肥料へのガス設置。 肥料からバイオガスを得る方法: 生産プラントの基本原理と設計の概要。 それは何ですか
私たちの生活の重要な要素の中でもエネルギーキャリアは非常に重要であり、その価格はほぼ毎月上昇しています。 毎年冬になると家計に穴が開き、暖房費、つまりストーブや暖房用ボイラーの燃料の負担を余儀なくされます。 しかし、結局のところ、電気、ガス、石炭、薪にはお金がかかり、主要なエネルギー幹線道路から家が離れれば離れるほど暖房費も高くなります...一方、供給業者や料金に依存しない代替暖房、バイオガスをベースに構築することができ、その抽出には地質調査、井戸の掘削、または高価なポンプ装置は必要ありません。
バイオガスは実質的に家庭で入手でき、コストは最小限ですぐに回収できます。この問題に関する答えのほとんどはこの記事に記載されています。
バイオガス加熱 - 歴史
一年の暖かい季節に沼地で生成される可燃性ガスへの関心は、私たちの遠い祖先の間でも生まれました。インド、中国、ペルシャ、アッシリアの先進文化では、3000 年以上前にバイオガスの実験が行われていました。 同じ古代、ヨーロッパの部族で、アレマン系のシュヴァーベン人は、沼地で発生するガスが完全に燃えることに気づきました。彼らはそれを小屋の暖房に使用し、革製のパイプを通してガスを供給し、囲炉裏で燃やしました。 シュヴァーベン人はバイオガスを「ドラゴンの息吹」と考え、沼地に生息すると信じていました。
何世紀も何千年も経って、バイオガスは 2 番目の発見を経験しました。17 ～ 18 世紀に、2 人のヨーロッパの科学者がすぐにバイオガスに注目しました。 当時の有名な化学者ヤン・バプティスタ・ファン・ヘルモントは、バイオマスの分解中に可燃性ガスが生成されることを確立し、有名な物理学者で化学者のアレッサンドロ・ボルタは、分解プロセスが行われるバイオマスの量との間に直接的な関係があることを確立しました。そして放出されるバイオガスの量。 1804 年に英国の化学者ジョン ダルトンがメタンの式を発見し、その 4 年後、英国人のハンフリー デイビーが廃水収集装置からの湿地ガスからメタンを発見しました。
20 世紀、第二次世界大戦によるエネルギーの必要性により、ヨーロッパ人は代替エネルギー源を探すことを余儀なくされました。 肥料からガスを生成するバイオガスプラントは、ドイツとフランス、一部東ヨーロッパで普及しました。 しかし、反ヒトラー連合諸国の勝利後、バイオガスは忘れ去られ、電力、天然ガス、石油製品が産業と国民のニーズを完全にカバーしました。
今日、代替エネルギー源に対する態度は劇的に変化しており、従来のエネルギーキャリアのコストが年々上昇しているため、代替エネルギー源は興味深いものとなっています。 本質的に、バイオガスは、従来のエネルギー輸送業者の関税やコストから逃れ、あらゆる目的に十分な量の独自の燃料源を入手できる真の方法です。
中国では最も多くのバイオガスプラントが建設され運営されており、中小規模の容量のプラントが 4,000 万基あり、メタンの生産量は年間約 270 億立方メートルです。
バイオガス - それは何ですか
これは、主にメタン (含有量 50 ～ 85%)、二酸化炭素 (含有量 15 ～ 50%) と、それよりはるかに少ない割合のその他のガスからなる混合ガスです。 バイオガスは、バイオマスを食べる 3 種類の細菌のチームによって生成されます。加水分解細菌は酸生成細菌の餌を生成し、酸生成細菌はバイオガスを形成するメタン生成細菌の餌となります。
最初の有機材料 (肥料など) の発酵は、その生成物がバイオガスとなり、外部大気にアクセスすることなく行われ、嫌気性と呼ばれます。 このような発酵によるもう一つの生成物は、堆肥腐植と呼ばれ、田畑や庭の肥料として使用されている田舎の住民にはよく知られていますが、堆肥の山で生成されるバイオガスや熱エネルギーは通常は使用されず、無駄です。
メタン含有量が高いバイオガスの収量を決定する要因は何ですか
まず第一に - 温度から。 有機物を発酵させるバクテリアの活動は環境の温度が高くなるほど高くなりますが、氷点下の温度では発酵が遅くなるか完全に停止します。 このため、バイオガスの生産は、亜熱帯と熱帯に位置するアフリカとアジアで最も一般的です。 ロシアの気候では、バイオガスの生産と代替燃料としてのバイオガスへの完全な移行には、バイオリアクターの断熱と、外気の温度が以下に下がったときに有機物の塊に温水を導入する必要があります。ゼロ、それはかなりの量の水を含みます - 有機物の重量の90％まで。 重要な点は、有機環境が中立であること、その組成中に細菌の発生を防ぐ成分（洗浄剤や洗浄剤、抗生物質など）が存在しないことです。 バイオガスは、ほぼすべての家庭廃棄物、野菜廃棄物、下水、肥料などから入手できます。
有機物の嫌気性発酵プロセスは、pH 値が 6.8 ～ 8.0 の範囲にあるときに最も効果的に機能します。酸性度が高いと、バイオガスの生成が遅くなるからです。 細菌は酸を中和するために酸を消費し、二酸化炭素を生成するのに忙しくなります。
バイオリアクター内の窒素と炭素の比率は 1 対 30 として計算する必要があります。この場合、細菌は必要な量の二酸化炭素を受け取り、バイオガス中のメタン含有量が最も高くなります。
メタン含有量が十分に高いバイオガスの最良の収量は、発酵有機物の温度が 32 ～ 35 °C の範囲にある場合に達成されます。温度が低くなるほど、または高くなると、バイオガス中の二酸化炭素の含有量が増加し、その品質が低下します。減少します。 メタン生成細菌は 3 つのグループに分類されます。 好冷性、+5 ～ +20 °C の温度で効果を発揮します。 中温性、その温度体制は+30〜+42°Сです。 好熱性、+54から+56°Сのモードで動作します。 バイオガスの消費者にとって、より高いガス収量で有機物を発酵させる中温性および好熱性細菌は最も興味深いものです。
中温発酵は、最適温度範囲から数度の温度変化の影響を受けにくいため、バイオリアクター内の有機材料を加熱するために必要なエネルギーが少なくなります。 好熱性発酵と比較した場合の欠点は、ガスの発生量が少ないこと、有機基質の完全な処理に時間がかかること（約 25 日）、結果として分解された有機物質には有害な微生物叢が含まれる可能性があることです。 バイオリアクター内の低温では 100% の無菌性は得られません。
反応器内の温度を好熱性細菌が許容できるレベルに上げて維持することで、最高のバイオガス収量が確保され、有機物の完全な発酵が 12 日間で行われ、有機基質の分解生成物は完全に無菌になります。 マイナスの特性: 好熱性細菌の許容範囲を 2 度超える温度変化があると、ガスの発生量が減少します。 暖房需要が高く、その結果、莫大なエネルギーコストがかかります。
バイオリアクターの内容物は 1 日 2 回の間隔で撹拌する必要があります。撹拌しないと表面にクラストが形成され、バイオガスに対するバリアが形成されます。 有機物を除去するだけでなく、撹拌することで有機物内部の温度と酸性度を均一にすることができます。連続サイクルバイオリアクターでは、発酵が完了した有機物が同時に取り出され、新しい有機物の体積が増加したときに最高のバイオガス収量が得られます。アンロードされたボリュームと同じ量がロードされます。 夏の別荘で通常使用されるような小容積のバイオリアクターでは、発酵室の内容積の約 5% に相当する量の有機物を毎日抽出して導入する必要があります。
