduły do rozdrabniania lub sterylizacji kosubstratów (w razie potrzeby).

Po wstępnym przygotowaniu wcześniej obliczona ilość substratu pompowana jest za pomocą pomp systemem rurociągów do reaktora. W reaktorze (zbiorniku metanu) podłoże ulega zniszczeniu z udziałem mikrobiocenozy w obliczonym okresie czasu, zależnym od wybranego reżimu temperaturowego. Komora fermentacyjna wyposażona jest w system rurociągów grzewczych, urządzenie mieszające (eliminujące możliwość rozwarstwiania się medium i tworzenia się skorupy, równomierny podział substancji odżywczych dla środowiska mikrobiologicznego i wyrównywanie temperatury podłoża), systemy usuwania wyekstrahowanego biogazu i odprowadzania przefermentowanego substratu. Dodatkowo komora fermentacyjna wyposażona jest w układ doprowadzenia powietrza, którego niewielka ilość potrzebna jest do oczyszczenia biogazu z siarkowodoru poprzez strącanie biochemiczne.

Stopień rozkładu materii organicznej w momencie zakończenia tworzenia się aktywnego gazu zbliża się do 70-80%. W tym stanie przefermentowaną masę organiczną można wprowadzić do układu separacji, aby w specjalnym separatorze dokonać podziału na część stałą i płynną.

Istnieje kilka schematów zagospodarowania wydobytego biogazu, z których głównym jest spalanie biogazu w bezpośrednio na miejscu biogazowni w kogeneracji, z produkcją energii elektrycznej i ciepła, które wykorzystywane są na potrzeby własne gospodarstwa i stacji biogazu . Dodatkowo część energii elektrycznej przekazywana jest do sieci elektroenergetycznej.

Głównym substratem do fermentacji beztlenowej jest z reguły obornik zwierzęcy i drobiowy, a także odpady z rzeźni. Substraty tego pochodzenia zawierają najwięcej mikroorganizmów niezbędnych do organizacji i przebiegu procesu fermentacji metanowej, gdyż są one już obecne w żołądku zwierząt.

Jak pokazuje doświadczenie Niemiec, większość instalacji pracuje na mieszaninie kosubstratów o różnych proporcjach. Kraj wdrożył specjalny program mający na celu zebranie i analizę danych z ponad 60 reprezentatywnych działających biogazowni. Stacji jest dość dużo (około 45%), gdzie jako główny substrat wykorzystuje się obornik w ilości 75-100% całkowitej objętości mieszanki. Istnieje jednak również wiele stacji, w których zawartość gnojowicy jest mniejsza niż 50%. Oznacza to, że biogazownie w Niemczech w dużej mierze wykorzystują potencjał nie tylko odpadów obornikowych, ale także różnorodnych dodatkowych kosubstratów przy produkcji biogazu.

Analiza danych dotyczących produkcji biogazu na tych stacjach wykazała, że wraz ze wzrostem zawartości cząstek kosubstratu w mieszaninie wzrasta wydajność właściwa metanu. Najpopularniejszym rodzajem kosubstratu jest kiszonka z kukurydzy. Jest kupowany od rolników w formie rozdrobnionej, przygotowanej do załadunku do reaktorów i magazynowanej na otwartych, ogrodzonych terenach. Oprócz kiszonki kukurydzianej szeroko stosuje się również kiszonkę z trawy, plewy zbożowe, odpady tłuszczowe, skoszoną trawę, serwatkę, odpady spożywcze i roślinne i tym podobne.

W świadomości ukraińskiego rolnika biogazownia jest silnie kojarzona wyłącznie z przetwarzaniem odpadów z dużych gospodarstw. Głównym bodźcem do budowy biogazowni na Ukrainie, często mało efektywnej, pozostaje konieczność oczyszczania ścieków. Interesująca dla rolnika jest także możliwość pozyskania wysokiej jakości nawozów organicznych. Energetyczne aspekty produkcji biogazu pozostają niewykorzystane ze względu na niskie stawki za energię elektryczną i ciepło, co skutkuje bardzo niskim zwrotem z inwestycji dla biogazowni w drodze sprzedaży energii.

Oczywiście, aby technologie biogazowe zaczęły aktywnie się rozwijać, konieczna jest zalegalizowanie systemu „zielonych” taryf na wszystkie rodzaje odnawialnej energii elektrycznej i cieplnej, co miało już miejsce w wielu krajach świata i nie tylko w rozwiniętych.

Innym sposobem na zwiększenie wydajności biogazowni jest aktywne wykorzystanie dodatkowych substratów do fermentacji, takich jak kiszonka z kukurydzy. Doskonałym przykładem efektywnej biogazowni jest BGU niemieckiej firmy Envitek Biogas. Standardowy BGU firmy wyposażony jest w reaktor o pojemności 2500 m3 i jednostkę kogeneracyjną o mocy elektrycznej 500 kW. Podstawowym dostawcą surowców do takiej instalacji mogłaby być typowa niemiecka ferma trzody chlewnej licząca 5000 świń. Zwiększenie plonu biogazu osiąga się poprzez dodatek kiszonki z kukurydzy. Do ciągłej pracy instalacji przez cały rok potrzeba 6000 ton kiszonki, czyli 300 ha ziemi przy plonie kiszonki na poziomie 20 t/ha.

Krótka charakterystyka techniczna firmy biogazowej LLC				Biodieselnepr”
Marka instalacji	Objętość reaktora, m 3	Zainstalowana moc	Produkcja biogazu	Produkcja energii elektrycznej, kW	Produkcja ciepło, kW	Biobenzyna

Odpady płynne to zdezynfekowana, dezodoryzowana ciecz zawierająca do 1% substancji zawieszonych i zawierająca składniki nawozowe. Centrat to doskonała ekologiczna nawóz dla upraw rolniczych, której stosowanie jest wygodne zarówno do podlewania, jak i nawadniania. Po obróbce końcowej odpady płynne można wykorzystać nawet jako wodę procesową.

Biogaz wykorzystywany jest do produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Spalając 1 m3 biogazu można uzyskać 2,5-3 kW/h energii elektrycznej i 4-5 kW energii cieplnej. Jednocześnie 40-60% biogazu wykorzystywane jest na potrzeby technologiczne instalacji. Biogaz pod ciśnieniem 200-220 atm. można wykorzystać do tankowania pojazdów.

Oprócz wytwarzania energii i nawozów podczas fermentacji odpadów, biogazownie pełnią funkcję oczyszczalni - redukują chemiczne i bakteriologiczne zanieczyszczenia gleby, wody, powietrza oraz przekształcają odpady organiczne w neutralne produkty zmineralizowane. W porównaniu do energii małych rzek, energii wiatru i słońca, gdzie instalacje wykorzystują przyjazne dla środowiska źródła energii (rośliny pasywnie czyste), bioelektrownie (BES) są aktywnie czyste, co eliminuje zagrożenia dla środowiska stwarzane przez produkty będące ich surowcami.

Na całym świecie wykorzystuje się wiele rodzajów biogazowni. Znajdują się w nich urządzenia do odbioru obornika roślinnego, metazbiorniki i zespoły energetyczne.

Zbiorniki metanu różnią się od siebie konstrukcją urządzeń do mieszania masy podczas fermentacji. Najczęściej mieszanie odbywa się za pomocą wału z łopatkami, co zapewnia mieszanie warstwa po warstwie przefermentowanej masy. Dodatkowo miesza się je za pomocą urządzeń hydraulicznych i mechanicznych, które zapewniają pobranie masy z dolnych warstw komory fermentacyjnej i podanie jej do górnej części. Biogazownie pracujące w trybie intensywnym posiadają komory fermentacji tlenowej (tlenowej), w których przygotowuje się masę do fermentacji oraz do fermentacji beztlenowej (metanowej). Istnieją również urządzenia do mieszania masy, wykonane w postaci wału z łopatkami, umieszczonego wzdłuż pionowej osi obudowy i przymocowanego do góry pływającego korka gazowego. Mieszanie masy w reaktorze następuje na skutek obrotu wału z łopatkami i ruchu podłogi pływającej. Niektóre urządzenia zapewniają jedynie rozbicie skorupy, która tworzy się na powierzchni masy przedmiotu obrabianego. Mieszanie uzyskuje się również poprzez zastosowanie przegród i syfonu dwustronnego działania, który zapewnia naprzemienne przelewanie masy ze strefy dolnej jednej sekcji do strefy górnej drugiej i odwrotnie poprzez regulację ciśnienia gazu. Czasami zbiornik metanu projektowany jest w formie kuli lub cylindra, który musi mieć możliwość obracania się wokół swojej geometrycznej osi.

