Instalație de biogaz bricolajă. Instalație de biogaz bricolajă: mituri pe internet și realitate rurală Fermier de instalații de biogaz

Proprietarii de case private situate în regiuni cu acces limitat la combustibili tradiționali ar trebui cu siguranță să își îndrepte atenția către instalațiile moderne de biogaz. Astfel de unități fac posibilă obținerea de biogaz dintr-o varietate de deșeuri organice și utilizarea acestuia pentru nevoi personale, inclusiv încălzirea spațiilor rezidențiale.

Gazul poate fi obținut din aproape orice biomasă - deșeuri din industria zootehnică, producția de alimente, agricultură, frunziș etc. În același timp, puteți construi o astfel de instalație cu propriile mâini.

Mecanismul de acțiune al instalațiilor de biogaz

Atât materiile prime omogene, cât și amestecurile de biomasă variată sunt potrivite pentru producerea de biogaz. O instalație de biogaz este o structură volumetrică etanșă echipată cu dispozitive pentru alimentarea cu materii prime, încălzirea biomasei, amestecarea componentelor, descărcarea biogazului rezultat într-un colector de gaz și, bineînțeles, protejarea structurii.

În reactor, sub influența bacteriilor anaerobe, are loc descompunerea rapidă a biomasei. În timpul fermentației materiilor prime organice se eliberează biogaz. Aproximativ 70% din compoziția unui astfel de gaz este reprezentată de metan, partea rămasă este dioxid de carbon.

Biogazul se caracterizează prin putere calorică excelentă, nu are miros sau culoare distinctă. În ceea ce privește proprietățile sale, biogazul nu este practic cu nimic inferior gazelor naturale tradiționale.

În țările dezvoltate se folosesc instalații suplimentare pentru purificarea biogazului din dioxid de carbon. Dacă doriți, puteți cumpăra aceeași instalație și puteți obține biometan pur.

Instalații de biogaz pe silozuri. 1 gropi de siloz. 2 Sistem de încărcare a biomasei. 3 Reactor. 4 Reactorul de post-fermentare. 5 Substrator. 6 Sistem de încălzire. 7 Centrală electrică. 8 Sistem de automatizare și control. 9 Sistem de conducte de gaz

În medie, o vaca sau alt animal care cântărește o jumătate de tonă este capabil să producă suficient gunoi de grajd pe zi pentru a produce aproximativ 1,5 m3 de biogaz. Gunoiul zilnic de la un porc mediu poate fi procesat în 0,2 m3 de biogaz, iar un iepure sau pui în 0,01-0,02 m3 de combustibil.

Spre comparație: 1 m3 de biogaz din gunoi de grajd furnizează aproximativ aceeași cantitate de energie termică ca 3,5 kg de lemn de foc, 1-2 kg de cărbune, 9-10 kW/h de energie electrică.

Cea mai simplă rețetă pentru un amestec pentru producerea de biogaz include următoarele componente:

• gunoi de grajd de vaca - aproximativ 1500 kg;
• frunze putrezite sau alte deșeuri organice – 3500 kg;
• apă – 65-75% din masa totală a componentelor anterioare. Apa trebuie mai întâi încălzită la aproximativ 35 de grade.

Această cantitate de biomasă va fi suficientă pentru a produce biogaz timp de șase luni de funcționare cu un consum moderat. În medie, biogazul începe să fie eliberat în decurs de 1,5-2 săptămâni după ce amestecul este încărcat în instalație.

Gazul poate fi folosit pentru a încălzi o casă și o varietate de clădiri comerciale și casnice.

Proiectarea unei instalații tipice de biogaz

Uzina de biogaz

Principalele componente ale unui sistem complet de biogaz sunt:

• reactor;
• sistem de alimentare cu humus;
• agitatoare;
• biomasă;
• suport de gaz;
• separator;
• parte de protectie.

O instalație de uz casnic va avea un design oarecum simplificat, totuși, pentru a fi completă, sunteți invitat să citiți descrierea tuturor elementelor enumerate.

Instalații de biogaz

Reactor

Această parte a instalației este de obicei asamblată din oțel inoxidabil sau beton. În exterior, reactorul arată ca un container mare sigilat, deasupra căruia se află o cupolă, de obicei de formă sferică.

În prezent, cele mai populare sunt reactoarele cu design pliabil, realizate folosind tehnologii inovatoare. Un astfel de reactor poate fi asamblat cu ușurință cu propriile mâini, cu o investiție minimă de timp. Dacă este necesar, poate fi ușor dezasamblat și transportat în alt loc.

Oțelul este convenabil deoarece puteți crea cu ușurință găuri în el pentru a conecta alte elemente ale sistemului. Betonul este superior oțelului în ceea ce privește rezistența și durabilitatea.

Sistem de alimentare cu biomasă

Această parte a instalației include un buncăr pentru primirea deșeurilor, o conductă de alimentare pentru alimentarea cu apă și o pompă cu șurub concepută pentru a trimite humus în reactor.

Un încărcător frontal este utilizat pentru a încărca componenta uscată în buncăr. Acasă, puteți face față acestei sarcini fără încărcător, folosind diverse mijloace improvizate, de exemplu, lopeți.

În buncăr amestecul este umezit până la o stare semi-lichidă. După atingerea nivelului dorit de umiditate, șurubul transferă masa semi-lichidă în compartimentul inferior al reactorului.

Agitatoare

Fermentarea humusului în reactor ar trebui să aibă loc uniform. Aceasta este una dintre cele mai importante condiții pentru asigurarea eliberării intensive a biogazului din amestec. Pentru a realiza cel mai uniform proces de fermentare al amestecului, proiectarea unei instalații tipice de biogaz include mixere cu acționări electrice.

Există mixere de tip submersibil și înclinat. Mecanismele submersibile pot fi coborâte în biomasă până la adâncimea necesară pentru a asigura amestecarea intensivă și uniformă a substratului. De obicei, astfel de mixere sunt plasate pe un catarg.

Instalarea mixerelor înclinate se realizează pe suprafețele laterale ale reactorului. Un motor electric este responsabil pentru rotirea șurubului din fermentator.

Sistem automat de incalzire

Pentru a produce cu succes biogaz, temperatura din interiorul sistemului trebuie menținută la +35-+40 de grade. În acest scop, sistemele automate de încălzire sunt incluse în proiect.

Sursa de caldura in acest caz este un cazan de apa calda, in situatii individuale Se folosesc unități de încălzire electrice.

Suport de gaz

Suport de gaz

Biogazul este colectat în acest element structural. Cel mai adesea, suportul de gaz este plasat pe acoperișul reactorului.

Producția de rezervoare moderne de gaz se realizează de obicei folosind clorură de polivinil, un material rezistent la lumina soarelui și la diferite fenomene naturale adverse.

Suport de gaz

În unele situații, în locul unui rezervor de gaz obișnuit, se folosesc pungi speciali. De asemenea, aceste dispozitive vă permit să creșteți temporar volumul biogazului produs.

Pentru fabricarea pungilor pentru gaz, se folosește o clorură de polivinil specială cu proprietăți elastice, care se poate umfla pe măsură ce volumul de biogaz crește.

Separator

Separator

Această parte a sistemului este responsabilă pentru uscarea deșeurilor de humus și producerea, dacă este necesar, de îngrășăminte de înaltă calitate.

Cel mai simplu separator constă dintr-un șurub și o cameră de separare. Camera este realizată sub formă de sită. Acest lucru permite ca biomasa să fie separată într-o componentă solidă și o parte lichidă.

Separator cu șurub presat

Humusul uscat este trimis în compartimentul de transport. Sistemul direcționează partea lichidă înapoi în camera de primire. Aici lichidul este folosit pentru a umezi noua materie primă.

Cea mai simplă instalație de biogaz DIY

Instalatie de biogaz pentru casa

O instalație de biogaz de uz casnic va avea un design oarecum simplificat, dar fabricarea ei trebuie abordată cu maximă responsabilitate.

Primul pas. Săpa o groapă. În esență, o instalație de biogaz este o groapă mare cu un finisaj special. Cea mai importantă și în același timp dificilă parte a fabricării sistemului în cauză este pregătirea corectă a pereților bioreactorului și a bazei acestuia.

Groapa trebuie sigilată. Consolidați baza și pereții cu plastic sau beton. În schimb, puteți cumpăra inele polimerice gata făcute, cu un fund solid. Astfel de dispozitive fac posibilă asigurarea etanșeității necesare a sistemului. Materialul își va păstra caracteristicile originale timp de mulți ani și, dacă este necesar, puteți înlocui cu ușurință inelul vechi cu unul nou.

Al doilea pas. Instalați un sistem de evacuare a gazelor. Acest lucru vă va scuti de nevoia de a cumpăra și instala agitatoare, datorită cărora timpul și banii cheltuiți pentru asamblarea instalației vor fi reduse semnificativ.

Cea mai simplă versiune a unui sistem de drenaj a gazelor este montată vertical conducte de canalizare fabricat din clorură de polivinil cu multe orificii pe tot corpul.

Selectați țevi de asemenea lungime încât marginile lor superioare să se ridice ușor peste nivelul superior al humusului încărcat.

Al treilea pas. Acoperiți stratul exterior al substratului cu film izolator. Datorită filmului, se vor crea condiții pentru acumularea de biogaz sub dom în condiții de ușoară presiune în exces.