バイオガス収量は、バイオリアクターに投入される有機基質の種類に直接依存します (以下は乾燥基質重量 kg あたりの平均データです)。
- 馬糞からは 0.27 m3 のバイオガスが得られ、メタン含有量は 57% です。
- 牛の糞尿からは 0.3 m3 のバイオガスが得られ、メタン含有量は 65% です。
- 新鮮な牛の糞尿からは、メタン含有量が 68% のバイオガスが 0.05 m3 生成されます。
- 鶏糞 - 0.5 m3、その中のメタン含有量は60％になります。
- 豚の糞尿 - 0.57 m3、メタンの割合は 70% になります。
- 羊の糞尿 - メタン含有量 70% の 0.6 m3。
- 小麦わら - 0.27 m3、メタン含有量 58%。
- トウモロコシわら - 0.45 m3、メタン含有量 58%。
- 草 - 0.55 m3、メタン含有量 70%。
- 木の葉 - 0.27 m3、メタンの割合 58%。
- 脂肪 - 1.3 m3、メタン含有量 88%。
バイオガスプラント
これらの装置は、反応器、有機物をロードするためのホッパー、バイオガス出口、発酵した有機物を降ろすためのホッパーという主要な要素で構成されています。
建設の種類に応じて、バイオガスプラントには次の種類があります。
- 加熱せず、反応器内の発酵有機物を混合せずに。
- 加熱せずに有機塊を混合する。
- 加熱と混合を伴う。
- 加熱、混合、発酵プロセスの制御と管理を可能にする装置を使用します。
最初のタイプのバイオガス プラントは小規模農場に適しており、好冷性細菌用に設計されています。バイオリアクターの内容積は 1 ～ 10 m3 (1 日あたり 50 ～ 200 kg の肥料を処理)、最小限の設備で、生成されるバイオガスが保存されません - それを消費する家電製品にすぐに行きます。 このような設備は南部地域でのみ使用でき、内部温度が5〜20℃になるように設計されています。
発酵した（発酵した）有機物の除去は、新しいバッチのロードと同時に実行され、出荷はコンテナで実行され、その容量はバイオリアクターの内容積以上でなければなりません。 容器の内容物は、肥沃な土壌に導入されるまでその中に保管されます。 2番目のタイプの設計も小規模農場向けに設計されており、その性能は最初のタイプのバイオガスプラントよりも若干高く、手動または機械式駆動装置を備えた混合装置が装備されています。
3 番目のタイプのバイオガス プラントには、混合装置に加えてバイオリアクターの強制加熱が装備されており、温水ボイラーはバイオガス プラントで生成される代替燃料で稼働します。 このようなプラントでのメタン生成は、加熱の強さと反応器内の温度レベルに応じて、中温菌と好熱菌によって行われます。
最後のタイプのバイオガス プラントは最も複雑で、複数のバイオガス消費者向けに設計されており、電気接触圧力計、安全弁、温水ボイラー、コンプレッサー (有機物の空気圧混合)、受信機、ガス タンクが含まれます。 、ガス減速機、バイオガスを車両に積み込むための出口がプラントの設計に導入されています。 これらのユニットは連続的に動作し、細かく調整された加熱により 3 つの温度レジームのいずれかを設定でき、バイオガスの抽出は自動的に実行されます。
DIYバイオガスプラント
バイオガスプラントで生成されるバイオガスの発熱量は約5,500kcal/m3であり、天然ガスの発熱量（7,000kcal/m3）より若干低くなります。 50 平方メートルの住宅建物を暖房し、4 バーナーのガスストーブを 1 時間使用すると、平均 4 立方メートルのバイオガスが必要になります。
ロシア市場で販売されている産業用バイオガスプラントの価格は20万ルーブルから。 - 外見上コストが高いため、これらのプラントは投入される有機基質の量に応じて正確に計算されており、メーカーの保証の対象であることは注目に値します。
バイオガス プラントを自分で作成したい場合は、さらに詳しい情報が役立ちます。
バイオリアクターの形状
最適な形状は楕円形（卵型）ですが、そのような原子炉を構築するのは非常に困難です。 上部と下部が円錐または半円の形で作られている円筒形のバイオリアクターを設計するのが簡単になります。 レンガやコンクリートで作られた正方形や長方形の原子炉は効果がありません。 時間が経つと、基質の圧力によって隅に亀裂が生じ、固まった有機物の破片が隅に蓄積して発酵プロセスを妨げます。構築はそれほど難しくありません。 マイナス点 - 錆びに対する耐性が低いため、内壁に樹脂などの保護コーティングを施す必要があります。 スチール製バイオリアクターの外面は徹底的に洗浄し、2 回塗装する必要があります。
コンクリート、レンガ、または石で作られたバイオリアクター タンクは、効果的な水とガスの不透過性、約 60 °C の温度への耐久性、および硫化水素と有機酸の攻撃性を確保できる樹脂の層で内側から慎重にコーティングする必要があります。 樹脂に加えて、4% モーター オイル (新品) または灯油で希釈し 120 ～ 150 °C に加熱したパラフィンを使用して、リアクターの内面を保護できます。バイオリアクターの表面は、塗布する前にバーナーで加熱する必要があります。その上のパラフィン層。
バイオリアクターを作成するときは、錆びないプラスチック容器を使用できますが、壁が十分に強い硬質プラスチックのみを使用できます。 柔らかいプラスチックは暖かい季節にしか使えないからです。 寒さが始まると、断熱材を固定するのが難しくなり、さらに壁が十分に強くありません。 プラスチック製バイオリアクターは、有機物の低温発酵にのみ使用できます。
バイオリアクターの場所
その配置は、この敷地内の空きスペース、住宅建物からの十分な距離、廃棄物処理場所、動物の場所などからの距離に応じて計画されます。 地上、完全または部分的に水没したバイオリアクターの計画は、地下水のレベル、反応容器への有機基質の投入と排出の利便性に依存します。 反応容器を地面より下に設置するのが最適である。有機基質を反応容器に導入するための設備が節約され、断熱性が大幅に向上し、安価な材料（わら、粘土）を使用することができる。
バイオリアクター装置
原子炉容器には、修理や保守作業を行うことができるハッチが装備されている必要があります。 バイオリアクターの本体とマンホールの蓋の間には、ゴム製のガスケットまたはシーラントの層を敷設する必要があります。 バイオリアクターに温度、内圧、有機基質レベルのセンサーを装備することはオプションですが、非常に便利です。
バイオリアクターの断熱
これがなければ、バイオガスプラントは一年中稼働できず、暖かい季節にのみ稼働することになります。 粘土、わら、乾燥肥料、スラグは、埋設または半埋設のバイオリアクターを断熱するために使用されます。 断熱材は層状に敷かれます。埋め込み反応器を設置する場合、ピットはPVCフィルムの層で覆われ、断熱材が土壌と直接接触するのを防ぎます。 バイオリアクターを設置する前に、PVCフィルムを敷いたピットの底にわらを注ぎ、その上に粘土の層を注ぎ、その後バイオリアクターを露出させます。 その後、反応器タンクとPVCフィルムで敷かれたピットの間のすべての空き領域をタンクのほぼ端までわらで覆い、その上にスラグと混合した粘土の層を300 mmの層で覆います。
有機基板の搬入出