Na Ukrainie w związku z gwałtownym wzrostem cen gazu ziemnego i wyczerpywaniem się jego zasobów wzrosło zainteresowanie technologiami biogazowymi. Dziś małe biogazownie nie są jeszcze wykorzystywane w gospodarstwach domowych i małych gospodarstwach rolnych na wsi. W tym samym czasie na przykład w Chinach i Indiach zbudowano miliony małych zbiorników na metan, które z powodzeniem działają. W Niemczech spośród 3711 działających biogazowni około 400 to biogazownie rolnicze, w Austrii jest ich ponad 100.

Ryc.45.Niemiecka biogazownia (gospodarstwo)

Ryc.46 Schemat biogazowni dla gospodarstwa rolnego:

1 - zbiory ropy (schematycznie); 2 - system ładowania biomasy; 3-reaktor 4 reaktor fermentacyjny; 5 - podłoże; 6 - system grzewczy; 7 - elektrownia; 8 - system automatyki i sterowania; 9 - system gazociągów.

Ryc.47 Schemat biogazowni dla gospodarstwa rolnego

Z zeznań weteranów Wielkiej Wojny Ojczyźnianej wynika, że w czasie wyzwolenia Rumunii w wielu gospodarstwach chłopskich widzieli małe, prymitywne instalacje biogazowe, produkujące biogaz wykorzystywany na potrzeby bytowe.

Wśród małych biogazowni warto wymienić te rozwijane przez Biodieseldnepr LLC (Dniepropietrowsk). Przeznaczone są do przetwarzania poprzez fermentację beztlenową (bez dostępu tlenu) odpadów organicznych z działek przydomowych i gospodarstw rolnych. Instalacje takie pozwalają na przetworzenie 200-4000 kg odpadów dziennie w trybie ciągłym lub 1000-20000 kg w trybie cyklicznym przez pięć dni. Jednocześnie zapewnione jest uzyskanie co najmniej 3 m3 biogazu na 1 m3 objętości reaktora, który będzie mógł zostać wykorzystany w instalacjach do wytwarzania ciepła lub energii elektrycznej niezbędnej do pokrycia potrzeb energetycznych instalacji; do instalacji gazowych (oświetlenie pomieszczeń, gotowanie), ogrzewania i zaopatrzenia w ciepłą wodę dla gospodarstw domowych; w zakładach do syntezy bioetanolu i paliwa biodiesel, a także odpowiednią ilość wysokiej jakości nawozu organicznego, gotowego do zastosowania do gleby.

Przedsiębiorstwo przemysłowo-handlowe „Dniepr-Desna” (Dniepropietrowsk) opracowało małą elektrownię bioenergetyczną „Biogaz-6MGS 2” przeznaczoną dla prywatnych gospodarstw domowych (3-4 krowy, 10-12 świń, 20-30 drobiu). Instalacja ta wytwarza około 11 m 3 biogazu dziennie. Taka ilość gazu pokrywa zapotrzebowanie na ogrzewanie 100 m 2 pomieszczenia i ciepłą wodę dla pięcioosobowej rodziny.

Na uwagę zasługuje doświadczenie wprowadzenia małej biogazowni we wsi Leski, powiat kenijski, obwód odeski. Biogazownia została zaprojektowana i wyprodukowana przez prywatną firmę w Dniepropietrowsku.

Instalacja została zainstalowana w ramach projektu „Model unieszkodliwiania odpadów zwierzęcych w regionie Delty Dunaju”, opracowanego przez grupę odeskich organizacji pozarządowych w ramach programu małych projektów środowiskowych przy wsparciu finansowym Brytyjskiego Funduszu Ochrony Środowiska dla Europy, przy wsparciu Ministerstwa Środowiska i Żywności oraz Brytyjskiego Rolnictwa i British Council.

Przy normalnym obciążeniu i pracy biogazownia z reaktorem o pojemności 3 m3 będzie w stanie wyprodukować do 3 m3 biogazu dziennie przetwarzając odpady pochodzące od 100 drobiu, 10 świń lub 4 krów. Są to minimalne wymagania dotyczące działania instalacji.

Reaktor jest zainstalowany na powierzchni ziemi. Wynika to po pierwsze z konstrukcji reaktora. Surowce biologiczne ładowane są do niego od dołu poprzez wytłaczarkę, a odpady odprowadzane są od góry, co odróżnia tę konstrukcję od innych, w których załadunek następuje od góry, a selekcja od dołu. Drugim powodem umieszczenia naziemnego jest wysoki poziom wody glebowej we wsi - na głębokości 50 cm Zimą ogrzewanie obornika w reaktorze odbywa się za pomocą energii elektrycznej, a latem wystarczająca jest energia słoneczna .

Powstały gaz wykorzystywany jest przede wszystkim do gotowania – gazociąg jest podłączony do kuchni letniej. Należy utrzymywać w reaktorze temperaturę 30-35°C i monitorować produkcję biogazu. Obornik przetworzony w bioreaktorze należy rozładować w odpowiednim czasie.

Jak już wspomniano, w Europie Zachodniej biogazownie są szeroko wdrażane w gospodarstwach hodowlanych. Cechą takich instalacji jest wprowadzenie bloków energetycznych, w których biogaz przetwarzany jest na energię elektryczną, a oprócz obornika wykorzystuje się masę roślinną.

Do podawania masy roślinnej do zbiorników z metanem zaleca się stosowanie małych podajników. Pojemność leja odbiorczego takiego podajnika wynosi 4 m3, długość całkowita przenośnika wynosi 6 m; moc napędu - 7,5 kW.

Miniagregat S-BOKH50 można z powodzeniem wykorzystać do realizacji biogazowni rolniczych. Moc elektryczna takiego zespołu napędowego waha się od 25 do 48 kW; moc cieplna - od 49 do 97 kW.

Niemcy oferują małe kompaktowe biogazownie o mocy 30 i 100 kW, które przeznaczone są do wykorzystania obornika i kiszonki kukurydzianej. Instalacja o mocy 30 kW składa się z ładowarki magazynującej na 5 m3 stałej materii organicznej, fermentora betonowego na 315 m3 oraz silnika gazowego USH o mocy 30 kW energii elektrycznej i 46 kW energii cieplnej. Aby zapewnić pracę biogazowni o mocy 30 kW przy zastosowaniu mieszanki 50% obornika i 50% kiszonki, konieczne jest posiadanie 5-7 hektarów kukurydzy. Instalacja o mocy 100 kW posiada odbiornik-zasilacz kiszonki z kukurydzy o pojemności do 20 m3, fermentor o pojemności 1200 m3 oraz silnik gazowy o mocy 100 kW energii elektrycznej i 108 kW energii cieplnej. W celu zapewnienia pracy biogazowni o mocy 100 kW stosuje się mieszaninę 50% obornika i 50% % na kiszonkę z kukurydzy trzeba mieć 30 hektarów kukurydzy.

Należy zaznaczyć, że wprowadzając biogazownie, zagraniczne firmy podchodzą indywidualnie do każdego rolnika. Dla konkretnego gospodarstwa, po odpowiednim zbadaniu dostępnych rodzajów i zasobów biomasy oraz ustaleniu głównych celów wykorzystania instalacji, opracowywana lub dobierana jest odpowiednia technologia (tryb technologiczny), w oparciu o którą instalacja (linia technologiczna) jest zaprojektowany. Konfiguracja zależy od wybranej technologii. Większość firm projektuje i instaluje biogazownie pod klucz. Podczas korzystania z biogazowni dużą uwagę przywiązuje się do technologii przygotowania biomasy do fermentacji, ponieważ wskaźniki energetyczne zależą od jakości surowców. Aby efektywnie zarządzać biogazownią warto zastosować technologię pomiarowo-kontrolną.

Za najbardziej efektywną technologię uważa się fermentację, która przekształca energię biogazu w energię elektryczną i cieplną.

Technologia produkcji biogazu. Nowoczesne kompleksy hodowli bydła zapewniają wysokie wskaźniki produkcyjne. Zastosowane rozwiązania technologiczne pozwalają w pełni spełnić wymagania aktualnych norm sanitarno-higienicznych na terenie samych kompleksów.

Jednakże duże ilości gnojowicy skupionej w jednym miejscu stwarzają istotne problemy dla ekologii terenów sąsiadujących z kompleksem. Na przykład świeży obornik i odchody świń są klasyfikowane jako odpady klasy zagrożenia 3. Kwestie środowiskowe znajdują się pod kontrolą organów nadzorczych, a wymagania legislacyjne w tym zakresie są coraz bardziej rygorystyczne.