Al patrulea pas. Instalați domul și montați țeava de evacuare a gazelor în punctul cel mai înalt.

Consumul de gaz ar trebui să fie regulat. În caz contrar, cupola de deasupra containerului de biomasă poate exploda pur și simplu. Vara, gazele se formează mai intens decât iarna. Pentru a rezolva această din urmă problemă, cumpărați și instalați încălzitoare adecvate.

Procedura și condițiile pentru utilizarea cu succes a unei instalații de biogaz

Randament mediu specific de biogaz

Astfel, nu este dificil să asamblați singur o simplă instalație de biogaz. Cu toate acestea, pentru funcționarea sa cu succes, trebuie să vă amintiți și să urmați câteva reguli simple.

Una dintre cele mai importante cerințe este ca masa organică încărcată să nu conțină substanțe care pot avea un impact negativ asupra activității vitale a microorganismelor anaerobe. Incluziunile interzise includ diferite tipuri de solvenți, medicamente antibacteriene și alte substanțe similare.

O serie de substanțe anorganice pot duce, de asemenea, la o deteriorare a funcționării bacteriilor. Având în vedere acest lucru, este interzis, de exemplu, diluarea humusului cu apa rămasă după spălarea hainelor sau spălarea mașinii.

Amintiți-vă: o instalație de biogaz este o unitate potențial explozivă, așa că urmați toate reglementările de siguranță relevante pentru funcționarea oricărui echipament de gaz.

Astfel, chiar și gunoiul de grajd și, în principiu, aproape tot ce ai încercat anterior să scapi, poate fi de folos în fermă. Trebuie doar să construiți corect o instalație de biogaz la domiciliu și foarte curând casa dumneavoastră va fi caldă. Urmați recomandările primite și nu veți mai fi nevoit să cheltuiți sume enorme pe încălzire.

Noroc!

Citește și articolul de pe site-ul nostru - instalație hidroponică do-it-yourself.

Video - Instalație de biogaz de bricolaj

svoimi-rykami.ru

Instalație de biogaz bricolajă

Articolul despre producția de biogaz a oferit baza teoretică pentru producerea de gaz metan din biomasă prin digestie anaerobă.

A fost explicat rolul bacteriilor în transformarea pas cu pas a substanțelor organice, cu o descriere a condițiilor necesare pentru producerea cât mai intensivă de biogaz. Acest articol va oferi implementări practice ale instalațiilor de biogaz, cu o descriere a unor modele de casă.

Deoarece prețurile la energie sunt în creștere, iar mulți proprietari de ferme de animale și ferme mici au probleme cu eliminarea deșeurilor, complexele industriale pentru producerea de biogaz și instalațiile mici de biogaz pentru locuințe private au devenit disponibile pentru vânzare. Folosind motoarele de căutare, un utilizator de internet poate găsi cu ușurință o soluție gata făcută la prețuri, astfel încât instalația de biogaz și prețul acesteia să răspundă nevoilor, să ia legătura cu furnizorii de echipamente și să convină asupra construcției unui generator de biogaz la domiciliu sau la fermă.

Complex industrial pentru producerea de biogaz

Bioreactor - baza unei instalații de biogaz

Containerul în care are loc descompunerea anaerobă a biomasei se numește bioreactor, fermentator sau rezervor de metan. Bioreactoarele pot fi complet sigilate, cu o cupolă fixă ​​sau plutitoare și au un design de clopot de scufundare. Bioreactoarele psicrofile cu clopot (care nu necesită încălzire) au forma unui rezervor deschis cu biomasă lichidă, în care este scufundat un recipient sub formă de cilindru sau clopot, unde este colectat biogazul.

Biogazul colectat pune presiune asupra cilindrului, făcându-l să se ridice deasupra rezervorului. Astfel, clopotul servește și ca suport de gaz - o instalație de depozitare temporară a gazului generat.

Bioreactor cu dom plutitor

Dezavantajul designului clopotului reactorului de biogaz este imposibilitatea amestecării substratului și încălzirii acestuia în perioadele reci ale anului. De asemenea, un factor negativ este un miros puternic și condițiile insalubre din cauza suprafeței deschise a unei părți a substratului.

În plus, o parte din gazul rezultat va scăpa în atmosferă, poluând mediul. Prin urmare, aceste bioreactoare sunt utilizate numai în fabricile artizanale de biogaz din țările sărace cu climă caldă.

Un alt exemplu de bioreactor cu dom plutitor

Pentru a preveni poluarea mediului și a elimina mirosurile neplăcute, reactoarele din instalațiile de biogaz pentru locuințe și industrii mari sunt proiectate cu un dom fix. Forma structurii în timpul formării gazului de mare importanță nu, dar atunci când se utilizează un cilindru cu un acoperiș în formă de cupolă, se realizează economii semnificative la materialele de construcție. Bioreactoarele cu dom fix sunt echipate cu conducte pentru adăugarea de noi porțiuni de biomasă și selectarea substratului uzat.

Un tip de bioreactor cu dom fix

Principalele tipuri de instalații de biogaz

Deoarece designul cel mai acceptabil este un dom fix, cele mai multe soluții de bioreactor gata făcute sunt de acest tip. În funcție de metoda de încărcare, bioreactoarele au design diferite și sunt împărțite în:

• Pe bază de porții, cu încărcare unică a întregii biomase și descărcare ulterioară completă după prelucrarea materiilor prime. Principalul dezavantaj al acestui tip de bioreactor este eliberarea neuniformă de gaz în timpul procesării substratului;
• încărcarea și descărcarea continuă a materiilor prime, obținându-se astfel eliberarea uniformă a biogazului. Datorită designului bioreactorului, în timpul încărcării și descărcării, producția de biogaz nu se oprește și nu apar scurgeri, deoarece conductele prin care se adaugă și se îndepărtează biomasa sunt realizate sub forma unui sigiliu de apă care previne scurgerea gazului.

Exemplu de bioreactor discontinuu

Reactoarele de biogaz în loturi pot avea orice design care previne scurgerea gazului. De exemplu, la un moment dat, în Australia, rezervoarele de metan canal cu un acoperiș gonflabil elastic erau populare, unde o ușoară presiune în exces în interiorul bioreactorului umfla o bula din polipropilenă durabilă. Când a fost atins un anumit nivel de presiune în interiorul bioreactorului, a fost pornit un compresor, pompând biogazul produs.

Bioreactoare cu canal cu suport elastic pentru gaz

Tipul de fermentație în această instalație de biogaz poate fi mezofil (încălzire scăzută). Datorită suprafeței mari a domului de umflare, bioreactoarele cu canal pot fi instalate numai în încăperi încălzite sau în regiuni cu un climat cald. Avantajul designului este că nu este nevoie de un receptor intermediar, dar marele dezavantaj este vulnerabilitatea domului elastic la deteriorarea mecanică.

Bioreactor cu canal mare cu rezervor elastic de gaz

Recent, bioreactoarele discontinue cu fermentarea uscată a gunoiului de grajd fără adăugarea de apă la substrat au câștigat popularitate. Deoarece gunoiul de grajd are propria sa umiditate, acesta va fi suficient pentru viața organismelor, deși intensitatea reacțiilor va scădea.

Bioreactoarele de tip uscat arată ca un garaj etanș cu ușile care se închid etanș. Biomasa este încărcată în reactor folosind un încărcător frontal și rămâne în această stare până la finalizarea întregului ciclu de formare a gazului (aproximativ șase luni), fără a fi nevoie să adăugați un substrat sau să îl amestecați.

Bioreactor lot cu încărcare printr-o ușă închisă ermetic

Instalație de biogaz DIY

Trebuie remarcat faptul că, în majoritatea bioreactoarelor, de regulă, numai zona de formare a gazului este sigilată, iar biomasa lichidă la intrare și la ieșire este sub presiune atmosferică. Presiunea excesivă în interiorul bioreactorului deplasează o parte din substratul lichid în duze, motiv pentru care nivelul de biomasă din acestea este puțin mai mare decât în ​​interiorul recipientului.

Liniile roșii din diagramă indică diferența de niveluri în bioreactor și conducte

Aceste modele de bioreactoare de casă sunt populare în rândul meșterilor populari care produc în mod independent instalații de biogaz cu propriile mâini pentru casă, permițând încărcarea și descărcarea manuală repetată a substratului. Atunci când fac bioreactoare cu propriile mâini, mulți meșteri experimentează cu containere complet sigilate, folosind mai multe tuburi de cauciuc din anvelopele vehiculelor mari ca suport de gaz.

Desen al unui suport de gaz realizat din camere interioare de tractor

În videoclipul de mai jos, un entuziast al producției de biogaz de casă, folosind butoaie umplute cu excremente de păsări ca exemplu, demonstrează posibilitatea producerii efective a gazelor combustibile acasă prin procesarea deșeurilor de pasăre în îngrășământ util. Singurul lucru care poate fi adăugat la designul descris în acest videoclip este că trebuie să instalați un manometru și o supapă de siguranță pe un bioreactor de casă.

Calcule de productivitate bioreactorului

Cantitatea de biogaz este determinată de masa și calitatea materiilor prime utilizate. Pe Internet puteți găsi tabele care indică cantitatea de deșeuri produse de diverse animale, dar pentru proprietarii care trebuie să îndepărteze gunoiul de grajd în fiecare zi, această teorie nu este de nici un folos, deoarece datorită propriei practici cunosc cantitatea și masa viitor substrat. Pe baza disponibilității materiilor prime regenerabile în fiecare zi, este posibil să se calculeze volumul necesar al bioreactorului și producția zilnică de biogaz.

