Acasă Reparație

Instalatie gaz pe gunoi de grajd. Cum să obțineți biogaz din gunoi de grajd: o prezentare generală a principiilor de bază și a proiectării unei instalații de producție. Ce este

Printre componentele importante ale vieții noastre, de mare importanță sunt purtătorii de energie, prețurile la care cresc aproape în fiecare lună. Fiecare sezon de iarnă face o gaură în bugetele familiei, obligându-le să suporte costul încălzirii, ceea ce înseamnă combustibil pentru sobe și cazane de încălzire. Dar ce să facem, până la urmă, electricitatea, gazul, cărbunele sau lemnul de foc costă bani, iar cu cât locuințele noastre sunt mai îndepărtate de marile autostrăzi energetice, cu atât va costa încălzirea mai scumpă... Între timp, încălzirea alternativă, independentă de orice furnizor și tarif, poate fi construită pe biogaz, a cărui extracție nu necesită nici explorare geologică, nici forarea de puțuri, nici echipamente scumpe de pompare.

Biogazul poate fi obținut practic acasă, în timp ce suportă costuri minime, rapid de rambursare - majoritatea răspunsurilor la această problemă sunt cuprinse în acest articol.

Încălzirea cu biogaz - istorie

Interesul pentru gazul combustibil format în mlaștini în timpul sezonului cald al anului a apărut chiar și printre strămoșii noștri îndepărtați - culturile avansate din India, China, Persia și Asiria au experimentat biogazul cu peste 3 milenii în urmă. În aceleași vremuri străvechi, în Europa tribală, șvabii alemani au observat că gazul emis în mlaștini arde perfect - îl foloseau pentru a-și încălzi colibe, furnizându-le gaz prin țevi de piele și ardându-l în vetre. Șvabii considerau biogazul ca fiind „suflarea dragonilor”, despre care credeau că trăiește în mlaștini.

După secole și milenii, biogazul a cunoscut a doua sa descoperire - în secolele 17-18, doi oameni de știință europeni au atras imediat atenția asupra acestuia. Cunoscutul chimist al timpului său, Jan Baptista van Helmont, a stabilit că în timpul descompunerii oricărei biomase se formează gaz combustibil, iar celebrul fizician și chimist Alessandro Volta a stabilit o relație directă între cantitatea de biomasă în care au loc procesele de descompunere și cantitatea de biogaz eliberată. În 1804, chimistul englez John Dalton a descoperit formula metanului, iar patru ani mai târziu, englezul Humphrey Davy a descoperit-o ca parte a gazului de mlaștină.Interesul pentru utilizarea practică a biogazului a apărut odată cu dezvoltarea iluminatului stradal cu gaz - la sfârșitul secolului al XIX-lea, străzile unui cartier din orașul englezesc au fost iluminate de canalizare cu canalizare Ex.

În secolul XX, nevoia de energie, cauzată de cel de-al doilea război mondial, i-a forțat pe europeni să caute surse alternative de energie. Instalațiile de biogaz, în care se producea gaz din gunoi de grajd, s-au răspândit în Germania și Franța, parțial în Europa de Est. Cu toate acestea, după victoria țărilor coaliției anti-Hitler, biogazul a fost uitat - electricitatea, gazele naturale și produsele petroliere au acoperit complet nevoile industriilor și ale populației.

Astăzi, atitudinea față de sursele alternative de energie s-a schimbat dramatic - au devenit interesante, deoarece costul purtătorilor de energie convenționali crește de la an la an. În esență, biogazul este o modalitate reală de a scăpa de tarifele și costurile transportatorilor de energie clasici, de a obține propria sursă de combustibil și pentru orice scop și în cantitate suficientă.

În China au fost create și exploatate cel mai mare număr de centrale de biogaz: 40 de milioane de instalații de capacitate medie și mică, volumul de metan produs este de aproximativ 27 miliarde m3 pe an.

Biogaz - ce este

Este un amestec gazos format în principal din metan (conținut de la 50 la 85%), dioxid de carbon (conținut de la 15 la 50%) și alte gaze într-un procent mult mai mic. Biogazul este produs de o echipă de trei tipuri de bacterii care mănâncă biomasă - bacterii de hidroliză care produc hrană pentru bacteriile producătoare de acizi, care la rândul lor hrănesc bacteriile producătoare de metan care formează biogazul.

Fermentarea materialului organic inițial (de exemplu, gunoi de grajd), al cărui produs va fi biogazul, are loc fără acces la atmosfera externă și se numește anaerobă. Un alt produs al unei astfel de fermentații, numit humus de compost, este bine cunoscut locuitorilor din mediul rural care îl folosesc pentru a fertiliza câmpurile și grădinile, dar biogazul și energia termică produsă în haldele de compost nu sunt de obicei folosite - și în zadar!

Ce factori determină randamentul biogazului cu un conținut mai mare de metan

În primul rând - de la temperatură. Activitatea bacteriilor care fermentează substanțele organice este cu atât mai mare, cu atât temperatura mediului lor este mai mare; la temperaturi sub zero, fermentația încetinește sau se oprește complet. Din acest motiv, producția de biogaz este cea mai frecventă în Africa și Asia, situate în zonele subtropicale și tropicale. În climatul Rusiei, producția de biogaz și trecerea completă la acesta ca combustibil alternativ va necesita izolarea termică a bioreactorului și introducerea de apă caldă în masa de materie organică atunci când temperatura atmosferei externe scade sub zero.Materiale organice introduse în bioreactor trebuie să fie degradabile biologic, este necesară introducerea unei cantități semnificative de apă în el - până la 90% din masa organică. Un punct important va fi neutralitatea mediului organic, absența în compoziția sa a componentelor care împiedică dezvoltarea bacteriilor, precum substanțele de curățare și spălare, orice antibiotice. Biogazul poate fi obținut din aproape orice deșeu menajer și vegetal, canalizare, gunoi de grajd etc.

Procesul de fermentație anaerobă a substanțelor organice funcționează cel mai bine atunci când valoarea pH-ului este în intervalul 6,8-8,0 - aciditatea ridicată va încetini formarea biogazului, deoarece. bacteriile vor fi ocupate să consume acizi și să producă dioxid de carbon pentru a neutraliza aciditatea.

Raportul dintre azot și carbon din bioreactor trebuie calculat ca 1 la 30 - în acest caz, bacteriile vor primi cantitatea de dioxid de carbon de care au nevoie, iar conținutul de metan din biogaz va fi cel mai mare.

Cel mai bun randament de biogaz cu un conținut suficient de mare de metan se obține dacă temperatura în materia organică fermentată este în intervalul 32-35 °C; la temperaturi mai scăzute și mai mari, conținutul de dioxid de carbon din biogaz crește, calitatea acestuia scade. Bacteriile producătoare de metan sunt împărțite în trei grupe: psihrofile, eficiente la temperaturi de la +5 la +20 °C; mezofil, regimul lor de temperatură este de la +30 la +42 ° С; termofil, funcționând în modul de la +54 la +56 ° С. Pentru consumatorul de biogaz, bacteriile mezofile și termofile, care fermentează materia organică cu un randament mai mare de gaz, sunt de cel mai mare interes.

Fermentația mezofilă, care este mai puțin sensibilă la schimbările de temperatură cu câteva grade față de intervalul optim de temperatură, necesită mai puțină energie pentru a încălzi materialul organic în bioreactor. Dezavantajele sale, în comparație cu fermentația termofilă, sunt debitul mai mic de gaz, o perioadă mai lungă de prelucrare completă a substratului organic (aproximativ 25 de zile), materialul organic descompus ca urmare poate conține floră dăunătoare, tk. temperatura scăzută în bioreactor nu asigură sterilitate 100%.

Creșterea și menținerea temperaturii în reactor la un nivel acceptabil pentru bacteriile termofile va asigura cel mai mare randament de biogaz, fermentația completă a materiei organice va avea loc în 12 zile, produsele de descompunere a substratului organic sunt complet sterile. Caracteristici negative: o schimbare de temperatură de 2 grade în afara intervalului acceptabil pentru bacteriile termofile va reduce debitul de gaz; cerere mare de încălzire, ca urmare - costuri semnificative de energie.

Conținutul bioreactorului trebuie agitat la intervale de 2 ori pe zi, altfel se va forma o crustă pe suprafața acestuia, creând o barieră pentru biogaz. Pe lângă eliminarea acestuia, agitarea vă permite să egalați temperatura și nivelul de aciditate din interiorul masei organice.În bioreactoarele cu ciclu continuu, cel mai mare randament de biogaz are loc atunci când materia organică care a suferit fermentație este simultan descărcată și volumul de materie organică nouă este încărcat într-o cantitate egală cu volumul descărcat. În bioreactoarele de volum mic, dintre cele care se folosesc de obicei în căsuțele de vară, în fiecare zi este necesară extragerea și introducerea materiei organice într-un volum aproximativ egal cu 5% din volumul intern al camerei de fermentație.