バイオリアクターへの搬入およびバイオリアクターからの搬出用のパイプの直径は少なくとも 300 mm でなければなりません。そうしないと詰まります。 反応器内の嫌気状態を維持するために、これらの各チューブにはヘリカル バルブまたは半回転バルブを取り付ける必要があります。 有機物を供給するためのホッパーの容積は、バイオガスプラントの種類に応じて、一日の投入原料量と等しくなければなりません。 飼料ホッパーはバイオリアクターの日当たりの良い側に配置する必要があります。 これにより、導入された有機基質の温度が上昇し、発酵プロセスが加速されます。 バイオガスプラントが農場に直接接続されている場合は、有機基質が重力の影響下でバイオガスプラントに入るように、バンカーをその構造の下に配置する必要があります。
有機基質の搬入出用のパイプラインはバイオリアクターの反対側に配置する必要があります。この場合、投入原料は均一に分散され、発酵した有機物は重力と有機基質の質量の影響で簡単に除去されます。新鮮な基質。 有機物の積み降ろしのためのパイプラインの開口と設置は、バイオリアクターを設置場所に設置する前、およびその上に断熱層を配置する前に行う必要があります。 バイオリアクターの内部容積の密閉性は、基質の搬入出用のパイプの入口が鋭角に配置され、リアクター内の液面がパイプの入口点よりも高いという事実によって達成されます。油圧シールが空気のアクセスをブロックします。
新しい有機材料の導入と発酵有機材料の回収は、オーバーフローの原理に従って最も簡単に実行されます。 新しい部分が導入されるときに反応器内の有機物のレベルが上昇すると、導入された材料の体積と同じ体積の基板が排出パイプを通して除去されます。
従来のエネルギーキャリアのコストが上がり続けているため、家庭の職人たちは、廃棄物からバイオガスを自分の手で得ることができる自家製の装置を作成するよう促されています。 この農業へのアプローチにより、家の暖房やその他のニーズに必要な安価なエネルギーを入手できるだけでなく、有機廃棄物のリサイクルプロセスを組織化し、その後の土壌に適用するための無料の肥料を入手することもできます。
過剰に生成されたバイオガスと肥料は、関心のある消費者に市場価格で販売され、文字通り「足元に眠っている」ものをお金に変えることができます。 大規模農家はプレハブのバイオガスプラントを購入する余裕があります。 このような機器のコストは非常に高価です。 ただし、その運用収益は投資に見合ったものになります。 同じ原理で動作するそれほど強力ではない設備でも、入手可能な材料や部品を使用して独自に組み立てることができます。
バイオガスとは何ですか?またどのように生成されるのですか?
バイオマスを処理するとバイオガスが得られます
バイオガスは環境に優しい燃料として分類されます。 その特性の点では、バイオグは多くの点で工業規模で生産される天然ガスに似ています。 バイオガス生産技術は次のように表すことができます。
- バイオリアクターと呼ばれる特別な容器内で、バイオマス処理プロセスは、嫌気性細菌の参加により、空気のない発酵条件下で一定期間行われます。その期間は、投入された原料の量によって異なります。
- その結果、メタン 60%、二酸化炭素 35%、その他のガス状物質 5% からなるガス混合物が放出され、その中には少量の硫化水素が含まれます。
- 生成されたガスはバイオリアクターから常に取り出され、洗浄後に目的の用途に送られます。
- 処理された廃棄物は高品質の肥料となり、定期的にバイオリアクターから取り出され、畑に運ばれます。
バイオ燃料の製造プロセスの視覚的な図
家庭でバイオガスの継続的な生産を確立するには、農業および畜産企業を所有するか、アクセスできる必要があります。 肥料やその他の有機動物排泄物の無料供給源がある場合にのみ、バイオガス生産に従事することは経済的に有益です。
ガス加熱は依然として最も信頼性の高い加熱方法です。 自律ガス化について詳しくは、次の資料をご覧ください。
バイオリアクターの種類
バイオガス生産プラントは、原料の投入方法、生成されたガスの収集、地表に対する反応器の配置、および製造材料が異なります。 コンクリート、レンガ、鋼はバイオリアクターの構築に最適な材料です。
積み込みの種類に応じて、原材料の所定の部分が積み込まれ、処理サイクルを経た後、完全に降ろされるバイオインスタレーションが区別されます。 これらのユニットでのガス生成は不安定ですが、あらゆる種類の原料を充填できます。 原則として、それらは垂直に配置されており、スペースをほとんど取りません。
有機廃棄物の一部が毎日 2 番目のタイプのシステムに投入され、その体積に等しい既製の発酵肥料の一部が降ろされます。 作動混合物は常に反応器内に残ります。 いわゆる連続投入プラントは、より多くのバイオガスを安定して生成し、農家に非常に人気があります。 基本的に、これらの反応器は水平に配置されており、敷地内に空きスペースがある場合に便利です。
選択したバイオガス収集タイプによって、リアクターの設計特徴が決まります。
- バルーンシステムは、反応器とガスホルダーが組み合わされたゴムまたはプラスチックの耐熱シリンダーで構成されています。 このタイプの反応器の利点は、設計の簡素さ、原材料の装填および取り出し、洗浄および輸送の容易さ、および低コストです。 欠点としては、耐用年数が 2 ～ 5 年と短いこと、外部の影響により損傷する可能性があることが挙げられます。 タンク型反応器には、液体廃棄物や下水の処理にヨーロッパで広く使用されているチャネル型プラントも含まれます。 このようなラバートップは高い周囲温度でも効果的であり、シリンダーを損傷する危険はありません。 固定ドーム設計には、完全に密閉された反応器とスラリー排出用の補給タンクが備わっています。 ガスはドーム内に蓄積され、原料の次の部分をロードするときに、処理された塊が補償タンクに押し込まれます。
- 浮遊ドームバイオシステムは、地下に配置されたモノリシックバイオリアクターと、特別なウォーターポケットまたは原料中に直接浮遊し、ガス圧力の作用で上昇する可動ガスホルダーで構成されています。 フローティングドームの利点は、操作が簡単であることと、ドームの高さによってガス圧力を決定できることです。 これは大規模な農場に最適なソリューションです。
- 地下または地上の設置を選択するときは、原材料の積み降ろしを容易にする起伏の傾斜、日々の温度変動からバイオマスを保護する地下構造の断熱性の強化を考慮する必要があります。発酵プロセスがより安定します。
この設計には、原材料を加熱および混合するための追加の装置を装備することができます。
原子炉を作ってバイオガスを利用するのは儲かるのか
バイオガス プラントの建設には次の目的があります。
- 安価なエネルギーの生産。
- 消化しやすい肥料の生産。
- 高価な下水道への接続の節約。
- 家庭廃棄物の処理;
- ガスの販売による利益の可能性。
- 不快な臭気の強さを軽減し、地域の環境状況を改善します。
バイオガスの生産と使用の収益性のグラフ
バイオリアクターを構築する利点を評価するには、賢明な所有者は次の側面を考慮する必要があります。
- バイオ設備の費用は長期的な投資です。
- サードパーティの専門家の関与なしに自家製のバイオガス装置と反応器の設置はコストがはるかに安くなりますが、その効率は高価な工場のものよりも低くなります。
- 安定したガス圧を維持するために、農家は十分な量の動物排泄物を長期間入手できる必要があります。 電気や天然ガスの価格が高い場合、またはガス化の可能性がない場合、設備の使用は利益をもたらすだけでなく、必要になります。