Tabel pentru obținerea cantității de gunoi de grajd de la unele animale cu un calcul aproximativ al randamentului de biogaz

După ce au fost făcute calculele și proiectul bioreactorului a fost aprobat, construcția acestuia poate începe. Materialul poate fi un recipient din beton armat turnat în pământ sau zidărie etanșată cu un strat special care este folosit pentru tratarea piscinelor.

De asemenea, este posibil să se construiască rezervorul principal al unei instalații de biogaz de acasă din fier acoperit cu material anticoroziv. Bioreactoarele industriale mici sunt adesea fabricate din rezervoare de plastic de mare volum, rezistente la substanțe chimice.

Construcția unui bioreactor din zidărie

Instalațiile industriale de biogaz folosesc sisteme electronice de control și diverși reactivi pentru corecție. compozitia chimica substratul și nivelul de aciditate al acestuia, iar biomasei se adaugă substanțe speciale - enzime și vitamine care stimulează reproducerea și activitatea microorganismelor din interiorul bioreactorului. În procesul de dezvoltare a microbiologiei, se creează tulpini din ce în ce mai stabile și eficiente de bacterii metanogene, care pot fi achiziționate de la companii implicate în producția de biogaz.

Graficul arată că, cu utilizarea enzimelor, randamentul maxim de biogaz are loc de două ori mai repede

Nevoia de pompare și purificare a biogazului

Producția constantă de gaz într-un bioreactor de orice design duce la necesitatea de a pompa biogaz. Unele instalații primitive de biogaz pot arde gazul rezultat direct într-un arzător instalat în apropiere, dar instabilitatea presiunii în exces în bioreactor poate duce la dispariția flăcării cu eliberarea ulterioară de gaz otrăvitor. Utilizarea unei astfel de instalații primitive de biogaz conectată la o sobă este categoric inacceptabilă din cauza posibilității de otrăvire cu componentele toxice ale biogazului nepurificat.

Flacăra arzătorului la arderea biogazului trebuie să fie curată, uniformă și stabilă.

Prin urmare, aproape orice schemă de instalare a biogazului include rezervoare de stocare a gazelor și un sistem de purificare a gazelor. Ca complex de curățare de casă, puteți utiliza un filtru de apă și un recipient de casă umplut cu așchii de metal sau puteți achiziționa sisteme de filtrare profesionale. Un container pentru depozitarea temporară a biogazului poate fi realizat din camere din anvelope, din care gazul este pompat din când în când de către un compresor în butelii standard de propan pentru depozitare și utilizare ulterioară.

În unele țări africane, suporturile gonflabile de gaz sub formă de pernă sunt folosite pentru depozitarea și transportul biogazului.

Un bioreactor îmbunătățit cu un dom plutitor poate fi considerat o alternativă la utilizarea obligatorie a unui rezervor de gaz. Îmbunătățirea constă în adăugarea unui compartiment concentric, care formează un buzunar de apă, acționând ca un sigiliu de apă și împiedicând biomasa să intre în contact cu aerul. Presiunea din interiorul cupolei plutitoare va depinde de greutatea acestuia. Prin trecerea gazului printr-un sistem de curățare și un reductor, acesta poate fi folosit într-o sobă de uz casnic, aerisindu-l periodic din bioreactor.

Bioreactor cu dom plutitor și buzunar de apă

Măcinarea și amestecarea substratului într-un bioreactor

Agitarea biomasei este o parte importantă a procesului de biogaz, oferind bacteriilor acces la nutrienții care s-ar putea să se fi aglomerat în partea de jos a digestorului. Pentru ca particulele de biomasă să se amestece mai bine în bioreactor, acestea trebuie zdrobite mecanic sau manual înainte de încărcare în rezervorul de metan. În prezent, în instalațiile de biogaz industriale și de casă, sunt utilizate trei metode de amestecare a substratului:

1. agitatoare mecanice, actionate de un motor electric sau manual;
2. amestecarea prin circulație folosind o pompă sau elice care pompează substratul în interiorul bioreactorului;
3. amestecarea prin barbotare folosind purjarea biomasei lichide cu biogazul existent. Dezavantajul acestei metode este formarea de spumă pe suprafața substratului.

Săgeata indică șurubul de circulație de amestecare într-un bioreactor de casă

Amestecarea mecanică a substratului în interiorul bioreactorului se poate face manual sau automat prin pornirea motorului electric cu ajutorul unui temporizator electronic. Amestecarea cu jet de apă sau barbotare a biomasei poate fi efectuată numai cu motoare electrice controlate manual sau folosind un algoritm software.

Acest bioreactor este echipat cu un dispozitiv de amestecare mecanic.

Încălzirea substratului în instalații de biogaz mezofile și termofile

Temperatura optimă pentru formarea gazului este temperatura substratului între 35-50ºC. Pentru a menține această temperatură, bioreactorul poate fi echipat cu diverse sisteme incalzire - apa, abur, electric. Controlul temperaturii trebuie efectuat folosind un termostat sau termocupluri conectate la un actuator care reglează încălzirea bioreactorului.

De asemenea, trebuie să rețineți că o flacără deschisă va supraîncălzi pereții bioreactorului, iar biomasa din interior va arde. Un substrat ars va reduce transferul de căldură și calitatea încălzirii, iar peretele fierbinte al bioreactorului se va prăbuși rapid. Una dintre cele mai bune opțiuni este încălzirea apei din conducta de retur a sistemului de încălzire a locuinței. Este necesar să instalați un sistem de supape electrice pentru a putea opri încălzirea bioreactorului sau conectați încălzirea substratului direct de la boiler dacă este prea frig.

Sistem de incalzire electrica si apa pentru bioreactor

Încălzirea substratului într-un bioreactor folosind elemente de încălzire va fi benefică doar dacă este disponibilă energie electrică alternativă, obținută de la un generator eolian sau panouri solare. În acest caz, elementele de încălzire pot fi conectate direct la un generator sau baterie, ceea ce elimină convertoarele scumpe de tensiune din circuit. Pentru a reduce pierderile de căldură și a reduce costul încălzirii substratului într-un bioreactor, este necesar să îl izolați cât mai mult posibil folosind diferite materiale de izolare.

Izolarea bioreactorului cu material termoizolant

Experimente practice inevitabile atunci când construiești centrale de biogaz cu propriile mâini

Oricât de multă literatură citește un pasionat începător al autoproducției de biogaz și oricâte videoclipuri vizionează, în practică va trebui să învețe multe de unul singur, iar rezultatele, de regulă, vor fi departe de a fi cele calculate.

Prin urmare, mulți meșteri începători urmează calea experimentelor independente în producerea biogazului, începând cu containerele mici, determinând cât gaz produce mica lor uzină experimentală de biogaz din materiile prime disponibile. Prețurile componentelor, producția de metan și costurile viitoare ale construirii unei centrale de biogaz cu drepturi depline vor determina profitabilitatea și fezabilitatea acesteia.

În videoclipul de mai sus, maestrul demonstrează capacitățile instalației sale de biogaz, măsurând cât de mult biogaz este produs într-o zi. În cazul lui, atunci când în recipientul compresorului sunt pompate opt atmosfere, volumul gazului rezultat după recalculare ținând cont de volumul recipientului de 24 de litri va fi de aproximativ 0,2 m².

Acest volum de biogaz obținut dintr-un butoi de două sute de litri nu este semnificativ, dar, așa cum se arată în următorul videoclip al acestui maestru, această cantitate de gaz este suficientă pentru a arde un arzător de sobă timp de o oră (15 minute înmulțite cu patru atmosfere a unui cilindru, care este de două ori dimensiunea receptorului).

Într-un alt videoclip de mai jos, maestrul vorbește despre producerea de biogaz și îngrășăminte biologic pure prin procesarea deșeurilor organice într-o instalație de biogaz. Trebuie avut în vedere faptul că valoarea îngrășămintelor de mediu poate depăși costul gazului rezultat, iar apoi biogazul va deveni un produs secundar util al procesului de producere a îngrășămintelor de calitate. încă unul proprietate utilă materiile prime organice reprezintă capacitatea de a le stoca pentru o anumită perioadă pentru a fi utilizate la momentul potrivit.

infoelectrik.ru

Biogaz de bricolaj: tehnologie pentru producerea de combustibil alternativ din deșeuri biologice

Preocupată de criza energetică iminentă, omenirea încearcă în mod activ să dezvolte surse regenerabile de energie.

Alături de centralele solare și eoliene, au apărut instalații pentru producerea de combustibil gazos numit biogaz din deșeuri organice.

Lucrul minunat la această tehnologie este simplitatea ei: oricine o poate implementa la scară mică. Așadar, biogazul „do-it-yourself” – despre asta vom vorbi.

Dacă apariția panourilor solare și a generatoarelor eoliene datorăm descoperirilor oamenilor de știință, atunci în cazul biogazului nu au fost nevoiți să inventeze nimic - natura a făcut totul ea însăși. Acest tip de combustibil este un produs al activității vitale a bacteriilor speciale, care sunt numite colectiv hidrolitice, care formează acizi și care formează metan.

Din nume nu este greu de ghicit principala componentă a biogazului - este metanul, care se găsește și în gazul natural. În biogaz, acesta reprezintă 60% din volumul total. Aproximativ o treime (35%) este dioxid de carbon, restul de 5% sunt alte gaze, de exemplu, hidrogen sulfurat.