Randamentul de biogaz depinde direct de tipul de substrat organic introdus în bioreactor (mai jos sunt datele medii pe kg de greutate a substratului uscat):

gunoiul de grajd de cal dă 0,27 m3 de biogaz, conținutul de metan este de 57%;
gunoiul de grajd de bovine dă 0,3 m3 de biogaz, conținut de metan 65%;
gunoiul de grajd proaspăt de bovine produce 0,05 m3 de biogaz cu 68% conținut de metan;
gunoi de grajd de pui - 0,5 m3, conținutul de metan din acesta va fi de 60%;
gunoi de grajd de porc - 0,57 mc, ponderea metanului va fi de 70%;
gunoi de grajd de oaie - 0,6 m3 cu un conținut de metan de 70%;
paie de grâu - 0,27 mc, cu 58% conținut de metan;
paie de porumb - 0,45 mc, continut de metan 58%;
iarbă - 0,55 mc, cu 70% conținut de metan;
frunziș copac - 0,27 mc, pondere metan 58%;
grăsime - 1,3 m3, conținut de metan 88%.

Instalații de biogaz

Aceste dispozitive constau din următoarele elemente principale - un reactor, un buncăr pentru încărcarea substanțelor organice, o evacuare a biogazului, un buncăr pentru descărcarea organicelor fermentate.

În funcție de tipul de construcție, instalațiile de biogaz sunt de următoarele tipuri:

fără încălzire și fără amestecarea substanțelor organice fermentate în reactor;
fără încălzire, dar cu amestecarea masei organice;
cu încălzire și amestecare;
cu încălzire, cu amestecare și cu dispozitive care vă permit să controlați și să gestionați procesul de fermentație.

Instalația de biogaz de primul tip este potrivită pentru o fermă mică și este proiectată pentru bacterii psihrofile: volumul intern al bioreactorului este de 1-10 m3 (prelucrarea a 50-200 kg de gunoi de grajd pe zi), echipamentul minim, biogazul rezultat nu este stocat - merge imediat la aparatele de uz casnic care îl consumă. O astfel de instalație poate fi utilizată numai în regiunile sudice, este proiectată pentru o temperatură internă de 5-20 ° C.

Îndepărtarea substanțelor organice fermentate (fermentate) se realizează simultan cu încărcarea unui nou lot, transportul se efectuează într-un container, al cărui volum trebuie să fie egal sau mai mare decât volumul intern al bioreactorului. Conținutul recipientului este depozitat în acesta până când este introdus în solul fertilizat. Designul celui de-al doilea tip este, de asemenea, conceput pentru o fermă mică, performanța sa este oarecum mai mare decât instalațiile de biogaz de primul tip - este echipat cu un dispozitiv de amestecare cu o acționare manuală sau mecanică.

Al treilea tip de centrale de biogaz este echipat, pe lângă dispozitivul de amestecare, cu încălzirea forțată a bioreactorului, în timp ce boilerul de apă caldă funcționează cu combustibil alternativ produs de instalația de biogaz. Producția de metan în astfel de instalații este realizată de bacterii mezofile și termofile, în funcție de intensitatea încălzirii și de nivelul temperaturii din reactor.

Ultimul tip de instalații de biogaz este cel mai complex și este conceput pentru mai mulți consumatori de biogaz; în proiectarea instalațiilor sunt introduse un manometru de contact electric, o supapă de siguranță, un cazan de apă caldă, un compresor (amestecare pneumatică a materiei organice), un recipient, un rezervor de gaz, un reductor de gaz și o ieșire pentru încărcarea biogazului în vehicule. Aceste unități funcționează continuu, permit setarea oricăruia dintre cele trei regimuri de temperatură datorită încălzirii fin reglate, iar extracția biogazului se realizează automat.

Instalație de biogaz DIY

Puterea calorică a biogazului produs în instalațiile de biogaz este aproximativ egală cu 5.500 kcal/m3, ceea ce este puțin mai mică decât puterea calorică a gazelor naturale (7.000 kcal/m3). Încălzirea unei clădiri rezidențiale de 50 m2 și utilizarea unei sobe pe gaz cu patru arzătoare timp de o oră va necesita în medie 4 m3 de biogaz.

Instalațiile industriale de biogaz oferite pe piața rusă costă de la 200.000 de ruble. - cu costul lor exterior ridicat, este de remarcat faptul că aceste plante sunt calculate cu precizie în funcție de volumul de substrat organic încărcat și sunt supuse garanțiilor producătorului.

Dacă preferați să creați singur o instalație de biogaz, atunci informații suplimentare sunt pentru dvs.!

Forma bioreactorului

Cea mai bună formă pentru acesta va fi ovală (în formă de ou), dar este extrem de dificil să construiți un astfel de reactor. Va fi mai ușor să proiectați un bioreactor cilindric, ale cărui părți superioare și inferioare sunt realizate sub formă de con sau semicerc. Reactoarele de formă pătrată sau dreptunghiulară din cărămidă sau beton vor fi ineficiente, deoarece. în timp, în colțurile din ele se vor forma crăpături, cauzate de presiunea substratului, în colțuri se vor acumula fragmente de materie organică întărită, interferând cu procesul de fermentație Rezervoarele de oțel ale bioreactoarelor sunt etanșe, rezistente la presiune ridicată, nu sunt atât de greu de construit. Minusul lor - în rezistență slabă la rugină, este necesar să se aplice un strat de protecție pe pereții interiori, de exemplu, rășină. Suprafața exterioară a bioreactorului din oțel trebuie curățată temeinic și vopsită în două straturi.

Rezervoarele bioreactorului din beton, cărămidă sau piatră trebuie acoperite cu grijă din interior cu un strat de rășină care să le asigure impermeabilitatea eficientă la apă și gaze, să reziste la temperaturi de aproximativ 60 ° C, precum și la agresiunea hidrogenului sulfurat și a acizilor organici. Pe lângă rășină, parafina diluată cu 4% ulei de motor (nou) sau kerosen și încălzită la 120-150 ° C poate fi folosită pentru a proteja suprafețele interne ale reactorului - suprafețele bioreactorului trebuie încălzite cu un arzător înainte de aplicarea stratului de parafină pe ele.

Când creați un bioreactor, puteți utiliza recipiente din plastic care nu sunt supuse ruginii, ci numai din plastic dur cu pereți suficient de puternici. Plasticul moale poate fi folosit doar în sezonul cald, deoarece. odată cu apariția vremii reci, va fi dificil să fixați izolația pe ea, în plus, pereții săi nu sunt suficient de puternici. Bioreactoarele din plastic pot fi utilizate numai pentru fermentarea psicrofilă a substanțelor organice.

Amplasarea bioreactorului

Amplasarea acestuia este planificata in functie de spatiul liber de pe acest amplasament, distanta suficienta fata de cladirile rezidentiale, indepartarea fata de locul de eliminare a deseurilor, fata de locuri pentru animale etc. Planificarea unui bioreactor subteran, complet sau parțial scufundat depinde de nivelul apei subterane, de confortul de intrare și de ieșire a substratului organic în vasul reactorului. Optim ar fi plasarea vasului reactorului sub nivelul solului - se realizează economii la echipamentele pentru introducerea unui substrat organic în vasul reactorului, izolarea termică este semnificativ crescută, care poate fi asigurată de materiale ieftine (paie, argilă).

Echipament pentru bioreactor

Vasul reactorului trebuie să fie echipat cu o trapă, prin care să poată efectua lucrări de reparații și întreținere. Între corpul bioreactorului și capacul căii de vizitare, este necesar să se așeze o garnitură de cauciuc sau un strat de etanșare. Este opțional, dar extrem de convenabil, să echipați bioreactorul cu un senzor pentru temperatură, presiune internă și nivelul substratului organic.

Izolarea termică a bioreactorului

Absența acestuia nu va permite funcționarea uzinei de biogaz tot timpul anului, doar în sezonul său cald. Argila, paiele, gunoiul de grajd uscat și zgura sunt folosite pentru a izola un bioreactor îngropat sau semiîngropat. Izolația este așezată în straturi - la instalarea unui reactor îngropat, groapa este acoperită cu un strat de folie PVC, care împiedică contactul direct al materialului termoizolant cu solul. Înainte de instalarea bioreactorului, paiele sunt turnate pe fundul gropii cu o peliculă de pvc, deasupra acestuia se toarnă un strat de lut, apoi bioreactorul este expus. După aceea, toate zonele libere dintre rezervorul reactorului și groapa așezată cu folie PVC sunt acoperite cu paie aproape până la capătul rezervorului, un strat de lut amestecat cu zgură este acoperit deasupra unui strat de 300 mm.

