Uafhængig produktion af biogas

Stigende energipriser får os til at tænke over muligheden for selv at forsyne dem.Én mulighed er et biogasanlæg.Med sin hjælp opnås biogas fra gødning, kuld og planterester, som efter rengøring kan bruges til gasapparater (komfurer, kedler), pumpet ind i cylindre og brugt som brændstof til biler eller elektriske generatorer.Generelt kan forarbejdning af gødning til biogas give alle et hus eller en gårds energibehov.

Bygning af et biogasanlæg - en måde at uafhængigt tilvejebringe energi

Generelle principper

Biogas er et produkt, deropnået ved nedbrydning af organiske stoffer.I processen med henfald /gæring frigøres gasser ved at opsamle disse, som du kan imødekomme behovene på din egen gård.Det udstyr, som denne proces sker i, kaldes et "biogasanlæg."

I nogle tilfælde er gasudbyttet for stort, derefter opbevares det i gastanke til brug under en utilstrækkelig mængde.Med den kompetente organisering af gasprocessen kan der være for meget, så kan overskuddet sælges.En anden indkomstkilde er fermenterede rester.Dette er en meget effektiv og sikker gødning - de fleste mikroorganismer dør under gæringsprocessen, plantefrø mister deres spiringsevne, parasitæg bliver ikke levedygtig.Fjernelse af sådan gødning til markerne har en positiv effekt på produktiviteten.

Betingelser for gasproduktion

Biogasdannelsesprocessen finder sted på grund af den vitale aktivitet af forskellige bakterier, der er indeholdt i selve affaldet.Men for at de aktivt skal "arbejde", er de nødt til at skabe visse betingelser: fugtighed og temperatur.For at skabe dem bygges et biogasanlæg.Dette er et kompleks af apparater, hvis basis er en bioreaktor, hvor nedbrydning af affald forekommer, som er ledsaget af gasdannelse.

​​

Organisering af cyklussen til forarbejdning af gødning og planteaffald til biogas

Der er tre metoder til forarbejdning af gødning til biogas:

  • Psykofil tilstand.Temperaturen i biogasanlægget er fra + 5 ° C til + 20 ° C.Under sådanne forhold er nedbrydningsprocessen langsom, der dannes meget gas, og dens kvalitet er lav.
  • Mesofil.Enheden går i denne tilstand ved temperaturer fra + 30 ° C til + 40 ° C.I dettesag propagere aktivt mesofile bakterier.I dette tilfælde dannes mere gas, behandlingsprocessen tager mindre tid - fra 10 til 20 dage.
  • Termofil.Disse bakterier formerer sig ved temperaturer fra + 50 ° C.Processen er den hurtigste (3-5 dage), gasproduktionen er den største (under ideelle forhold kan der opnås op til 4,5 liter gas fra 1 kg levering).De fleste af referencetabellerne på gasudgangen fra forarbejdning er angivet til denne bestemte tilstand, så når du bruger andre tilstande er det værd at foretage en nedjustering.

Det mest vanskelige i biogasanlæg er det termofile regime.Det kræver termisk isolering af høj kvalitet af et biogasanlæg, opvarmning og et temperaturreguleringssystem.Men ved output får vi den maksimale mængde biogas.Et andet træk ved termofil behandling er manglende evne til at genindlæse.De resterende to tilstande - psykofile og mesofile - giver dig mulighed for hver dag at tilføje en frisk portion tilberedte råvarer.Men i termofil tilstand giver den korte behandlingstid dig mulighed for at opdele bioreaktoren i zoner, hvor dens egen andel af råmaterialer med forskellige belastningstider vil blive behandlet.

Diagram over et biogasanlæg

Grundlaget for et biogasanlæg er en bioreaktor eller en bunker.Fermenteringsprocessen finder sted i den, og den opnåede gas akkumuleres i den.Der er også en lastning og losningstragle, den genererede gas udledes gennem et rør, der er indsat i den øverste del.Dernæst er gasforædlingssystemet - dets rensning og trykforøgelse i gasledningen til den arbejdende.