Schema schematică a unei instalații de biogaz

De unde provin aceste microorganisme minunate? Sunt microflore naturale care trăiesc în intestinele vitelor și își descompun conținutul. Aceste bacterii sunt excretate împreună cu gunoiul de grajd, care este folosit pentru a alimenta noul generator de gaz.

Când microbii sunt stabiliți într-un nou loc de reședință, „meniul” lor poate fi diversificat cu alte deșeuri. Orice materie organică va face: excrementele altor animale și păsări, plante și rumeguș, deșeuri din industria alimentară. Toate acestea sunt fermentate pentru a forma biogaz. În același timp, materiile prime sunt transformate în îngrășământ valoros.

O condiție prealabilă pentru activitatea vitală a metanogenilor și a altor bacterii este absența accesului la aer (astfel de microorganisme sunt numite anaerobe).

Factori care influențează producția de biogaz

Volumul de biogaz produs de o echipă prietenoasă de microbi în diferite condiții poate varia și depinde de o serie de factori.

Tipul materiei prime

Majoritatea biogazului poate fi obținut din deșeurile din industria alimentară care conțin pulpă de zahăr și cantități mari de grăsime. Cel mai puțin profitabil tip de materie primă este gunoiul de grajd.

Gunoi de grajd - materie prima pentru biogaz

Temperatură

Pe măsură ce temperatura crește, productivitatea bacteriilor crește. În funcție de condițiile de temperatură, generatoarele de gaz sunt împărțite în trei tipuri.

Psihrofil

Sunt instalatii neincalzite in care temperatura se mentine intre 18 si 25 de grade. În momentul de față nu sunt folosite aproape niciodată.

mezofil

Datorită încălzirii, temperatura este menținută în intervalul de la 25 la 40 de grade.

Avantaje:

• consum redus de energie;
• Compoziția de aminoacizi a îngrășămintelor este cât se poate de benefică.

Defecte:

• productivitate relativ scăzută a biogazului;
• lipsa efectului dezinfectant (materiile prime contin bacterii patogene care ar trebui eliminate).

Termofil

Se folosește încălzire intensivă, temperatura depășește 40 de grade.

Avantaje:

• performanta ridicata;
• bacteriile patogene mor.

Defecte:

• consum mare de energie;
• îngrășăminte de calitate scăzută.

Bioreactor cu gunoi de grajd termofil

Pentru fiecare tip de materie primă există un regim optim de temperatură. De ce nu poți încălzi reactorul la cea mai mare temperatură posibilă? Din două motive:

• din cauza cresterii costurilor la energie, profitabilitatea instalatiei va scadea;
• Pe măsură ce temperatura crește, crește și cantitatea de amoniac liber.

Această din urmă dependență duce la inhibarea generării de gaz (acest gaz este toxic pentru bacterii).

Metabolismul și libertatea de mișcare

Materia primă trebuie să fie suficient de lichefiată, astfel încât microbii și bulele de gaz să se poată mișca în ea. Pentru a face acest lucru, la instalație se adaugă apă caldă, aducând umiditatea încărcăturii la 85% iarna și până la 92% vara.

Pentru ca procesele metabolice să aibă loc mai bine în reactor, conținutul acestuia trebuie agitat din când în când (aproximativ la fiecare 4 până la 6 ore).

Timp de fermentare

Dacă materiile prime sunt descărcate înainte de termen, bacteriile nu vor avea timp să compenseze pierderea de număr și productivitatea coloniilor lor va scădea.

Dacă este ținut prea mult timp, productivitatea scade și din cauza lipsei de nutrienți.

În medie, timpul optim de fermentare este:

• pentru regimul psihrofil: 30 – 40 de zile sau mai mult;
• pentru mezofile: 10 – 20 zile;
• pentru termofile: 5 – 10 zile.

Echilibrul acido-bazic

Cea mai mare productivitate se observă la valori ale pH-ului de la 6,5 ​​la 8,5 (în funcție de materia primă).

Raportul carbon/azot

Valoarea optimă depinde din nou de materia primă. Ar trebui să existe de 10-20 de ori mai mult carbon decât azot.

Comparația biogazului cu combustibilii mai tradiționali

Punctele forte ale acestei tehnologii includ următoarele:

1. Materiile prime folosite pentru producerea biogazului sunt o resursă inepuizabilă și sunt gratuite.
2. Energia biogazului nu este legată de loc anume– materiile prime pentru instalare se gasesc in orice regiune.
3. Gamă largă de aplicații: biogazul poate acționa ca sursă de căldură, electricitate și combustibil pentru motor.

În ceea ce privește costurile de construcție (3–4 mii euro per kW de putere), centralele de biogaz sunt între centrale nucleare (5 mii euro pe 1 kW) și cărbune (2 mii euro pe 1 kW).

Instalatie pentru producerea biogazului

S-a dovedit în practică: cu cât puterea instalației este mai mare, cu atât energia generată cu ajutorul acesteia este mai ieftină. Rentabilitatea depinde și de tipul de materii prime utilizate.

Schema de organizare a producției de biogaz la domiciliu

La construirea unui generator de gaz cu o capacitate de peste 10 MW, care funcționează pe deșeuri alimentare, va trebui să cheltuiți aproximativ 2 mii de euro pentru fiecare kW de putere; totodată, o instalație cu o capacitate de până la 1 MW, folosind gunoi de grajd de vaca ca materie primă, va costa 7 mii de euro pe 1 kW.

Unitatea este formată din mai multe unități tehnologice.

Reactor

Este un container solid din beton armat acoperit cu izolatie termica cu mai multe orificii tehnologice. Reactorul trebuie să fie închis ermetic pentru a preveni intrarea aerului în interiorul său.

Sistem de alimentare cu biomasă

Pentru a încărca materii prime, instalația este echipată cu buncăr. Deșeurile sunt alimentate aici manual sau folosind un transportor.

Reactorului este alimentată și o conductă cu apă caldă.

Agitatoare

Lamele de amestecare sunt montate pe un arbore vertical, a cărui tijă se extinde printr-un orificiu etanș din capacul reactorului.

Dispozitivul este antrenat de un motor electric printr-un reductor.

Motorul electric poate fi pornit manual sau automat.

Sistem automat de incalzire

Încălzirea este instalată în partea inferioară a reactorului. Lichidul de răcire poate fi apă sau electricitate. Elementele de încălzire sunt pornite de un termostat setat la o anumită temperatură.

Suport de gaz

Acesta este recipientul în care intră biogazul generat în reactor.

Separator

După cum am menționat mai sus, biogazul este un amestec de diferite gaze. Separatorul vă permite să separați metanul de impurități pentru livrarea ulterioară către consumator.

Cea mai simplă instalație de biogaz DIY pentru casă

Un generator de biogaz de casă, desigur, este inferior ca caracteristici față de unitățile scumpe fabricate din fabrică, dar va necesita costuri inițiale semnificativ mai mici.

Pentru a-l construi veți avea nevoie de:

• inele din beton armat;
• buncăr din oțel;
• un capac masiv din oțel sau beton armat (există un caz cunoscut când un clopot greu a fost folosit ca capac);
• conducte de alimentare cu apă și de evacuare a produsului finit.

Volumul reactorului trebuie să depășească volumul de încărcare de 1,5 ori.

Schema de instalare

În cel mai simplu design, generatorul de gaz nu este echipat cu încălzire și un dispozitiv de amestecare. Lucrările la construcția instalației se desfășoară în următoarea secvență:

1. Este săpată o groapă de dimensiuni suficiente, al cărei fund este betonat.
2. Mai multe inele de beton armat sunt coborâte în groapă unul după altul, formând din ele un rezervor cilindric. Toate îmbinările trebuie sigilate cu mastic de bitum.
3. Recipientul de beton este acoperit cu izolație termică și hidroizolație, după care încep să umple groapa.
4. Un capac cu o trapă de încărcare care se închide ermetic este plasat deasupra reactorului. În timpul fermentației materiilor prime, în reactor se generează presiune ridicată, astfel încât capacul poate fi asigurat cu cabluri pentru fiabilitate. Nu ar fi de prisos să instalați în ea o supapă de siguranță cu o contragreutate sub formă de greutate.
5. Un buncăr trebuie atașat la trapa de încărcare.
6. Tot ce rămâne este să conectați conductele la reactor. În acest caz, pe linia de descărcare a produsului finit trebuie instalată o etanșare de apă.

Biomasa se prepară după cum urmează:

• Ar trebui să luați 3 părți de gunoi de grajd de vacă și 7 părți de reziduuri de plante putrezite - blaturi de legume, frunze, coji etc.
• Amestecul rezultat trebuie diluat cu apă, ridicându-și astfel umiditatea la 60% - 70%.

Pentru a crește productivitatea, puteți utiliza o schemă de instalare mai avansată, care include încălzirea apei. Generatorul de căldură va fi un cazan de apă caldă care funcționează pe combustibilul produs de instalație.

Instalație de biogaz DIY - desen

La încărcarea materiei prime, este suficient să o încălziți până la 35 de grade, după care temperatura sa ca urmare a fermentației va crește la 70 de grade.

După cum a arătat practica, o încărcare de 5 tone de biomasă face posibilă obținerea unei medii de aproximativ 40 de metri cubi zilnic în 6 luni. m de combustibil gazos.