Încărcarea și descărcarea substratului organic

Diametrul conductelor pentru încărcarea în bioreactor și descărcarea din acesta trebuie să fie de cel puțin 300 mm, altfel se vor înfunda. Fiecare dintre aceste tuburi ar trebui să fie echipat cu supape elicoidale sau cu jumătate de rotație pentru a menține condițiile anaerobe în interiorul reactorului. Volumul buncărului de alimentare cu substanțe organice, în funcție de tipul instalației de biogaz, trebuie să fie egal cu volumul zilnic de materii prime de intrare. Buncărul de alimentare trebuie plasat pe partea însorită a bioreactorului, așa cum aceasta va crește temperatura în substratul organic introdus, accelerând procesele de fermentație. Dacă instalația de biogaz este conectată direct la fermă, atunci buncărul trebuie plasat sub structura sa, astfel încât substratul organic să intre în el sub influența forțelor gravitaționale.

Conductele pentru încărcarea și descărcarea substratului organic ar trebui să fie amplasate pe părțile opuse ale bioreactorului - în acest caz, materia primă de intrare va fi distribuită uniform, iar materia organică fermentată va fi îndepărtată cu ușurință sub influența forțelor gravitaționale și a masei substratului proaspăt. Deschiderile și instalarea conductei pentru încărcarea și descărcarea substanțelor organice trebuie făcute înainte ca bioreactorul să fie instalat la locul de instalare și înainte ca straturile de izolație termică să fie plasate pe acesta. Etanșeitatea volumului intern al bioreactorului se realizează prin faptul că intrările conductelor pentru încărcarea și descărcarea substratului sunt situate la un unghi ascuțit, în timp ce nivelul lichidului din interiorul reactorului este mai mare decât punctele de intrare ale conductelor - etanșarea hidraulică blochează accesul aerului.

Introducerea materialului organic nou și retragerea materialului organic fermentat se realizează cel mai ușor conform principiului preaplinului, adică. ridicarea nivelului de organice din interiorul reactorului atunci când se introduce o nouă porțiune va îndepărta substratul prin conducta de refulare într-un volum egal cu volumul materialului introdus.

Creșterea constantă a costului purtătorilor de energie tradiționali îi împing pe meșteri de acasă să creeze echipamente de casă care vă permit să obțineți biogaz din deșeuri cu propriile mâini. Cu această abordare a agriculturii, este posibilă nu numai obținerea de energie ieftină pentru încălzirea casei și alte nevoi, dar și organizarea procesului de reciclare a deșeurilor organice și obținerea de îngrășăminte gratuite pentru aplicarea ulterioară în sol.

Biogazul produs în exces, precum și îngrășămintele, pot fi vândute la valoarea de piață consumatorilor interesați, transformând în bani ceea ce este literalmente „întins sub picioare”. Marii fermieri își permit să cumpere instalații de biogaz prefabricate. Costul unui astfel de echipament este destul de mare. Cu toate acestea, randamentul exploatării sale corespunde investițiilor realizate. Instalațiile mai puțin puternice care funcționează pe același principiu pot fi asamblate singure din materialele și piesele disponibile.

Ce este biogazul și cum se produce?

Ca urmare a procesării biomasei se obține biogaz

Biogazul este clasificat drept combustibil ecologic. În ceea ce privește caracteristicile sale, biog este în multe privințe similar cu gazul natural produs la scară industrială. Tehnologia de producere a biogazului poate fi reprezentată astfel:

într-un recipient special numit bioreactor, procesul de prelucrare a biomasei are loc cu participarea bacteriilor anaerobe în condiții de fermentație fără aer pentru o anumită perioadă, a cărei durată depinde de volumul de materii prime încărcate;
ca urmare, se eliberează un amestec de gaze, format din 60% metan, 35% dioxid de carbon, 5% alte substanțe gazoase, printre care se află hidrogen sulfurat în cantitate mică;
gazul rezultat este retras în mod constant din bioreactor și, după curățare, este trimis pentru utilizarea prevăzută;
deșeurile procesate, devenite îngrășământ de înaltă calitate, sunt scoase periodic din bioreactor și duse pe câmp.

Diagrama vizuală a procesului de producere a biocombustibililor

Pentru a stabili producția continuă de biogaz la domiciliu, trebuie să dețineți sau să aveți acces la întreprinderi agricole și zootehnice. Este profitabil din punct de vedere economic să se angajeze în producția de biogaz numai dacă există o sursă de aprovizionare gratuită cu gunoi de grajd și alte deșeuri organice de origine animală.

Încălzirea cu gaz este încă cea mai fiabilă metodă de încălzire. Puteți afla mai multe despre gazeificarea autonomă în următorul material:

Tipuri de bioreactoare

Instalațiile pentru producția de biogaz diferă în ceea ce privește tipul de încărcare a materiilor prime, colectarea gazului rezultat, amplasarea reactorului față de suprafața pământului și materialul de fabricație. Betonul, cărămida și oțelul sunt cele mai potrivite materiale pentru construirea bioreactoarelor.

În funcție de tipul de încărcare, se disting bioinstalațiile, în care o porțiune dată de materii prime este încărcată și trece printr-un ciclu de procesare, apoi este complet descărcată. Producția de gaze în aceste unități este instabilă, dar orice fel de materie primă poate fi încărcată în ele. De regulă, au o aranjare verticală și ocupă puțin spațiu.

O porțiune de deșeuri organice este încărcată zilnic în sistemul de al doilea tip și se descarcă o porție de îngrășăminte fermentate gata preparate, egală cu acesta în volum. Amestecul de lucru rămâne întotdeauna în reactor. Așa-numita instalație de încărcare continuă produce în mod constant mai mult biogaz și este foarte populară în rândul fermierilor. Practic, aceste reactoare sunt amplasate orizontal și sunt convenabile dacă există spațiu liber pe șantier.

Tipul selectat de colectare a biogazului determină caracteristicile de proiectare ale reactorului.

sistemele de baloane constau dintr-un cilindru din cauciuc sau plastic rezistent la căldură în care sunt combinate un reactor și un suport de gaz. Avantajele acestui tip de reactoare sunt simplitatea proiectării, încărcarea și descărcarea materiilor prime, ușurința de curățare și transport și costul redus. Dezavantajele includ o durată de viață scurtă, 2-5 ani, posibilitatea de deteriorare ca urmare a influențelor externe. Reactoarele cu rezervor includ și instalații de tip canal, care sunt utilizate pe scară largă în Europa pentru procesarea deșeurilor lichide și a apelor uzate. Un astfel de top din cauciuc este eficient la temperaturi ambientale ridicate și nu există riscul de deteriorare a cilindrului. Designul cu dom fix are un reactor complet închis și un rezervor de completare pentru evacuarea dejecțiilor. Gazul se acumulează în dom, la încărcarea următoarei porțiuni de materie primă, masa prelucrată este împinsă în rezervorul de compensare.
Biosistemele cu dom plutitor constau dintr-un bioreactor monolitic situat în subteran și un suport de gaz mobil care plutește într-un buzunar special de apă sau direct în materie primă și se ridică sub acțiunea presiunii gazului. Avantajul unui dom plutitor este ușurința în funcționare și capacitatea de a determina presiunea gazului în funcție de înălțimea domului. Aceasta este o soluție excelentă pentru o fermă mare.
Atunci când alegeți o instalație subterană sau supraterană, este necesar să se țină cont de panta reliefului, care facilitează încărcarea și descărcarea materiilor prime, izolarea termică îmbunătățită a structurilor subterane, care protejează biomasa de fluctuațiile zilnice de temperatură și face procesul de fermentație mai stabil.

Designul poate fi echipat cu dispozitive suplimentare pentru încălzirea și amestecarea materiilor prime.

Este profitabil să faci un reactor și să folosești biogaz?

Construcția unei centrale de biogaz are următoarele obiective:

producerea de energie ieftină;
producerea de îngrășăminte ușor digerabile;
economii la racordarea la canalizare scumpă;
prelucrarea deșeurilor menajere;
posibil profit din vânzarea de gaze;
reducerea intensității mirosurilor neplăcute și îmbunătățirea situației de mediu din teritoriu.