Anlæggets plan til forarbejdning af gødning til biogas

For mesofile og termofile tilstande er et bioreaktoropvarmningssystem også nødvendigt - for at nå de krævede tilstande.For at gøre dette bruges gaskedler, der kører på det producerede brændstof, normalt.Fra det går rørsystemet ind i bioreaktoren.Normalt er dette polymerrør, da de bedst tåler at være i et aggressivt miljø.

Et andet biogasanlæg har brug for et system til blanding af stoffet.Under gæring dannes en hård skorpe øverst, tunge partikler sætter sig ned.Alt dette sammen forværrer processen med dannelse af gas.For at opretholde en homogen tilstand af den forarbejdede masse og blandere er nødvendige.De kan være mekaniske eller endda manuelle.De kan startes med timer eller manuelt.Det hele afhænger af, hvordan biogasanlægget fremstilles.Et automatiseret system er dyrere at installere, men kræver et minimum af opmærksomhed under drift.

Det enkleste biogasanlæg fra en plasttønde

Biogasanlægget efter placeringstype kan være:

  • Over jorden.
  • Halvdybde.
  • Dybdegående.

De nedgravede er dyrere at installere - en stor mængde jordarbejde er påkrævet.Men når de arbejder under vores forhold, er de bedre - det er lettere at organisere isolering, minus opvarmningsomkostninger.

Hvad kan forarbejdes

Et biogasanlæg er i det væsentlige altetende - ethvert organisk stof kan behandles.Enhver gødning og urin, grøntsagrester.Vaskemidler, antibiotika, kemi påvirker processen negativt.Deres modtagelse er ønskelig for at minimere, da de dræber floraen, der er involveret i forarbejdning.

Hvor meget biogas der kan fås fra forskellige affald

Kvæggødning betragtes som ideel, fordi den indeholder store mængder mikroorganismer.Hvis der ikke er køer på gården, tilrådes det at tilføje en del af kuldet, når bioreaktoren lades for at udfylde underlaget med den krævede mikroflora.Plantenrester for-knuses, fortyndes med vand.Bioreaktoren blander plantematerialer og ekskrementer.En sådan "tankning" tager længere tid at behandle, men ved udgangen med den rigtige tilstand har vi det største udbytte.

Positionering

For at minimere omkostningerne ved at organisere processen er det fornuftigt at placere et biogasanlæg nær kilden til affald - i nærheden af ​​bygninger, hvor fjerkræ eller dyr holdes.Det er ønskeligt at udvikle designet så belastningen finder sted ved hjælp af tyngdekraften.Fra stalden eller svinestykket kan der lægges en rørledning ved en skråning, gennem hvilken gødning flyder ved hjælp af tyngdekraften ind i tragten.Dette forenkler i høj grad opgaven med at vedligeholde reaktoren og rengøre gylle.

Det er mest hensigtsmæssigt at arrangere biogasanlægget, så affald fra gården kan flyde efter tyngdekraft

Normalt er bygninger med dyr placeret i nogen afstand fra lejlighedsbygningen.Derfor skal den producerede gas overføres tiltil forbrugere.Men det er billigere og lettere at strække et gasrør end at organisere en linje til transport og lastning af gødning.

Bioreactor

Der stilles ganske strenge krav til tanken til forarbejdning af gødning:

  • Den skal være uigennemtrængelig for vand og gasser.Vandresistens skal virke i begge retninger: Væsken fra bioreaktoren skal ikke forurene jorden, og grundvandet bør ikke ændre den fermenterede masses tilstand.
  • Bioreaktoren skal have høj styrke.Det skal modstå massen af ​​et halvflydende underlag, gastrykket inde i tanken, det ydre tryk, der virker udefra.Generelt skal man under konstruktionen af ​​en bioreaktor være særlig opmærksom på dens styrke.

