Domov Oprava

Inštalácia plynu na hnoj. Ako získať bioplyn z hnoja: prehľad základných princípov a konštrukcie výrobného závodu. Čo to je

Medzi dôležité zložky nášho života majú veľký význam nosiče energie, ktorých ceny rastú takmer každý mesiac. Každá zimná sezóna robí dieru v rodinných rozpočtoch a núti ich znášať náklady na kúrenie, teda palivo do kachlí a kotlov. Ale čo robiť, veď elektrina, plyn, uhlie či palivové drevo stoja peniaze a čím vzdialenejšie sú naše obydlia od veľkých energetických diaľnic, tým drahšie bude vykurovanie stáť... Zatiaľ alternatívne vykurovanie, nezávislé od akýchkoľvek dodávateľov a tarify , možno postaviť na bioplyn, ktorého ťažba si nevyžaduje žiadny geologický prieskum, ani vŕtanie studní, ani drahé čerpacie zariadenia.

Bioplyn je možné získať prakticky doma, pričom vznikajú minimálne náklady na rýchlu návratnosť – väčšina odpovedí na túto otázku je obsiahnutá v tomto článku.

Vykurovanie bioplynom – história

Záujem o horľavý plyn vznikajúci v močiaroch počas teplého obdobia roka vzrástol dokonca aj medzi našimi vzdialenými predkami – vyspelé kultúry Indie, Číny, Perzie a Asýrie experimentovali s bioplynom pred viac ako 3 tisícročiami. V tých istých dávnych dobách, v kmeňovej Európe, si alemanskí Švábi všimli, že plyn vypúšťaný v močiaroch dokonale horí - používali ho na vykurovanie svojich chatrčí, dodávali plyn do nich cez kožené rúry a spaľovali ho v ohniskách. Švábi považovali bioplyn za „dych drakov“, o ktorých verili, že žijú v močiaroch.

Po stáročiach a tisícročiach zažil bioplyn svoj druhý objav – v 17. – 18. storočí naň okamžite upozornili dvaja európski vedci. Známy chemik svojej doby Jan Baptista van Helmont zistil, že horľavý plyn vzniká pri rozklade akejkoľvek biomasy, a známy fyzik a chemik Alessandro Volta stanovil priamu súvislosť medzi množstvom biomasy, v ktorej prebiehajú rozkladné procesy. a množstvo uvoľneného bioplynu. V roku 1804 anglický chemik John Dalton objavil vzorec metánu a o štyri roky neskôr ho Angličan Humphry Davy objavil v močiarnom plyne.plyne zo zberača odpadových vôd.

V 20. storočí potreba energie spôsobená druhou svetovou vojnou prinútila Európanov hľadať alternatívne zdroje energie. Bioplynové stanice, v ktorých sa vyrábal plyn z hnoja, sa rozšírili v Nemecku a Francúzsku, čiastočne vo východnej Európe. Po víťazstve krajín protihitlerovskej koalície sa však na bioplyn zabudlo - elektrina, zemný plyn a ropné produkty úplne pokryli potreby priemyslu a obyvateľstva.

Dnes sa postoj k alternatívnym zdrojom energie dramaticky zmenil - stali sa zaujímavými, pretože náklady na konvenčné energetické nosiče sa z roka na rok zvyšujú. Bioplyn je vo svojej podstate skutočným spôsobom, ako sa zbaviť taríf a nákladov klasických nosičov energie, získať vlastný zdroj paliva, a to na akýkoľvek účel a v dostatočnom množstve.

Najväčší počet bioplynových staníc bol vytvorený a prevádzkovaný v Číne: 40 miliónov stredno- a malokapacitných zariadení, objem vyprodukovaného metánu je asi 27 miliárd m3 ročne.

Bioplyn - čo to je

Ide o plynnú zmes pozostávajúcu najmä z metánu (obsah od 50 do 85 %), oxidu uhličitého (obsah od 15 do 50 %) a iných plynov v oveľa menšom percente. Bioplyn je produkovaný tímom troch typov baktérií požierajúcich biomasu – hydrolýznych baktérií, ktoré produkujú potravu pre baktérie produkujúce kyseliny, ktoré zase živia baktérie produkujúce metán, ktoré tvoria bioplyn.

Fermentácia východiskového organického materiálu (napríklad hnoja), ktorého produktom bude bioplyn, prebieha bez prístupu vonkajšej atmosféry a nazýva sa anaeróbna. Ďalší produkt takejto fermentácie, nazývaný kompostový humus, je dobre známy obyvateľom vidieka, ktorí ho používajú na hnojenie polí a záhrad, ale bioplyn a tepelná energia vyrobená v kompostoch sa zvyčajne nepoužíva - a márne!

Aké faktory určujú výťažnosť bioplynu s vyšším obsahom metánu

Po prvé - od teploty. Aktivita baktérií fermentujúcich organickú hmotu je tým vyššia, čím vyššia je teplota ich prostredia, pri mínusových teplotách sa fermentácia spomalí alebo úplne zastaví. Z tohto dôvodu je výroba bioplynu najbežnejšia v krajinách Afriky a Ázie, ktoré sa nachádzajú v subtrópoch a trópoch. V klíme Ruska si výroba bioplynu a úplný prechod naň ako alternatívneho paliva bude vyžadovať tepelnú izoláciu bioreaktora a zavedenie teplej vody do hmoty organickej hmoty, keď teplota vonkajšej atmosféry klesne pod nula.obsahuje značné množstvo vody – až 90% hmotnosti organických látok. Dôležitým bodom bude neutralita organického prostredia, neprítomnosť zložiek, ktoré bránia rozvoju baktérií, ako sú čistiace a pracie látky, akékoľvek antibiotiká v jeho zložení. Bioplyn možno získať takmer z každého domáceho a rastlinného odpadu, splaškov, hnoja atď.

Proces anaeróbnej fermentácie organických látok najlepšie funguje, keď je hodnota pH v rozmedzí 6,8-8,0 – vysoká kyslosť spomalí tvorbu bioplynu, pretože. baktérie budú zaneprázdnené konzumáciou kyselín a produkciou oxidu uhličitého na neutralizáciu kyslosti.

Pomer dusíka a uhlíka v bioreaktore treba vypočítať ako 1 ku 30 – v tomto prípade baktérie dostanú toľko oxidu uhličitého, koľko potrebujú, a obsah metánu v bioplyne bude najvyšší.

Najlepšia výťažnosť bioplynu s dostatočne vysokým obsahom metánu sa dosiahne, ak je teplota vo fermentovanej organickej hmote v rozmedzí 32-35 °C, pri nižších a vyšších teplotách sa zvyšuje obsah oxidu uhličitého v bioplyne, jeho kvalita klesá. Baktérie produkujúce metán sa delia do troch skupín: psychrofilné, účinné pri teplotách od +5 do +20 °C; mezofilné, ich teplotný režim je od +30 do +42 ° С; termofilný, pracujúci v režime od +54 do +56 ° С. Pre spotrebiteľa bioplynu sú najväčším záujmom mezofilné a termofilné baktérie, ktoré fermentujú organickú hmotu pri vyššej výťažnosti plynu.

Mezofilná fermentácia, ktorá je menej citlivá na zmeny teploty o niekoľko stupňov od optimálneho teplotného rozsahu, vyžaduje menej energie na ohrev organického materiálu v bioreaktore. Jeho nevýhodou v porovnaní s termofilnou fermentáciou je nižší výdaj plynu, dlhšia doba úplného spracovania organického substrátu (asi 25 dní), organický materiál v dôsledku toho rozložený môže obsahovať škodlivú flóru, tk. nízka teplota v bioreaktore neposkytuje 100% sterilitu.

Zvyšovanie a udržiavanie teploty v reaktore na úrovni prijateľnej pre termofilné baktérie zabezpečí najvyššiu výťažnosť bioplynu, úplná fermentácia organickej hmoty prebehne za 12 dní, produkty rozkladu organického substrátu sú úplne sterilné. Negatívne vlastnosti: zmena teploty o 2 stupne mimo rozsahu prijateľného pre termofilné baktérie zníži výstup plynu; vysoký dopyt po vykurovaní, v dôsledku toho - značné náklady na energiu.

Obsah bioreaktora je potrebné miešať v intervaloch 2x denne, inak sa na jeho povrchu vytvorí kôra, ktorá vytvára bariéru pre bioplyn. Okrem jeho eliminácie umožňuje miešanie vyrovnávať teplotu a úroveň kyslosti vo vnútri organickej hmoty.V bioreaktoroch s kontinuálnym cyklom je najvyšší výťažok bioplynu, keď sa organická hmota, ktorá prešla fermentáciou, súčasne vyloží a objem novej organickej hmoty sa zníži. naložené v množstve rovnajúcom sa vyloženému objemu. V bioreaktoroch malého objemu, z tých, ktoré sa zvyčajne používajú v letných chatách, je potrebné každý deň extrahovať a zavádzať organickú hmotu v objeme približne rovnajúcom sa 5% vnútorného objemu fermentačnej komory.