- 独自の原料ベースを持つ大規模農場の場合、温室と畜産場のシステムにバイオリアクターを組み込むことが収益性の高い解決策となります。
- 小規模農場の場合、複数の小型反応器を設置し、異なる間隔で原料を投入することで効率を高めることができます。 これにより、原料不足によるガス供給の中断を回避できます。
バイオリアクターを自分で構築する方法
建設に関する決定がなされたので、今度は設置を設計し、必要な材料、工具、機器を計算する必要があります。
重要！ 攻撃的な酸性およびアルカリ性媒体に対する耐性は、バイオリアクター材料の主な要件です。
金属タンクが利用可能な場合は、腐食に対する保護コーティングが施されていれば使用できます。 金属製の容器を選択するときは、溶接の存在とその強度に注意してください。
耐久性と便利なオプション - ポリマー容器。 この素材は腐ったり錆びたりしません。 厚い硬い壁または強化されたバレルは、負荷に完全に耐えます。
最も安価な方法は、レンガや石、コンクリートブロックのコンテナをレイアウトすることです。 強度を高めるために、壁は補強され、内側と外側に多層の防水および気密コーティングが施されています。 石膏には、望ましい特性を提供する添加剤が含まれている必要があります。 すべての圧力荷重に耐える最適な形状は、楕円形または円筒形です。
この容器の底部には、廃棄物が取り出される開口部が設けられています。 システムは密閉された状態でのみ有効に機能するため、この穴はしっかりと閉じる必要があります。
必要な工具と材料の計算
レンガコンテナをレイアウトしてシステム全体を配置するには、次のツールと材料が必要です。
- セメントモルタルまたはコンクリートミキサーを混合するための容器。
- ミキサーノズル付きドリル。
- 排水枕の装置用の砕石と砂。
- シャベル、巻尺、こて、ヘラ;
- レンガ、セメント、水、細かい砂、鉄筋、可塑剤およびその他の必要な添加剤。
- 金属パイプや部品を取り付けるための溶接機と留め具。
- 水フィルターとガス浄化用の金属の削りくずが入った容器。
- タイヤシリンダーまたは標準のプロパンガス貯蔵タンク。
コンクリートタンクのサイズは、私有の中庭または農場で毎日発生する有機廃棄物の量に基づいて決定されます。 バイオリアクターは利用可能な容積の 3 分の 2 まで満たされていれば、本格的な運転が可能です。
小規模な民間農場のリアクターの容積を決定してみましょう。牛が 5 頭、豚が 10 頭、鶏が 40 羽いる場合、生涯で 1 日に産む子は 5 x 55 kg + 10 x 4.5 kg + 40 x 0.17 kg = 275kg + 45kg + 6.8kg = 326.8kg 鶏糞の水分含有量を必要な 85% にするには、5 リットルの水を加えます。 総重量 = 331.8 kg。 20日間で処理するには、331.8 kg x 20 \u003d 6636 kg - 基板のみ約7個の立方体が必要です。 これは必要な量の 3 分の 2 です。 結果を得るには、7x1.5 \u003d 10.5立方メートルが必要です。 結果として得られる値が、バイオリアクターの必要な容量になります。
小さな容器で大量のバイオガスを生成してもうまくいかないことに注意してください。 生産量は、反応器内で処理される有機廃棄物の質量に直接依存します。 したがって、100 立方メートルのバイオガスを得るには、1 トンの有機廃棄物を処理する必要があります。
バイオリアクター装置の設置場所の準備
反応器に投入される有機混合物には、細菌の生命に有害でバイオガスの生成を遅らせる防腐剤、洗剤、化学物質が含まれていてはなりません。
重要！ バイオガスは可燃性で爆発性があります。
バイオリアクターを正しく操作するには、他のガス設備と同じ規則に従う必要があります。 装置が密閉されており、バイオガスが適時にガスタンクに排出されれば問題ありません。
ガス圧力が基準を超えたり、密閉が破れると中毒を起こしたりする場合、爆発の危険性があるため、反応器に温度センサーと圧力センサーを取り付けることが推奨されます。 バイオガスを吸入すると人間の健康にも危険があります。
バイオマス活性を確保する方法
バイオマスを加熱すると、バイオマスの発酵プロセスをスピードアップできます。 原則として、南部地域ではそのような問題は発生しません。 周囲温度は発酵プロセスを自然に活性化させるのに十分です。 冬に厳しい気候条件にある地域では、暖房なしではバイオガスプラントを稼働させることは一般に不可能です。 結局のところ、発酵プロセスは摂氏38度を超える温度で始まります。
バイオマスタンクの加熱を組織するにはいくつかの方法があります。
- 反応器の下にあるコイルを加熱システムに接続します。
- タンクの底部に電気発熱体を設置します。
- 電気ヒーターを使用してタンクを直接加熱します。
原料自体にはメタンの生成に影響を与えるバクテリアが潜んでいます。 それらの活動は特定の温度レベルで増加します。 自動加熱システムを設置することで、プロセスが正常に行われることが保証されます。 自動化により、次の低温バッチがバイオリアクターに入るときに加熱装置がオンになり、バイオマスが所定の温度レベルまで温まると加熱装置がオフになります。
温水ボイラーにも同様の温度制御システムが搭載されており、ガス機器販売専門店などで購入できます。
この図は、固体および液体の原料の積み込みから始まり、消費者へのバイオガスの除去で終わるサイクル全体を示しています。
リアクター内でバイオマスを混合することで、家庭でのバイオガスの生産を活性化できることに注意することが重要です。 このために、家庭用ミキサーと構造的に似た装置が作成されます。 この装置は、タンクの蓋または壁にある穴を通して引き出されたシャフトによって作動させることができます。
バイオガスの設置と使用にはどのような特別な許可が必要ですか
バイオリアクターを建設して運転し、生成されるガスを使用するには、設計段階で必要な許可の取得に注意する必要があります。 ガス会社、消防士、ロステフナゾールとの調整が必要です。 一般に、設置および操作に関する規則は、従来のガス機器を使用するための規則と同様です。 建設はSNIPに従って厳密に実行する必要があり、すべてのパイプラインは黄色で適切なマーキングが付いている必要があります。 工場で製造された既製システムは数倍高価ですが、すべての付属文書があり、すべての技術要件を満たしています。 メーカーは機器やサービスの保証を提供し、製品を修理します。
バイオガスプラントを自家製にすれば、農産物のコストを決める大きな部分を占めるエネルギーコストを節約できます。 生産コストの低下は、農場または個人農場の収益性の向上に影響します。 既存の廃棄物からバイオガスを得る方法がわかったので、あとはそのアイデアを実践するだけです。 多くの農民は長い間、肥料からお金を稼ぐことを学びました。
代替燃料の話題は数十年にわたって関連してきました。 バイオガスは、特に家畜を飼っている場合、自分で生成して使用できる天然燃料源です。
それは何ですか
バイオガスの組成は、工業規模で生成されるものと類似しています。 バイオガス生産の段階:
- バイオリアクターは、真空中で嫌気性細菌によって生物塊が処理される容器です。
- しばらくすると、メタン、二酸化炭素、硫化水素、その他のガス状物質からなるガスが放出されます。
- このガスは精製され、反応器から除去されます。
- 処理されたバイオマスはリアクターから取り出されて畑を豊かにする優れた肥料です。