Biocomplex oferuje kompleksowe rozwiązanie w zakresie utylizacji gnojowicy, które obejmuje przyspieszone przetwarzanie w nowoczesnych biogazowniach (BGU). Podczas procesu przetwarzania naturalne procesy rozkładu materii organicznej zachodzą w trybie przyspieszonym z wydzielaniem gazów, w tym: metanu, CO2, siarki itp. Dopiero powstały gaz nie jest uwalniany do atmosfery, powodując efekt cieplarniany, ale kierowany jest do specjalnych generatorów gazu (kogeneracji), które wytwarzają energię elektryczną i cieplną.

Biogaz – gaz łatwopalny powstający podczas beztlenowej fermentacji metanowej biomasy i składający się głównie z metanu (55-75%), dwutlenku węgla (25-45%) oraz zanieczyszczeń siarkowodoru, amoniaku, tlenków azotu i innych (poniżej 1%).

Rozkład biomasy następuje w wyniku procesów chemicznych i fizycznych oraz symbiotycznej aktywności życiowej 3 głównych grup bakterii, przy czym produkty przemiany materii niektórych grup bakterii są produktami spożywczymi innych grup, w określonej kolejności.

Pierwsza grupa to bakterie hydrolityczne, druga kwasotwórcze, trzecia metanotwórcza.

Jako surowce do produkcji biogazu można wykorzystać zarówno organiczne odpady rolno-przemysłowe, bytowe, jak i surowce roślinne.

Najczęściej spotykanymi rodzajami odpadów rolniczych wykorzystywanych do produkcji biogazu są:

obornik świński i bydlęcy, ściółka drobiowa;
pozostałości ze stołu paszowego kompleksów bydlęcych;
blaty warzywne;
niespełniające norm zbiory zbóż i warzyw, buraków cukrowych, kukurydzy;
pulpa i melasa;
mąka, młóto, drobnoziarniste, zarodki;
ziarno browarniane, kiełki słodu, osad białkowy;
odpady z produkcji skrobi i syropów;
wytłoki owocowo-warzywne;
serum;
itp.

Źródło surowców	Rodzaj surowca	Ilość surowców rocznie, m3 (tony)	Ilość biogazu, m3
1 krowa mleczna	Niewyściełana gnojowica
1 tucznik	Niewyściełana gnojowica
1 tuczący byk	Wyrzucić obornik stały
1 koń	Wyrzucić obornik stały
100 kurczaków	Suche odchody
1 ha gruntów ornych	Świeża kiszonka z kukurydzy
1 ha gruntów ornych	Burak cukrowy
1 ha gruntów ornych	Kiszonka ze świeżego ziarna
1 ha gruntów ornych	Kiszonka ze świeżej trawy

Liczba substratów (rodzajów odpadów) wykorzystywanych do produkcji biogazu w ramach jednej biogazowni (BGU) może wahać się od jednego do dziesięciu lub więcej.

Projekty biogazowe w sektorze rolno-przemysłowym mogą być tworzone według jednego z poniższych wariantów:

produkcja biogazu z odpadów odrębnego przedsiębiorstwa (np. obornik z hodowli zwierząt, wytłoki z cukrowni, wywar gorzelniany);
produkcja biogazu w oparciu o odpady z różnych przedsiębiorstw, z projektem powiązanym z odrębnym przedsiębiorstwem lub oddzielnie zlokalizowaną scentralizowaną biogazownią;
produkcja biogazu z pierwotnym wykorzystaniem elektrowni energetycznych w wyodrębnionych biogazowniach.

Najbardziej powszechnym sposobem energetycznego wykorzystania biogazu jest spalanie w gazowych silnikach tłokowych w ramach mini-CHP, produkujących energię elektryczną i ciepło.

Istnieć różne opcje schematów technologicznych stacji biogazu- w zależności od rodzaju i ilości rodzajów zastosowanych podłoży. Zastosowanie wstępnego przygotowania pozwala w niektórych przypadkach na zwiększenie szybkości i stopnia rozkładu surowców w bioreaktorach, a co za tym idzie, zwiększenie całkowitego uzysku biogazu. W przypadku stosowania kilku substratów o różnych właściwościach, np. odpadów płynnych i stałych, ich akumulacja i wstępne przygotowanie (rozdzielenie na frakcje, rozdrobnienie, ogrzewanie, homogenizacja, oczyszczanie biochemiczne lub biologiczne itp.) odbywa się oddzielnie, po czym są albo mieszane przed dostarczeniem do bioreaktorów, albo dostarczane w oddzielnych strumieniach.

Główne elementy konstrukcyjne typowej biogazowni to:

system odbioru i wstępnego przygotowania podłoży;
system transportu substratu w obrębie instalacji;
bioreaktory (fermentory) z układem mieszającym;
system ogrzewania bioreaktora;
instalacja usuwania i oczyszczania biogazu z zanieczyszczeń siarkowodorowych i wilgoci;
zbiorniki magazynujące masę fermentacyjną i biogaz;
system oprogramowania do sterowania i automatyzacji procesów technologicznych.

Schematy technologiczne biogazowni różnią się w zależności od rodzaju i ilości przetwarzanych substratów, rodzaju i jakości finalnych produktów docelowych, konkretnego know-how, jakim dysponuje firma dostarczająca rozwiązanie technologiczne i szeregu innych czynników. Najpopularniejsze obecnie są schematy z jednostopniową fermentacją kilku rodzajów substratów, z których jednym jest zwykle obornik.

Wraz z rozwojem technologii biogazowych stosowane rozwiązania techniczne stają się coraz bardziej złożone w kierunku schematów dwustopniowych, co w niektórych przypadkach jest uzasadnione technologiczną potrzebą wydajnego przetwarzania niektórych rodzajów substratów i zwiększania ogólnej efektywności wykorzystania objętości roboczej biogazu. bioreaktory.

Cechy produkcji biogazu polega na tym, że bakterie metanowe mogą go wytwarzać jedynie z całkowicie suchych substancji organicznych. Dlatego zadaniem pierwszego etapu produkcji jest stworzenie mieszanki podłoża o dużej zawartości substancji organicznych, a jednocześnie dającej się pompować. Jest to podłoże o zawartości suchej masy 10-12%. Rozwiązanie uzyskuje się poprzez odprowadzenie nadmiaru wilgoci za pomocą separatorów śrubowych.

Gnojowica z hali produkcyjnej trafia do zbiornika, jest homogenizowana w mieszalniku zanurzeniowym i dostarczana pompą głębinową do warsztatu separacyjnego do separatorów ślimakowych. Frakcja ciekła gromadzi się w osobnym zbiorniku. Frakcja stała ładowana jest do podajnika surowca stałego.

Zgodnie z harmonogramem załadunku substratu do fermentora, zgodnie z opracowanym programem, okresowo załączana jest pompa podająca frakcję płynną do fermentora i jednocześnie załączany jest podajnik surowca stałego. Opcjonalnie frakcję ciekłą można podawać do ładowarki surowca stałego z funkcją mieszania, a następnie gotową mieszaninę wprowadzać do fermentora według opracowanego programu załadunku.Wtrącenia są krótkotrwałe. Ma to na celu zapobieganie nadmiernemu wchłanianiu substratu organicznego do fermentora, ponieważ może to zaburzyć równowagę substancji i spowodować destabilizację procesu w fermentorze. Jednocześnie włączane są również pompy, które pompują poferment z fermentora do fermentora i z fermentora do zbiornika magazynującego poferment (lagunę), aby zapobiec przepełnieniu fermentora i fermentora.

Masy pofermentacyjne znajdujące się w fermentorze i fermentorze są mieszane w celu zapewnienia równomiernego rozmieszczenia bakterii w całej objętości pojemników. Do mieszania stosuje się wolnoobrotowe mieszalniki o specjalnej konstrukcji.

Podczas gdy substrat znajduje się w fermentorze, bakterie uwalniają do 80% całkowitego biogazu produkowanego przez biogazownię. Pozostała część biogazu uwalniana jest w komorze fermentacyjnej.

Ważną rolę w zapewnieniu stabilnej ilości uwalnianego biogazu odgrywa temperatura cieczy wewnątrz fermentora i fermentora. Z reguły proces przebiega w trybie mezofilnym w temperaturze 41-43ᴼС. Utrzymanie stabilnej temperatury osiąga się dzięki zastosowaniu specjalnych grzejników rurowych wewnątrz fermentorów i fermentorów, a także niezawodnej izolacji termicznej ścian i rurociągów. Biogaz wydobywający się z pofermentu ma wysoką zawartość siarki. Biogaz oczyszczany jest z siarki za pomocą specjalnych bakterii, które kolonizują powierzchnię izolacji ułożonej na drewnianym sklepieniu belkowym wewnątrz fermentorów i fermentorów.