Graficul rentabilității producției și utilizării biogazului

Pentru a evalua beneficiile construirii unui bioreactor, un proprietar prudent ar trebui să ia în considerare următoarele aspecte:

costul bioinstalației este o investiție pe termen lung;
echipamentele de biogaz de casă și instalarea unui reactor fără implicarea unor specialiști terți vor costa mult mai puțin, dar eficiența acestuia este mai mică decât cea a unei fabrici scumpe;
pentru a menține o presiune stabilă a gazului, fermierul trebuie să aibă acces la deșeurile animale în cantități suficiente și pentru o perioadă lungă de timp. In cazul preturilor mari la energie electrica si gaze naturale sau lipsa posibilitatii de gazificare, utilizarea instalatiei devine nu numai profitabila, ci si necesara;
pentru fermele mari cu bază proprie de materie primă, o soluție profitabilă ar fi includerea unui bioreactor în sistemul de sere și ferme de vite;
pentru fermele mici, eficiența poate fi crescută prin instalarea mai multor reactoare mici și încărcarea materiilor prime la intervale diferite. Acest lucru va ajuta la evitarea întreruperilor în alimentarea cu gaz din cauza lipsei de materie primă.

Cum să construiți singur un bioreactor

Decizia privind construcția a fost luată, acum este necesar să se proiecteze instalația și să se calculeze materialele, uneltele și echipamentele necesare.

Important! Rezistența la medii agresive acide și alcaline este principala cerință pentru materialul bioreactorului.

Dacă este disponibil un rezervor metalic, acesta poate fi utilizat cu condiția ca acesta să aibă un strat protector împotriva coroziunii. Atunci când alegeți un recipient din metal, acordați atenție prezenței sudurilor și rezistenței acestora.

O opțiune durabilă și convenabilă - un recipient de polimer. Acest material nu va putrezi sau rugini. Un butoi cu pereți groși rigidi sau întăriți va rezista perfect la sarcină.

Cea mai ieftină modalitate este de a așeza un recipient de cărămidă sau piatră, blocuri de beton. Pentru a crește rezistența, pereții sunt întăriți și acoperiți în interior și în exterior cu un strat de impermeabilizare multistrat și etanș la gaz. Tencuiala trebuie să conțină aditivi care să ofere proprietățile dorite. Cea mai bună formă care va rezista la toate sarcinile de presiune este ovală sau cilindrică.

La baza acestui container este prevăzută o deschidere prin care va fi îndepărtat materialul rezidual. Această gaură trebuie să fie bine închisă, deoarece sistemul funcționează eficient numai în condiții de etanșare.

Calculul instrumentelor și materialelor necesare

Pentru a așeza un container de cărămidă și a aranja întregul sistem, veți avea nevoie de următoarele instrumente și materiale:

recipient pentru amestecarea mortarului de ciment sau a betonierei;
burghiu cu duza mixer;
piatră zdrobită și nisip pentru dispozitivul unei perne de drenaj;
lopată, bandă de măsurare, mistrie, spatulă;
cărămidă, ciment, apă, nisip fin, armătură, plastifiant și alți aditivi necesari;
aparat de sudura si elemente de fixare pentru montarea tevilor si componentelor metalice;
filtru de apă și recipient cu așchii de metal pentru purificarea gazelor;
cilindri de anvelope sau rezervoare standard de stocare a gazului propan.

Dimensiunea unui rezervor de beton este determinată din cantitatea de deșeuri organice care apare zilnic într-o curte sau fermă privată. Funcționarea completă a bioreactorului este posibilă dacă acesta este umplut la două treimi din volumul disponibil.

Să determinăm volumul reactorului pentru o fermă privată mică: dacă există 5 vaci, 10 porci și 40 de găini, atunci pe zi din viața lor, se formează un așternut de 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg \u003d 275 kg + 45 kg \ + 2038 d kg \ + 203 kg. Pentru a aduce gunoi de grajd de pui la conținutul de umiditate necesar de 85%, adăugați 5 litri de apă. Greutate totală = 331,8 kg. Pentru prelucrare în 20 de zile este necesar: 331,8 kg x 20 \u003d 6636 kg - aproximativ 7 cuburi numai pentru substrat. Acesta este două treimi din volumul necesar. Pentru a obține rezultatul, aveți nevoie de 7x1,5 \u003d 10,5 metri cubi. Valoarea rezultată este volumul necesar al bioreactorului.

Amintiți-vă că nu va funcționa pentru a produce o cantitate mare de biogaz în recipiente mici. Producția depinde direct de masa deșeurilor organice procesate în reactor. Deci, pentru a obține 100 de metri cubi de biogaz, trebuie să procesați o tonă de deșeuri organice.

Pregătirea unui site pentru un dispozitiv bioreactor

Amestecul organic încărcat în reactor nu trebuie să conțină antiseptice, detergenți, substanțe chimice care sunt dăunătoare vieții bacteriilor și încetinesc producția de biogaz.

Important! Biogazul este inflamabil și exploziv.

Pentru funcționarea corectă a bioreactorului, este necesar să se respecte aceleași reguli ca și pentru orice instalație de gaz. Dacă echipamentul este etanș, biogazul este descărcat în rezervorul de gaz în timp util, atunci nu vor fi probleme.

Dacă presiunea gazului depășește norma sau se va otrăvi dacă etanșeitatea este spartă, există riscul unei explozii, de aceea se recomandă instalarea senzorilor de temperatură și presiune în reactor. Inhalarea biogazului este, de asemenea, periculoasă pentru sănătatea umană.

Cum se asigură activitatea biomasei

Puteți accelera procesul de fermentare a biomasei prin încălzirea acesteia. De regulă, în regiunile sudice nu apare o astfel de problemă. Temperatura ambiantă este suficientă pentru activarea naturală a proceselor de fermentație. În regiunile cu condiții climatice dure iarna, fără încălzire, este în general imposibil să exploatezi o instalație de biogaz. La urma urmei, procesul de fermentație începe la o temperatură care depășește 38 de grade Celsius.

Există mai multe moduri de a organiza încălzirea unui rezervor de biomasă:

conectați o bobină situată sub reactor la sistemul de încălzire;
instalați elemente electrice de încălzire la baza rezervorului;
asigura incalzirea directa a rezervorului prin folosirea incalzitoarelor electrice.

Bacteriile care afectează producția de metan sunt latente în materia primă în sine. Activitatea lor crește la un anumit nivel de temperatură. Instalarea unui sistem automat de încălzire va asigura desfășurarea normală a procesului. Automatizarea va porni echipamentul de încălzire când următorul lot rece intră în bioreactor și apoi îl va opri când biomasa se încălzește la un nivel de temperatură predeterminat.

Sisteme similare de control al temperaturii sunt instalate în cazanele de apă caldă, astfel încât acestea pot fi achiziționate de la magazinele specializate în vânzarea de echipamente pe gaz.

Diagrama prezintă întregul ciclu, începând de la încărcarea materiilor prime solide și lichide și terminând cu îndepărtarea biogazului către consumatori.

Este important să rețineți că puteți activa producția de biogaz acasă, amestecând biomasa în reactor. Pentru aceasta, este realizat un dispozitiv care este structural similar cu un mixer de uz casnic. Dispozitivul poate fi pus în mișcare printr-un arbore, care este scos printr-un orificiu situat în capacul sau pereții rezervorului.

Ce autorizații speciale sunt necesare pentru instalarea și utilizarea biogazului

Pentru construirea și exploatarea unui bioreactor, precum și pentru utilizarea gazului rezultat, este necesar să se aibă grijă de obținerea avizelor necesare în faza de proiectare. Coordonarea trebuie să fie trecută cu serviciul de gaze, pompieri și Rostekhnadzor. În general, regulile de instalare și funcționare sunt similare cu regulile de utilizare a echipamentelor convenționale cu gaz. Construcția trebuie efectuată strict conform SNIP-urilor, toate conductele trebuie să fie galbene și să aibă marcajele corespunzătoare. Sistemele gata fabricate din fabrică sunt de câteva ori mai scumpe, dar au toate documentele însoțitoare și îndeplinesc toate cerințele tehnice. Producătorii oferă garanții pentru echipamente și service și își repară produsele.

O instalație de biogaz autofabricată poate economisi costurile cu energie, care ocupă o pondere mare în determinarea costului produselor agricole. O scădere a costurilor de producție va afecta creșterea profitabilității unei ferme sau a unei ferme private. Acum că știți cum să obțineți biogaz din deșeurile existente, rămâne doar să puneți ideea în practică. Mulți fermieri au învățat de mult să facă bani din gunoi de grajd.

Tema combustibililor alternativi este relevantă de câteva decenii. Biogazul este o sursă naturală de combustibil pe care o poți genera și folosi pe cont propriu, mai ales dacă ai animale.

Ce este

Compoziția biogazului este similară cu cea produsă la scară industrială. Etapele producției de biogaz:

Un bioreactor este un recipient în care masa biologică este procesată de bacterii anaerobe în vid.
După un timp, se eliberează un gaz, format din metan, dioxid de carbon, hidrogen sulfurat și alte substanțe gazoase.
Acest gaz este purificat și îndepărtat din reactor.
Biomasa prelucrată este un îngrășământ excelent care este îndepărtat din reactor pentru a îmbogăți câmpurile.