Výťažok bioplynu priamo závisí od typu organického substrátu vloženého do bioreaktora (nižšie sú priemerné údaje na kg hmotnosti suchého substrátu):

konský hnoj dáva 0,27 m3 bioplynu, obsah metánu je 57 %;
maštaľný hnoj dáva 0,3 m3 bioplynu, obsah metánu 65 %;
čerstvý maštaľný hnoj poskytuje 0,05 m3 bioplynu s obsahom metánu 68 %;
kurací hnoj - 0,5 m3, obsah metánu v ňom bude 60%;
bravčový hnoj - 0,57 m3, podiel metánu bude 70%;
ovčí hnoj - 0,6 m3 s obsahom metánu 70%;
pšeničná slama - 0,27 m3, s obsahom metánu 58%;
kukuričná slama - 0,45 m3, obsah metánu 58 %;
tráva - 0,55 m3, s obsahom metánu 70%;
olistenie stromov - 0,27 m3, podiel metánu 58 %;
tuk - 1,3 m3, obsah metánu 88%.

Bioplynové stanice

Tieto zariadenia pozostávajú z nasledujúcich hlavných prvkov - reaktor, násypka na nakladanie organických látok, výstup bioplynu, násypka na vykladanie fermentovaných organických látok.

Podľa typu konštrukcie sú bioplynové stanice nasledujúcich typov:

bez zahrievania a bez miešania fermentovaných organických látok v reaktore;
bez zahrievania, ale s miešaním organickej hmoty;
s ohrevom a miešaním;
s ohrevom, s miešaním a so zariadeniami, ktoré umožňujú kontrolovať a riadiť proces fermentácie.

Bioplynová stanica prvého typu je vhodná pre malú farmu a je určená pre psychrofilné baktérie: vnútorný objem bioreaktora je 1-10 m3 (spracovanie 50-200 kg hnoja za deň), minimálne vybavenie, výsledný bioplyn nie je uložený - okamžite ide do domácich spotrebičov, ktoré ho spotrebúvajú. Takáto inštalácia môže byť použitá iba v južných oblastiach, je navrhnutá pre vnútornú teplotu 5-20 ° C.

Odstraňovanie fermentovaných (fermentovaných) organických látok sa vykonáva súčasne s naložením novej šarže, preprava sa uskutočňuje v kontajneri, ktorého objem musí byť rovnaký alebo väčší ako vnútorný objem bioreaktora. Obsah nádoby sa v nej skladuje, kým sa nezavedie do hnojenej pôdy. Konštrukcia druhého typu je určená aj pre malú farmu, jeho výkon je o niečo vyšší ako u bioplynových staníc prvého typu - je vybavený miešacím zariadením s ručným alebo mechanickým pohonom.

Tretí typ bioplynových staníc je vybavený okrem zmiešavacieho zariadenia aj núteným ohrevom bioreaktora, pričom teplovodný kotol beží na alternatívne palivo vyrábané bioplynovou stanicou. Produkciu metánu v takýchto zariadeniach vykonávajú mezofilné a termofilné baktérie v závislosti od intenzity ohrevu a teplotnej úrovne v reaktore.

Posledný typ bioplynových staníc je najkomplexnejší a je určený pre viacerých odberateľov bioplynu, elektrický kontaktný tlakomer, poistný ventil, teplovodný kotol, kompresor (pneumatické miešanie organických látok), prijímač, zásobník plynu. , reduktor plynu a výstup na nakladanie bioplynu do vozidiel sú zavedené do konštrukcie zariadení. Tieto jednotky pracujú nepretržite, umožňujú nastavenie ktoréhokoľvek z troch teplotných režimov vďaka jemne vyladenému ohrevu a odsávanie bioplynu prebieha automaticky.

DIY bioplynová stanica

Výhrevnosť bioplynu vyrobeného v bioplynových staniciach je približne rovná 5 500 kcal/m3, čo je o niečo menej ako výhrevnosť zemného plynu (7 000 kcal/m3). Vykurovanie obytného domu s rozlohou 50 m2 a hodinové používanie štvorhorákového plynového sporáka si vyžiada v priemere 4 m3 bioplynu.

Priemyselné bioplynové stanice ponúkané na ruskom trhu stoja od 200 000 rubľov. - pri ich navonok vysokých nákladoch je potrebné poznamenať, že tieto zariadenia sú presne vypočítané podľa objemu naloženého organického substrátu a vzťahujú sa na ne záruky výrobcu.

Ak si chcete vytvoriť bioplynovú stanicu sami, ďalšie informácie sú pre vás!

Tvar bioreaktora

Najlepší tvar pre ňu bude oválny (vajcový), no postaviť takýto reaktor je mimoriadne náročné. Jednoduchšie bude navrhnúť valcový bioreaktor, ktorého horná a spodná časť sú vyrobené vo forme kužeľa alebo polkruhu. Reaktory štvorcového alebo obdĺžnikového tvaru z tehál alebo betónu budú neúčinné, pretože. časom sa v nich vytvoria v rohoch praskliny spôsobené tlakom substrátu, v rohoch sa budú hromadiť stvrdnuté organické úlomky, zasahujúce do procesu kvasenia. Ich mínus - pri zlej odolnosti voči hrdzi je potrebné na vnútorné steny naniesť ochranný náter, napríklad živicu. Vonkajší povrch oceľového bioreaktora musí byť dôkladne vyčistený a natretý v dvoch vrstvách.

Nádrže bioreaktorov z betónu, tehly alebo kameňa musia byť zvnútra starostlivo potiahnuté vrstvou živice, ktorá dokáže zabezpečiť ich účinnú vodopriepustnosť a nepriepustnosť plynov, odolávať teplotám okolo 60 °C, agresivite sírovodíka a organických kyselín. Na ochranu vnútorných povrchov reaktora je možné okrem živice použiť aj parafín zriedený 4% motorovým olejom (nový) alebo petrolejom a zahriaty na 120-150°C - povrchy bioreaktora je potrebné pred aplikáciou nahriať horákom parafínovú vrstvu na nich.

Pri vytváraní bioreaktora môžete použiť plastové nádoby, ktoré nepodliehajú hrdzi, ale iba z tvrdého plastu s dostatočne pevnými stenami. Mäkký plast je možné použiť iba v teplej sezóne, pretože. s nástupom chladného počasia bude ťažké pripevniť izoláciu na ňu, okrem toho jej steny nie sú dostatočne pevné. Plastové bioreaktory možno použiť len na psychrofilnú fermentáciu organických látok.

Umiestnenie bioreaktora

Jeho umiestnenie je plánované v závislosti od voľného priestoru na tejto lokalite, dostatočnej vzdialenosti od obytných budov, odľahlosti od miesta likvidácie odpadu, od miest pre zvieratá a pod. Plánovanie pozemného, úplne alebo čiastočne ponoreného bioreaktora závisí od hladiny podzemnej vody, vhodnosti vstupu a výstupu organického substrátu do nádoby reaktora. Optimálne by bolo umiestnenie nádoby reaktora pod úroveň terénu - dosahujú sa úspory na zariadení na zavádzanie organického substrátu do nádoby reaktora, výrazne sa zvyšuje tepelná izolácia, ktorú môžu zabezpečiť lacné materiály (slama, hlina).

Zariadenie bioreaktora

Nádoba reaktora musí byť vybavená poklopom, cez ktorý je možné vykonávať opravy a údržbu. Medzi telom bioreaktora a poklopom šachty je potrebné položiť gumové tesnenie alebo vrstvu tmelu. Je voliteľné, ale mimoriadne pohodlné, vybaviť bioreaktor snímačom teploty, vnútorného tlaku a úrovne organického substrátu.

Tepelná izolácia bioreaktora

Jeho absencia neumožní prevádzkovať bioplynovú stanicu celoročne, iba v teplom období. Na izoláciu zasypaného alebo polozasypaného bioreaktora sa používa hlina, slama, suchý hnoj a troska. Izolácia je položená vo vrstvách - pri inštalácii zakopaného reaktora je jama pokrytá vrstvou PVC fólie, ktorá zabraňuje priamemu kontaktu tepelnoizolačného materiálu s pôdou. Pred inštaláciou bioreaktora sa na dno jamy naleje slama s položenou fóliou z PVC, na ňu sa naleje vrstva hliny a potom sa bioreaktor odkryje. Potom sa všetky voľné plochy medzi nádržou reaktora a jamou položenou PVC fóliou prikryjú slamou takmer po koniec nádrže, na vrstvu 300 mm sa prikryje vrstva hliny zmiešanej s troskou.