Video pe tema

Fara comentarii

microclimat.pro

Instalație de biogaz bricolaj pentru o casă privată: recomandări pentru dispozitiv și un exemplu de aranjare a unui produs de casă

Un proprietar gospodar visează la resurse energetice ieftine, la eliminarea eficientă a deșeurilor și la obținerea de îngrășăminte. O instalație de biogaz pentru casă de bricolaj este o modalitate ieftină de a-ți realiza visul. Auto-asamblare Un astfel de echipament va costa o sumă rezonabilă de bani, iar gazul produs va fi un ajutor bun în gospodărie: poate fi folosit pentru gătit, încălzirea casei și alte nevoi.

Ce este necesar pentru a produce biogaz

Biogazul se formează ca urmare a fermentației unui substrat biologic. Este descompus de bacterii hidrolitice, formatoare de acizi și metan. Amestecul de gaze produs de bacterii este inflamabil, deoarece conţine un procent mare de metan.

Proprietățile sale nu sunt practic diferite de gazul natural, care este utilizat pentru nevoile industriale și casnice.

Dacă dorește, fiecare proprietar de casă poate achiziționa o instalație de biogaz fabricată industrial, dar este costisitoare, iar investiția se amortizează în 7-10 ani. Prin urmare, are sens să faci un efort și să faci un bioreactor cu propriile mâini

Biogazul este un combustibil prietenos cu mediul, iar tehnologia de producere a acestuia nu are un impact prea mare asupra mediului. În plus, deșeurile care trebuie eliminate sunt folosite ca materii prime pentru biogaz. Ele sunt plasate într-un bioreactor, unde are loc procesarea:

• Biomasa este expusă bacteriilor de ceva timp. Perioada de fermentare depinde de volumul de materii prime.
• Ca urmare a activității bacteriilor anaerobe, se eliberează un amestec inflamabil de gaze, care include metan (60%), dioxid de carbon (35%) și alte câteva gaze (5%). Fermentarea eliberează, de asemenea, hidrogen sulfurat potențial periculoasă în cantități mici. Este otrăvitor, așa că este extrem de nedorit ca oamenii să fie expuși la ea.
• Amestecul de gaze din bioreactor este purificat și furnizat într-un rezervor de gaz, unde este depozitat până când este utilizat în scopul propus.
• Gazul dintr-un suport de gaz poate fi utilizat în același mod ca și gazul natural. El merge la aparate electrocasnice– cuptoare pe gaz, cazane de încălzire etc.
• Biomasa descompusă trebuie îndepărtată în mod regulat din fermentator. Aceasta este forță suplimentară, dar efortul dă roade. După fermentare, materia primă se transformă în îngrășământ de înaltă calitate, care este folosit în câmpuri și grădini de legume.

O instalație de biogaz este benefică pentru proprietarul unei case private doar dacă are acces constant la deșeurile de la fermele de animale. În medie, de la 1 metru cub. Puteți obține 70-80 de metri cubi de substrat. biogaz, dar producția de gaz este inegală și depinde de mulți factori, inclusiv temperaturile biomasei. Acest lucru complică calculele.

Instalațiile de biogaz sunt ideale pentru ferme. Deșeurile animale pot furniza suficient gaz pentru a încălzi complet spațiile rezidențiale și anexele

Pentru ca procesul de producție a gazului să fie stabil și continuu, cel mai bine este să construiți mai multe instalații de biogaz și să adăugați substratul la fermentatoare cu o diferență de timp. Astfel de instalații funcționează în paralel, iar materiile prime sunt încărcate în ele secvenţial. Acest lucru garantează o producție constantă de gaz, astfel încât acesta să poată fi alimentat în mod continuu la aparatele electrocasnice.

În mod ideal, bioreactorul ar trebui să fie încălzit. La fiecare 10 grade de căldură crește producția de gaz la jumătate. Deși instalația de încălzire necesită investiții, se plătește cu o eficiență mai mare a designului

Echipamentele de casă pentru biogaz, asamblate din materiale vechi, sunt mult mai ieftine decât fabricile de producție industrială. Eficiența sa este mai mică, dar merită din plin investiția. Dacă aveți acces la gunoi de grajd și dorința de a depune propriile eforturi pentru a asambla și întreține structura, acest lucru este foarte profitabil.

Avantajele și dezavantajele sistemului

Instalațiile de biogaz au multe avantaje, dar există și o mulțime de dezavantaje, așa că înainte de a începe proiectarea și construcția ar trebui să cântăriți totul:

• Eliminarea deșeurilor. Datorită unei instalații de biogaz, puteți obține beneficii maxime din deșeurile care altfel ar trebui eliminate. Această eliminare este mai puțin periculoasă pentru mediu decât depozitarea deșeurilor.
• Reînnoirea materiilor prime. Biomasa nu este cărbune sau gaz natural, a căror extracție epuizează resursele. În agricultură, materiile prime apar în mod constant.
• Cantitate relativ mică de CO2. Când se produce gaz, mediul nu este poluat, dar atunci când este utilizat, o cantitate mică de dioxid de carbon este eliberată în atmosferă. Nu este periculos și nu este capabil să schimbe mediul în mod critic, deoarece... este absorbit de plante în timpul creșterii.
• Eliberare moderată de sulf. Când biogazul este ars, o cantitate mică de sulf este eliberată în atmosferă. Acesta este un fenomen negativ, dar amploarea lui poate fi văzută prin comparație: atunci când se arde gazul natural, poluarea mediului cu oxizi de sulf este mult mai mare.
• Loc de muncă stabil. Producția de biogaz este mai stabilă decât panourile solare sau turbinele eoliene. În timp ce energia solară și eoliană nu pot fi controlate, instalațiile de biogaz depind de activitatea umană.
• Pot fi utilizate mai multe setări. Gazul prezintă întotdeauna riscuri. Pentru a reduce daunele potențiale în cazul unui accident, mai multe instalații de biogaz pot fi dispersate pe tot amplasamentul. Dacă un sistem de mai multe fermentatoare este proiectat și asamblat corespunzător, acesta va funcționa mai stabil decât un singur bioreactor mare.
• Beneficii pentru agricultura. Unele tipuri de plante sunt plantate pentru a obține biomasă. Puteți alege cele care îmbunătățesc starea solului. De exemplu, sorgul reduce eroziunea solului și îi îmbunătățește calitatea.

Biogazul are și dezavantaje. Deși este un combustibil relativ curat, încă poluează atmosfera. Pot exista și probleme cu aprovizionarea cu biomasă vegetală. Proprietarii iresponsabili de plante o recoltează adesea în așa fel încât să epuizeze pământul și să perturbe echilibrul ecologic.

Cum se calculează rentabilitatea unei instalații

Balega de vacă este de obicei folosită ca materie primă pentru producția de biogaz. O vacă adultă poate produce suficient pentru a oferi 1,5 metri cubi. combustibil; porc – 0,2 metri cubi; pui sau iepure (în funcție de greutatea corporală) – 0,01-0,02 metri cubi. Pentru a înțelege dacă este mult sau puțin, îl puteți compara cu tipuri de resurse mai familiare.

1 metru cub biogazul furnizează aceeași cantitate de energie termică ca:

• lemn de foc – 3,5 kg;
• cărbune – 1-2 kg;
• electricitate – 9-10 kW/h.

Dacă cunoașteți greutatea aproximativă a deșeurilor agricole care vor fi disponibile în următorii ani și cantitatea de energie necesară, puteți calcula profitabilitatea unei instalații de biogaz.

Unul dintre principalele dezavantaje ale producției de biogaz este mirosul. Capacitatea de a folosi grămezi mici de compost este un mare plus, dar va trebui să suportați neplăcerile și să controlați cu atenție procesul pentru a nu provoca răspândirea agenților patogeni.

Pentru a-l introduce în bioreactor, se prepară un substrat, care include mai multe componente în următoarele proporții:

• gunoi de grajd (cea mai bună vacă sau porc) – 1,5 t;
• deșeuri organice (acestea pot fi frunze putrezite sau alte componente de origine vegetală) – 3,5 t;
• apă încălzită la 35 de grade (cantitatea de apă caldă se calculează astfel încât masa sa să fie de 65-75% din cantitatea totală de materie organică).

Calculul substratului a fost făcut pentru o singură așezare timp de șase luni, pe baza unui consum moderat de gaz. După aproximativ 10-15 zile, procesul de fermentație va da primele rezultate: gazul va apărea în cantități mici și va începe să umple depozitul. După 30 de zile, vă puteți aștepta la o producție completă de combustibil.

Utilajele pentru producerea biogazului nu sunt încă deosebit de răspândite în țara noastră. Acest lucru se datorează în mare măsură conștientizării slabe a oamenilor cu privire la avantajele și caracteristicile sistemelor de biogaz. În China și India, multe ferme mici sunt echipate cu instalații improvizate pentru a produce combustibil curat suplimentar

Dacă instalația funcționează corect, volumul de biogaz va crește treptat până când substratul putrezește. Performanța structurii depinde direct de rata de fermentare a biomasei, care, la rândul său, este legată de temperatura și umiditatea substratului.

Instrucțiuni pentru autoconstrucție

Dacă nu aveți experiență în asamblarea sistemelor complexe, este logic să selectați online sau să dezvoltați cel mai simplu desen al unei instalații de biogaz pentru o casă privată.