Producția de biogaz la domiciliu este posibilă, cu condiția să locuiți într-un sat și să aveți acces la deșeuri animale. Este o opțiune bună de combustibil pentru fermele de animale și întreprinderile agricole.

Avantajul biogazului este că reduce emisiile de metan și oferă o sursă de energie alternativă. Ca urmare a procesării biomasei, se formează îngrășământ pentru grădini de legume și câmpuri, ceea ce reprezintă un avantaj suplimentar.

Pentru a face propriul biogaz, trebuie să construiți un bioreactor pentru a procesa gunoi de grajd, excremente de păsări și alte deșeuri organice. Ca materii prime sunt folosite:

ape uzate;
paie;
iarbă;
nămol de râu.

Este important să se prevină pătrunderea impurităților chimice în reactor, deoarece acestea interferează cu procesul de reprocesare.

Cazuri de utilizare

Procesarea gunoiului de grajd în biogaz face posibilă obținerea de energie electrică, termică și mecanică. Acest combustibil este folosit la scară industrială sau în case particulare. Este folosit pentru:

Incalzi;
iluminat;
Încălzire a apei;
funcţionarea motoarelor cu ardere internă.

Cu ajutorul unui bioreactor, vă puteți crea propria bază de energie pentru a oferi o casă privată sau producție agricolă.

Centralele termice cu biogaz sunt o modalitate alternativă de a încălzi o fermă subsidiară personală sau un sat mic. Deșeurile organice pot fi transformate în energie electrică, ceea ce este mult mai ieftin decât a le duce la șantier și a plăti facturile la utilități. Biogazul poate fi folosit pentru gătit pe sobe cu gaz. Marele avantaj al biocombustibililor este că este o sursă de energie inepuizabilă, regenerabilă.

Eficiența biocombustibililor

Biogazul din gunoi și gunoi de grajd este incolor și inodor. Oferă la fel de multă căldură ca și gazul natural. Un metru cub de biogaz oferă la fel de multă energie ca 1,5 kg de cărbune.

Cel mai adesea, fermele nu aruncă deșeurile de la animale, ci le depozitează într-o zonă. Ca urmare, metanul este eliberat în atmosferă, gunoiul de grajd își pierde proprietățile de îngrășământ. Deșeurile procesate în timp util vor aduce mult mai multe beneficii fermei.

Calcularea eficienței eliminării gunoiului de grajd în acest fel este ușor. În medie, vaca dă 30-40 kg de gunoi de grajd pe zi. Din această masă se obțin 1,5 metri cubi de gaz. Din această cantitate se generează energie electrică 3 kW/h.

Cum se construiește un reactor de biomaterial

Bioreactoarele sunt recipiente din beton cu orificii pentru îndepărtarea materiilor prime. Înainte de construcție, trebuie să alegeți un loc pe șantier. Mărimea reactorului depinde de cantitatea de biomasă pe care o aveți zilnic. Ar trebui să umple recipientul cu 2/3.

Dacă există puțină biomasă, în loc de un recipient de beton, puteți lua un fier de călcat, de exemplu, un butoi obișnuit. Dar trebuie să fie puternic, cu suduri de înaltă calitate.

Cantitatea de gaz produsă depinde direct de volumul de materii prime. Într-un recipient mic, va ieși puțin. Pentru a obține 100 de metri cubi de biogaz, trebuie să procesați o tonă de masă biologică.

Pentru a crește rezistența instalației, aceasta este de obicei îngropată în pământ. Reactorul trebuie să aibă o conductă de admisie pentru încărcarea biomasei și o conductă de evacuare pentru îndepărtarea materialului uzat. În partea de sus a rezervorului trebuie să existe o gaură prin care este evacuat biogazul. Este mai bine să-l închideți cu un sigiliu de apă.

Pentru o reacție corectă, recipientul trebuie să fie închis ermetic, fără acces la aer. Sigiliul de apă va asigura îndepărtarea în timp util a gazelor, ceea ce va preveni explozia sistemului.

Reactor pentru o fermă mare

O schemă simplă de bioreactor este potrivită pentru fermele mici cu 1-2 animale. Dacă dețineți o fermă, cel mai bine este să instalați un reactor industrial care poate gestiona cantități mari de combustibil. Cel mai bine este să implicați firme speciale implicate în dezvoltarea proiectului și instalarea sistemului.

Complexele industriale constau din:

Rezervoare intermediare de stocare;
instalație de amestecare;
O centrală mică de cogenerare care furnizează energie pentru încălzirea clădirilor și a serelor, precum și energie electrică;
Rezervoare pentru gunoi de grajd fermentat utilizate ca îngrășământ.

Cea mai eficientă opțiune este construirea unui complex pentru mai multe ferme învecinate. Cu cât este procesat mai mult biomaterial, cu atât se obține mai multă energie ca rezultat.

Inainte de a primi biogaz, instalatiile industriale trebuie coordonate cu statia sanitara si epidemiologica, inspectie de incendiu si gaze. Sunt documentate, există reguli speciale pentru amplasarea tuturor elementelor.

Cum se calculează volumul reactorului

Volumul reactorului depinde de cantitatea de deșeuri generată zilnic. Amintiți-vă că recipientul trebuie umplut doar 2/3 pentru o fermentare eficientă. Luați în considerare, de asemenea, timpul de fermentație, temperatura și tipul de materii prime.

Gunoiul de grajd este cel mai bine diluat cu apă înainte de a fi trimis în reactor. Va dura aproximativ 2 săptămâni pentru a procesa gunoiul de grajd la o temperatură de 35-40 de grade. Pentru a calcula volumul, determinați volumul inițial de deșeuri cu apă și adăugați 25-30%. Volumul de biomasă ar trebui să fie același la fiecare două săptămâni.

Cum se asigură activitatea biomasei

Pentru o fermentație adecvată a biomasei, cel mai bine este să încălziți amestecul. În regiunile sudice, temperatura aerului contribuie la începerea fermentației. Dacă locuiți în nord sau pe banda din mijloc, puteți conecta elemente de încălzire suplimentare.

Pentru a începe procesul, este necesară o temperatură de 38 de grade. Există mai multe modalități de a-l oferi:

Baterie sub reactor, conectată la sistemul de încălzire;
Elemente de incalzire in interiorul rezervorului;
Încălzirea directă a rezervorului cu încălzitoare electrice.

Masa biologică conține deja bacterii care sunt necesare pentru a produce biogaz. Se trezesc și încep activitatea când temperatura aerului crește.

Cel mai bine este să le încălziți cu sisteme automate de încălzire. Se pornesc atunci când masa rece intră în reactor și se opresc automat când temperatura atinge valoarea dorită. Astfel de sisteme sunt instalate în cazane de încălzire a apei, pot fi cumpărate de la magazinele de echipamente cu gaz.

Dacă asigurați încălzirea la 30-40 de grade, procesarea va dura 12-30 de zile. Depinde de compoziția și volumul masei. Când este încălzită la 50 de grade, activitatea bacteriană crește, iar procesarea durează 3-7 zile. Dezavantajul unor astfel de instalații este costul ridicat al menținerii unei temperaturi ridicate. Sunt comparabile cu cantitatea de combustibil primită, astfel încât sistemul devine ineficient.

O altă modalitate de a activa bacteriile anaerobe este amestecarea biomasei. Puteți instala independent arborii în cazan și puteți scoate mânerul pentru a agita masa dacă este necesar. Dar este mult mai convenabil să proiectați un sistem automat care va amesteca masa fără participarea dvs.

Aerisirea adecvată a gazului

Biogazul din gunoi de grajd este îndepărtat prin capacul superior al reactorului. În timpul fermentației, acesta trebuie să fie bine închis. De obicei, se folosește un sigiliu de apă. Controlează presiunea din sistem, cu o creștere a capacului se ridică, se activează supapa de eliberare. O greutate este folosită ca contragreutate. La ieșire, gazul este curățat cu apă și curge mai departe prin țevi. Purificarea cu apă este necesară pentru a elimina vaporii de apă din gaz, altfel nu se va arde.

Înainte ca biogazul să poată fi transformat în energie, acesta trebuie stocat. Ar trebui depozitat într-un suport de gaz:

Este realizat sub forma unui dom si instalat la iesirea din reactor.
Cel mai adesea este fabricat din fier și acoperit cu mai multe straturi de vopsea pentru a preveni coroziunea.
În complexele industriale, rezervorul de gaz este un rezervor separat.

O altă opțiune pentru realizarea unui rezervor de benzină este utilizarea unei pungi din PVC. Acest material elastic se întinde pe măsură ce sacul se umple. Dacă este necesar, poate stoca o cantitate mare de biogaz.

Uzina subterană de biocombustibili

Pentru a economisi spațiu, cel mai bine este să construiți instalații subterane. Acesta este cel mai simplu mod de a obține biogaz acasă. Pentru a echipa un bioreactor subteran, trebuie să săpați o groapă și să-i umpleți pereții și fundul cu beton armat.