村に住んでおり、動物の排泄物が入手できる場合には、自宅でバイオガスを自分で生産することも可能です。 畜産場や農業ビジネスにとって優れた燃料オプションです。
バイオガスの利点は、メタンの排出を削減し、代替エネルギー源を提供することです。 バイオマス処理の結果として、菜園や畑用の肥料が形成されることも利点です。
独自のバイオガスを作るには、肥料、鳥の糞、その他の有機廃棄物を処理するバイオリアクターを構築する必要があります。 原材料としては次のものが使用されます。
- 廃水。
- ストロー;
- 草;
- 川のシルト。
化学的不純物は再処理プロセスを妨げるため、反応器への侵入を防ぐことが重要です。
ユースケース
肥料をバイオガスに処理することにより、電気、熱、機械エネルギーを得ることが可能になります。 この燃料は工業規模または個人家庭で使用されます。 これは次の目的で使用されます。
- 暖房;
- 点灯;
- 給湯。
- 内燃機関の作動。
バイオリアクターの助けを借りて、個人の家庭や農業生産物を提供するための独自のエネルギー基地を構築できます。
バイオガス火力発電所は、個人の補助農場や小さな村を暖房するための代替手段です。 有機廃棄物は電気に変換できるため、現場に持ち込んで光熱費を支払うよりもはるかに安価です。 バイオガスはガスコンロでの調理にも使用できます。 バイオ燃料の大きな利点は、それが無尽蔵で再生可能なエネルギー源であることです。
バイオ燃料効率
ゴミや肥料からのバイオガスは無色無臭です。 天然ガスと同じくらいの熱を与えます。 1 立方メートルのバイオガスは、1.5 kg の石炭と同じ量のエネルギーを提供します。
ほとんどの場合、農場は家畜からの排泄物を処分せず、それを 1 つのエリアに保管します。 その結果、メタンが大気中に放出され、肥料は肥料としての特性を失います。 廃棄物をタイムリーに処理することは、農場にさらに多くの利益をもたらします。
このようにして糞尿処理の効率を計算するのは簡単です。 平均的な牛は1日に30～40kgの肥料を与えます。 この塊から、1.5立方メートルのガスが得られます。 この量から、3 kW/h の電力が生成されます。
生体材料リアクターの作り方
バイオリアクターは、原料を除去するための穴が開いたコンクリート製の容器です。 建設前に、敷地内の場所を選択する必要があります。 リアクターのサイズは、毎日摂取するバイオマスの量によって異なります。 容器の2/3まで満たす必要があります。
バイオマスが少ない場合は、コンクリート容器の代わりに、通常の樽などの鉄を使用できます。 ただし、高品質の溶接が施されているため、強度が高くなければなりません。
生成されるガスの量は原料の量に直接依存します。 小さな容器では、少し出てきます。 100 立方メートルのバイオガスを得るには、1 トンの生物質量を処理する必要があります。
設置の強度を高めるために、通常は地面に埋められます。 反応器には、バイオマスをロードするための入口パイプと、使用済み材料を除去するための出口が必要です。 タンクの上部にはバイオガスが排出される穴が必要です。 ウォーターシールで閉めた方が良いです。
反応を正しく行うには、容器を密閉し、空気が入らないようにする必要があります。 ウォーターシールによりガスが適時に除去され、システムの爆発が防止されます。
大規模農場用リアクター
シンプルなバイオリアクター スキームは、1 ～ 2 匹の動物を飼う小規模農場に適しています。 農場を所有している場合は、大量の燃料を処理できる工業用原子炉を設置するのが最善です。 プロジェクトの開発とシステムの設置には専門の会社を関与させることが最善です。
工業団地は次のもので構成されます。
- 中間貯蔵タンク;
- ミキサープラント。
- 電気だけでなく、建物や温室の暖房用のエネルギーを供給する小型の CHP プラント。
- 肥料として使用される肥料を発酵させるためのタンク。
最も効果的な選択肢は、近隣のいくつかの農場に対して 1 つの複合施設を建設することです。 生体材料が処理されるほど、結果としてより多くのエネルギーが得られます。
バイオガスを受け取る前に、産業施設は衛生疫学ステーション、消防およびガス検査と調整する必要があります。 これらは文書化されており、すべての要素の位置には特別なルールがあります。
反応器容積の計算方法
反応器の容積は、毎日発生する廃棄物の量によって異なります。 効率的に発酵させるには、容器に 2/3 を入れるだけで十分であることに注意してください。 発酵時間、温度、原料の種類なども考慮してください。
肥料は反応炉に送られる前に水で希釈するのが最適です。 35〜40度の温度で肥料を処理するには約2週間かかります。 体積を計算するには、水を加えた廃棄物の初期体積を決定し、25 ～ 30% を追加します。 バイオマスの量は 2 週間ごとに同じである必要があります。
バイオマス活性を確保する方法
バイオマス発酵を適切に行うには、混合物を加熱するのが最善です。 南部地域では気温が発酵の開始に影響します。 北または中央の車線にお住まいの場合は、追加の加熱要素を接続できます。
プロセスを開始するには、38度の体温が必要です。 これを提供するにはいくつかの方法があります。
- 反応器の下のコイルは加熱システムに接続されています。
- タンク内の発熱体。
- 電気ヒーターでタンクを直接加熱します。
生物塊には、バイオガスの生成に必要なバクテリアがすでに含まれています。 気温が上昇すると目覚めて活動を始めます。
自動加熱システムで加熱するのが最善です。 冷たい塊が反応器に入るとオンになり、温度が所望の値に達すると自動的にオフになります。 このようなシステムは給湯ボイラーに設置されており、ガス機器店で購入できます。
30〜40度に加熱すると、処理に12〜30日かかります。 それは質量の組成と体積によって異なります。 50度に加熱すると細菌の活動が活発になり、加工に3～7日かかります。 このような設備の欠点は、高温を維持するのにコストがかかることです。 それらは受け取った燃料の量に匹敵するため、システムは非効率的になります。
嫌気性細菌を活性化するもう 1 つの方法は、バイオマス混合です。 シャフトをボイラーに独立して取り付け、必要に応じてハンドルを引き出して塊をかき混ぜることができます。 しかし、人の参加なしに塊を混合する自動システムを設計する方がはるかに便利です。
適切なガス抜き
肥料からのバイオガスは反応器の上部カバーを通して除去されます。 発酵中はしっかりと閉める必要があります。 通常はウォーターシールが使用されます。 システム内の圧力を制御し、カバーが上昇するとリリースバルブが作動します。 ウェイトはカウンターウェイトとして使用されます。 出口では、ガスは水で浄化され、パイプを通ってさらに流れます。 ガスから水蒸気を除去するには水による精製が必要です。そうしないと燃焼しません。
バイオガスをエネルギーに変換するには、まず貯蔵する必要があります。 ガスホルダーに保管する必要があります。
- ドーム状に作られ、反応器の出口に設置されます。
- ほとんどの場合、鉄でできており、腐食を防ぐために何層もの塗料で覆われています。
- コンビナートではガソリンタンクは別タンクとなっています。
ガソリンタンクを作るためのもう 1 つのオプションは、PVC バッグを使用することです。 この伸縮性のある素材は、バッグがいっぱいになると伸びます。 必要に応じて、大量のバイオガスを貯蔵できます。
地下バイオ燃料プラント