Cu cât designul este mai simplu, cu atât este mai fiabil și mai durabil. Mai târziu, când dezvoltați abilități în construirea și manipularea sistemului, puteți reface echipamentul sau instalați o instalare suplimentară.

Modelele industriale scumpe includ sisteme pentru amestecarea biomasei, încălzire automată, purificare a gazelor etc. Echipamentul de uz casnic nu este atât de complicat. E mai bine să colectezi instalare ușoarăși apoi adăugați elementele necesare

Când calculați volumul fermentatorului, ar trebui să vă concentrați pe 5 metri cubi. Această instalație vă permite să obțineți cantitatea de gaz necesară pentru a încălzi o casă privată cu o suprafață de 50 de metri pătrați, dacă o boiler sau o sobă pe gaz este folosită ca sursă de căldură. Aceasta este o cifră medie, deoarece Conținutul caloric al biogazului nu este de obicei mai mare de 6000 kcal/m3.

Pentru ca procesul de fermentație să decurgă mai mult sau mai puțin stabil, este necesar să se realizeze condițiile de temperatură corecte. Pentru a face acest lucru, bioreactorul este instalat într-o groapă de pământ sau izolarea termică fiabilă este gândită în avans. Încălzirea constantă a substratului poate fi asigurată prin plasarea unei conducte de încălzire a apei sub baza fermentatorului

Construcția unei centrale de biogaz poate fi împărțită în mai multe etape.

Etapa 1: pregătirea gropii pentru bioreactor

Aproape întreaga instalație de biogaz este subterană, așa că multe depind de modul în care a fost săpat și terminat groapa. Există mai multe opțiuni pentru întărirea pereților și etanșarea gropii - plastic, beton, inele polimerice.

Intensitatea fermentației substratului și eliberarea gazului depind de pregătirea pereților și a fundului bioreactorului, astfel încât groapa este atent consolidată, izolată și etanșată. Aceasta este etapa de lucru cea mai dificilă și cea mai consumatoare de timp

Soluția optimă este achiziționarea de inele polimerice gata făcute, cu fund solid. Acestea vor costa mai mult decât materialele disponibile, dar nu va fi necesară etanșare suplimentară. Polimerii sunt sensibili la sarcini mecanice, dar nu se tem de umiditate și substanțe chimice agresive. Nu pot fi reparate, dar dacă este necesar pot fi înlocuite cu ușurință.

Etapa 2: amenajarea scurgerii gazelor

Achiziționarea și instalarea mixerelor speciale pentru instalațiile de biogaz este o propunere costisitoare. Sistemul poate fi ieftinit prin instalarea de scurgere a gazelor. Este alcătuit din țevi de canalizare din polimer instalate vertical, cu multe găuri făcute în ele.

Pentru scurgerea gazelor, puteți alege țevi din metal sau polimer. Primele sunt mai puternice, iar cele din urmă sunt mai rezistente la influențele chimice. Este mai bine să acordați preferință polimerilor, deoarece metalul va rugini și putrezi rapid

Atunci când calculați lungimea conductelor de drenaj, ar trebui să vă concentrați pe adâncimea de umplere planificată a bioreactorului. Vârfurile țevilor trebuie să fie deasupra acestui nivel.

Etapa 3: dispunerea stratului izolator

Puteți încărca imediat substratul în bioreactorul finit. Este acoperit cu o peliculă astfel încât gazul eliberat în timpul procesului de fermentație să fie sub presiune ușoară. Când domul este gata, aceasta va asigura o alimentare normală cu biometan prin conducta de evacuare.

Etapa 4: instalarea cupolei și a conductelor

Etapa finală a asamblarii celei mai simple instalații de biogaz este instalarea părții superioare a domului. În punctul cel mai înalt al domului, o țeavă de evacuare a gazelor este instalată și extinsă până la suportul de gaz.

Spațiul liber al bioreactorului servește într-o oarecare măsură ca o instalație de stocare a gazelor, dar acest lucru nu este suficient pentru funcționarea în siguranță a instalației. Gazul trebuie consumat constant, altfel este posibilă o explozie de la presiunea excesivă sub dom

Recipientul bioreactorului este închis cu un capac etanș. Pentru a preveni amestecarea biometanului cu aerul, este instalată o etanșare cu apă. De asemenea, servește la purificarea gazelor. Este necesar să se prevadă o supapă de eliberare care să funcționeze dacă presiunea din fermentator este prea mare.

Două moduri de a încălzi un bioreactor

Microorganismele care procesează substratul sunt prezente constant în biomasă, dar pentru reproducerea lor intensivă au nevoie de o temperatură de 38 de grade sau mai mare. Pentru încălzire în perioadele reci, puteți folosi o bobină conectată la sistemul de încălzire a locuinței sau boiler electrice. Prima metodă este mai economică, deci este folosită mai des.

Cel mai simplu mod de a aranja încălzirea de jos este așezarea unei conducte din sistemul de încălzire, dar eficiența unui astfel de schimbător de căldură este relativ scăzută. Este mai bine să aranjați încălzirea externă, în mod ideal cu abur, astfel încât biomasa să nu se supraîncălzească

Instalația de biogaz nu trebuie să fie îngropată în pământ există și alte opțiuni de amenajare. Un exemplu de funcționare a unui sistem asamblat din butoaie este prezentat în videoclipul de mai jos.

Videoclipuri despre asamblarea și aranjarea sistemului

Deși nu este nimic complicat în asamblarea și amenajarea echipamentelor de biogaz, trebuie să fii extrem de atent la detalii. Erorile sunt inacceptabile, pentru că poate duce la explozii și distrugeri. Oferim instrucțiuni video care vă vor ajuta să înțelegeți structura plantelor, să le asamblați corect și să le completați cu dispozitive utile pentru o utilizare mai convenabilă a biogazului.

Videoclipul descrie cum funcționează și funcționează o instalație standard de biogaz:

Un exemplu de instalație de biogaz de casă. Tutorial video despre cum să configurați un sistem cu propriile mâini:

Instrucțiuni video pentru asamblarea unei instalații de biogaz dintr-un butoi:

Descrierea procesului de fabricație a mixerelor de substrat:

Descrierea detaliată a funcționării unui depozit de gaz de casă:

Oricât de simplă este instalația de biogaz aleasă pentru o locuință privată, nu trebuie să te zgarci cu ea. Dacă este posibil, este mai bine să cumpărați un bioreactor industrial pliabil. Dacă nu, fă-l din materiale de înaltă calitate și durabile: polimeri, beton sau oțel inoxidabil. Acest lucru vă va permite să creați un sistem de alimentare cu gaz cu adevărat fiabil și sigur acasă.

sovet-ingenera.com

Cum să instalați încălzirea într-o casă privată cu propriile mâini

Creșterea prețurilor la energie ne face să ne gândim la posibilitatea de a ne asigura noi înșine cu ele. O opțiune este o instalație de biogaz. Cu ajutorul lui, biogazul este obținut din gunoi de grajd, excremente și reziduuri vegetale, care, după purificare, poate fi folosit pentru aparatele pe gaz (sobe, cazane), pompat în butelii și folosit ca combustibil pentru mașini sau generatoare electrice. În general, procesarea gunoiului de grajd în biogaz poate satisface toate nevoile energetice ale unei locuințe sau fermei.

Construcția unei centrale de biogaz este o modalitate de a furniza în mod independent resurse energetice

Principii generale

Biogazul este un produs care se obține din descompunerea substanțelor organice. In timpul procesului de putrezire/fermentare se elibereaza gaze, colectand care poti satisface nevoile propriei gospodarii. Echipamentul în care are loc acest proces se numește „instalație de biogaz”.

Procesul de formare a biogazului are loc datorită activității vitale a diferitelor tipuri de bacterii care sunt conținute în deșeurile în sine. Dar pentru ca ei să „lucreze” activ, trebuie să creeze anumite condiții: umiditate și temperatură. Pentru a le crea, se construiește o centrală de biogaz. Acesta este un complex de dispozitive, a cărui bază este un bioreactor, în care are loc descompunerea deșeurilor, care este însoțită de formarea de gaze.

Există trei moduri de procesare a gunoiului de grajd în biogaz:

• Modul psihofil. Temperatura în instalația de biogaz este de la +5°C până la +20°C. În astfel de condiții, procesul de descompunere este lent, se formează mult gaz și calitatea acestuia este scăzută.
• mezofil. Unitatea intră în acest mod la temperaturi cuprinse între +30°C și +40°C. În acest caz, bacteriile mezofile se reproduc activ. În acest caz, se formează mai mult gaz, procesul de procesare durează mai puțin - de la 10 la 20 de zile.
• Termofilă. Aceste bacterii se înmulțesc la temperaturi de la +50°C. Procesul merge cel mai rapid (3-5 zile), debitul de gaz este cel mai mare (în condiții ideale, cu 1 kg de livrare poți obține până la 4,5 litri de gaz). Majoritatea tabelelor de referință pentru randamentul de gaz din procesare sunt date special pentru acest mod, așa că atunci când utilizați alte moduri, merită să faceți o ajustare mai mică.

Cel mai dificil lucru de implementat în instalațiile de biogaz este modul termofil. Acest lucru necesită izolație termică de înaltă calitate a instalației de biogaz, încălzire și un sistem de control al temperaturii. Dar la ieșire obținem cantitatea maximă de biogaz. O altă caracteristică a prelucrării termofile este imposibilitatea încărcării suplimentare. Celelalte două moduri - psihofil și mezofil - vă permit să adăugați zilnic o porție proaspătă de materii prime preparate. Dar, în modul termofil, timpul scurt de procesare face posibilă împărțirea bioreactorului în zone în care cota lor de materii prime va fi procesată cu timpi de încărcare diferiți.