Nakladanie a vykladanie organického substrátu

Priemer potrubí na nakladanie do bioreaktora a vykladanie z neho musí byť minimálne 300 mm, inak sa upchajú. Každá z týchto rúr by mala byť vybavená špirálovými alebo polovičnými otočnými ventilmi na udržanie anaeróbnych podmienok vo vnútri reaktora. Objem násypky na privádzanie organických látok v závislosti od typu bioplynovej stanice by sa mal rovnať dennému objemu vstupných surovín. Násypka by mala byť umiestnená na slnečnej strane bioreaktora, as tým sa zvýši teplota v zavedenom organickom substráte, čím sa urýchlia fermentačné procesy. Ak je bioplynová stanica napojená priamo na farmu, potom by mal byť bunker umiestnený pod jej konštrukciou tak, aby sa do nej organický substrát dostal vplyvom gravitačných síl.

Potrubie na nakladanie a vykladanie organického substrátu by malo byť umiestnené na opačných stranách bioreaktora – v tomto prípade bude vstupná surovina rozložená rovnomerne a fermentovaná organická hmota sa bude ľahko odstraňovať vplyvom gravitačných síl a hmotnosti čerstvý substrát. Otvory a inštalácia potrubia na nakladanie a vykladanie organických látok by sa mali vykonať pred inštaláciou bioreaktora na mieste inštalácie a pred uložením vrstiev tepelnej izolácie naň. Tesnosť vnútorného objemu bioreaktora je dosiahnutá tým, že vstupy potrubí na nakladanie a vykladanie substrátu sú umiestnené pod ostrým uhlom, pričom hladina kvapaliny vo vnútri reaktora je vyššia ako miesta vstupu potrubí. - hydraulické tesnenie blokuje prístup vzduchu.

Zavádzanie nového a odber fermentovaného organického materiálu sa najľahšie uskutočňuje podľa princípu prepadu, t.j. zvýšenie hladiny organických látok vo vnútri reaktora, keď sa zavádza nová časť, odstráni substrát cez vypúšťacie potrubie v objeme, ktorý sa rovná objemu zavádzaného materiálu.

Neustále zvyšovanie nákladov na tradičné nosiče energie tlačí domácich remeselníkov k vytváraniu domácich zariadení, ktoré vám umožňujú získať bioplyn z odpadu vlastnými rukami. Týmto prístupom k hospodáreniu je možné nielen získať lacnú energiu na vykurovanie domu a ďalšie potreby, ale aj organizovať proces recyklácie organického odpadu a získavania voľných hnojív pre následnú aplikáciu do pôdy.

Nadbytočný vyrobený bioplyn, ako aj hnojivá, možno predať za trhovú hodnotu zainteresovaným spotrebiteľom, čím sa premenia na peniaze, ktoré doslova „ležia pod nohami“. Veľkí farmári si môžu dovoliť kúpiť prefabrikované bioplynové stanice. Náklady na takéto vybavenie sú pomerne vysoké. Návratnosť jeho prevádzky však zodpovedá vynaloženým investíciám. Menej výkonné inštalácie fungujúce na rovnakom princípe je možné zostaviť svojpomocne z dostupných materiálov a dielov.

Čo je bioplyn a ako sa vyrába?

V dôsledku spracovania biomasy sa získava bioplyn

Bioplyn je klasifikovaný ako ekologické palivo. Z hľadiska svojich charakteristík je biog v mnohom podobný zemnému plynu vyrábanému v priemyselnom meradle. Technológia výroby bioplynu môže byť reprezentovaná nasledovne:

v špeciálnej nádobe nazývanej bioreaktor prebieha proces spracovania biomasy za účasti anaeróbnych baktérií v podmienkach bezvzduchovej fermentácie po určitú dobu, ktorej trvanie závisí od objemu naložených surovín;
v dôsledku toho sa uvoľňuje zmes plynov pozostávajúca zo 60% metánu, 35% oxidu uhličitého, 5% iných plynných látok, medzi ktorými je v malom množstve sírovodík;
výsledný plyn sa neustále odoberá z bioreaktora a po vyčistení sa posiela na určené použitie;
spracovaný odpad, ktorý sa stal vysokokvalitným hnojivom, sa pravidelne odstraňuje z bioreaktora a vyváža sa na polia.

Vizuálny diagram procesu výroby biopalív

Aby bolo možné zaviesť kontinuálnu výrobu bioplynu doma, musíte vlastniť alebo mať prístup k poľnohospodárskym a živočíšnym podnikom. Ekonomicky je výhodné venovať sa výrobe bioplynu len vtedy, ak existuje zdroj voľnej dodávky hnoja a iného organického živočíšneho odpadu.

Plynové vykurovanie je stále najspoľahlivejším spôsobom vykurovania. Viac o autonómnom splyňovaní sa môžete dozvedieť v nasledujúcom materiáli:

Typy bioreaktorov

Zariadenia na výrobu bioplynu sa líšia typom nakladania surovín, zberom výsledného plynu, umiestnením reaktora vzhľadom k povrchu zeme a materiálom výroby. Betón, tehla a oceľ sú najvhodnejšie materiály na stavbu bioreaktorov.

Podľa typu nakládky sa rozlišujú biozariadenia, do ktorých sa daná porcia surovín naloží a prejde spracovateľským cyklom a následne sa úplne vyloží. Produkcia plynu v týchto blokoch je nestabilná, ale dá sa do nich naložiť akýkoľvek druh suroviny. Spravidla majú vertikálne usporiadanie a zaberajú málo miesta.

Do systému druhého typu sa denne zaváža časť organického odpadu a vyloží sa objemovo rovná časť hotových fermentovaných hnojív. Pracovná zmes vždy zostáva v reaktore. Takzvané zariadenie na kontinuálne nakladanie trvalo produkuje viac bioplynu a je veľmi obľúbené u poľnohospodárov. V zásade sú tieto reaktory umiestnené horizontálne a sú vhodné, ak je na mieste voľný priestor.

Zvolený typ zberu bioplynu určuje konštrukčné vlastnosti reaktora.

balónové systémy pozostávajú z gumeného alebo plastového žiaruvzdorného valca, v ktorom je kombinovaný reaktor a zásobník plynu. Výhodou tohto typu reaktorov je jednoduchosť konštrukcie, nakladanie a vykladanie surovín, jednoduché čistenie a preprava a nízke náklady. Medzi nevýhody patrí krátka životnosť, 2-5 rokov, možnosť poškodenia v dôsledku vonkajších vplyvov. Nádržové reaktory zahŕňajú aj zariadenia kanálového typu, ktoré sú v Európe široko používané na spracovanie kvapalného odpadu a splaškových vôd. Takýto gumený vrch je účinný pri vysokých teplotách okolia a nehrozí poškodenie valca. Pevná kupola má úplne uzavretý reaktor a doplňovaciu nádrž na vypúšťanie kalu. Plyn sa hromadí v kupole, pri nakladaní ďalšej porcie suroviny sa spracovaná hmota vytlačí do vyrovnávacej nádrže.
Biosystémy s plávajúcou kupolou pozostávajú z monolitického bioreaktora umiestneného pod zemou a pohyblivého zásobníka plynu, ktorý pláva v špeciálnej vodnej kapse alebo priamo v surovine a stúpa pôsobením tlaku plynu. Výhodou plávajúcej kupoly je jednoduchosť obsluhy a možnosť určiť tlak plynu podľa výšky kupoly. Toto je skvelé riešenie pre veľkú farmu.
Pri výbere podzemnej alebo nadzemnej inštalácie je potrebné vziať do úvahy sklon reliéfu, ktorý uľahčuje nakladanie a vykladanie surovín, zvýšenú tepelnú izoláciu podzemných konštrukcií, ktorá chráni biomasu pred každodennými teplotnými výkyvmi a robí fermentačný proces je stabilnejší.

Konštrukcia môže byť vybavená prídavnými zariadeniami na ohrev a miešanie surovín.

Je výhodné vyrábať reaktor a používať bioplyn

Výstavba bioplynovej stanice má tieto ciele:

výroba lacnej energie;
výroba ľahko stráviteľných hnojív;
úspory na napojení na drahú kanalizáciu;
spracovanie odpadu z domácností;
možný zisk z predaja plynu;
zníženie intenzity nepríjemných pachov a zlepšenie environmentálnej situácie v území.

Graf rentability výroby a využitia bioplynu

Na posúdenie výhod výstavby bioreaktora by mal obozretný vlastník zvážiť nasledujúce aspekty:

náklady na bioinštaláciu predstavujú dlhodobú investíciu;
domáce zariadenia na bioplyn a inštalácia reaktora bez zapojenia odborníkov tretích strán budú stáť oveľa menej, ale jeho účinnosť je nižšia ako účinnosť drahej továrne;
na udržanie stabilného tlaku plynu musí mať farmár prístup k živočíšnemu odpadu v dostatočnom množstve a na dlhú dobu. V prípade vysokých cien elektriny a zemného plynu alebo nedostatku možnosti splyňovania sa používanie zariadenia stáva nielen ziskovým, ale aj nevyhnutným;
pre veľké farmy s vlastnou surovinovou základňou by bolo rentabilným riešením zaradenie bioreaktora do systému skleníkov a chovov dobytka;
pre malé farmy možno účinnosť zvýšiť inštaláciou niekoľkých malých reaktorov a nakladaním surovín v rôznych intervaloch. To pomôže vyhnúť sa prerušeniam dodávky plynu v dôsledku nedostatku suroviny.