Pe ambele părți ale containerului sunt făcute găuri pentru conductele de intrare și de evacuare. În plus, conducta de evacuare ar trebui să fie amplasată la baza recipientului pentru pomparea masei deșeurilor. Diametrul său este de 7-10 cm.O intrare cu un diametru de 25-30 cm este cel mai bine situată în partea superioară.

De sus, instalația este închisă cu zidărie și este instalat un suport de gaz pentru a primi biogaz. La ieșirea rezervorului, trebuie să faceți o supapă pentru a regla presiunea.

Instalația de biogaz poate fi îngropată în curtea unei case private și conectată la canalizare și deșeuri animale. Reactoarele de procesare pot acoperi în totalitate nevoile familiei în energie electrică și încălzire. Un plus în plus în obținerea îngrășământului pentru grădină.

Un bioreactor de bricolaj este o modalitate de a obține energie din materialul de pășune și de a câștiga bani din gunoi de grajd. Reduce costurile cu energia fermă și crește profitabilitatea. Îl poți face singur sau îl poți instala. Prețul depinde de volum, începe de la 7000 de ruble.

Puteți monta mici instalații acasă. Pentru a divaga, voi spune că obținerea de biogaz cu propriile mâini nu este un fel de invenție nouă. Chiar și în cele mai vechi timpuri, biogazul acasă a fost obținut în mod activ în China. Această țară este în continuare lider în ceea ce privește numărul de centrale de biogaz. Dar aici cum să faci o instalație de biogaz cu propriile mâini, ce este necesar pentru asta, cât va costa - voi încerca să spun toate acestea în acest articol și în articolele următoare.

Calcul preliminar al instalației de biogaz

Înainte de a trece la achiziționarea sau auto-asamblarea unei centrale de biogaz, este necesar să se evalueze în mod adecvat disponibilitatea materiilor prime, tipul, calitatea acestora și posibilitatea unei aprovizionări neîntrerupte. Nu orice materie primă este potrivită pentru producția de biogaz. Materii prime care nu se potrivesc:

materii prime cu un conținut ridicat de lignină;
materii prime care conțin rumeguș de conifere (cu prezența rășinilor)
cu umiditate care depășește 94%
gunoi de grajd putrezit, precum și materii prime cu mucegai sau detergenți sintetici.

Dacă materia primă este potrivită pentru prelucrare, atunci puteți continua să determinați volumul bioreactorului. Volumul total de materii prime pentru modul mezofil (temperatura biomasei variază de la 25-40 de grade, cel mai comun mod) nu depășește 2/3 din volumul reactorului. Doza zilnică nu este mai mare de 10% din totalul materiilor prime încărcate.

Orice materie primă este caracterizată de trei parametri importanți:

densitate;
continut de cenusa;
umiditate.

Ultimii doi parametri sunt determinați din tabele statistice. Materia prima se dilueaza cu apa tinand cont de realizarea a 80-92% umiditate. Raportul dintre cantitatea de apă și materii prime poate varia de la 1:3 la 2:1. Acest lucru se face pentru a da substratului fluiditatea necesară. Acestea. pentru a asigura trecerea substratului prin conducte si posibilitatea amestecarii acestuia. Pentru instalațiile mici de biogaz, densitatea substratului poate fi considerată egală cu densitatea apei.

Să încercăm să determinăm volumul reactorului folosind un exemplu.

Să presupunem că ferma are 10 vite, 20 de porci și 35 de găini. Excremente ies pe zi: 55 kg de la 1 bovin, de la 1 porc - 4,5 kg și 0,17 kg de la pui. Volumul deșeurilor zilnice va fi: 10x55 + 20x4,5 + 0,17x35 = 550 + 90 + 5,95 = 645,95 kg. Rotunjiți până la 646 kg. Conținutul de umiditate al excrementelor de porc și bovine este de 86%, iar cel al gunoiului de grajd de pui este de 75%. Pentru a obține un conținut de umiditate de 85% în gunoi de grajd de pui, adăugați 3,9 litri de apă (aproximativ 4 kg).

Se dovedește că doza zilnică de încărcare a materiilor prime va fi de aproximativ 650 kg. Sarcina completă a reactorului: OS=10x0,65=6,5 tone, iar volumul reactorului OP=1,5x6,5=9,75 m³. Acestea. avem nevoie de un reactor cu un volum de 10 m³.

Calculul randamentului biogazului

Tabel pentru calcularea randamentului de biogaz în funcție de tipul de materie primă.

Tipul materiei prime	Putere de gaz, m³ la 1 kg de substanță uscată	Putere de gaz m³ la 1 tonă la 85% umiditate
gunoi de grajd	0,25-0,34	38-51,5
gunoi de grajd de porc	0,34-0,58	51,5-88
excremente de păsări	0,31-0,62	47-94
Balega de cal	0,2-0,3	30,3-45,5
gunoi de grajd de oaie	0,3-0,62	45,5-94

Dacă luăm același exemplu, apoi înmulțind greutatea fiecărui tip de materie primă cu datele tabelare corespunzătoare și însumând toate cele trei componente, obținem un randament de biogaz de aproximativ 27-36,5 m³ pe zi.

Pentru a naviga în cantitatea necesară de biogaz, voi spune că o familie medie de 4 persoane va avea nevoie de 1,8-3,6 m³ pentru gătit. Pentru a încălzi o cameră de 100 m² - 20 m³ de biogaz pe zi.

Instalarea si fabricarea reactorului

Un rezervor metalic, un recipient din plastic poate fi folosit ca reactor sau poate fi construit din cărămidă, beton. Unele surse spun că forma preferată este un cilindru, dar în structurile pătrate construite din piatră sau cărămidă se formează fisuri din cauza presiunii materiilor prime. Indiferent de formă, material și locație de instalare, reactorul trebuie:

să fie etanș la apă și gaz. Amestecarea aerului cu gazul nu trebuie să aibă loc în reactor. Între capac și corp trebuie să existe o garnitură din material etanș;
sa fie izolate termic;
suporta toate sarcinile (presiunea gazului, greutatea etc.);
au o trapă pentru lucrări de reparații.

Instalarea și selectarea formei reactorului se face pentru fiecare fermă în mod individual.

Tema de fabricație instalație de biogaz bricolajă foarte extins. Prin urmare, mă voi concentra asupra acestui lucru în acest articol. În articolul următor, vom vorbi despre alegerea altor elemente ale unei instalații de biogaz, prețuri și unde poate fi achiziționată.

Gazul este utilizat pe scară largă atât pentru industrie, inclusiv pentru produse chimice (de exemplu, materii prime pentru producția de materiale plastice), cât și în viața de zi cu zi. În condiții casnice, gazul este utilizat pentru încălzirea clădirilor rezidențiale private și de apartamente, gătit, încălzire a apei, ca combustibil pentru mașini etc.

Din punct de vedere al mediului, gazul este unul dintre cele mai curate tipuri de combustibil. În comparație cu alte tipuri de combustibil, cea mai mică cantitate de emisii de substanțe nocive.

Dar dacă vorbim despre gaz, atunci ne referim automat la gaz natural extras din măruntaiele pământului.

Într-o zi, am dat peste un articol dintr-un ziar care spunea cum un bunic a asamblat o instalație deloc complicată și obține gaz din gunoi de grajd. M-a interesat foarte mult acest subiect. Și aș vrea să vorbesc despre această alternativă la gazul natural - acesta este biogazul. Cred că acest subiect este destul de interesant și util pentru oamenii obișnuiți și mai ales pentru fermieri.

La ferma oricărei ferme țărănești, puteți folosi nu numai energia vântului, a soarelui, ci și biogazul.

Biogaz- combustibil gazos, produs al descompunerii microbiologice anaerobe a substantelor organice. Tehnologia de producere a gazelor este o metodă prietenoasă cu mediul, fără deșeuri, de procesare, reciclare și dezinfecție a diferitelor deșeuri organice de origine vegetală și animală.

Materia prima pentru producerea biogazului este gunoiul de grajd obisnuit, frunzele, iarba, in general, orice resturi organice: varfuri, deseuri alimentare, frunze cazute.

Gazul rezultat - metanul - este rezultatul activității vitale a bacteriilor metanice. Din metan - se mai numește și gaz de mlaștină sau de cenzură, 90-98% constă din gaz natural, care este folosit în viața de zi cu zi.