Diagrama instalației de biogaz

Baza unei instalații de biogaz este un bioreactor sau un buncăr. Procesul de fermentație are loc în el, iar gazul rezultat se acumulează în el. Există și o buncăr de încărcare și descărcare; gazul generat este evacuat printr-o conductă introdusă în partea superioară. Urmează sistemul de tratare a gazelor - curățarea acestuia și creșterea presiunii din conducta de gaz la presiunea de lucru.

Pentru modurile mezofile și termofile, este necesar și un sistem de încălzire cu bioreactor pentru a ajunge la modurile necesare. În acest scop, se folosesc de obicei cazane pe gaz care funcționează cu combustibil produs. Din el, un sistem de conducte merge la bioreactor. De obicei, acestea sunt țevi din polimer, deoarece rezistă cel mai bine într-un mediu agresiv.

O instalație de biogaz are nevoie și de un sistem de amestecare a substanței. În timpul fermentației, la vârf se formează o crustă tare, iar particulele grele se depun. Toate acestea împreună agravează procesul de formare a gazelor. Mixerele sunt necesare pentru a menține o stare omogenă a masei prelucrate. Ele pot fi mecanice sau chiar manuale. Ele pot fi pornite cu temporizator sau manual. Totul depinde de modul în care este realizată instalația de biogaz. Un sistem automatizat este mai costisitor de instalat, dar necesită o atenție minimă în timpul funcționării.

În funcție de tipul locației, o instalație de biogaz poate fi:

• Overground.
• Semi-încastrat.
• Încastrat.

Cele încastrate sunt mai scumpe de instalat - este necesară o cantitate mare de lucrări de excavare. Dar atunci când sunt folosite în condițiile noastre, sunt mai bune - este mai ușor să organizați izolația, iar costurile de încălzire sunt mai mici.

Ce poate fi reciclat

O instalație de biogaz este în esență omnivoră - orice materie organică poate fi procesată. Orice gunoi de grajd și urină, reziduuri de plante sunt potrivite. Detergenții, antibioticele și substanțele chimice afectează negativ procesul. Este recomandabil să minimizați aportul lor, deoarece ucid flora care le procesează.

Gunoiul de grajd de bovine este considerat ideal, deoarece conține cantități mari de microorganisme. Dacă în fermă nu sunt vaci, la încărcarea bioreactorului, este indicat să adăugați o parte din gunoi de grajd pentru a popula substratul cu microflora necesară. Reziduurile de plante sunt pre-zdrobite și diluate cu apă. Materialele vegetale și excrementele sunt amestecate într-un bioreactor. Procesarea acestei „umplere” durează mai mult, dar la sfârșitul zilei, în modul corect, avem cel mai mare randament de produs.

Determinarea locației

Pentru a minimiza costurile de organizare a procesului, este logic să amplasăm instalația de biogaz aproape de sursa deșeurilor – în apropierea clădirilor în care sunt ținute păsări de curte sau animale. Este recomandabil să dezvoltați designul astfel încât încărcarea să aibă loc prin gravitație. Dintr-un hambar sau porci, puteți așeza o conductă pe o pantă prin care gunoiul de grajd va curge gravitațional în buncăr. Acest lucru simplifică foarte mult sarcina de întreținere a reactorului și, de asemenea, îndepărtarea gunoiului de grajd.

Cel mai indicat este să amplasați instalația de biogaz astfel încât deșeurile din fermă să poată curge prin gravitație

De obicei, clădirile cu animale sunt situate la o oarecare distanță de o clădire rezidențială. Prin urmare, gazul generat va trebui transferat către consumatori. Dar așezarea unei țevi de gaz este mai ieftină și mai ușoară decât organizarea unei linii pentru transportul și încărcarea gunoiului de grajd.

Bioreactor

Există cerințe destul de stricte pentru rezervoarele de procesare a gunoiului de grajd:

Toate aceste cerințe pentru construcția unei instalații de biogaz trebuie îndeplinite, deoarece asigură siguranță și creează condiții normale pentru procesarea gunoiului de grajd în biogaz.

Din ce materiale poate fi realizat?

Rezistența la medii agresive este principala cerință pentru materialele din care poate fi realizat un container. Substratul din bioreactor poate fi acid sau alcalin. În consecință, materialul din care este fabricat recipientul trebuie să tolereze bine diverse medii.

Nu multe materiale îndeplinesc aceste solicitări. Primul lucru care îmi vine în minte este metalul. Este durabil și poate fi folosit pentru a face recipiente de orice formă. Lucrul bun este că puteți folosi un container gata făcut - un rezervor vechi. În acest caz, construcția unei centrale de biogaz va dura foarte puțin. Dezavantajul metalului este că reacționează cu substanțele active chimic și începe să se deterioreze. Pentru a neutraliza acest dezavantaj, metalul este acoperit cu un strat protector.

O opțiune excelentă este un recipient bioreactor din polimer. Plasticul este neutru din punct de vedere chimic, nu putrezește, nu ruginește. Trebuie doar să alegeți dintre materiale care pot rezista la îngheț și la încălzire la temperaturi destul de ridicate. Pereții reactorului trebuie să fie groși, de preferință armați cu fibră de sticlă. Astfel de containere nu sunt ieftine, dar durează mult.

O opțiune mai ieftină este o instalație de biogaz cu un container din cărămizi, blocuri de beton sau piatră. Pentru ca zidaria sa reziste la sarcini mari, este necesara armarea zidariei (la fiecare 3-5 randuri, in functie de grosimea peretelui si de material). După finalizarea procesului de construcție a pereților, pentru a asigura impermeabilitatea la apă și gaze, este necesară tratarea ulterioară în mai multe straturi a pereților atât în ​​interior, cât și în exterior. Pereții sunt tencuiți cu o compoziție de ciment-nisip cu aditivi (aditivi) care asigură proprietățile necesare.

Dimensionarea reactorului

Volumul reactorului depinde de temperatura selectată pentru procesarea gunoiului de grajd în biogaz. Cel mai adesea, se alege mezofil - este mai ușor de întreținut și permite posibilitatea reîncărcării zilnice a reactorului. Producția de biogaz după atingerea modului normal (aproximativ 2 zile) este stabilă, fără supratensiuni sau scăderi (când se creează condiții normale). În acest caz, are sens să se calculeze volumul instalației de biogaz în funcție de cantitatea de gunoi de grajd generată în fermă pe zi. Totul este ușor de calculat pe baza datelor statistice medii.

Descompunerea gunoiului de grajd la temperaturi mezofile durează de la 10 la 20 de zile. În consecință, volumul este calculat prin înmulțirea cu 10 sau 20. La calcul, este necesar să se țină cont de cantitatea de apă necesară pentru a aduce substratul într-o stare ideală - umiditatea acestuia ar trebui să fie de 85-90%. Volumul găsit este crescut cu 50%, deoarece sarcina maximă nu trebuie să depășească 2/3 din volumul rezervorului - gazul ar trebui să se acumuleze sub tavan.

De exemplu, la o fermă sunt 5 vaci, 10 porci și 40 de găini. Practic, 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Pentru a aduce gunoiul de pui la 85% umiditate, trebuie să adăugați puțin mai mult de 5 litri de apă (adică încă 5 kg). Greutatea totală este de 331,8 kg. Pentru prelucrare in 20 de zile ai nevoie de: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - aproximativ 7 metri cubi doar pentru substrat. Înmulțim cifra găsită cu 1,5 (creștere cu 50%), obținem 10,5 metri cubi. Aceasta va fi valoarea calculată a volumului reactorului instalației de biogaz.

Trapele de încărcare și descărcare duc direct în rezervorul bioreactorului. Pentru ca substratul să fie distribuit uniform pe întreaga zonă, acestea sunt realizate la capete opuse ale recipientului.

La instalarea în profunzime a unei instalații de biogaz, conductele de încărcare și descărcare se apropie de corp într-un unghi ascuțit. În plus, capătul inferior al conductei ar trebui să fie sub nivelul lichidului din reactor. Acest lucru împiedică intrarea aerului în recipient. De asemenea, pe țevi sunt instalate supape rotative sau de închidere, care sunt închise în poziție normală. Se deschid numai în timpul încărcării sau descărcarii.

Deoarece gunoiul de grajd poate conține fragmente mari (elemente de așternut, tulpini de iarbă etc.), țevile de diametru mic se vor înfunda adesea. Prin urmare, pentru încărcare și descărcare, acestea trebuie să aibă un diametru de 20-30 cm. Acestea trebuie instalate înainte de începerea lucrărilor la izolarea instalației de biogaz, dar după montarea containerului.

Cel mai convenabil mod de funcționare al unei instalații de biogaz este încărcarea și descărcarea regulată a substratului. Această operație poate fi efectuată o dată pe zi sau o dată la două zile. Gunoiul de grajd și alte componente sunt precolectate într-un rezervor de depozitare, unde sunt aduse în starea necesară - zdrobite, dacă este necesar, umezite și amestecate. Pentru comoditate, acest recipient poate avea un agitator mecanic. Substratul pregătit este turnat în trapa de primire. Dacă plasați recipientul de primire la soare, substratul va fi preîncălzit, ceea ce va reduce costul menținerii temperaturii necesare.