Ako postaviť bioreaktor svojpomocne

Rozhodnutie o výstavbe padlo, teraz je potrebné navrhnúť inštaláciu a vypočítať potrebné materiály, nástroje a zariadenia.

Dôležité! Odolnosť voči agresívnym kyslým a alkalickým médiám je hlavnou požiadavkou na materiál bioreaktora.

Ak je k dispozícii kovová nádrž, možno ju použiť za predpokladu, že má ochranný náter proti korózii. Pri výbere nádoby z kovu dávajte pozor na prítomnosť zvarov a ich pevnosť.

Odolná a pohodlná možnosť - polymérová nádoba. Tento materiál nebude hniť ani hrdzavieť. Hlaveň s hrubými pevnými stenami alebo vystužená dokonale vydrží zaťaženie.

Najlacnejším spôsobom je vyskladať kontajner z tehál alebo kameňa, betónových blokov. Pre zvýšenie pevnosti sú steny vystužené a potiahnuté zvnútra aj zvonka viacvrstvovým hydroizolačným a plynotesným náterom. Omietka musí obsahovať prísady, ktoré poskytujú požadované vlastnosti. Najlepší tvar, ktorý odolá všetkým tlakovým zaťaženiam, je oválny alebo valcový.

Na dne tejto nádoby je vytvorený otvor, cez ktorý bude odpadový materiál odstraňovaný. Tento otvor musí byť tesne uzavretý, pretože systém funguje efektívne iba v utesnených podmienkach.

Výpočet potrebných nástrojov a materiálov

Na položenie tehlového kontajnera a usporiadanie celého systému budete potrebovať nasledujúce nástroje a materiály:

nádoba na miešanie cementovej malty alebo miešačky betónu;
vŕtačka so zmiešavacou tryskou;
drvený kameň a piesok na zariadenie drenážneho vankúša;
lopata, zvinovací meter, stierka, špachtle;
tehla, cement, voda, jemný piesok, výstuž, plastifikátor a ďalšie potrebné prísady;
zváracie stroje a upevňovacie prvky na montáž kovových rúr a komponentov;
vodný filter a nádoba s kovovými hoblinami na čistenie plynu;
valce na pneumatiky alebo štandardné zásobníky na propánový plyn.

Veľkosť betónovej nádrže sa určuje z množstva organického odpadu, ktorý sa denne objaví na súkromnom dvore alebo farme. Plnohodnotná prevádzka bioreaktora je možná, ak je naplnený do dvoch tretín dostupného objemu.

Stanovme objem reaktora pre malú súkromnú farmu: ak je tam 5 kráv, 10 ošípaných a 40 kurčiat, potom na deň ich života podstielka 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Na dosiahnutie požadovanej vlhkosti 85% kuracieho hnoja pridajte 5 litrov vody. Celková hmotnosť = 331,8 kg. Na spracovanie za 20 dní je potrebné: 331,8 kg x 20 \u003d 6636 kg - asi 7 kociek iba pre substrát. To sú dve tretiny požadovaného objemu. Ak chcete získať výsledok, potrebujete 7 x 1,5 \u003d 10,5 metrov kubických. Výsledná hodnota je požadovaný objem bioreaktora.

Pamätajte, že v malých nádobách nebude fungovať výroba veľkého množstva bioplynu. Výkon priamo závisí od množstva organického odpadu spracovaného v reaktore. Na získanie 100 metrov kubických bioplynu teda potrebujete spracovať tonu organického odpadu.

Príprava miesta pre zariadenie bioreaktora

Organická zmes vložená do reaktora by nemala obsahovať antiseptiká, čistiace prostriedky, chemikálie, ktoré sú škodlivé pre život baktérií a spomaľujú produkciu bioplynu.

Dôležité! Bioplyn je horľavý a výbušný.

Pre správnu činnosť bioreaktora je potrebné dodržiavať rovnaké pravidlá ako pri akýchkoľvek plynových inštaláciách. Ak je zariadenie vzduchotesné, bioplyn sa vypúšťa do plynovej nádrže včas, potom nebudú žiadne problémy.

Ak tlak plynu prekročí normu alebo dôjde k otrave pri porušení tesnosti, hrozí nebezpečenstvo výbuchu, preto sa odporúča inštalovať do reaktora snímače teploty a tlaku. Vdychovanie bioplynu je tiež nebezpečné pre ľudské zdravie.

Ako zabezpečiť aktivitu biomasy

Proces fermentácie biomasy môžete urýchliť jej zahrievaním. V južných oblastiach takýto problém spravidla nevzniká. Na prirodzenú aktiváciu fermentačných procesov stačí okolitá teplota. V regiónoch s drsnými klimatickými podmienkami v zime bez vykurovania nie je spravidla možné prevádzkovať bioplynovú stanicu. Proces fermentácie totiž začína už pri teplote presahujúcej 38 stupňov Celzia.

Existuje niekoľko spôsobov, ako organizovať vykurovanie nádrže na biomasu:

pripojte cievku umiestnenú pod reaktorom k vykurovaciemu systému;
nainštalujte elektrické vykurovacie články na základňu nádrže;
zabezpečiť priamy ohrev nádrže pomocou elektrických ohrievačov.

V samotnej surovine driemu baktérie, ktoré ovplyvňujú produkciu metánu. Ich aktivita sa zvyšuje pri určitej teplotnej úrovni. Inštalácia automatizovaného vykurovacieho systému zabezpečí normálny priebeh procesu. Automatizácia zapne vykurovacie zariadenie, keď ďalšia studená dávka vstúpi do bioreaktora, a potom ho vypne, keď sa biomasa zahreje na vopred stanovenú úroveň teploty.

Podobné systémy regulácie teploty sú inštalované v teplovodných kotloch, takže ich možno zakúpiť v predajniach špecializovaných na predaj plynových zariadení.

Diagram znázorňuje celý cyklus, počnúc naložením pevných a tekutých surovín a končiac odvozom bioplynu spotrebiteľom

Je dôležité poznamenať, že výrobu bioplynu môžete aktivovať aj doma zmiešaním biomasy v reaktore. Na tento účel sa vyrába zariadenie, ktoré je konštrukčne podobné domácemu mixéru. Zariadenie je možné uviesť do pohybu hriadeľom, ktorý je vyvedený cez otvor umiestnený vo veku alebo stenách nádrže.

Aké špeciálne povolenia sú potrebné na inštaláciu a používanie bioplynu

Aby bolo možné postaviť a prevádzkovať bioreaktor, ako aj využiť vzniknutý plyn, je potrebné postarať sa o získanie potrebných povolení už v štádiu projektovania. Musí prejsť koordináciou s plynárenskou službou, hasičmi a Rostekhnadzorom. Vo všeobecnosti sú pravidlá pre inštaláciu a prevádzku podobné pravidlám používania konvenčných plynových zariadení. Konštrukcia sa musí vykonávať striktne podľa SNIP, všetky potrubia musia byť žlté a mať príslušné označenia. Hotové systémy vyrábané vo výrobe sú niekoľkonásobne drahšie, ale majú všetky sprievodné dokumenty a spĺňajú všetky technické požiadavky. Výrobcovia poskytujú záruky na vybavenie a servis a opravy svojich výrobkov.

Vlastnoručne vyrobená bioplynová stanica môže ušetriť náklady na energiu, ktoré majú veľký podiel na určovaní nákladov na poľnohospodárske produkty. Pokles výrobných nákladov ovplyvní zvýšenie ziskovosti farmy alebo súkromnej farmy. Teraz, keď viete, ako získať bioplyn z existujúceho odpadu, zostáva len uviesť túto myšlienku do praxe. Mnohí farmári sa už dávno naučili zarábať na hnoji.

Téma alternatívnych palív je aktuálna už niekoľko desaťročí. Bioplyn je prírodný zdroj paliva, ktorý si môžete vyrobiť a použiť svojpomocne, najmä ak máte hospodárske zvieratá.

Čo to je

Zloženie bioplynu je podobné tomu, ktorý sa vyrába v priemyselnom meradle. Etapy výroby bioplynu:

Bioreaktor je nádoba, v ktorej je biologická hmota spracovávaná anaeróbnymi baktériami vo vákuu.
Po určitom čase sa uvoľní plyn pozostávajúci z metánu, oxidu uhličitého, sírovodíka a iných plynných látok.
Tento plyn sa čistí a odstraňuje z reaktora.
Spracovaná biomasa je vynikajúce hnojivo, ktoré sa odstraňuje z reaktora na obohatenie polí.