Instalația de gaz este foarte ușor de fabricat. Avem nevoie de containerul principal, îl puteți suda singur sau puteți folosi un fel de unul gata făcut, poate fi orice. Pe părțile laterale ale rezervorului, trebuie să instalați izolație termică, pentru utilizarea instalației în sezonul rece. De sus facem câteva trape. De la unul dintre ele atașăm țevi pentru aerisirea gazului. Pentru un proces intensiv de fermentație și degajare de gaze, amestecul trebuie agitat periodic. Prin urmare, trebuie să instalați un dispozitiv de amestecare. În plus, gazul trebuie colectat și depozitat sau utilizat în scopul propus. Pentru a colecta gaz, puteți folosi o cameră obișnuită a mașinii și apoi, dacă există un compresor, comprimați-l și pompați-l în cilindri.

Principiul de funcționare este destul de simplu: gunoiul de grajd este încărcat printr-o trapă. În interior, această biomasă este descompusă de bacterii speciale metan. Pentru ca procesul să fie mai intens, conținutul trebuie amestecat și, de preferință, încălzit. Pentru încălzire, puteți instala conducte în interiorul cărora ar trebui să circule apa caldă. Metanul eliberat ca urmare a activității vitale a bacteriilor prin tuburi intră în camerele mașinii, iar atunci când se acumulează o cantitate suficientă din acesta, îl comprimăm cu ajutorul unui compresor și îl pompăm în cilindri.

Pe vreme caldă sau când se folosește încălzirea artificială, planta poate produce o cantitate destul de mare de gaz, aproximativ 8 m 3 /zi.

De asemenea, este posibil să obțineți gaz din deșeurile menajere din gropile de gunoi, dar substanțele chimice folosite în viața de zi cu zi reprezintă o problemă.

Bacteriile metanice se găsesc în intestinele animalelor și, prin urmare, în gunoi de grajd. Dar pentru ca aceștia să înceapă să lucreze, este necesar să se limiteze interacțiunea cu oxigenul, deoarece acesta le deprimă activitatea vitală. De aceea este necesar să se creeze instalații speciale pentru ca bacteriile să nu intre în contact cu aerul.

În biogazul rezultat, concentrația de metan este puțin mai mică decât în gazul natural, prin urmare, atunci când este ars, va produce puțin mai puțină căldură. La arderea a 1 m 3 de gaz natural se eliberează 7-7,5 Gcal, în timp ce la biogaz - 6-6,5 Gcal.

Acest gaz este potrivit atat pentru incalzire (mai avem informatii generale despre incalzire), cat si pentru utilizare in sobe de uz casnic. Costul biogazului este mic, iar în unele cazuri este practic zero dacă totul este făcut din materiale improvizate și ții, de exemplu, o vacă.

Deșeurile de la producția de gaze sunt biohumus - un îngrășământ organic în care, în procesul de degradare fără acces la oxigen, totul din semințe de buruieni putrezește și rămân doar microelemente utile necesare plantelor.

În străinătate, există chiar și metode de creare a câmpurilor de gaz artificial. Arata cam asa. Întrucât o mare parte din deșeurile menajere aruncate este materie organică, care poate putrezi și poate produce biogaz. Pentru ca gazul să înceapă să iasă în evidență, este necesar să se lipsească materia organică de interacțiunea cu aerul. Prin urmare, deșeurile sunt rulate în straturi, iar stratul superior este realizat dintr-un material etanș la gaz, cum ar fi argila. Apoi se forează puțuri și se extrage gazul ca din zăcăminte naturale. Și în același timp se rezolvă mai multe probleme, acestea sunt eliminarea deșeurilor și producerea de energie.

În ce condiții se produce biogaz?

Conditii de obtinere si valoare energetica a biogazului

Pentru a asambla o instalație de dimensiuni mici, este necesar să știm din ce materii prime și prin ce tehnologie se poate obține biogaz.

Gazul se obține în procesul de descompunere (fermentare) a substanțelor organice fără acces la aer (proces anaerob): excremente de animale de companie, paie, vârfuri, frunze căzute și alte deșeuri organice generate într-o gospodărie individuală. Rezultă că biogazul poate fi obținut din orice deșeu menajer care se poate descompune și fermenta în stare lichidă sau umedă.

Procesul de descompunere (fermentare) are loc în două faze:

Descompunerea biomasei (hidratare);
Gazeificare (eliberare de biogaz).

Aceste procese au loc într-un fermentator (instalație de biogaz anaerobă).

Namolul obtinut in urma descompunerii in instalatiile de biogaz creste fertilitatea solului iar randamentul creste cu 10-50%. Astfel, se obține un îngrășământ valoros.

Biogazul este format dintr-un amestec de gaze:

metan-55-75%;
dioxid de carbon-23-33%;
hidrogen sulfurat-7%.

Fermentarea metanului este un proces complex de fermentație organică - un proces bacterian. Condiția principală pentru ca acest proces să aibă loc este prezența căldurii.

În procesul de descompunere a biomasei se generează căldură, ceea ce este suficient pentru ca procesul să continue, pentru a reține această căldură, fermentatorul trebuie izolat termic. Odată cu scăderea temperaturii în fermentator, intensitatea degajării gazului scade, deoarece procesele microbiologice din masa organică încetinesc. Prin urmare, izolarea termică fiabilă a unei instalații de biogaz (biofermentator) este una dintre cele mai importante condiții pentru funcționarea normală a acesteia. La încărcarea gunoiului de grajd în fermentator, acesta trebuie amestecat cu apă fierbinte la o temperatură de 35-40 ° C. Acest lucru va ajuta la asigurarea modului necesar de funcționare.

La reîncărcare, pierderile de căldură trebuie menținute la minimum.Asistență pentru inginerie biogaz

Pentru o încălzire mai bună a fermentatorului, puteți folosi „efectul de seră”. Pentru a face acest lucru, un cadru din lemn sau metal ușor este instalat deasupra domului și acoperit cu folie de plastic. Cele mai bune rezultate se obțin atunci când temperatura materialului fermentat este de 30-32°C și umiditatea este de 90-95%. În zonele fâșiei de mijloc și de nord, o parte din gazul produs trebuie cheltuit în perioadele reci ale anului pentru încălzirea suplimentară a masei fermentate, ceea ce complică proiectarea instalațiilor de biogaz.

Instalațiile sunt ușor de construit în fermele individuale sub formă de fermentatoare speciale pentru fermentarea biomasei. Principala materie primă organică pentru încărcarea în fermentator este gunoiul de grajd.

La prima încărcare a gunoiului de grajd de bovine, procesul de fermentație ar trebui să fie de cel puțin 20 de zile, gunoi de grajd de porc cel puțin 30 de zile. Puteți obține mai mult gaz atunci când încărcați un amestec de diverse componente în comparație cu încărcarea, de exemplu, gunoi de grajd de bovine.

De exemplu, un amestec de gunoi de grajd de bovine și gunoi de grajd de pasăre în timpul procesării produce până la 70% din metan din biogaz.

După ce procesul de fermentație s-a stabilizat, este necesar să încărcați materii prime în fiecare zi nu mai mult de 10% din cantitatea de masă procesată în fermentator.

În timpul fermentației, pe lângă producerea de gaz, are loc dezinfecția substanțelor organice. Deșeurile organice scapă de microflora patogenă, dezodorizarea mirosurilor neplăcute.

Nămolul rezultat trebuie descărcat periodic din fermentator, este folosit ca îngrășământ.

Când instalația de biogaz este prima umplută, gazul scos nu arde, acest lucru se întâmplă deoarece primul gaz primit conține o cantitate mare de dioxid de carbon, aproximativ 60%. Prin urmare, trebuie eliberat în atmosferă, iar după 1-3 zile funcționarea instalației de biogaz se va stabiliza.

Tabelul nr. 1 - cantitatea de gaz obținută pe zi în timpul fermentației excrementelor unui animal

În ceea ce privește cantitatea de energie eliberată, 1 m 3 de biogaz este echivalent cu:

1,5 kg cărbune;
0,6 kg kerosen;
2 kWh de energie electrică;
3,5 kg lemn de foc;
12 kg brichete de gunoi de grajd.

Construcția de mici instalații de biogaz

Figura 1 - Schema celei mai simple centrale de biogaz cu cupolă piramidală: 1 - groapă de gunoi de grajd; 2 - canelura - garnitura de apa; 3 - sonerie pentru colectarea gazelor; 4, 5 - conductă de derivație pentru îndepărtarea gazelor; 6 - manometru.

Conform figurii 1, groapa 1 si cupola 3 sunt dotate cu dimensiuni.Groana este tapetata cu placi de beton armat de 10 cm grosime, care sunt tencuite cu mortar de ciment si acoperite cu rasina pentru etansitate. Un clopot înalt de 3 m este sudat din fier de acoperiș, în partea superioară a căruia se va acumula biogaz. Pentru a proteja împotriva coroziunii, clopotul este vopsit periodic cu două straturi de vopsea în ulei. Este și mai bine să pre-acoperiți clopoțelul din interior cu plumb roșu. În partea superioară a clopotului este instalat un fiting 4 pentru îndepărtarea biogazului și un manometru 5 pentru măsurarea presiunii acestuia. Țeava de evacuare a gazului 6 poate fi realizată dintr-un furtun de cauciuc, țeavă din plastic sau metal.