スペースを節約するには、地下に設置するのが最善です。 これは家庭でバイオガスを得る最も簡単な方法です。 地下バイオリアクターを設置するには、穴を掘り、その壁と底を鉄筋コンクリートで埋める必要があります。
コンテナの両側には、入口パイプと出口パイプ用の穴が開けられています。 さらに、廃棄物をポンプで排出するために、出口パイプを容器の底部に配置する必要があります。 直径は7〜10cmで、直径25〜30cmの入口が上部にあるのが最適です。
上から、施設はレンガで閉じられ、バイオガスを受け取るためのガスホルダーが設置されます。 タンクの出口には圧力を調整するためのバルブを作る必要があります。
バイオガスプラントは民家の庭に埋めて、下水や家畜の排泄物に接続することができる。 処理リアクターは、家族の電気と暖房のニーズを完全にカバーできます。 庭の肥料を入手するのにさらにプラスになります。
DIY バイオリアクターは、牧草地からエネルギーを取り出し、肥料から収益を得る方法です。 農場のエネルギーコストが削減され、収益性が向上します。 自分で作ることも、取り付けてもらうこともできます。 価格は量に応じて7000ルーブルから始まります。
自宅に小規模な設備を設置できます。 余談になりますが、バイオガスを自分の手で得るというのは、新しい発明ではありません。 古代においてさえ、中国では家庭用のバイオガスが積極的に得られていました。 この国はバイオガスプラントの数において依然としてリーダーです。 しかし、ここで 自分の手でバイオガスプラントを作る方法、これには何が必要か、どれくらいの費用がかかるか - この記事とその後の記事でこれらすべてを説明しようとします。
バイオガスプラントの試算
バイオガスプラントの購入または自己組み立てを進める前に、原材料の入手可能性、その種類、品質、および中断のない供給の可能性を適切に評価する必要があります。 すべての原材料がバイオガス生産に適しているわけではありません。 合わない原材料：
- リグニンを多く含む原料。
- 針葉樹のおがくずを含む原料（樹脂を含む）
- 湿度が94%を超える場合
- 腐った肥料、カビや合成洗剤がついた原料。
原材料が処理に適している場合は、バイオリアクターの容量の決定に進むことができます。 中温モード（バイオマス温度は 25 ～ 40 度の範囲、最も一般的なモード）の原料の総体積は、反応器体積の 2/3 を超えません。 1日の投与量は、投入される原材料の合計の10％を超えません。
あらゆる原材料は、次の 3 つの重要なパラメータによって特徴付けられます。
- 密度;
- 灰分。
- 湿気。
最後の 2 つのパラメータは統計テーブルから決定されます。 原材料は、湿度80〜92％の達成を考慮して水で希釈されます。 水と原料の量の比率は、1:3 から 2:1 まで変化します。 これは、基材に必要な流動性を与えるために行われます。 それらの。 パイプ内の基質の通過と混合の可能性を確保するため。 小規模なバイオガスプラントの場合、基質の密度は水の密度と等しく考えることができます。
例を使用してリアクターの容積を決定してみましょう。
農場に牛が 10 頭、豚が 20 頭、鶏が 35 羽いるとします。 1日当たりの排泄物は、牛1頭から55kg、豚1頭から4.5kg、鶏から0.17kgです。 1 日あたりの廃棄物の量は、10x55 + 20x4.5 + 0.17x35 = 550 + 90 + 5.95 = 645.95 kg となります。 646kgまで切り上げます。 豚や牛のふん尿の水分含有量は86％、鶏ふんの水分含有量は75％です。 鶏糞の水分含有量を 85% にするには、3.9 リットル (約 4 kg) の水を加えます。
1日あたりの原材料の積載量は約650kgになることが判明しました。 反応器の全負荷: OS=10x0.65=6.5 トン、反応器容積 OP=1.5x6.5=9.75 m3。 それらの。 容積 10 m3 の反応器が必要です。
バイオガス収量の計算
原料の種類に応じたバイオガス収量の計算表。
| 原材料の種類 | ガス排出量、乾物 1 kg あたりの m3 | 湿度 85% における 1 トンあたりのガス排出量 m3 |
| 牛ふん | 0,25-0,34 | 38-51,5 |
| 豚糞 | 0,34-0,58 | 51,5-88 |
| 鳥の糞 | 0,31-0,62 | 47-94 |
| 馬の糞 | 0,2-0,3 | 30,3-45,5 |
| 羊の糞 | 0,3-0,62 | 45,5-94 |
同じ例を使用すると、各種類の原材料の重量に対応する表データを乗算し、3 つの成分をすべて合計すると、1 日あたり約 27 ～ 36.5 m3 のバイオガス収量が得られます。
必要な量のバイオガスを使用するには、平均的な 4 人家族が調理に 1.8 ～ 3.6 m3 のバイオガスが必要になると言えます。 100 m² ～ 20 m³ の部屋を 1 日あたりバイオガスで暖房します。
反応器の設置と製作
金属タンクやプラスチック容器を反応器として使用することも、レンガやコンクリートで作ることもできます。 好ましい形状は円筒であるとの情報源もありますが、石やレンガで建てられた四角い構造物では、原材料の圧力により亀裂が発生します。 形状、材質、設置場所に関係なく、リアクターは次のことを行う必要があります。
- 防水性と気密性を確保してください。 反応器内で空気とガスが混合してはなりません。 カバーと本体の間には、密封された材料で作られたガスケットが必要です。
- 断熱されていること。
- あらゆる荷重（ガス圧、重量など）に耐えます。
- 修理作業用のハッチがあります。
リアクターの設置と形状の選択は、ファームごとに個別に行われます。
ものづくりのテーマ 自分で作るバイオガスプラント非常に広範囲にわたる。 したがって、この記事ではこれに焦点を当てて説明します。 次の記事では、バイオガスプラントのその他の要素の選択、価格、購入できる場所について説明します。
ガスは、化学製品（プラスチック製造の原料など）を含む産業用と日常生活の両方で広く使用されています。 家庭環境では、ガスは住宅やアパートの暖房、調理、給湯、自動車の燃料などに使用されます。
環境の観点から見ると、ガスは最もクリーンな燃料の 1 つです。 他の燃料に比べて有害物質の排出量が最も少ない。
しかし、ガスについて話す場合は、自動的に地球の腸から抽出された天然ガスを意味します。
ある日、私は新聞で、あるおじいさんがどのようにしてトリッキーではない設備を組み立て、肥料からガスを取り出しているかを伝える記事を見つけました。 このトピックは私にとって非常に興味深いものでした。 そして、天然ガスに代わるこのバイオガスについて話したいと思います。 このテーマは一般の人、特に農家にとって非常に興味深く有益だと思います。
どの農民の農場でも、風や太陽のエネルギーだけでなく、バイオガスも利用できます。
バイオガス- 気体燃料、有機物質の嫌気性微生物分解の生成物。 ガス生産技術は、植物や動物由来のさまざまな有機廃棄物を処理、リサイクル、消毒する環境に優しい無駄のない方法です。
バイオガス生成の原料は、通常の肥料、葉、草、一般的には有機廃棄物、つまりトップス、食品廃棄物、落ち葉です。
発生するガスであるメタンは、メタン細菌の生命活動の結果です。 メタンは湿地ガスまたは消火ガスとも呼ばれ、90 ～ 98% が天然ガスで構成されており、日常生活で使用されています。