Vlastná výroba bioplynu doma je možná za predpokladu, že bývate na dedine a máte prístup k živočíšnemu odpadu. Je to dobrá voľba paliva pre chovy hospodárskych zvierat a poľnohospodárske podniky.

Výhodou bioplynu je, že znižuje emisie metánu a poskytuje zdroj alternatívnej energie. V dôsledku spracovania biomasy vzniká hnojivo pre zeleninové záhrady a polia, čo je ďalšou výhodou.

Ak chcete vyrobiť vlastný bioplyn, musíte postaviť bioreaktor na spracovanie hnoja, vtáčieho trusu a iného organického odpadu. Ako suroviny sa používajú:

odpadové vody;
Slamka;
tráva;
riečny bahno.

Je dôležité zabrániť tomu, aby sa chemické nečistoty dostali do reaktora, pretože narúšajú proces prepracovania.

Prípady použitia

Spracovanie hnoja na bioplyn umožňuje získavať elektrickú, tepelnú a mechanickú energiu. Toto palivo sa používa v priemyselnom meradle alebo v súkromných domoch. Používa sa na:

vykurovanie;
osvetlenie;
ohrev vody;
prevádzka spaľovacích motorov.

Pomocou bioreaktora si môžete vytvoriť vlastnú energetickú základňu na zabezpečenie súkromného domu alebo poľnohospodárskej výroby.

Bioplynové tepelné elektrárne sú alternatívnym spôsobom vykurovania vlastnej dcérskej farmy alebo malej dediny. Organický odpad je možné premeniť na elektrinu, čo je oveľa lacnejšie ako jeho odvoz na miesto a platenie účtov. Bioplyn je možné použiť na varenie na plynových sporákoch. Veľkou výhodou biopalív je, že ide o nevyčerpateľný, obnoviteľný zdroj energie.

Účinnosť biopalív

Bioplyn z podstielky a hnoja je bez farby a bez zápachu. Poskytuje toľko tepla ako zemný plyn. Jeden meter kubický bioplynu poskytuje toľko energie ako 1,5 kg uhlia.

Farmy najčastejšie odpad z hospodárskych zvierat nelikvidujú, ale ukladajú ho na jednom mieste. V dôsledku toho sa metán uvoľňuje do atmosféry, hnoj stráca svoje vlastnosti ako hnojivo. Včas spracovaný odpad prinesie farme oveľa viac výhod.

Výpočet účinnosti likvidácie hnoja týmto spôsobom je jednoduchý. Priemerná krava dáva 30-40 kg hnoja denne. Z tejto hmoty sa získa 1,5 metra kubického plynu. Z tohto množstva sa vyrobí elektrická energia 3 kW/h.

Ako postaviť biomateriálový reaktor

Bioreaktory sú nádoby vyrobené z betónu s otvormi na odstraňovanie surovín. Pred výstavbou si musíte vybrať miesto na mieste. Veľkosť reaktora závisí od množstva biomasy, ktorú máte denne. Nádobu by mala naplniť do 2/3.

Ak je málo biomasy, namiesto betónovej nádoby si môžete vziať žehličku, napríklad obyčajný sud. Ale musí byť pevný, s kvalitnými zvarmi.

Množstvo vyrobeného plynu priamo závisí od objemu surovín. V malej nádobe sa to trochu ukáže. Aby ste získali 100 kubických metrov bioplynu, musíte spracovať tonu biologickej hmoty.

Na zvýšenie pevnosti inštalácie sa zvyčajne zakopáva do zeme. Reaktor musí mať vstupné potrubie na nakladanie biomasy a výstup na odstraňovanie použitého materiálu. V hornej časti nádrže musí byť otvor, cez ktorý sa bioplyn vypúšťa. Je lepšie ho uzavrieť vodným uzáverom.

Pre správnu reakciu musí byť nádoba hermeticky uzavretá, bez prístupu vzduchu. Vodný uzáver zabezpečí včasné odstránenie plynov, čo zabráni výbuchu systému.

Reaktor pre veľkú farmu

Jednoduchá schéma bioreaktora je vhodná pre malé farmy s 1-2 zvieratami. Ak vlastníte farmu, je najlepšie nainštalovať priemyselný reaktor, ktorý zvládne veľké množstvo paliva. Najlepšie je zapojiť špeciálne firmy, ktoré sa podieľajú na vývoji projektu a inštalácii systému.

Priemyselné komplexy pozostávajú z:

Medziskladovacie nádrže;
miešačka;
Malá kogeneračná jednotka, ktorá poskytuje energiu na vykurovanie budov a skleníkov, ako aj elektrinu;
Nádrže na fermentovaný hnoj používaný ako hnojivo.

Najúčinnejšou možnosťou je výstavba jedného komplexu pre niekoľko susedných fariem. Čím viac biomateriálu sa spracuje, tým viac energie sa získa vo výsledku.

Pred prijatím bioplynu musia byť priemyselné zariadenia koordinované so sanitárnou a epidemiologickou stanicou, požiarnou a plynovou inšpekciou. Sú zdokumentované, existujú špeciálne pravidlá pre umiestnenie všetkých prvkov.

Ako vypočítať objem reaktora

Objem reaktora závisí od množstva denne vyprodukovaného odpadu. Nezabúdajte, že pre efektívne kvasenie stačí naplniť nádobu len do 2/3. Zvážte aj čas fermentácie, teplotu a druh suroviny.

Hnoj sa najlepšie pred odoslaním do reaktora zriedi vodou. Spracovanie hnoja pri teplote 35-40 stupňov bude trvať asi 2 týždne. Na výpočet objemu určte počiatočný objem odpadu s vodou a pridajte 25-30%. Objem biomasy by mal byť každé dva týždne rovnaký.

Ako zabezpečiť aktivitu biomasy

Pre správnu fermentáciu biomasy je najlepšie zmes zohriať. V južných oblastiach prispieva teplota vzduchu k začiatku fermentácie. Ak bývate v severnom alebo v strednom pruhu, môžete pripojiť ďalšie vykurovacie telesá.

Na spustenie procesu je potrebná teplota 38 stupňov. Existuje niekoľko spôsobov, ako ho poskytnúť:

Cievka pod reaktorom, pripojená k vykurovaciemu systému;
Vyhrievacie prvky vo vnútri nádrže;
Priamy ohrev nádrže elektrickými ohrievačmi.

Biologická hmota už obsahuje baktérie, ktoré sú potrebné na výrobu bioplynu. Prebudia sa a začnú činnosť, keď teplota vzduchu stúpne.

Najlepšie je ohrievať ich automatickými vykurovacími systémami. Zapnú sa, keď studená hmota vstúpi do reaktora a automaticky sa vypnú, keď teplota dosiahne požadovanú hodnotu. Takéto systémy sú inštalované v kotloch na ohrev vody, možno ich kúpiť v obchodoch s plynovými zariadeniami.

Ak poskytnete ohrev na 30-40 stupňov, potom bude spracovanie trvať 12-30 dní. Závisí to od zloženia a objemu hmoty. Pri zahriatí na 50 stupňov sa aktivita baktérií zvyšuje a spracovanie trvá 3-7 dní. Nevýhodou takýchto inštalácií sú vysoké náklady na udržiavanie vysokej teploty. Sú porovnateľné s množstvom prijatého paliva, takže systém sa stáva neefektívnym.

Ďalším spôsobom, ako aktivovať anaeróbne baktérie, je miešanie biomasy. Môžete nezávisle nainštalovať hriadele do kotla a v prípade potreby vytiahnuť rukoväť, aby sa hmota premiešala. Ale je oveľa pohodlnejšie navrhnúť automatický systém, ktorý bude miešať hmotu bez vašej účasti.

Správne odvzdušnenie plynu

Bioplyn z hnoja sa odstraňuje cez horný kryt reaktora. Počas fermentácie musí byť pevne uzavretá. Zvyčajne sa používa vodný uzáver. Riadi tlak v systéme, so zvýšením krytu sa aktivuje vypúšťací ventil. Ako protizávažie sa používa závažie. Na výstupe sa plyn čistí vodou a ďalej prúdi potrubím. Čistenie vodou je potrebné na odstránenie vodnej pary z plynu, inak nebude horieť.

Pred premenou bioplynu na energiu je potrebné ho uskladniť. Malo by sa skladovať v zásobníku plynu:

Je vyrobený vo forme kupoly a inštalovaný na výstupe z reaktora.
Najčastejšie je vyrobený zo železa a pokrytý niekoľkými vrstvami farby, aby sa zabránilo korózii.
V priemyselných komplexoch je plynová nádrž samostatná nádrž.