Biogaz gromadzony jest w zbiorniku gazowym, który tworzy się pomiędzy powierzchnią pofermentu a elastycznym, wysokowytrzymałym materiałem pokrywającym fermentor i fermentor na górze. Materiał posiada zdolność do znacznego rozciągania (bez zmniejszania wytrzymałości), co w przypadku gromadzenia się biogazu znacznie zwiększa pojemność zasobnika gazu. Aby zapobiec przepełnieniu zbiornika gazu i rozerwaniu materiału, zastosowano zawór bezpieczeństwa.

Następnie biogaz trafia do elektrociepłowni. Jednostka kogeneracyjna (CGU) to jednostka, w której energia elektryczna jest wytwarzana przez generatory napędzane gazowymi silnikami tłokowymi zasilanymi biogazem. Kogeneratory zasilane biogazem różnią się konstrukcją od konwencjonalnych silników generatorów gazu, ponieważ biogaz jest paliwem wysoce zubożonym. Energia elektryczna wytwarzana przez generatory zasila urządzenia elektryczne samego BSU, a wszystko poza nią jest dostarczane do pobliskich odbiorców. Energia cieczy użytej do chłodzenia kogeneratorów to wytworzona energia cieplna pomniejszona o straty w urządzeniach kotłowych. Wytworzona energia cieplna jest częściowo wykorzystywana do ogrzewania fermentorów i fermentorów, a pozostała część jest również wysyłana do pobliskich odbiorców. wchodzi

Istnieje możliwość zainstalowania dodatkowych urządzeń oczyszczających biogaz do poziomu gazu ziemnego, jest to jednak sprzęt kosztowny i stosowany tylko wtedy, gdy celem biogazowni nie jest produkcja energii cieplnej i elektrycznej, ale produkcja paliwa do celów silniki tłokowe gazowe. Sprawdzonymi i najczęściej stosowanymi technologiami oczyszczania biogazu są absorpcja wodna, adsorpcja pod ciśnieniem, wytrącanie chemiczne i separacja membranowa.

Efektywność energetyczna elektrowni biogazowych w dużej mierze zależy od wybranej technologii, materiałów i konstrukcji głównych konstrukcji, a także od warunków klimatycznych panujących na obszarze, na którym są zlokalizowane. Średnie zużycie energii cieplnej do ogrzewania bioreaktorów w strefie klimatu umiarkowanego wynosi 15-30% energii wytwarzanej przez kogeneratory (brutto).

Ogólna efektywność energetyczna kompleksu biogazowego z elektrociepłownią opalaną biogazem wynosi średnio 75-80%. W sytuacji, gdy całe ciepło otrzymane ze stacji kogeneracyjnej podczas produkcji energii elektrycznej nie może zostać wykorzystane (częsta sytuacja wynikająca z braku zewnętrznych odbiorców ciepła), zostaje ono uwolnione do atmosfery. W tym przypadku efektywność energetyczna elektrowni cieplnej na biogaz wynosi zaledwie 35% całkowitej energii biogazu.

Główne wskaźniki wydajności biogazowni mogą się znacząco różnić, o czym w dużej mierze decydują stosowane substraty, przyjęte regulacje technologiczne, praktyka eksploatacyjna oraz zadania realizowane przez każdą biogazownię.

Proces przetwarzania obornika trwa nie dłużej niż 40 dni. Powstały w wyniku przetwarzania poferment jest bezwonny i stanowi doskonały nawóz organiczny, w którym osiąga się najwyższy stopień mineralizacji składników pokarmowych pobieranych przez rośliny.

Poferment zazwyczaj rozdziela się na frakcję ciekłą i stałą za pomocą separatorów śrubowych. Frakcja ciekła kierowana jest do lagun, gdzie gromadzi się aż do momentu aplikacji do gleby. Frakcję stałą wykorzystuje się także jako nawóz. Jeżeli frakcja stała zostanie dodatkowo wysuszona, granulowana i zapakowana, będzie ona nadawała się do długotrwałego przechowywania i transportu na duże odległości.

Produkcja i energetyczne wykorzystanie biogazu posiada szereg zalet uzasadnionych i potwierdzonych praktyką światową, a mianowicie:

Odnawialne źródło energii (OZE). Do produkcji biogazu wykorzystywana jest biomasa odnawialna.
Szeroka gama surowców wykorzystywanych do produkcji biogazu pozwala na budowę biogazowni praktycznie wszędzie, na obszarach, na których koncentruje się produkcja rolna i przemysł pokrewny technologicznie.
Uniwersalność sposobów energetycznego wykorzystania biogazu, zarówno do produkcji energii elektrycznej i/lub cieplnej w miejscu jego powstawania, jak i w każdym obiekcie przyłączonym do sieci przesyłowej gazu (w przypadku dostarczania do tej sieci oczyszczonego biogazu) ), a także paliwo silnikowe do samochodów.
Stabilność produkcji energii elektrycznej z biogazu w ciągu całego roku pozwala na pokrycie szczytowych obciążeń sieci, także w przypadku korzystania z niestabilnych odnawialnych źródeł energii, np. elektrowni słonecznych i wiatrowych.
Tworzenie miejsc pracy poprzez utworzenie łańcucha rynkowego od dostawców biomasy po personel obsługujący obiekty energetyczne.
Ograniczanie negatywnego wpływu na środowisko poprzez recykling i unieszkodliwianie odpadów poprzez kontrolowaną fermentację w reaktorach biogazowych. Technologie biogazowe są jednym z głównych i najbardziej racjonalnych sposobów unieszkodliwiania odpadów organicznych. Projekty związane z produkcją biogazu ograniczają emisję gazów cieplarnianych do atmosfery.
Agrotechniczny efekt stosowania fermentacji masowej w reaktorach biogazu na polach uprawnych objawia się poprawą struktury gleby, regeneracją i zwiększeniem jej żyzności dzięki wprowadzeniu składników pokarmowych pochodzenia organicznego. Rozwój rynku nawozów organicznych, w tym pochodzących z masy przetworzonej w reaktorach biogazowych, przyczyni się w przyszłości do rozwoju rynku produktów rolnych przyjaznych środowisku i zwiększy jego konkurencyjność.

Szacunkowe jednostkowe koszty inwestycji

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.

Wytworzona energia elektryczna i cieplna może zaspokoić nie tylko potrzeby kompleksu, ale także przyległej infrastruktury. Ponadto surowce do biogazowni są bezpłatne, co zapewnia wysoką efektywność ekonomiczną po okresie zwrotu (4-7 lat). Koszt energii wytwarzanej w elektrowniach biogazowych nie rośnie z biegiem czasu, a wręcz przeciwnie – maleje.

Biogaz to gaz powstający w wyniku fermentacji biomasy. W ten sposób można pozyskać wodór lub metan. Interesuje nas metan jako alternatywa dla gazu ziemnego. Metan jest bezbarwny, bezwonny i wysoce łatwopalny. Biorąc pod uwagę, że surowce do produkcji biogazu są dosłownie pod nogami, koszt takiego gazu jest znacznie niższy niż gazu ziemnego, a można na tym sporo zaoszczędzić. Oto liczby z Wikipedii „Z tony obornika bydlęcego uzyskuje się 50-65 m3 biogazu o zawartości metanu 60%, 150-500 m3 biogazu z różnych typów roślin o zawartości metanu do 70% Maksymalna ilość biogazu wynosi 1300 m3, a zawartość metanu do 87% można uzyskać z tłuszczu.”, „W praktyce z 1 kg suchej masy uzyskuje się od 300 do 500 litrów biogazu.”

Narzędzia i materiały:
-Pojemnik plastikowy 750 litrów;
-Pojemnik plastikowy 500 litrów;
-Rury instalacyjne i adaptery;
-Cement do rur PCV;
-Klej epoksydowy;
-Nóż;
-Brzeszczot;
-Młotek;
- Klucze płaskie;
- Armatura gazowa (szczegóły w kroku 7);

Krok pierwszy: trochę więcej teorii
Jakiś czas temu mistrz wykonał prototyp biogazowni.

I był bombardowany pytaniami i prośbami o pomoc w zgromadzeniu. W rezultacie instalacją zainteresowały się nawet władze państwowe (mistrz mieszka w Indiach).