ガスプラントの製造は非常に簡単です。 メインコンテナが必要です。自分で溶接したり、既製のものを使用したり、何でも構いません。 寒い季節に設置を使用するには、タンクの側面に断熱材を取り付ける必要があります。 上からいくつかのハッチを作成します。 そのうちの1つから、ガス抜き用のパイプを取り付けます。 集中的な発酵プロセスとガス発生のために、混合物を定期的に撹拌する必要があります。 したがって、混合装置を設置する必要があります。 さらに、ガスは収集して保管するか、その意図された目的に使用する必要があります。 ガスを収集するには、通常の車のチャンバーを使用し、コンプレッサーがある場合は、ガスを圧縮してシリンダーに送り込みます。
動作原理は非常に単純です。肥料は 1 つのハッチから積み込まれます。 このバイオマスは内部で特殊なメタンバクテリアによって分解されます。 プロセスをより集中的にするには、内容物を混合し、できれば加熱する必要があります。 暖房の場合は、内部に温水が循環するパイプを設置できます。 チューブを通る細菌の生命活動の結果として放出されたメタンは車の室内に入り、十分な量が蓄積すると、コンプレッサーの助けを借りて圧縮し、シリンダーに送り込みます。
暖かい気候や人工暖房が使用されている場合、植物は 1 日あたり約 8 m 3 というかなり大量のガスを生成することがあります。
家庭廃棄物を埋め立ててガスを得る方法もありますが、問題となるのは日常生活で使用される化学物質です。
メタン細菌は動物の腸内に存在し、したがって肥料中にも存在します。 しかし、彼らが働き始めるためには、酸素との相互作用を制限する必要があります。酸素は生命活動を低下させるからです。 そのため、バクテリアが空気と接触しないように特別な設備を作成する必要があります。
生成されるバイオガスでは、メタンの濃度が天然ガスよりわずかに低いため、燃焼時に発生する熱はわずかに少なくなります。 1 m 3 の天然ガスを燃焼すると、7 ～ 7.5 Gcal が放出されますが、バイオガスでは 6 ～ 6.5 Gcal が放出されます。
このガスは暖房（暖房に関する一般的な情報はまだあります）と家庭用ストーブの両方に適しています。 バイオガスのコストは低く、すべてが即席の材料で作られ、たとえば牛を飼っている場合には、実質的にゼロになる場合もあります。
ガス生産からの廃棄物は生物腐植質です。有機肥料であり、酸素にアクセスできずに腐敗する過程で、雑草の種子からすべてが腐敗し、植物に必要な有用な微量元素だけが残ります。
海外では人工ガス田を作る方法もある。 こんな感じです。 廃棄される家庭廃棄物の大部分は有機物であるため、腐敗してバイオガスを生成する可能性があります。 ガスが目立つようになるためには、有機物から空気との相互作用を奪う必要があります。 したがって、廃棄物は何層にも巻き上げられ、最上層は粘土などの気密性の高い材料で作られています。 その後、井戸が掘削され、天然鉱床からガスが抽出されます。 そして同時に、廃棄物処理とエネルギー生産といったいくつかの問題も解決されつつあります。
バイオガスはどのような条件で生成されますか?
バイオガスの入手条件とエネルギー価値
小型プラントを組み立てるには、どのような原料からどのような技術でバイオガスを得ることができるのかを知る必要があります。
ガスは、空気に触れずに有機物質が分解（発酵）するプロセス（嫌気プロセス）で得られます：ペットの糞、わら、コマ、落ち葉、および各家庭から発生するその他の有機廃棄物。 したがって、バイオガスは、液体または湿った状態で分解および発酵できるあらゆる家庭廃棄物から得ることができるということになります。
分解 (発酵) プロセスは 2 つの段階で行われます。
- バイオマスの分解（水和）。
- ガス化 (バイオガス放出)。
これらのプロセスは発酵槽 (嫌気性バイオガス プラント) で行われます。
バイオガスプラントでの分解後に得られる汚泥は土壌の肥沃度を高め、収量が 10 ～ 50% 増加します。 このようにして、価値のある肥料が得られる。
バイオガスは以下のガスの混合物で構成されています。
- メタン-55-75%;
- 二酸化炭素-23-33%。
- 硫化水素-7%。
メタン発酵は複雑な有機発酵プロセス、つまり細菌プロセスです。 このプロセスが起こる主な条件は熱の存在です。
バイオマスの分解プロセスでは、プロセスが進行するのに十分な熱が発生します。この熱を保持するために、発酵槽は断熱されている必要があります。 発酵槽内の温度が低下すると、有機塊内の微生物プロセスが減速するため、ガス発生の強度が減少します。 したがって、バイオガスプラント (バイオ発酵槽) の信頼できる断熱は、その正常な運転にとって最も重要な条件の 1 つです。 肥料を発酵槽に入れるときは、35〜40℃の温度の熱水と混合する必要があります。これは、必要な操作モードを確保するのに役立ちます。
再装填時は、熱損失を最小限に抑える必要があります。
発酵槽の加熱を改善するには、「温室効果」を利用できます。 これを行うには、木製または軽金属のフレームをドームの上に取り付け、プラスチックのラップで覆います。 発酵原料の温度が30～32℃、湿度が90～95％のときに最良の結果が得られます。 中部および北部の地域では、生成されたガスの一部は、発酵塊の追加加熱のために一年の寒い時期に消費されなければならず、これがバイオガスプラントの設計を複雑にしています。
バイオマス発酵用の特別な発酵槽の形で、個々の農場に設備を簡単に構築できます。 発酵槽に投入する主な有機原料は肥料です。
牛糞の最初の投入では、発酵プロセスに少なくとも20日間、豚糞の場合は少なくとも30日間かかる必要があります。 さまざまな成分の混合物を積み込むと、牛の糞尿などを積み込む場合と比べて、より多くのガスを得ることができます。
たとえば、処理中に牛糞尿と鶏糞尿を混合すると、バイオガス中に最大 70% のメタンが生成されます。
発酵プロセスが安定した後は、毎日発酵槽で処理される質量の 10% を超えない原料を投入する必要があります。
発酵中、ガスの生成に加えて、有機物質の消毒が行われます。 有機廃棄物は病原性微生物叢を除去し、不快な臭いを消臭します。
得られた汚泥は肥料として使用されるため、発酵槽から定期的に取り出す必要があります。
バイオガスプラントに最初に充填するとき、取り出されるガスは燃焼しません。これは、最初に受け取ったガスに約 60% という大量の二酸化炭素が含まれているためです。 したがって、大気中に放出する必要があり、1 ～ 3 日後にはバイオガス プラントの運転が安定します。
表 No. 1 - 1 頭の動物の排泄物の発酵中に 1 日に得られるガスの量
放出されるエネルギー量の観点から見ると、1 m 3 のバイオガスは次の量に相当します。
- 石炭1.5kg。
- 灯油0.6kg。
- 2kWhの電力。
- 薪3.5kg。
- 肥料練炭12kg。
小型バイオガスプラントの建設
図 1 - ピラミッド型ドームを備えた最も単純なバイオガス プラントのスキーム: 1 - 肥料ピット。 2 - 溝 - ウォーターシール; 3 - ガスを集めるためのベル。 4、5 - ガス除去用の分岐管。 6 - 圧力計。