Ďalšou možnosťou výroby plynovej nádrže je použitie vrecka z PVC. Tento elastický materiál sa napína, keď sa taška naplní. V prípade potreby dokáže uskladniť veľké množstvo bioplynu.

Podzemná elektráreň na biopalivá

Pre úsporu miesta je najlepšie vybudovať podzemné inštalácie. Toto je najjednoduchší spôsob, ako získať bioplyn doma. Ak chcete vybaviť podzemný bioreaktor, musíte vykopať dieru a vyplniť jej steny a dno železobetónom.

Na oboch stranách nádoby sú vytvorené otvory pre vstupné a výstupné potrubie. Okrem toho by výstupné potrubie malo byť umiestnené na dne nádoby na odčerpávanie odpadovej hmoty. Jeho priemer je 7-10 cm.V hornej časti je najlepšie umiestnený vtok s priemerom 25-30 cm.

Zhora je inštalácia uzavretá murivom a je inštalovaný držiak plynu na príjem bioplynu. Na výstupe z nádrže musíte urobiť ventil na reguláciu tlaku.

Bioplynová stanica môže byť zakopaná na dvore súkromného domu a napojená na kanalizáciu a odpad z hospodárskych zvierat. Spracovateľské reaktory dokážu plne pokryť potreby rodiny v elektrine a vykurovaní. Ďalšie plus pri získavaní hnojiva pre záhradu.

Bioreaktor typu „urob si sám“ je spôsob, ako získať energiu z pastevného materiálu a zarobiť peniaze z hnoja. Znižuje náklady na energiu farmy a zvyšuje ziskovosť. Môžete si ho vyrobiť sami alebo si ho nechať nainštalovať. Cena za to závisí od objemu, začína od 7 000 rubľov.

Malé inštalácie môžete namontovať doma. Aby som odbočil, poviem, že získavanie bioplynu vlastnými rukami nie je nejaký nový vynález. Dokonca aj v dávnych dobách sa bioplyn doma aktívne získaval v Číne. Táto krajina je stále lídrom v počte bioplynových staníc. Ale tu ako vyrobiť bioplynovú stanicu vlastnými rukami, čo je na to potrebné, koľko to bude stáť - to všetko sa pokúsim povedať v tomto a nasledujúcich článkoch.

Predbežný výpočet bioplynovej stanice

Pred pristúpením k nákupu alebo vlastnej montáži bioplynovej stanice je potrebné adekvátne posúdiť dostupnosť surovín, ich druh, kvalitu a možnosť nepretržitej dodávky. Nie každá surovina je vhodná na výrobu bioplynu. Suroviny, ktoré sa nehodia:

suroviny s vysokým obsahom lignínu;
suroviny obsahujúce piliny z ihličnatých stromov (s prítomnosťou živíc)
s vlhkosťou nad 94%
hnijúci hnoj, ako aj suroviny s plesňou alebo syntetické saponáty.

Ak je surovina vhodná na spracovanie, môžete pristúpiť k určeniu objemu bioreaktora. Celkový objem surovín pre mezofilný režim (teplota biomasy sa pohybuje od 25-40 stupňov, najbežnejší režim) nepresahuje 2/3 objemu reaktora. Denná dávka nie je väčšia ako 10% z celkovo naložených surovín.

Každá surovina sa vyznačuje tromi dôležitými parametrami:

hustota;
obsah popola;
vlhkosť.

Posledné dva parametre sú určené zo štatistických tabuliek. Surovina sa riedi vodou s prihliadnutím na dosiahnutie 80-92% vlhkosti. Pomer množstva vody a surovín sa môže meniť od 1:3 do 2:1. To sa robí, aby substrát získal požadovanú tekutosť. Tie. zabezpečiť prechod substrátu potrubím a možnosť jeho premiešania. Pre malé bioplynové stanice sa hustota substrátu môže rovnať hustote vody.

Skúsme na príklade určiť objem reaktora.

Povedzme, že farma má 10 kusov hovädzieho dobytka, 20 ošípaných a 35 sliepok. Exkrementy vychádzajú za deň: 55 kg z 1 hovädzieho dobytka, z 1 ošípanej - 4,5 kg a 0,17 kg z kurčiat. Objem denného odpadu bude: 10x55 + 20x4,5 + 0,17x35 = 550 + 90 + 5,95 = 645,95 kg. Zaokrúhlite na 646 kg. Obsah vlhkosti v exkrementoch ošípaných a hovädzieho dobytka je 86 % a v slepačom hnoji 75 %. Na dosiahnutie 85 % vlhkosti kuracieho hnoja pridajte 3,9 litra vody (asi 4 kg).

Ukazuje sa, že denná dávka nakladania surovín bude asi 650 kg. Plné zaťaženie reaktora: OS=10x0,65=6,5 tony a objem reaktora OP=1,5x6,5=9,75 m³. Tie. potrebujeme reaktor s objemom 10 m³.

Výpočet výnosu bioplynu

Tabuľka pre výpočet výťažnosti bioplynu v závislosti od druhu suroviny.

Druh suroviny	Výkon plynu, m³ na 1 kg sušiny	Výkon plynu m³ na 1 tonu pri 85% vlhkosti
Hnoj dobytka	0,25-0,34	38-51,5
Prasací hnoj	0,34-0,58	51,5-88
vtáčí trus	0,31-0,62	47-94
Konský trus	0,2-0,3	30,3-45,5
ovčím hnojom	0,3-0,62	45,5-94

Ak vezmeme rovnaký príklad, potom vynásobíme hmotnosť každého druhu suroviny príslušnými tabuľkovými údajmi a sčítame všetky tri zložky, dostaneme výťažok bioplynu približne 27-36,5 m³ za deň.

Aby som mohol navigovať požadované množstvo bioplynu, poviem, že priemerná rodina so 4 ľuďmi bude potrebovať 1,8-3,6 m³ na varenie. Na ohrev miestnosti 100 m² - 20 m³ bioplynu za deň.

Inštalácia a výroba reaktora

Ako reaktor možno použiť kovovú nádrž, plastovú nádobu, alebo ju postaviť z tehál, betónu. Niektoré zdroje uvádzajú, že preferovaným tvarom je valec, no v štvorcových konštrukciách postavených z kameňa alebo tehál sa vplyvom tlaku surovín tvoria trhliny. Bez ohľadu na tvar, materiál a miesto inštalácie musí reaktor:

byť vodotesné a plynotesné. V reaktore by nemalo dochádzať k miešaniu vzduchu s plynom. Medzi krytom a telesom musí byť tesnenie vyrobené z utesneného materiálu;
byť tepelne izolovaný;
odolávať všetkým zaťaženiam (tlak plynu, hmotnosť atď.);
mať poklop na opravu.

Inštalácia a výber tvaru reaktora sa robí pre každú farmu individuálne.

Téma výroby bioplynová stanica pre domácich majstrov veľmi rozsiahle. Preto sa v tomto článku zameriam práve na toto. V ďalšom článku si povieme o výbere ďalších prvkov bioplynovej stanice, cenách a kde sa dá kúpiť.

Plyn je široko používaný v priemysle vrátane chemického (napríklad suroviny na výrobu plastov), ako aj v každodennom živote. V domácich podmienkach sa plyn využíva na vykurovanie obytných súkromných a bytových domov, varenie, ohrev vody, ako palivo do áut a pod.

Z hľadiska životného prostredia je plyn jedným z najčistejších druhov paliva. V porovnaní s inými druhmi palív najmenšie množstvo emisií škodlivých látok.

Ale ak hovoríme o plyne, potom máme automaticky na mysli zemný plyn extrahovaný z útrob zeme.

Jedného dňa som narazil na článok v novinách, v ktorom sa hovorilo o tom, ako jeden starý otec zmontoval nenáročnú inštaláciu a získava plyn z hnoja. Táto téma ma veľmi zaujala. A rád by som hovoril o tejto alternatíve k zemnému plynu – to je bioplyn. Myslím si, že táto téma je celkom zaujímavá a užitočná pre bežných ľudí a najmä pre farmárov.

Na usadlosti akejkoľvek roľníckej farmy môžete využiť nielen energiu vetra, slnka, ale aj bioplynu.

Bioplyn- plynné palivo, produkt anaeróbneho mikrobiologického rozkladu organických látok. Technológia výroby plynu je ekologický, bezodpadový spôsob spracovania, recyklácie a dezinfekcie rôznych organických odpadov rastlinného a živočíšneho pôvodu.

Surovinou na výrobu bioplynu je obyčajný hnoj, lístie, tráva, vo všeobecnosti akékoľvek organické zvyšky: vrcholy, potravinový odpad, opadané lístie.

Výsledný plyn - metán - je výsledkom životnej činnosti metánových baktérií. Z metánu - nazývaného aj močiarny alebo horľavý plyn, 90-98% tvorí zemný plyn, ktorý sa používa v každodennom živote.