    Til husholdningsbrug og sæsonbestemt produktion af biobrændstoffer (i de varmere måneder) i små mængder er en plastbeholder med låg låg

  • Servicabilitet.Mere praktisk at bruge cylindriske beholdere - vandrette eller lodrette.Blanding kan organiseres i dem i hele lydstyrken; de danner ikke stillestående zoner. Rektangulære containere er lettere at implementere under konstruktion med egne hænder, men der dannes ofte revner i dem i hjørnerne, og underlaget stagnerer der.At blande det i hjørnerne er meget problematisk.

Alle disse krav til opførelse af et biogasanlæg skal være opfyldt, da de sikrer sikkerhed og skaber normale betingelser for forarbejdning af gødning til biogas.

Fra hvilke materialerkan fremstilles

Modstand mod aggressive medier er det vigtigste krav til materialer, hvorfra kapacitet kan fremstilles.Substratet i bioreaktoren kan have en sur eller alkalisk reaktion.Følgelig skal materialet, hvorfra beholderen er fremstillet, tåle forskellige medier.

Ikke mange materialer svarer på disse anmodninger.Den første ting, der kommer til at tænke på er metal.Det er holdbart, ud fra det kan du lave en beholder af enhver form.Hvad er godt, at du kan bruge en færdiglavet tank - en slags gammel tank.I dette tilfælde vil opførelsen af ​​et biogasanlæg tage meget lidt tid.Manglen på metal - det reagerer med kemisk aktive stoffer og begynder at kollapse.For at neutralisere dette minus belægges metallet med en beskyttende coating.

En fremragende mulighed er en polymerbioreaktors kapacitet.Plast er kemisk neutral, rådner ikke, ruster ikke.Du skal bare vælge mellem materialer, der tåler frysning og opvarmning til tilstrækkelig høje temperaturer.Reaktorens vægge skal være tykke, fortrinsvis forstærket med glasfiber.Sådanne containere er ikke billige, men de tjener i lang tid.

Det er muligt at bygge en bioreaktor til biogasproduktion fra mursten, men den skal være godt pudset ved hjælp af tilsætningsstoffer, der giver hydro og gas uigennemtrængelighed

En billigere mulighed- biogasanlæg med en kapacitet på mursten, betonblokke, sten.For at murværket kan modstå store belastninger, er det nødvendigt at forstærke murværket (i hver 3-5 række iafhængigt af tykkelsen på væggen og materialet).Efter afslutningen af ​​vægprocessen for at sikre vand og gas uigennemtrængelighed kræves efterfølgende flerlags behandling af væggene både indefra og udefra.Væggene er pudset med en cement-sand sammensætning med tilsætningsstoffer (tilsætningsstoffer), der giver de krævede egenskaber.

Bestemmelse af reaktorens størrelse

Reaktorens volumen afhænger af den valgte temperatur til forarbejdning af gødning til biogas.Oftest vælges en mesofil en - den er lettere at vedligeholde, og det antyder muligheden for daglig ekstra belastning af reaktoren.Produktion af biogas efter at have nået den normale tilstand (ca. 2 dage) er stabil uden burst og dips (under normale forhold).I dette tilfælde er det fornuftigt at beregne mængden af ​​biogasanlæg afhængigt af mængden af ​​gødning genereret i gården pr. Dag.Alt beregnes let baseret på gennemsnitsdata.

Dyrehold Dagligt ekskrementeringsvolumen Original fugtighed
Kvæg 55 kg 86%
Svin 4,5 kg 86%
Hønner 0,17 kg 75%

Gødningsnedbrydning vedMesofile temperaturer går fra 10 til 20 dage.Følgelig beregnes volumen ved at multiplicere med 10 eller 20. I beregningen er det nødvendigt at tage højde for den mængde vand, der er nødvendig for at bringe underlaget til sin ideelle tilstand - dets fugtighed skal være 85-90%.Det fundne volumen øges med 50%, da den maksimale belastningmå ikke overstige 2/3 af tankens volumen - gas skal samle sig under loftet.