În jurul gropii - fermentatorul, este dispusă o canelură de beton - un sigiliu de apă 2. umplut cu apă, în care partea inferioară a clopotului este scufundată cu 0,5 m.

Figura 2 - Dispozitiv pentru îndepărtarea condensului: 1 - conductă pentru îndepărtarea gazelor; 2 - teava in forma de U pentru condens; 3 - condens.

Gazul poate fi alimentat, de exemplu, la sobă prin țevi din metal, plastic sau cauciuc. Pentru ca iarna, din cauza înghețului apei de condensare, tuburile să nu înghețe, se folosește un dispozitiv simplu prezentat în Figura 2: tubul în formă de U 2 este conectat la conducta 1 în punctul cel mai de jos. Înălțimea părții libere trebuie să fie mai mare decât presiunea biogazului (în mm de coloană de apă). Condensul 3 scurgeri prin capătul liber al tubului și nu vor exista scurgeri de gaz.

Figura 3 - Schema celei mai simple instalații de biogaz cu cupolă conică: 1 - groapă de gunoi de grajd; 2 - dom (clopot); 3 - parte extinsă a conductei de ramificație; 4 - conducta pentru eliminarea gazelor; 5 - canelura - garnitura de apa.

În instalația prezentată în figura 3, groapa 1 cu un diametru de 4 mm și o adâncime de 2 m este căptușită în interior cu fier pentru acoperiș, ale cărui foi sunt strâns sudate. Suprafața interioară a rezervorului sudat este acoperită cu rășină pentru protecție anticorozivă. Pe partea exterioară a marginii superioare a rezervorului de beton este dispusă o canelură inelară de 5 până la 1 m adâncime, care este umplută cu apă. Instalează liber partea verticală a domului 2, închizând rezervorul. Astfel, canalul umplut cu apă servește ca sigiliu de apă. Biogazul este colectat în partea superioară a domului, de unde este alimentat prin conducta de evacuare 3 și mai departe prin conducta 4 (sau furtun) până la locul de utilizare.

Aproximativ 12 metri cubi de materie organică (de preferință gunoi de grajd proaspăt) sunt încărcate în rezervorul rotund 1, care este umplut cu fracția de gunoi de grajd lichid (urină) fără a adăuga apă. La o săptămână după umplere, fermentatorul începe să funcționeze. În această instalație, capacitatea fermentatorului este de 12 metri cubi, ceea ce face posibilă construirea lui pentru 2-3 familii ale căror case sunt situate în apropiere. O astfel de instalație poate fi construită în curtea din spate dacă familia crește, de exemplu, tauri sau conține mai multe vaci.

Figura 4 - Scheme de opțiuni pentru cele mai simple instalații: 1 - alimentare cu deșeuri organice; 2 - container pentru deseuri organice; 3 - loc de colectare a gazelor sub dom; 4 - conductă de derivație pentru îndepărtarea gazelor; 5 - îndepărtarea nămolului; 6 - manometru; 7 - o cupolă din folie de polietilenă; 8 - etanșare de apă și; 9 - marfa; 10 - pungă din polietilenă lipită.

Schemele structurale și tehnologice ale celor mai simple instalații de dimensiuni mici sunt prezentate în Figura 4. Săgețile indică mișcările tehnologice ale masei organice inițiale, gazului și nămolului. Din punct de vedere structural, cupola poate fi rigidă sau realizată din folie de polietilenă. O cupolă rigidă poate fi realizată cu o parte cilindrică lungă pentru imersarea adâncă în masa prelucrată, plutitoare (Figura 4, d) sau introdusă într-o etanșare hidraulică (Figura 4, e). În cea mai recentă versiune, pe punga de film este plasată o greutate 9, astfel încât punga să nu se umfle prea mult și, de asemenea, să formeze suficientă presiune sub film.

Gazul care este colectat sub dom sau film este furnizat printr-o conductă de gaz la locul de utilizare. Pentru a evita o explozie de gaz, pe conducta de evacuare poate fi instalată o supapă reglată la o anumită presiune. Cu toate acestea, pericolul unei explozii de gaz este puțin probabil, deoarece odată cu o creștere semnificativă a presiunii gazului sub dom, acesta din urmă va fi ridicat în etanșarea hidraulică la o înălțime critică și se va răsturna, eliberând gaz.

Producția de biogaz poate fi redusă datorită faptului că la suprafața materiilor prime organice din fermentator se formează o crustă în timpul fermentației sale. Pentru ca acesta să nu interfereze cu eliberarea gazului, se sparge prin agitarea masei în fermentator. Puteți amesteca nu manual, ci prin atașarea unei furculițe de metal de dedesubt la dom. Domul se ridică într-o etanșare hidraulică la o anumită înălțime atunci când se acumulează gaz și cade pe măsură ce este utilizat.

Datorită mișcării sistematice a domului de sus în jos, furcile conectate la dom vor rupe crusta.

Umiditatea ridicată și prezența hidrogenului sulfurat (până la 0,5%) contribuie la creșterea coroziunii părților metalice ale instalațiilor de biogaz. Prin urmare, starea tuturor elementelor metalice ale fermentatorului este monitorizată în mod regulat, iar locurile de deteriorare sunt protejate cu grijă, cel mai bine cu plumb roșu în unul sau două straturi, apoi vopsite în două straturi cu orice vopsea de ulei.

Figura 5. Schema unei instalaţii de biogaz cu încălzire: 1 - fermentator; 2 - scut din lemn; 3 - gât de umplere; 4 - rezervor de metan; 5 - agitator; 6 - conductă de derivație pentru prelevarea biogazului; 7 - strat termoizolant; 8 - zăbrele; 9 - robinet de scurgere pentru masa prelucrata; 10 - canal pentru alimentarea cu aer; 11 - suflante.

Instalatie de biogaz cu incalzirea cu caldura a masei fermentate , eliberat în timpul descompunerii gunoiului de grajd, într-un fermentator aerob, este prezentat în Figura 5. Acesta include un metanetan - un recipient metalic cilindric cu gât de umplere 3. o supapă de scurgere 9. un agitator mecanic 5 și o conductă de extracție a biogazului 6.

Fermentatorul 1 poate fi realizat dreptunghiular și 3 materiale din lemn. Pentru a descărca gunoiul de grajd tratat, pereții sucului sunt detașabili. Podeaua fermentatorului este cu grătare, aerul este suflat prin canalul tehnologic 10 de la suflantul 11. Partea superioară a fermentatorului este acoperită cu scuturi din lemn 2. Pentru a reduce pierderile de căldură, pereții și fundul sunt realizate cu un strat termoizolant 7.

Configurarea funcționează așa. În rezervorul de metan 4 se toarnă gunoiul de grajd lichid pregătit preliminar cu un conținut de umiditate de 88-92% prin golovinul 3, nivelul lichidului este determinat de partea inferioară a gâtului de umplere. Fermentatorul aerob 1 prin partea superioară a deschiderii este umplut cu gunoi de grajd sau un amestec de gunoi de grajd cu umplutură organică uscată (paie, rumeguș) cu un conținut de umiditate de 65-69%. Când aerul este furnizat prin canalul tehnologic din fermentator, masa organică începe să se descompună și se eliberează căldură. Este suficient să încălziți conținutul rezervorului de metan. Ca urmare, se eliberează biogaz. Se acumulează în partea superioară a metanetancului. Prin conducta de ramificație 6 se folosește pentru nevoile casnice. În procesul de fermentație, gunoiul de grajd din digestor este amestecat cu un agitator 5.

O astfel de instalație se va plăti într-un an numai datorită eliminării deșeurilor într-o gospodărie personală. Valorile aproximative pentru consumul de biogaz sunt date în tabelul 2.

Tabelul nr. 2 - valori aproximative pentru consumul de biogaz

Notă: unitatea poate funcționa în orice zonă climatică.

Figura 6 - Schema unei instalaţii individuale de biogaz IBGU-1: 1 - gât de umplere; 2 - .mixer; 3 - conductă de derivație, pentru prelevarea de probe de gaze; 4 - strat termoizolant; 5 - conductă de ramificație cu macara pentru descărcarea masei prelucrate; 6 - termometru.

Instalație individuală de biogaz (IBGU-1) pentru o familie cu 2 până la 6 vaci sau 20-60 porci sau 100-300 păsări (Figura 6). Unitatea poate procesa zilnic de la 100 la 300 kg de gunoi de grajd și produce 100-300 kg de îngrășăminte organice ecologice și 3-12 m 3 de biogaz.