Výroba plynového zariadenia je veľmi jednoduchá. Potrebujeme hlavný kontajner, môžete si ho zvárať sami alebo použiť nejaký hotový, môže to byť čokoľvek. Na boky nádrže je potrebné nainštalovať tepelnú izoláciu pre použitie inštalácie v chladnom období. Zhora urobíme pár poklopov. Z jedného z nich pripevníme potrubie na odvzdušnenie plynu. Pre intenzívny fermentačný proces a vývoj plynu sa musí zmes pravidelne miešať. Preto musíte nainštalovať miešacie zariadenie. Ďalej sa plyn musí zhromažďovať a skladovať alebo používať na určený účel. Na zber plynu môžete použiť bežnú automobilovú komoru a potom, ak je tam kompresor, stlačiť a načerpať ho do valcov.

Princíp činnosti je pomerne jednoduchý: hnoj sa nakladá cez jeden poklop. Vo vnútri túto biomasu rozkladajú špeciálne metánové baktérie. Aby bol proces intenzívnejší, obsah sa musí premiešať a najlepšie zahriať. Na vykurovanie môžete nainštalovať potrubia, vo vnútri ktorých by mala cirkulovať horúca voda. Metán uvoľnený v dôsledku životnej činnosti baktérií trubicami sa dostáva do komôr auta a keď sa ho nahromadí dostatočné množstvo, pomocou kompresora ho stlačíme a prečerpáme do valcov.

V teplom počasí alebo pri použití umelého vykurovania môže zariadenie produkovať pomerne veľké množstvo plynu, asi 8 m 3 /deň.

Plyn je možné získať aj z domového odpadu zo skládok, problémom sú však chemikálie používané v každodennom živote.

Metánové baktérie sa nachádzajú v črevách zvierat a teda aj v hnoji. Aby však mohli začať pracovať, je potrebné obmedziť ich interakciu s kyslíkom, pretože to potláča ich životne dôležitú činnosť. Preto je potrebné vytvoriť špeciálne inštalácie, aby baktérie neprišli do kontaktu so vzduchom.

Vo výslednom bioplyne je koncentrácia metánu o niečo nižšia ako v zemnom plyne, preto pri jeho spaľovaní vyprodukuje o niečo menej tepla. Pri spaľovaní 1 m 3 zemného plynu sa uvoľňuje 7-7,5 Gcal, zatiaľ čo pri bioplyne - 6-6,5 Gcal.

Tento plyn je vhodný ako na vykurovanie (ešte máme všeobecné informácie o vykurovaní), tak aj na použitie v domácich kachliach. Náklady na bioplyn sú nízke a v niektorých prípadoch sú prakticky nulové, ak je všetko vyrobené z improvizovaných materiálov a chováte napríklad kravu.

Odpad z výroby plynu je biohumus - organické hnojivo, v ktorom v procese rozkladu bez prístupu kyslíka hnije všetko zo semien burín a zostávajú iba užitočné mikroelementy potrebné pre rastliny.

V zahraničí dokonca existujú metódy na vytváranie umelých plynových polí. Vyzerá to takto. Keďže veľkú časť odpadu z domácností tvoria organické látky, ktoré môžu hniť a produkovať bioplyn. Aby plyn začal vyčnievať, je potrebné zbaviť organickú hmotu interakcie so vzduchom. Preto sa odpad navíja po vrstvách a vrchná vrstva je vyrobená z plynotesného materiálu, ako je hlina. Potom sa vŕtajú studne a ťaží sa plyn ako z prírodných ložísk. A zároveň sa rieši viacero problémov, ide o likvidáciu odpadu a výrobu energie.

Za akých podmienok sa bioplyn vyrába?

Podmienky získavania a energetická hodnota bioplynu

Na zostavenie malého zariadenia je potrebné vedieť, z akých surovín a akou technológiou možno bioplyn získať.

Plyn sa získava v procese rozkladu (fermentácie) organických látok bez prístupu vzduchu (anaeróbny proces): trus domácich zvierat, slama, vršky, opadané lístie a iný organický odpad vznikajúci v individuálnej domácnosti. Z toho vyplýva, že bioplyn je možné získať z akéhokoľvek domáceho odpadu, ktorý sa môže rozkladať a kvasiť v tekutom alebo mokrom stave.

Proces rozkladu (fermentácie) prebieha v dvoch fázach:

Rozklad biomasy (hydratácia);
Splyňovanie (uvoľňovanie bioplynu).

Tieto procesy prebiehajú vo fermentore (anaeróbna bioplynová stanica).

Kal získaný po rozklade v bioplynových staniciach zvyšuje úrodnosť pôdy a zvyšuje úrodu o 10-50%. Takto sa získa cenné hnojivo.

Bioplyn pozostáva zo zmesi plynov:

metán - 55-75 %;
oxid uhličitý - 23-33%;
sírovodík - 7 %.

Metánová fermentácia je zložitý organický fermentačný proces – bakteriálny proces. Hlavnou podmienkou pre tento proces je prítomnosť tepla.

V procese rozkladu biomasy vzniká teplo, ktoré postačuje na priebeh procesu, na udržanie tohto tepla musí byť fermentor tepelne izolovaný. S poklesom teploty vo fermentore sa intenzita vývoja plynu znižuje, pretože mikrobiologické procesy v organickej hmote sa spomaľujú. Spoľahlivá tepelná izolácia bioplynovej stanice (biofermentora) je preto jednou z najdôležitejších podmienok jej normálnej prevádzky. Pri nakladaní hnoja do fermentora sa musí zmiešať s horúcou vodou s teplotou 35-40 ° C. To pomôže zabezpečiť potrebný režim jeho prevádzky.

Pri prekládke by sa tepelné straty mali udržiavať na minime.Biogas Engineering Assistance

Pre lepšie zahriatie fermentora môžete využiť „skleníkový efekt“. Na tento účel je nad kupolou inštalovaný drevený alebo ľahký kovový rám a pokrytý plastovým obalom. Najlepšie výsledky sa dosahujú pri teplote fermentovaného materiálu 30-32°C a vlhkosti 90-95%. V oblastiach stredného a severného pásu sa časť vyprodukovaného plynu musí v chladných obdobiach roka minúť na dohrievanie fermentovanej hmoty, čo komplikuje projektovanie bioplynových staníc.

Inštalácie sa dajú ľahko vybudovať v jednotlivých farmách vo forme špeciálnych fermentorov na fermentáciu biomasy. Hlavnou organickou surovinou na nakladanie do fermentora je hnoj.

Pri prvom naložení maštaľného hnoja by mal byť proces fermentácie minimálne 20 dní, prasacieho hnoja minimálne 30 dní. Pri nakladaní zmesi rôznych komponentov môžete získať viac plynu v porovnaní s nakladaním napríklad maštaľného hnoja.

Napríklad zmes trusu dobytka a hydinového trusu pri spracovaní produkuje až 70 % metánu v bioplyne.

Po stabilizácii fermentačného procesu je potrebné naložiť suroviny každý deň maximálne 10% z množstva hmoty spracovanej vo fermentore.

Pri fermentácii dochádza okrem tvorby plynu k dezinfekcii organických látok. Organický odpad sa zbavuje patogénnej mikroflóry, dezodorácia nepríjemných pachov.

Vzniknutý kal sa musí periodicky vykladať z fermentora, používa sa ako hnojivo.

Pri prvom naplnení bioplynovej stanice sa odoberaný plyn nespáli, stáva sa to preto, že prvý prijatý plyn obsahuje veľké množstvo oxidu uhličitého, asi 60 %. Preto ho treba vypustiť do atmosféry a po 1-3 dňoch sa prevádzka bioplynovej stanice stabilizuje.

Tabuľka č.1 - množstvo plynu získaného za deň počas fermentácie exkrementov jedného zvieraťa

Z hľadiska množstva uvoľnenej energie sa 1 m 3 bioplynu rovná:

1,5 kg uhlia;
0,6 kg petroleja;
2 kWh elektriny;
3,5 kg palivového dreva;
12 kg hnojových brikiet.

Výstavba malých bioplynových staníc

Obrázok 1 - Schéma najjednoduchšej bioplynovej stanice s pyramídovou kupolou: 1 - hnojisko; 2 - drážka - vodné tesnenie; 3 - zvon na zber plynu; 4, 5 - odbočné potrubie na odvod plynu; 6 - tlakomer.

Podľa obrázku 1 je rozmerovo vybavená jama 1 a kupola 3. Jama je obložená železobetónovými doskami hrúbky 10 cm, ktoré sú omietnuté cementovou maltou a pre tesnosť pokryté živicou. Zo strešnej krytiny je zvarený 3 m vysoký zvon, v ktorého hornej časti sa bude hromadiť bioplyn. Na ochranu proti korózii je zvon pravidelne natieraný dvoma vrstvami olejovej farby. Ešte lepšie je zvonček zvnútra prekryť červeným olovom. V hornej časti zvona je inštalovaná armatúra 4 na odvod bioplynu a manometer 5 na meranie jeho tlaku. Výstupná rúrka 6 plynu môže byť vyrobená z gumenej hadice, plastovej alebo kovovej rúrky.