For eksempel er der 5 køer, 10 svin og 40 kyllinger på gården.For væsentlige dannet 5 * 55 kg + 10 * 4,5 + 40 * kg 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg.For at bringe kylling gylle til luftfugtigheden på 85% er nødvendig for at tilføje lidt mere end 5 liter vand (dette er stadig 5 kg).Samlede totalvægt 331,8 kg er opnået.Til behandling i 20 dage, skal du: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - ca. 7 kubikmeter lige under underlaget.Vi multiplicerer det fundne tal med 1,5 (stigning med 50%), vi får 10,5 kubikmeter.Dette vil være den beregnede værdi af reaktorvolumen på biogasanlægget.

Af- og pålæsning af

lastning og losning luger fører direkte ind i tanken af ​​bioreaktoren.For at underlaget skal være jævnt fordelt over hele området, laves dem i de modsatte ender af beholderen.

kredsløb biogasreaktor uden pologreva

Når dykket installation fremgangsmåde til et biogasanlæg, lastning og losning rør er egnet til at rumme i en spids vinkel.Derudover skal den nedre ende af røret være under væskestanden i reaktoren.Dette eliminerer indtrængen af ​​luft ind i beholderen.Der er også installeret drejnings- eller afstandsventiler på rørene, der er lukket i normal position.De åbner kun for lastning og losning tid.

Som i gødningen kan være indeholdt store fragmenter (elementer kuld, græsstængler, etc.), vil den lille rørdiameter ofte blive tilstoppet.Derfor skal de være til 20-30 cm i diameter til lastning og losning. De skal monteres op tilstart på arbejdet med isolering af et biogasanlæg, men efter at tanken er installeret på plads.

Former for bioreaktorer og lokaliseringsmuligheder til lastning og losning af luger

Den mest praktiske driftsform for et biogasanlæg er med regelmæssig belastning og losning af underlaget.Denne operation kan udføres en gang om dagen eller en gang hver anden dag.Gødning og andre komponenter samles på forhånd i en opbevaringstank, hvor de bringes i den ønskede tilstand - de knuses, fugtes og blandes om nødvendigt.For nemheds skyld kan denne beholder have en mekanisk omrører.Det forberedte underlag hældes i modtagerlugen.Hvis du placerer den modtagende beholder i solen, forvarmes underlaget, hvilket reducerer omkostningerne ved at opretholde den krævede temperatur.

Det er ønskeligt at beregne installationsdybden på den modtagende tragt, så affaldet drænes ned i det ved tyngdekraft.Det samme gælder for udledning i bioreaktoren.Det bedste tilfælde er, hvis det forberedte underlag bevæger sig efter tyngdekraften.Og lukkeren blokerer den under forberedelsen.

Biogasanlæg med omrører og opvarmning

For at sikre, at biogasanlægget er tæt, skal lugerne på modtagerbeholderen og i udledningsområdet være forseglet med gummipakning.Jo mindre luftkapacitet, desto renere bliver udgangsgassen.

Opsamling og fjernelse af biogas

Fjernelse af biogas fra reaktoren foregår gennem et rør, hvor den ene ende er under taget, den anden normaltsænkes ned i vandforseglingen.Dette er en beholder med vand, hvori den resulterende biogas udledes.Der er et andet rør i vandforseglingen - det er placeret over væskeniveauet.Renere biogas kommer allerede ind i den.Ved udgangen fra deres bioreaktor installeres en gasafslutningsventil.Den bedste mulighed er bold.

Hvilke materialer kan bruges til et gasoverføringssystem?Galvaniserede metalrør og gasrør fra PND eller PPR.De skal sikre tæthed, sømme og samlinger kontrolleres ved hjælp af sæbe skum.Hele rørledningen samles fra rør og fittings med samme diameter.Uden begrænsninger og udvidelser.

Rensning fra urenheder

Den omtrentlige sammensætning af den opnåede biogas er:

Den omtrentlige sammensætning af biogassen

  • methan - op til 60%;
  • kuldioxid - 35%;
  • andre luftformige stoffer (inklusive svovlsulfid, der giver gassen en ubehagelig lugt) - 5%.