W następnym kroku mistrz musiał wykonać pełniejszą instalację. Zastanówmy się, co to jest.
-Instalacja składa się ze zbiornika magazynowego, w którym magazynowany jest materiał organiczny, który mikroorganizmy przetwarzają i uwalniają gaz.
- Otrzymany w ten sposób gaz jest gromadzony w zbiorniku zwanym kolektorem gazowym. W modelu pływającym zbiornik ten unosi się w zawieszeniu i porusza się w górę i w dół w zależności od ilości zgromadzonego w nim gazu
-Rura prowadząca pomaga zbiornikowi gazu poruszać się w górę i w dół wewnątrz zbiornika.
-Odpady podawane są rurą doprowadzającą znajdującą się wewnątrz zbiornika magazynowego.
- Całkowicie przetworzona zawiesina przepływa przez rurę wylotową. Można go zbierać, rozcieńczać i stosować jako nawóz dla roślin.
-Z kolektora gazowego gaz dostarczany jest rurą do urządzeń konsumenckich (kuchenki gazowe, podgrzewacze wody, generatory)

Krok drugi: wybór pojemnika
Aby wybrać kontener, należy wziąć pod uwagę, ile śmieci można zebrać w ciągu jednego dnia. Według mistrza obowiązuje zasada, że na 5 kg odpadów potrzebny jest kontener o pojemności 1000 litrów. Dla mistrza jest to około 3,5 - 4 kg. Oznacza to, że potrzebna pojemność wynosi 700-800 litrów. W rezultacie mistrz kupił pojemność 750 litrów.
Instalacja z kolektorem pływającym, co oznacza, że należy dobrać zbiornik tak, aby straty gazu były minimalne. Do tych celów nadawał się zbiornik o pojemności 500 litrów. Ten pojemnik o pojemności 500 litrów będzie przesuwał się wewnątrz pojemnika o pojemności 750 litrów. Odległość pomiędzy ściankami dwóch pojemników wynosi około 5 cm z każdej strony. Należy wybrać pojemniki, które będą odporne na działanie promieni słonecznych i agresywne środowisko.

Krok trzeci: Przygotowanie zbiornika
Odcina górę mniejszego zbiornika. Najpierw robi otwór nożem, a następnie piłuje go piłą do metalu wzdłuż linii cięcia.

Górną część pojemnika 750-litrowego również należy obciąć. Średnica wyciętej części to pokrywa mniejszego zbiornika + 4 cm.

Krok czwarty: rura zasilająca
Rura dopływowa musi być zainstalowana na dnie większego zbiornika. Przez niego wlewane będzie biopaliwo. Rura ma średnicę 120 mm. Wycina otwór w lufie. Instaluje kolano. Połączenie jest zabezpieczone obustronnie klejem epoksydowym do zgrzewania na zimno.

Krok piąty: rura do spuszczania zawiesiny
Aby zebrać zawiesinę, w górnej części większego zbiornika instaluje się rurę o średnicy 50 mm i długości 300 mm.

Krok szósty: przewodniki
Jak już zrozumiałeś, mniejszy będzie „pływał” swobodnie w dużym pojemniku. Gdy zbiornik wewnętrzny napełni się gazem, będzie się on nagrzewał i odwrotnie. Aby umożliwić mu swobodne poruszanie się w górę i w dół, mistrz tworzy cztery prowadnice. W „uszach” wykonuje wycięcia na rurkę 32 mm. Zabezpiecza rurę w sposób pokazany na zdjęciu. Długość rury 32 cm.

Do pojemnika wewnętrznego przymocowane są również 4 prowadnice wykonane z rurek 40 mm.

Krok siódmy: armatura gazowa
Dopływ gazu jest podzielony na trzy sekcje: od kolektora gazowego do rury, od rury do butli, od butli do kuchenki gazowej.
Kapitan potrzebuje trzech rur 2,5 m z gwintowanymi końcami, 2 kranów, uszczelek, gwintowanych adapterów, taśmy FUM i wsporników do mocowania.

Aby zainstalować armaturę gazową, mistrz wykonuje otwór w górnej części (wcześniej w dolnej części, tj. 500-litrowa butla jest odwrócona do góry nogami) pośrodku. Montuje okucia, uszczelnia złącze żywicą epoksydową.

Krok ósmy: Montaż
Teraz musisz umieścić pojemnik na płaskiej, twardej powierzchni. Miejsce instalacji powinno być możliwie nasłonecznione. Odległość pomiędzy instalacją a kuchnią powinna być minimalna.

Instaluje rury o mniejszej średnicy wewnątrz rur prowadzących. Rura do odprowadzania nadmiaru zawiesiny jest przedłużona.

Przedłuża rurę wlotową. Połączenie mocuje się za pomocą cementu do rur PCV.

Instaluje akumulator gazu w dużym zbiorniku. Ustawia go wzdłuż prowadnic.

Krok dziewiąty: pierwsze uruchomienie
Do wstępnego uruchomienia biogazowni tej wielkości potrzeba około 80 kg obornika krowiego. Obornik rozcieńcza się 300 litrami niechlorowanej wody. Mistrz dodaje także specjalny dodatek przyspieszający rozwój bakterii. Suplement składa się z zagęszczonego soku z trzciny cukrowej, kokosa i palmy. Podobno jest to coś w rodzaju drożdży. Wypełnia tę masę przez rurę wlotową. Po napełnieniu rurę dopływową należy umyć i zamontować korek.

Po kilku dniach akumulator gazu zacznie się podnosić. To rozpoczęło proces tworzenia się gazu. Gdy tylko zbiornik się zapełni, powstały gaz należy usunąć. Pierwszy gaz zawierał wiele zanieczyszczeń, a w zbiorniku znajdowało się powietrze.

Krok dziesiąty: paliwo
Rozpoczął się proces tworzenia się gazu i teraz musimy dowiedzieć się, co można, a czego nie można wykorzystać jako paliwo.
Zatem na paliwo nadają się: zgniłe warzywa, obierki warzyw i owoców, bezużyteczne produkty mleczne, rozgotowane masło, posiekane chwasty, odpady bydła i drobiu itp. W instalacji można wykorzystać wiele nieużytecznych odpadów roślinnych i zwierzęcych. Kawałki należy pokruszyć tak drobno, jak to możliwe. Przyspieszy to proces recyklingu.

Nie stosować: obierek cebuli i czosnku, skorupek jaj, kości, materiałów włóknistych.

Przyjrzyjmy się teraz kwestii ilości załadowanego paliwa. Jak już wspomniano, do takiej pojemności potrzeba 3,5 - 4 kg paliwa. Przeróbka paliwa trwa od 30 do 50 dni, w zależności od rodzaju paliwa. Dodając codziennie 4 kg paliwa, w ciągu 30 dni dziennie powstanie z niego około 750 g gazu. Przepełnienie jednostki doprowadzi do nadmiaru paliwa, zakwaszenia i braku bakterii. Mistrz przypomina, że zgodnie z przepisami na 1000 litrów objętości potrzeba dziennie 5 kg paliwa.
Krok jedenasty: Tłok
Aby ułatwić załadunek paliwa, mistrz wykonał tłok.

Jednym z problemów do rozwiązania w rolnictwie jest utylizacja obornika i odpadów roślinnych. Jest to dość poważny problem, który wymaga stałej uwagi. Recykling wymaga nie tylko czasu i wysiłku, ale także znacznych ilości. Obecnie istnieje co najmniej jeden sposób, aby zamienić ten ból głowy w źródło dochodu: przetwarzanie obornika w biogaz. Technologia opiera się na naturalnym procesie rozkładu obornika i resztek roślinnych pod wpływem zawartych w nich bakterii. Całe zadanie polega na stworzeniu specjalnych warunków dla jak najpełniejszego rozkładu. Warunki te to brak dostępu tlenu i optymalna temperatura (40-50 o C).

Jak najczęściej utylizuje się obornik, wszyscy wiedzą: układają go w hałdy, a po fermentacji wywożą na pola. W tym przypadku powstały gaz jest uwalniany do atmosfery, tam też ucieka 40% azotu zawartego w substancji wyjściowej i większość fosforu. Powstały nawóz jest daleki od ideału.

Aby otrzymać biogaz konieczne jest, aby proces rozkładu obornika odbywał się bez dostępu tlenu, w zamkniętej objętości. W tym przypadku w pozostałościowym produkcie pozostaje zarówno azot, jak i fosfor, a gaz gromadzi się w górnej części pojemnika, skąd można go łatwo wypompować. Istnieją dwa źródła zysku: bezpośredni gaz i skuteczny nawóz. Ponadto nawóz jest najwyższej jakości i w 99% bezpieczny: większość patogennych mikroorganizmów i jaj robaków ginie, a nasiona chwastów zawarte w oborniku tracą żywotność. Istnieją nawet linie do pakowania tej pozostałości.