Okolo jamy - fermentora je usporiadaná betónová drážka - vodný uzáver 2. naplnený vodou, do ktorého je spodná strana zvona ponorená 0,5 m.

Obrázok 2 - Zariadenie na odvádzanie kondenzátu: 1 - potrubie na odvádzanie plynu; 2 - potrubie v tvare U pre kondenzát; 3 - kondenzát.

Plyn je možné privádzať napríklad do kachlí kovovým, plastovým alebo gumeným potrubím. Aby v zime vplyvom zamŕzania kondenzovanej vody rúrky nezamŕzali, použije sa jednoduché zariadenie znázornené na obrázku 2: rúrka 2 v tvare U sa pripojí na potrubie 1 v najnižšom bode. Výška jeho voľnej časti musí byť väčšia ako tlak bioplynu (v mm vodného stĺpca). Kondenzát 3 odteká cez voľný koniec trubice a nebude dochádzať k úniku plynu.

Obrázok 3 - Schéma najjednoduchšej bioplynovej stanice s kužeľovou kupolou: 1 - hnojisko; 2 - kupola (zvonček); 3 - predĺžená časť odbočnej rúrky; 4 - potrubie na odstraňovanie plynu; 5 - drážka - vodné tesnenie.

V inštalácii znázornenej na obrázku 3 je jama 1 s priemerom 4 mm a hĺbkou 2 m vo vnútri obložená strešnou krytinou, ktorej plechy sú pevne zvarené. Vnútorný povrch zváranej nádrže je pokrytý živicou pre antikoróznu ochranu. Na vonkajšej strane horného okraja betónovej nádrže je usporiadaná prstencová drážka s hĺbkou 5 až 1 m, ktorá je naplnená vodou. Voľne nainštaluje vertikálnu časť kupoly 2 a uzavrie nádrž. Drážka naplnená vodou teda slúži ako vodný uzáver. Bioplyn sa zhromažďuje v hornej časti kupoly, odkiaľ je privádzaný cez výstupné potrubie 3 a ďalej potrubím 4 (alebo hadicou) na miesto použitia.

Do kruhovej nádrže 1 sa naplní asi 12 metrov kubických organickej hmoty (najlepšie čerstvého hnoja), ktorá sa naplní frakciou hnojovice (močom) bez pridania vody. Týždeň po naplnení začne fermentor pracovať. V tejto inštalácii je kapacita fermentora 12 metrov kubických, čo umožňuje postaviť ho pre 2-3 rodiny, ktorých domy sa nachádzajú v blízkosti. Takáto inštalácia môže byť postavená na dvore, ak rodina chová napríklad býkov alebo obsahuje niekoľko kráv.

Obrázok 4 - Schémy možností pre najjednoduchšie inštalácie: 1 - dodávka organického odpadu; 2 - nádoba na organický odpad; 3 - miesto zberu plynu pod kupolou; 4 - odbočné potrubie na odstránenie plynu; 5 - odstraňovanie kalu; 6 - tlakomer; 7 - kupola vyrobená z polyetylénovej fólie; 8 - vodný uzáver a; 9 - náklad; 10 - celolepené polyetylénové vrecko.

Štrukturálne a technologické schémy najjednoduchších malých zariadení sú znázornené na obrázku 4. Šípky označujú technologické pohyby počiatočnej organickej hmoty, plynu a kalu. Konštrukčne môže byť kupola pevná alebo vyrobená z polyetylénovej fólie. Pevná kupola môže byť vyrobená s dlhou valcovou časťou na hlboké ponorenie do spracovanej hmoty, plávajúca (obrázok 4, d) alebo vložená do hydraulického tesnenia (obrázok 4, e). , a. V najnovšej verzii je na fóliové vrecúško umiestnené závažie 9, aby sa vrecúško príliš nenafúklo a aby sa pod fóliou vytvoril dostatočný tlak.

Plyn, ktorý sa zhromažďuje pod kupolou alebo fóliou, sa dodáva cez plynovod na miesto použitia. Aby sa zabránilo výbuchu plynu, môže byť na výstupnom potrubí nainštalovaný ventil nastavený na určitý tlak. Nebezpečenstvo výbuchu plynu je však nepravdepodobné, pretože pri výraznom zvýšení tlaku plynu pod kupolou sa táto zdvihne v hydraulickom tesnení do kritickej výšky a prevráti sa, čím sa uvoľní plyn.

Produkciu bioplynu je možné znížiť vďaka tomu, že sa na povrchu organických surovín vo fermentore pri jeho fermentácii vytvorí kôra. Aby neprekážalo uvoľňovaniu plynu, rozbíja sa miešaním hmoty vo fermentore. Môžete miešať nie ručne, ale pripevnením kovovej vidlice zospodu ku kupole. Kupola stúpa v hydraulickom tesnení do určitej výšky, keď sa nahromadí plyn a klesá, keď sa používa.

V dôsledku systematického pohybu kupoly zhora nadol vidlice spojené s kupolou rozbijú kôru.

Vysoká vlhkosť a prítomnosť sírovodíka (do 0,5 %) prispieva k zvýšenej korózii kovových častí bioplynových staníc. Preto sa pravidelne kontroluje stav všetkých kovových prvkov fermentora a miesta poškodenia sa starostlivo chránia, najlepšie červeným olovom v jednej alebo dvoch vrstvách a následne sa v dvoch vrstvách natierajú ľubovoľnou olejovou farbou.

Obrázok 5. Schéma bioplynovej stanice s ohrevom: 1 - fermentor; 2 - drevený štít; 3 - plniace hrdlo; 4 - nádrž na metán; 5 - miešadlo; 6 - odbočné potrubie na odber vzoriek bioplynu; 7 - tepelnoizolačná vrstva; 8 - mriežka; 9 - vypúšťací ventil pre spracovanú hmotu; 10 - kanál na prívod vzduchu; 11 - dúchadlo.

Bioplynová stanica s ohrevom fermentovanej hmoty teplom , uvoľnený pri rozklade hnoja, v aeróbnom fermentore, je znázornený na obrázku 5. Jeho súčasťou je metánová nádrž - valcová kovová nádoba s plniacim hrdlom 3. vypúšťací ventil 9. mechanické miešadlo 5 a potrubie 6 na extrakciu bioplynu.

Fermentor 1 môže byť vyrobený obdĺžnikový a 3 drevené materiály. Na vyloženie spracovaného hnoja sú steny šťavy odnímateľné. Podlaha fermentora je roštová, vzduch je vháňaný cez technologický kanál 10 z dúchadla 11. Horná časť fermentora je pokrytá drevenými štítmi 2. Pre zníženie tepelných strát sú steny a dno opatrené tepelne izolačnou vrstvou 7.

Nastavenie funguje takto. Do metánovej nádrže 4 sa cez golovin 3 naleje vopred pripravený hnoj s vlhkosťou 88-92 %, výška hladiny je určená spodnou časťou plniaceho hrdla. Aeróbny fermentor 1 cez hornú otváraciu časť je naplnený podstielkovým hnojom alebo zmesou hnoja so sypkým suchým organickým plnivom (slama, piliny) s vlhkosťou 65-69%. Pri privádzaní vzduchu cez technologický kanál vo fermentore sa organická hmota začína rozkladať a uvoľňuje sa teplo. Stačí zohriať obsah nádoby na metán. V dôsledku toho sa uvoľňuje bioplyn. Hromadí sa v hornej časti nádrže na metán. Prostredníctvom odbočného potrubia 6 sa používa pre domáce potreby. V procese fermentácie sa hnoj v digestore premiešava pomocou miešadla 5.

Takáto inštalácia sa oplatí o rok len vďaka likvidácii odpadu v osobnej domácnosti. Približné hodnoty spotreby bioplynu sú uvedené v tabuľke 2.

Tabuľka č. 2 - približné hodnoty spotreby bioplynu

Poznámka: Jednotka môže pracovať v akomkoľvek klimatickom pásme.

Obrázok 6 - Schéma jednotlivej bioplynovej stanice IBGU-1: 1 - plniace hrdlo; 2 - mixér; 3 - odbočné potrubie, na odber vzoriek plynu; 4 - tepelnoizolačná vrstva; 5 - odbočné potrubie so žeriavom na vykladanie spracovanej hmoty; 6 - teplomer.

Samostatná bioplynová stanica (IBGU-1) pre rodinu s 2 až 6 kravami alebo 20-60 ošípanými alebo 100-300 hydinou (obrázok 6). Jednotka dokáže spracovať od 100 do 300 kg hnoja denne a vyprodukuje 100-300 kg ekologických organických hnojív a 3-12 m 3 bioplynu.