For at biogas skal være lugtfri og forbrænde godt, er det nødvendigt at fjerne kuldioxid, hydrogensulfid og vanddamp fra det.Fjernelse af kuldioxid finder sted i en vandlås, hvis fældet kalk tilsættes til bunden af ​​enheden.Et sådant bogmærke skal periodisk ændres (da gassen begynder at forbrænde - det er tid til at ændre sig).

Gassen kan tappes på to måder - ved at fremstille vandlåse i gasrørledningen - ved at indsætte buede sektioner i røret under vandlåsen, hvor kondensat ophobes.Ulempen ved denne metode er behovet for regelmæssig tømning af den hydrauliske lås - med en stor mængde opsamlet vandkan blokere passage af gas.

Den anden måde er at placere et filter med silicagel.Princippet er det samme som i den hydrauliske lås - gas tilføres silicagel, der drænes fra under dækslet fjernes.Med denne metode til dræning af biogas skal silicagel tappes med jævne mellemrum.For at gøre dette skal du varme det op i mikrobølgeovnen.Det varmer op, fugt fordamper.Du kan falde i søvn og bruge igen.

Filter til rengøring af biogas fra hydrogensulfid

Et filter med belastning fra metalspåner bruges til at fjerne hydrogensulfid.Du kan lægge gamle metalvaskeklude i beholderen.Rensning foregår på nøjagtig samme måde: gas tilføres den nederste del af tanken fyldt med metal.Ved passage renses det for hydrogensulfid, opsamlet i den øvre frie del af filteret, hvorfra det ledes gennem et andet rør /slange.

Gasholder og kompressor

Biogassen, der er blevet renset, overføres til en lagringstank - en gasholder.Det kan være en forseglet plastpose, en plastbeholder.Hovedbetingelserne er uigennemtrængelighed af gas, form og materiale betyder ikke noget.Gasstanken lagrer biogaslager.Fra den leveres allerede gas ved hjælp af en kompressor gas under et vist tryk (indstillet af kompressoren) til forbrugeren - til en gaskomfur eller kedel.Denne gas kan også bruges til at generere elektricitet ved hjælp af en generator.

En af mulighederne for gasholdere

For at skabe et stabilt tryk i systemet efter kompressoren er det ønskeligtinstaller modtageren - en lille enhed til nivellering af trykstød.

Blandeanordninger

For at biogasanlægget skal fungere normalt, er det nødvendigt med regelmæssig blanding af væsken i bioreaktoren.Denne enkle proces løser mange problemer:

​​
  • blander en frisk del af belastningen med en koloni af bakterier;
  • fremmer frigivelse af produceret gas;
  • udjævner væskens temperatur ekskl. Varmere og koldere områder;
  • fastholder underlaget ensartethed og forhindrer, at nogle komponenter falder sammen eller stiger.

Normalt har et lille hjemmelavet biogasanlæg mekaniske omrører, der drives af muskelkraft.I systemer med stort volumen kan motorer, der aktiveres af en timer, indstille bevægelsesrørere.

Typer af omrørere til bioreaktorer

Den anden måde er at blande væsken ved at passere gennem den en del af den producerede gas.For at gøre dette, efter at have forladt metatonen, placeres en tee, og en del af gassen strømmer ind i den nedre del af reaktoren, hvor den kommer ud gennem et rør med huller.Denne del af gassen kan ikke betragtes som en strømningshastighed, da den stadig kommer ind i systemet igen og som et resultat ender i gasstanken.

Den tredje metode til blanding er at pumpe underlaget til deres nedre del ved hjælp af fækale pumper og hælde det øverst.Ulempen ved denne metode er afhængigheden af ​​tilgængeligheden af ​​elektricitet.

Varmesystem og varmeisolering

Uden opvarmning af den forarbejdede opslæmning vil psykofile bakterier formere sig.Behandlingsprocessen i dette tilfælde vil vare fra 30 dage, og gasproduktionen vil være lille.Om sommeren med termisk isolering og forvarmning af belastningen er det muligt at nå temperaturer på op til 40 grader, når udviklingen af ​​mesofile bakterier begynder, men om vinteren er en sådan installation praktisk taget uvirksom - processerne fortsætter meget langsomt.Ved temperaturer under + 5 ° C fryser de praktisk talt.