Drugim warunkiem procesu przetwarzania obornika na biogaz jest utrzymanie optymalnej temperatury. Bakterie zawarte w biomasie są nieaktywne w niskich temperaturach. Zaczynają działać w temperaturze otoczenia +30 o C. Ponadto obornik zawiera dwa rodzaje bakterii:

Najbardziej efektywne są rośliny ciepłolubne o temperaturach od +43 o C do +52 o C: w nich obornik przetwarza się przez 3 dni, a z 1 litra powierzchni użytkowej bioreaktora uzyskuje się do 4,5 litra biogazu (jest to maksymalna wydajność). Jednak utrzymanie temperatury +50 o C wymaga znacznych nakładów energii, co nie w każdym klimacie jest opłacalne. Dlatego biogazownie często pracują w temperaturach mezofilnych. W tym przypadku czas przetwarzania może wynosić 12-30 dni, wydajność wynosi około 2 litrów biogazu na 1 litr objętości bioreaktora.

Skład gazu różni się w zależności od surowców i warunków przetwarzania, ale jest w przybliżeniu następujący: metan - 50-70%, dwutlenek węgla - 30-50%, a także zawiera niewielką ilość siarkowodoru (mniej niż 1 %) oraz bardzo małe ilości amoniaku, wodoru i związków azotu. W zależności od konstrukcji instalacji biogaz może zawierać znaczną ilość pary wodnej, która będzie wymagała suszenia (w przeciwnym razie po prostu nie będzie się palić). Jak wygląda instalacja przemysłowa pokazano na filmie.

Można powiedzieć, że jest to cała instalacja do produkcji gazu. Ale w przypadku prywatnego gospodarstwa lub małego gospodarstwa takie ilości są bezużyteczne. Najprostszą biogazownię można łatwo wykonać własnymi rękami. Pytanie jednak brzmi: „Gdzie następnie wysłać biogaz?” Ciepło spalania powstałego gazu wynosi od 5340 kcal/m3 do 6230 kcal/m3 (6,21 – 7,24 kWh/m3). Można go zatem dostarczyć do kotła gazowego w celu wytworzenia ciepła (ogrzewania i ciepłej wody), lub do instalacji wytwarzającej energię elektryczną, do kuchenki gazowej itp. W ten sposób Vladimir Rashin, projektant biogazowni, wykorzystuje obornik ze swojej hodowli przepiórek.

Okazuje się, że jeśli posiadasz choć przyzwoitą ilość bydła i drobiu, możesz w pełni zaspokoić potrzeby swojego gospodarstwa na ciepło, gaz i prąd. A jeśli zamontujesz w samochodach instalację gazową, to zapewni ona także paliwo dla floty. Biorąc pod uwagę, że udział surowców energetycznych w kosztach produkcji wynosi 70-80%, można tylko zaoszczędzić na bioreaktorze, a potem zarobić dużo pieniędzy. Poniżej zrzut ekranu przedstawiający rachunek ekonomiczny opłacalności biogazowni dla małego gospodarstwa rolnego (stan na wrzesień 2014). Gospodarstwa nie można nazwać małym, ale na pewno nie jest też duże. Przepraszamy za terminologię – taki jest styl autora.

Jest to przybliżone zestawienie wymaganych kosztów i możliwych schematów dochodów dla domowych biogazowni

Schematy domowych biogazowni

Najprostszym schematem biogazowni jest szczelny pojemnik – bioreaktor, do którego wlewa się przygotowaną zawiesinę. Odpowiednio istnieje właz do załadunku obornika i właz do rozładunku przetworzonych surowców.

Najprostszy schemat biogazowni bez zbędnych bajerów

Pojemnik nie jest całkowicie wypełniony podłożem: 10-15% objętości powinno pozostać wolne do gromadzenia się gazów. Rura wylotowa gazu jest wbudowana w pokrywę zbiornika. Ponieważ powstały gaz zawiera dość dużą ilość pary wodnej, nie będzie się palił w tej formie. Dlatego konieczne jest przepuszczenie go przez uszczelnienie wodne w celu wysuszenia. W tym prostym urządzeniu większość pary wodnej będzie się skraplać, a gaz będzie się dobrze palił. Wówczas wskazane jest oczyszczenie gazu z niepalnego siarkowodoru i dopiero wtedy można go podać do zasobnika gazu – pojemnika do gromadzenia gazu. Stamtąd może być dystrybuowany do konsumentów: podawany do kotła lub piekarnika gazowego. Obejrzyj film, aby zobaczyć, jak własnymi rękami wykonać filtry do biogazowni.

Na powierzchni umieszczone są duże instalacje przemysłowe. I to w zasadzie jest zrozumiałe - ilość prac ziemnych jest zbyt duża. Ale w małych gospodarstwach miska bunkra jest zakopana w ziemi. To, po pierwsze, pozwala obniżyć koszty utrzymania wymaganej temperatury, a po drugie, na prywatnym podwórku jest już wystarczająco dużo wszelkiego rodzaju urządzeń.

Pojemnik można zabrać jako gotowy lub wykonany z cegły, betonu itp. W wykopanym dole. Ale w tym przypadku będziesz musiał zadbać o szczelność i nieprzepuszczalność powietrza: proces jest beztlenowy - bez dostępu powietrza, dlatego konieczne jest utworzenie warstwy nieprzepuszczalnej dla tlenu. Konstrukcja okazuje się wielowarstwowa, a produkcja takiego bunkra jest procesem długim i kosztownym. Dlatego taniej i łatwiej jest zakopać gotowy pojemnik. Wcześniej były to koniecznie beczki metalowe, często wykonane ze stali nierdzewnej. Dziś, wraz z pojawieniem się na rynku pojemników z PCV, można z nich korzystać. Są obojętne chemicznie, mają niską przewodność cieplną, długą żywotność i są kilkukrotnie tańsze niż stal nierdzewna.

Jednak opisana powyżej biogazownia będzie miała niską wydajność. Aby aktywować proces przerobu konieczne jest aktywne wymieszanie masy znajdującej się w leju zasypowym. W przeciwnym razie na powierzchni lub w grubości podłoża tworzy się skorupa, co spowalnia proces rozkładu, a na wylocie wytwarza się mniej gazu. Mieszanie odbywa się w dowolny dostępny sposób. Na przykład, jak pokazano na filmie. W takim przypadku można wykonać dowolny napęd.

Istnieje inny sposób mieszania warstw, ale niemechaniczny - barbitacja: powstały gaz jest podawany pod ciśnieniem do dolnej części pojemnika z obornikiem. Unoszące się w górę pęcherzyki gazu rozbijają skorupę. Ponieważ dostarczany jest ten sam biogaz, nie nastąpią żadne zmiany w warunkach przetwarzania. Ponadto gazu tego nie można uznać za zużycie - ponownie trafi do zbiornika gazu.

Jak wspomniano powyżej, dobra wydajność wymaga podwyższonych temperatur. Aby nie wydawać zbyt dużo pieniędzy na utrzymanie tej temperatury, trzeba zadbać o izolację. To, jaki rodzaj termoizolatora wybrać, zależy oczywiście od Ciebie, ale dziś najbardziej optymalnym jest styropian. Nie boi się wody, nie jest atakowany przez grzyby i gryzonie, ma długą żywotność i doskonałe właściwości termoizolacyjne.

Kształt bioreaktora może być inny, ale najczęściej jest on cylindryczny. Nie jest to idealne rozwiązanie z punktu widzenia złożoności mieszania podłoża, ale jest stosowane częściej, ponieważ ludzie mają duże doświadczenie w budowie takich pojemników. A jeśli taki cylinder zostanie podzielony przegrodą, to można go wykorzystać jako dwa osobne zbiorniki, w których proces jest przesunięty w czasie. W takim przypadku można w przegrodzie wbudować element grzejny, rozwiązując w ten sposób problem utrzymania temperatury w dwóch komorach jednocześnie.

W najprostszej wersji domowe biogazownie to prostokątny dół, którego ściany są wykonane z betonu, a dla szczelności są pokryte warstwą włókna szklanego i żywicy poliestrowej. Pojemnik ten jest wyposażony w pokrywę. Jest wyjątkowo niewygodny w użyciu: podgrzewanie, mieszanie i usuwanie przefermentowanej masy jest trudne do wykonania, a osiągnięcie pełnego przetworzenia i wysokiej wydajności jest niemożliwe.

Nieco lepsza sytuacja jest w przypadku rowowych zakładów przerobu obornika na biogaz. Posiadają skośne krawędzie, co ułatwia załadunek świeżego nawozu. Jeśli zrobisz dno na pochyłości, wówczas przefermentowana masa pod wpływem grawitacji przesunie się w jedną stronę i łatwiej będzie ją wybrać. W takich instalacjach konieczne jest zapewnienie izolacji termicznej nie tylko ścian, ale także pokrywy. Wdrożenie takiej biogazowni własnymi rękami nie jest trudne. Nie można jednak w nim osiągnąć pełnego przetwarzania i maksymalnej ilości gazu. Nawet z ogrzewaniem.