図 1 によると、ピット 1 とドーム 3 の寸法は、ピット内に厚さ 10 cm の鉄筋コンクリート スラブを張り、セメント モルタルを塗り、樹脂で気密性を高めています。 高さ 3 メートルの鐘は屋根鉄から溶接されており、その上部にはバイオガスが蓄積されます。 腐食を防ぐために、ベルは定期的に 2 層の油絵の具で塗装されます。 あらかじめベルの内側を赤い鉛で覆っておくとさらに良いでしょう。 ベルの上部には、バイオガス除去用のフィッティング 4 とその圧力を測定するための圧力計 5 が取り付けられています。 ガス出口パイプ６は、ゴムホース、プラスチックまたは金属パイプから作ることができる。
ピット - 発酵槽の周囲には、コンクリートの溝が配置されています - 水で満たされたウォーターシール2。ベルの下側が0.5 m浸されます。
図 2 - 凝縮水除去装置: 1 - ガス除去用パイプライン。 2 - 凝縮水用の U 字型パイプ。 3 - 凝縮物。
ガスは、たとえば、金属、プラスチック、またはゴムのパイプを通じてストーブに供給できます。 冬には凝縮水の凍結によりチューブが凍結しないように、図 2 に示す簡単な装置が使用されます。U 字型チューブ 2 がパイプライン 1 の最下点に接続されます。 自由部分の高さは、バイオガスの圧力 (水柱 mm) より大きくなければなりません。 凝縮水 3 はチューブの自由端から排出され、ガス漏れはありません。
図 3 - 円錐形のドームを備えた最も単純なバイオガス プラントのスキーム: 1 - 肥料ピット。 2 - ドーム（鐘）; 3 - 分岐パイプの延長部分。 4 - ガス除去用のパイプ。 5 - 溝 - ウォーターシール。
図 3 に示す設備では、直径 4 mm、深さ 2 m のピット 1 の内側が屋根鉄で覆われており、そのシートはしっかりと溶接されています。 溶接タンクの内面を樹脂で被覆し、防錆を図っています。 コンクリートタンクの上端外側には深さ１ｍまでの環状溝５が設けられており、この溝５内に水が満たされている。 ドーム２の垂直部分を自由に設置し、タンクを密閉する。 したがって、水が満たされた溝はウォーターシールとして機能します。 バイオガスはドームの上部に集められ、そこから出口パイプ 3 を通って、さらにパイプライン 4 (またはホース) を通って使用場所まで供給されます。
約１２立方メートルの有機物（できれば新鮮な肥料）を円形タンク１に投入し、水を加えずに液状肥料部分（尿）で満たす。 充填後 1 週間で発酵槽が動き始めます。 この設備では、発酵槽の容量は 12 立方メートルで、家が近くにある 2 ～ 3 世帯向けに建設することが可能です。 たとえば、家族が雄牛を飼育している場合、または数頭の牛を飼っている場合、そのような施設を裏庭に建てることができます。
図 4 - 最も単純な設置のためのオプションのスキーム: 1 - 有機廃棄物の供給。 2 - 有機廃棄物用の容器。 3 - ドームの下のガス収集場所。 4 - ガス除去用の分岐管。 5 - スラッジの除去。 6 - 圧力計; 7 - ポリエチレンフィルム製のドーム。 8 - ウォーターシールと; 9 - 貨物。 10 - 全接着ポリエチレン袋。
最も単純な小型設備の構造的および技術的スキームを図 4 に示します。矢印は、初期の有機塊、ガス、および汚泥の技術的動きを示しています。 構造的には、ドームは剛性であるか、ポリエチレンフィルムで作られています。 剛性ドームは、処理された塊に深く浸漬したり、浮かせたり (図 4、d)、油圧シールに挿入したり (図 4、e) するための長い円筒形の部分で作成できます。 最新バージョンでは、袋が膨らみすぎないように、またフィルムの下に十分な圧力を形成するために、フィルム袋の上に重り 9 が配置されています。
ドームまたはフィルムの下に集められたガスは、ガスパイプラインを通じて使用場所に供給されます。 ガス爆発を避けるために、一定の圧力に調整されたバルブを出口パイプに取り付けることができます。 ただし、ドームの下のガス圧力が大幅に上昇すると、ドームが油圧シール内で臨界高さまで上昇し、転倒してガスが放出されるため、ガス爆発の危険性は低いです。
発酵中に発酵槽内の有機原料の表面にクラストが形成されるため、バイオガスの生成が減少する可能性があります。 ガスの放出を妨げないように、発酵槽内で塊をかき混ぜることによってガスを破壊します。 手ではなく、金属製のフォークをドームに下から取り付けることで混ぜることができます。 ドームはガスが溜まると油圧シールによって一定の高さまで上昇し、使用すると下がります。
ドームが上から下へ系統的に動くため、ドームに接続されたフォークが地殻を破壊します。
高湿度と硫化水素 (最大 0.5%) の存在は、バイオガス プラントの金属部品の腐食の増加に寄与します。 したがって、発酵槽のすべての金属要素の状態が定期的に監視され、損傷箇所は慎重に保護され、何よりも鉛丹を1層または2層に塗り、その後油絵の具で2層に塗装されます。
図 5. 加熱を備えたバイオガス プラントのスキーム: 1 - 発酵槽。 2 - 木製の盾。 3 - フィラーネック。 4 - メタンタンク。 5 - スターラー。 6 - バイオガスをサンプリングするための分岐管。 7 - 断熱層。 8 - 格子。 9 - 処理済み塊用のドレンバルブ。 10 - 空気供給用のチャネル。 11 - 送風機。
発酵塊を熱で加熱するバイオガスプラント , 好気性発酵槽内で肥料の分解中に放出されるガスを図 5 に示します。メタンタンクには、フィラーネック 3 を備えた円筒形の金属容器であるメタンタンク、ドレンバルブ 9、機械撹拌機 5、およびバイオガス抽出パイプ 6 が含まれています。
発酵槽1は長方形と木製素材3つで作ることができます。 処理された肥料を降ろすために、ジュースの壁は取り外し可能になっています。 発酵槽の床はすのこ状になっており、送風機 11 から技術チャネル 10 を通して空気が吹き込まれます。発酵槽の上部は木製のシールド 2 で覆われています。熱損失を減らすために、壁と底部は断熱層で作られています。 7。
セットアップは次のように機能します。 予め調製した含水率８８〜９２％の液肥をゴロビン３を介してメタンタンク４に注入し、液面はフィラーネック下部で決まる。 好気性発酵槽 1 の上部開口部には、水分含有量 65 ～ 69% の落葉肥料、または肥料と緩い乾燥有機充填剤 (わら、おがくず) との混合物が充填されます。 発酵槽内の技術チャネルを通じて空気が供給されると、有機塊が分解し始め、熱が放出されます。 メタンタンクの内容物を加熱するだけで十分です。 その結果、バイオガスが放出されます。 メタンタンクの上部にたまります。 分岐パイプ 6 を介して家庭用に使用されます。 発酵の過程で、蒸解釜内の肥料は撹拌機 5 で混合されます。
このような設置は、個人家庭での廃棄物の処理のためにのみ1年で回収されます。 バイオガス消費量の概算値を表 2 に示します。
表No.2 - バイオガス消費量の概算値
注: ユニットはどの気候帯でも動作できます。
図 6 - 個々のバイオガス プラント IBGU-1 のスキーム: 1 - フィラー ネック。 2 - .ミキサー; 3 - 分岐管、ガスサンプリング用。 4 - 断熱層。 5 - 処理された塊を降ろすためのクレーン付きの分岐パイプ。 6 - 温度計。
2 ～ 6 頭の牛、20 ～ 60 頭の豚、または 100 ～ 300 羽の家禽を飼う家族向けの個別バイオガス プラント (IBGU-1) (図 6)。 このユニットは毎日 100 ～ 300 kg の肥料を処理でき、100 ～ 300 kg の環境に優しい有機肥料と 3 ～ 12 m 3 のバイオガスを生成します。