Temperaturafhængighed af gødningsforarbejdning til biogas

Sådan opvarmes og hvor placeres den

For bedre resultaterbrug opvarmning.Det mest rationelle er vandopvarmning fra kedlen.Kedlen kan arbejde på elektricitet, fast eller flydende brændstof, du kan også køre den på den genererede biogas.Den maksimale temperatur, som vand skal opvarmes til, er + 60 ° C.Varmere rør kan forårsage, at partikler klæber til overfladen, hvilket resulterer i dårlig opvarmningsydelse.

Du kan bruge direkte opvarmning - indsæt varmeelementer, men for det første er det vanskeligt at organisere blanding, og for det andet vil underlaget klæbe til overfladen, hvilket reducerer varmeoverførslen, varmeelementer brænder hurtigt ud

Et biogasanlæg kan opvarmes ved hjælp af standardvarmeradiatorer, blot med rør, der er snoet ind i en spole, ved hjælp af svejste registre.Rør er bedre at bruge polymer - metal-plastik eller polypropylen.Rør frakorrugeret rustfrit stål, er det lettere at lægge dem, især i cylindriske vertikale bioreaktorer, men den korrugerede overflade provoserer bundfældning, hvilket ikke er meget godt til varmeoverførsel.

For at reducere muligheden for afsætning af partikler på varmeelementerne anbringes de i omrøreren af ​​blanderen.Kun i dette tilfælde er det nødvendigt at designe alt, så blanderen ikke kunne røre ved rørene.Det ser ofte ud til, at det er bedre at placere ovnerne under, men praksis har vist, at sådan opvarmning er ineffektiv på grund af sediment i bunden.Så det er mere rationelt at placere varmeovne på væggene i metatanken i et biogasanlæg.

Metoder til opvarmning af vand

Ifølge metoden til indretning af rørene kan opvarmningen være ekstern eller intern.Et internt sted er opvarmning effektiv, men reparation og vedligeholdelse af varmeapparater er ikke mulig uden at lukke ned og pumpe systemet ned.Derfor er valg af materialer og samlingernes kvalitet særlig opmærksom.

Opvarmning øger produktiviteten af ​​et biogasanlæg og reducerer forarbejdningstiden for råmaterialer

Med det eksterne arrangement af varmeapparater kræves der mere varme (omkostningerne til opvarmning af indholdet i et biogasanlæg er meget højere)da der bruges meget varme på opvarmning af væggene.Men systemet er altid tilgængeligt til reparation, og opvarmningen er mere ensartet, da miljøet opvarmes fra væggene.Et andet plus ved denne løsning er, at omrørere ikke kan beskadige varmesystemet.

Sådan isoleres

Først hældes et udjævningslag på bunden af ​​pitsand, derefter et varmeisolerende lag.Det kan være ler blandet med halm og ekspanderet ler, slagge.Alle disse komponenter kan blandes, kan hældes i separate lag.De er rettet ind i horisonten og indstiller biogasanlæggets kapacitet.

Siderne på en bioreaktor kan isoleres med moderne materialer eller klassiske bedstefarmetoder.Af de gammeldags metoder - lerbelægning med halm.Det påføres i flere lag.

Moderne materialer bruges til opvarmning af bioreaktorer

Ekstruderet polystyrenskum med høj densitet, luftbeton med lav tæthed, skummet polyurethanskum kan anvendes fra moderne materialer.Det mest teknologisk avancerede i dette tilfælde er polyurethanskum (PPU), men tjenesterne til dens anvendelse er ikke billige.Men det viser sig problemfri varmeisolering, hvilket minimerer opvarmningsomkostningerne.Der er et andet varmeisolerende materiale - skumglas.Det er meget dyrt i plader, men dets kamp eller krummer koster en hel del, og i henhold til dets egenskaber er det næsten perfekt: det absorberer ikke fugt, er ikke bange for frysning, tolererer statiske belastninger, har lav varmeledningsevne.