Podstawowe kwestie techniczne zostały ogarnięte i znasz już kilka sposobów na zbudowanie instalacji do produkcji biogazu z obornika. Nadal istnieją niuanse technologiczne.

Co można poddać recyklingowi i jak osiągnąć dobre rezultaty

Obornik każdego zwierzęcia zawiera organizmy niezbędne do jego przetworzenia. Odkryto, że w procesie fermentacji i wytwarzaniu gazu bierze udział ponad tysiąc różnych mikroorganizmów. Najważniejszą rolę odgrywają substancje metanotwórcze. Uważa się również, że wszystkie te mikroorganizmy występują w optymalnych proporcjach w oborniku bydlęcym. W każdym razie podczas przetwarzania tego typu odpadów w połączeniu z materią roślinną uwalniana jest największa ilość biogazu. W tabeli przedstawiono średnie dane dla najczęściej występujących rodzajów odpadów rolniczych. Należy pamiętać, że taką ilość wytworzonego gazu można uzyskać w idealnych warunkach.

Dla dobrej produktywności konieczne jest utrzymanie określonej wilgotności podłoża: 85-90%. Należy jednak używać wody niezawierającej obcych substancji chemicznych. Rozpuszczalniki, antybiotyki, detergenty itp. mają negatywny wpływ na procesy. Ponadto, aby proces przebiegał normalnie, ciecz nie powinna zawierać dużych fragmentów. Maksymalne rozmiary fragmentów: 1*2 cm, mniejsze są lepsze. Dlatego jeśli planujesz dodać składniki ziołowe, musisz je zmielić.

Dla normalnej obróbki w podłożu ważne jest utrzymanie optymalnego poziomu pH: w granicach 6,7-7,6. Zwykle środowisko ma normalną kwasowość i tylko czasami bakterie kwasotwórcze rozwijają się szybciej niż bakterie metanotwórcze. Następnie środowisko staje się kwaśne, produkcja gazów maleje. Aby uzyskać optymalną wartość, do podłoża należy dodać zwykłe wapno lub sodę.

Teraz trochę o czasie potrzebnym na przetworzenie obornika. Ogólnie rzecz biorąc, czas zależy od stworzonych warunków, ale pierwszy gaz może zacząć płynąć już trzeciego dnia po rozpoczęciu fermentacji. Najbardziej aktywne tworzenie się gazu występuje, gdy obornik rozkłada się o 30-33%. Dla poczucia czasu przyjmijmy, że po dwóch tygodniach podłoże rozkłada się o 20-25%. Oznacza to, że optymalnie przetwarzanie powinno trwać miesiąc. W tym przypadku nawóz jest najwyższej jakości.

Obliczanie objętości pojemnika do przetworzenia

W przypadku małych gospodarstw optymalną instalacją jest instalacja stała – wtedy świeży obornik jest codziennie dostarczany w małych porcjach i usuwany w tych samych porcjach. Aby proces nie został zakłócony, udział dziennego wsadu nie powinien przekraczać 5% przetworzonej objętości.

Domowe instalacje do przetwarzania obornika na biogaz nie są szczytem doskonałości, ale są dość skuteczne

Na tej podstawie można łatwo określić wymaganą pojemność zbiornika dla domowej biogazowni. Należy pomnożyć dzienną objętość obornika z gospodarstwa (już w stanie rozcieńczonym o wilgotności 85-90%) przez 20 (dotyczy to temperatur mezofilnych, w przypadku temperatur termofilnych trzeba będzie pomnożyć przez 30). Do powstałej liczby należy dodać kolejne 15-20% - wolnej przestrzeni do gromadzenia biogazu pod kopułą. Znasz główny parametr. Wszystkie dalsze koszty i parametry systemu zależą od tego, który schemat biogazowni zostanie wybrany do realizacji i jak wszystko zrobisz. Całkiem możliwe jest wykonanie improwizowanych materiałów lub zamówienie instalacji pod klucz. Rozwój fabryk będzie kosztować od 1,5 miliona euro, instalacje z Kulibins będą tańsze.

Rejestracja prawna

Instalacja będzie musiała być skoordynowana z SES, inspektoratem gazownictwa i strażakami. Będziesz potrzebować:

Schemat technologiczny instalacji.
Plan rozmieszczenia urządzeń i komponentów z uwzględnieniem samej instalacji, miejsca instalacji jednostki cieplnej, lokalizacji rurociągów i sieci energetycznej oraz przyłączy pomp. Na schemacie należy wskazać piorunochron i drogi dojazdowe.
Jeśli instalacja będzie zlokalizowana w pomieszczeniu zamkniętym, wymagany będzie również plan wentylacji, który zapewni co najmniej ośmiokrotną wymianę całego powietrza w pomieszczeniu.

Jak widzimy, bez biurokracji nie da się tutaj obejść.

Na koniec trochę o wydajności instalacji. Biogazownia produkuje średnio dziennie objętość gazu dwukrotnie większą od użytecznej objętości złoża. Oznacza to, że z 40 m 3 szlamu dziennie można uzyskać 80 m 3 gazu. Około 30% zostanie przeznaczone na zapewnienie samego procesu (główną pozycją wydatków jest ogrzewanie). Te. na wyjściu otrzymasz 56 m 3 biogazu dziennie. Według statystyk na pokrycie potrzeb trzyosobowej rodziny i ogrzanie średniej wielkości domu potrzeba 10 m 3 . W saldzie netto masz 46 m3 dziennie. I to przy małej instalacji.

Wyniki

Inwestując określoną sumę pieniędzy w budowę biogazowni (własnoręcznie lub pod klucz), nie tylko zaspokoisz własne potrzeby i zapotrzebowanie na ciepło i gaz, ale także będziesz mógł sprzedawać gaz, ponieważ a także wysokiej jakości nawozy powstałe w wyniku przetwórstwa.

Temat paliw alternatywnych jest aktualny od kilkudziesięciu lat. Biogaz jest naturalnym źródłem paliwa, które możesz wyprodukować i wykorzystać samodzielnie, szczególnie jeśli hodujesz zwierzęta gospodarskie.

Co to jest

Skład biogazu jest podobny do tego produkowanego na skalę przemysłową. Etapy produkcji biogazu:

Bioreaktor to pojemnik, w którym masa biologiczna jest przetwarzana przez bakterie beztlenowe w próżni.
Po pewnym czasie wydziela się gaz składający się z metanu, dwutlenku węgla, siarkowodoru i innych substancji gazowych.
Gaz ten oczyszcza się i usuwa z reaktora.
Biomasa pochodząca z recyklingu to doskonały nawóz usuwany z reaktora w celu wzbogacenia pól.

Wytwarzanie biogazu własnymi rękami w domu jest możliwe pod warunkiem, że mieszkasz na wsi i masz dostęp do odchodów zwierzęcych. Jest to dobra opcja paliwowa dla gospodarstw hodowlanych i przedsiębiorstw rolnych.

Zaletą biogazu jest to, że zmniejsza emisję metanu i stanowi alternatywne źródło energii. W wyniku przetwarzania biomasy powstaje nawóz do ogrodów warzywnych i pól, co jest dodatkową zaletą.

Aby wyprodukować własny biogaz, należy zbudować bioreaktor, który będzie przetwarzał obornik, ptasie odchody i inne odpady organiczne. Wykorzystane surowce to:

ścieki;
słoma;
trawa;
muł rzeczny

Ważne jest, aby zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczeń chemicznych do reaktora, ponieważ zakłócają one proces przetwarzania.

Przypadków użycia

Przetwarzanie obornika na biogaz pozwala na uzyskanie energii elektrycznej, cieplnej i mechanicznej. Paliwo to wykorzystywane jest na skalę przemysłową lub w domach prywatnych. To jest używane do:

ogrzewanie;
oświetlenie;
podgrzewanie wody;
działanie silników spalinowych.

Wykorzystując bioreaktor można stworzyć własną bazę energetyczną do zasilania prywatnego domu lub produkcji rolnej.

Elektrownie cieplne wykorzystujące biogaz to alternatywny sposób na ogrzewanie prywatnego gospodarstwa rolnego lub małej wsi. Odpady organiczne można przekształcić w energię elektryczną, co jest znacznie tańsze niż dostarczanie ich na miejsce i płacenie rachunków za media. Biogaz można wykorzystać do gotowania na kuchenkach gazowych. Wielką zaletą biopaliwa jest to, że jest niewyczerpanym, odnawialnym źródłem energii.

Wydajność biopaliwa

Biogaz powstający ze ściółki i obornika jest bezbarwny i bezwonny. Dostarcza taką samą ilość ciepła jak gaz ziemny. Jeden metr sześcienny biogazu dostarcza tyle samo energii, co 1,5 kg węgla.

Najczęściej gospodarstwa nie utylizują odpadów pochodzących od zwierząt gospodarskich, lecz gromadzą je w jednym miejscu. W efekcie do atmosfery uwalniany jest metan, a obornik traci swoje właściwości jako nawóz. Terminowo zagospodarowane odpady przyniosą gospodarstwu znacznie więcej korzyści.

W ten sposób łatwo obliczyć efektywność usuwania obornika. Przeciętna krowa produkuje dziennie 30-40 kg obornika. Z tej masy powstaje 1,5 metra sześciennego gazu. Z tej ilości powstaje 3 kW/h energii elektrycznej.

Jak zbudować reaktor biomateriałowy

Bioreaktory to betonowe pojemniki z otworami do usuwania surowców. Przed budową musisz wybrać lokalizację na stronie. Wielkość reaktora zależy od ilości biomasy, którą posiadasz dziennie. Powinien wypełnić pojemnik w 2/3 wysokości.

Jeśli biomasy jest mało, zamiast betonowego pojemnika można wziąć żelazną beczkę, na przykład zwykłą beczkę. Ale musi być mocny, z wysokiej jakości spoinami.

Ilość wyprodukowanego gazu zależy bezpośrednio od ilości surowców. W małym pojemniku dostaniesz go trochę. Aby uzyskać 100 metrów sześciennych biogazu, trzeba przetworzyć tonę masy biologicznej.

Aby zwiększyć wytrzymałość instalacji, zwykle jest ona zakopana w ziemi. Reaktor musi posiadać rurę wlotową do załadunku biomasy i wylot do usuwania odpadów. W górnej części zbiornika powinien znajdować się otwór, przez który będzie odprowadzany biogaz. Lepiej zamknąć go uszczelką wodną.

Dla prawidłowej reakcji pojemnik musi być hermetycznie zamknięty, bez dostępu powietrza. Syfon wodny zapewni terminowe usunięcie gazów, co zapobiegnie eksplozji układu.

Reaktor dla dużego gospodarstwa

Prosta konstrukcja bioreaktora jest odpowiednia dla małych gospodarstw z 1-2 zwierzętami. Jeśli jesteś właścicielem gospodarstwa rolnego, najlepiej zainstalować reaktor przemysłowy, który może obsłużyć duże ilości paliwa. Najlepiej jest zaangażować specjalne firmy zajmujące się opracowaniem projektu i instalacją systemu.

Kompleksy przemysłowe składają się z:

Zbiorniki tymczasowe;
Instalacje mieszające;
Mała elektrownia cieplna dostarczająca energię do ogrzewania budynków i szklarni oraz energię elektryczną;
Pojemniki na obornik przefermentowany stosowany jako nawóz.

Najbardziej efektywną opcją jest budowa jednego kompleksu dla kilku sąsiadujących ze sobą gospodarstw. Im więcej biomateriału zostanie przetworzone, tym więcej energii zostanie wytworzonej.

Instalacje przemysłowe przed odbiorem biogazu muszą uzyskać akceptację sanepidu, kontroli przeciwpożarowej i gazowej. Są one udokumentowane, istnieją specjalne standardy dotyczące lokalizacji wszystkich elementów.

Jak obliczyć objętość reaktora

Objętość reaktora zależy od ilości wytwarzanych dziennie odpadów. Pamiętaj, że aby fermentacja była skuteczna, pojemnik musi być napełniony jedynie w 2/3. Weź również pod uwagę czas fermentacji, temperaturę i rodzaj surowca.

Najlepiej rozcieńczyć obornik wodą przed przesłaniem go do komory fermentacyjnej. Przetwarzanie obornika w temperaturze 35-40 stopni zajmie około 2 tygodni. Aby obliczyć objętość, określ początkową objętość odpadów za pomocą wody i dodaj 25-30%. Objętość biomasy powinna być taka sama co dwa tygodnie.

Jak zapewnić aktywność biomasy

Dla prawidłowej fermentacji biomasy najlepiej jest podgrzać mieszaninę. W regionach południowych temperatura powietrza sprzyja rozpoczęciu fermentacji. Jeśli mieszkasz na północy lub w strefie środkowej, możesz podłączyć dodatkowe elementy grzejne.

Aby rozpocząć proces, wymagana jest temperatura 38 stopni. Można to zapewnić na kilka sposobów:

Wężownica pod reaktorem podłączona do systemu grzewczego;
Elementy grzejne wewnątrz pojemnika;
Bezpośrednie ogrzewanie pojemnika za pomocą elektrycznych urządzeń grzewczych.

W masie biologicznej znajdują się już bakterie potrzebne do produkcji biogazu. Budzą się i rozpoczynają aktywność, gdy wzrasta temperatura powietrza.

Najlepiej ogrzewać je za pomocą automatycznych systemów grzewczych. Włączają się, gdy zimna masa wchodzi do reaktora i wyłączają się automatycznie, gdy temperatura osiągnie żądaną wartość. Takie systemy są instalowane w kotłach do podgrzewania wody, można je kupić w sklepach ze sprzętem gazowym.

Jeśli zapewnisz ogrzewanie do 30-40 stopni, przetwarzanie zajmie 12-30 dni. Zależy to od składu i objętości masy. Po podgrzaniu do 50 stopni aktywność bakterii wzrasta, a przetwarzanie trwa 3-7 dni. Wadą takich instalacji jest wysoki koszt utrzymania wysokich temperatur. Są one porównywalne z ilością otrzymanego paliwa, przez co system staje się nieefektywny.

Innym sposobem aktywacji bakterii beztlenowych jest mieszanie biomasy. Można samodzielnie zamontować wały w kotle i w razie potrzeby wysunąć uchwyt w celu przemieszania masy. Ale o wiele wygodniej jest zaprojektować automatyczny system, który będzie mieszać masę bez Twojego udziału.

Prawidłowe usuwanie gazów

Biogaz z obornika usuwany jest przez górną pokrywę reaktora. Na czas fermentacji musi być szczelnie zamknięty. Zwykle stosuje się uszczelnienie wodne. Kontroluje ciśnienie w układzie, gdy wzrasta, pokrywa podnosi się i uruchamia się zawór upustowy. Jako przeciwwagę stosuje się ciężarek. Na wylocie gaz jest oczyszczany wodą i przepływa dalej rurami. Oczyszczanie wodą jest konieczne, aby usunąć parę wodną z gazu, w przeciwnym razie nie będzie się on palił.

Zanim biogaz będzie mógł zostać przetworzony na energię, musi zostać zgromadzony. Należy go przechowywać w zbiorniku gazu:

Wykonany jest w kształcie kopuły i montowany na wylocie reaktora.
Najczęściej jest wykonany z żelaza i pokryty kilkoma warstwami farby, aby zapobiec korozji.
W kompleksach przemysłowych zbiornik gazu jest oddzielnym zbiornikiem.

Inna opcja wykonania uchwytu na gaz: użyj torby z PVC. Ten elastyczny materiał rozciąga się w miarę napełniania torby. W razie potrzeby może magazynować duże ilości biogazu.

Podziemna wytwórnia biopaliw

Aby zaoszczędzić miejsce, najlepiej jest budować instalacje podziemne. To najprostszy sposób na uzyskanie biogazu w domu. Aby zbudować podziemny bioreaktor, należy wykopać dół i wypełnić jego ściany i dno żelbetem.

Po obu stronach zbiornika wykonane są otwory na rury wlotowe i wylotowe. Ponadto rura wylotowa powinna znajdować się u podstawy zbiornika w celu wypompowania masy odpadowej. Jego średnica wynosi 7-10 cm, otwór wejściowy o średnicy 25-30 cm najlepiej umieścić w górnej części.

Instalacja jest od góry obmurowana i zamontowany jest zbiornik na gaz do odbioru biogazu. Na wylocie pojemnika należy wykonać zawór regulujący ciśnienie.

Biogazownię można zakopać na podwórzu prywatnego domu i podłączyć do niej kanalizację oraz odpady zwierzęce. Reaktory do recyklingu mogą w pełni pokryć potrzeby rodziny w zakresie energii elektrycznej i ogrzewania. Dodatkową korzyścią jest zaopatrzenie swojego ogrodu w nawóz.

Bioreaktor DIY to sposób na pozyskiwanie energii z pastwisk i zarabianie na oborniku. Obniża koszty energii w gospodarstwie i zwiększa jego rentowność. Możesz to zrobić samodzielnie lub zlecić montaż. Cena zależy od objętości, zaczynając od 7000 rubli.