Este recomandabil să se calculeze adâncimea de instalare a buncărului de primire, astfel încât deșeurile să curgă în el prin gravitație. Același lucru este valabil și pentru descărcarea în bioreactor. Cel mai bun caz este dacă substratul pregătit se mișcă prin gravitație. Și un oblon îl va îngrădi în timpul pregătirii.

Pentru a asigura etanșeitatea instalației de biogaz, trapele de pe buncărul de primire și din zona de descărcare trebuie să aibă o garnitură de cauciuc de etanșare. Cu cât este mai puțin aer în recipient, cu atât gazul va fi mai curat la ieșire.

Colectarea și îndepărtarea biogazului

Biogazul este îndepărtat din reactor printr-o conductă, al cărei capăt se află sub acoperiș, celălalt este de obicei coborât într-un sigiliu de apă. Acesta este un recipient cu apă în care este evacuat biogazul rezultat. Există o a doua țeavă în sigiliul de apă - este situată deasupra nivelului lichidului. Biogaz mai curat iese în el. O supapă de închidere a gazului este instalată la ieșirea din bioreactorul lor. Cea mai bună opțiune este una cu minge.

Ce materiale pot fi folosite pentru sistemul de transport al gazelor? Țevi metalice galvanizate și țevi de gaz din HDPE sau PPR. Acestea trebuie să asigure etanșeitatea cusăturilor și îmbinărilor sunt verificate cu spumă de săpun. Întreaga conductă este asamblată din țevi și fitinguri de același diametru. Fără contracții sau expansiuni.

Curățare de impurități

Compoziția aproximativă a biogazului rezultat este:

• metan - până la 60%;
• dioxid de carbon - 35%;
• alte substanțe gazoase (inclusiv hidrogen sulfurat, care dă gaz miros urât) — 5%.

Pentru ca biogazul să fie inodor și să ardă bine, este necesar să se elimine dioxidul de carbon, hidrogenul sulfurat și vaporii de apă din acesta. Dioxidul de carbon este îndepărtat într-un sigiliu de apă dacă se adaugă var stins pe fundul instalației. Un astfel de marcaj va trebui schimbat periodic (de îndată ce gazul începe să ardă mai rău, este timpul să îl schimbați).

Uscarea cu gaze se poate face în două moduri - prin realizarea de etanșări cu apă în conducta de gaz - prin introducerea secțiunilor curbate în conductă sub garniturile de apă, în care se va acumula condens. Dezavantajul acestei metode este necesitatea de a goli regulat sigiliul de apă - dacă există o cantitate mare de apă colectată, poate bloca trecerea gazului.

A doua modalitate este instalarea unui filtru cu silicagel. Principiul este același ca și în cazul unui sigiliu cu apă - gazul este furnizat gelului de silice și uscat de sub capac. Cu această metodă de uscare a biogazului, gelul de silice trebuie uscat periodic. Pentru a face acest lucru, trebuie să-l încălziți în cuptorul cu microunde pentru ceva timp. Se încălzește și umiditatea se evaporă. Puteți să-l umpleți și să îl utilizați din nou.

Pentru a îndepărta hidrogenul sulfurat, se folosește un filtru încărcat cu așchii de metal. Puteți încărca în container vechile cuveți de metal. Purificarea are loc exact în același mod: gazul este furnizat în partea inferioară a recipientului umplut cu metal. Pe măsură ce trece, este curățat de hidrogen sulfurat, colectat în partea superioară liberă a filtrului, de unde este evacuat printr-o altă țeavă/furtun.

Rezervor de gaz și compresor

Biogazul purificat intră într-un rezervor de stocare - un suport de gaz. Aceasta poate fi o pungă de plastic sigilată sau un recipient de plastic. Condiția principală este etanșeitatea la gaze; forma și materialul nu contează. Suportul de gaz stochează o sursă de biogaz. Din acesta, cu ajutorul unui compresor, gaz sub o anumită presiune (setată de compresor) este furnizat consumatorului - aragazului sau cazanului. Acest gaz poate fi folosit și pentru a genera energie electrică folosind un generator.

Pentru a crea o presiune stabilă în sistem după compresor, este recomandabil să instalați un receptor - un dispozitiv mic pentru nivelarea supratensiunii.

Dispozitive de amestecare

Pentru ca instalația de biogaz să funcționeze normal, este necesar să amestecați regulat lichidul în bioreactor. Acest proces simplu rezolvă multe probleme:

• amestecă o porțiune proaspătă a încărcăturii cu o colonie de bacterii;
• favorizează eliberarea gazului produs;
• egalizează temperatura lichidului, excluzând zonele mai calde și mai reci;
• mentine omogenitatea substratului, impiedicand tasarea sau plutirea unor componente.

De obicei, o mică fabrică de biogaz de casă are agitatoare mecanice care sunt conduse de puterea musculară. În sistemele cu volum mare, agitatoarele pot fi acționate de motoare care sunt activate de un temporizator.

A doua metodă este de a agita lichidul trecând o parte din gazul generat prin el. Pentru a face acest lucru, după ieșirea din metatanc, este instalat un T și o parte din gaz curge în partea inferioară a reactorului, de unde iese printr-un tub cu găuri. Această parte a gazului nu poate fi considerată un consum, deoarece încă intră din nou în sistem și, ca urmare, ajunge în rezervorul de gaz.

A treia metodă de amestecare este să pompați substratul de jos folosind pompe pentru fecale și să-l turnați în partea de sus. Dezavantajul acestei metode este dependența sa de disponibilitatea energiei electrice.

Sistem de incalzire si izolare termica

Fără încălzirea lichidului procesat, bacteriile psihofile se vor înmulți. Procesul de procesare în acest caz va dura 30 de zile, iar producția de gaz va fi mică. Vara, dacă există izolație termică și preîncălzire a încărcăturii, sunt posibile temperaturi de până la 40 de grade, când începe dezvoltarea bacteriilor mezofile, dar iarna o astfel de instalație este practic nefuncțională - procesele decurg foarte lent. La temperaturi sub +5°C practic îngheață.

Ce să încălziți și unde să-l amplasați

A primi cele mai bune rezultate utilizați încălzirea. Cea mai rațională este încălzirea apei de la un cazan. Cazanul poate funcționa cu energie electrică, combustibil solid sau lichid și îl puteți funcționa și cu biogazul produs. Temperatura maximă la care apa trebuie încălzită este de +60°C. Țevile mai fierbinți pot face ca particulele să se lipească de suprafață, reducând eficiența încălzirii.

De asemenea, puteți utiliza încălzirea directă - introduceți elemente de încălzire, dar în primul rând, este dificil să organizați amestecarea, în al doilea rând, substratul se va lipi de suprafață, reducând transferul de căldură, elementele de încălzire se vor arde rapid.

O instalație de biogaz poate fi încălzită folosind radiatoare de încălzire standard, pur și simplu țevi răsucite într-o bobină sau registre sudate. Este mai bine să folosiți țevi de polimer - metal-plastic sau polipropilenă. Conductele ondulate din oțel inoxidabil sunt, de asemenea, potrivite, sunt mai ușor de instalat, în special în bioreactoarele cilindrice verticale, dar suprafața ondulată provoacă lipirea sedimentelor, ceea ce nu este foarte bun pentru transferul de căldură.

Pentru a reduce posibilitatea depunerii particulelor pe elementele de încălzire, acestea sunt amplasate în zona agitatorului. Numai în acest caz totul trebuie proiectat astfel încât mixerul să nu atingă țevile. Se pare adesea că este mai bine să plasați încălzitoarele în partea de jos, dar practica a arătat că din cauza sedimentelor de pe fund, o astfel de încălzire este ineficientă. Deci este mai rațional să amplasezi încălzitoare pe pereții metatancului unei instalații de biogaz.

Metode de încălzire a apei

În funcție de metoda de aranjare a conductelor, încălzirea poate fi externă sau internă. Când este instalată intern, încălzirea este eficientă, dar repararea și întreținerea încălzitoarelor este imposibilă fără oprirea și pomparea sistemului. Prin urmare, se acordă o atenție deosebită selecției materialelor și calității conexiunilor.

Încălzirea crește productivitatea instalației de biogaz și reduce timpul de procesare a materiilor prime

Când încălzitoarele sunt amplasate în exterior, este necesară mai multă căldură (costul de încălzire a conținutului unei instalații de biogaz este mult mai mare), deoarece se cheltuiește multă căldură pentru încălzirea pereților. Dar sistemul este întotdeauna disponibil pentru reparații, iar încălzirea este mai uniformă, deoarece mediul este încălzit de pereți. Un alt avantaj al acestei soluții este că agitatoarele nu pot deteriora sistemul de încălzire.

Cum să izolați

Mai întâi, se toarnă un strat de nisip de nivelare pe fundul gropii, apoi un strat termoizolant. Poate fi argilă amestecată cu paie și argilă expandată, zgură. Toate aceste componente pot fi amestecate și turnate în straturi separate. Sunt nivelate până la orizont și se instalează capacitatea instalației de biogaz.

Laturile bioreactorului pot fi izolate cu materiale moderne sau cu metode clasice de modă veche. Una dintre metodele de modă veche este acoperirea cu lut și paie. Aplicați în mai multe straturi.

Materialele moderne includ spumă de polistiren extrudat de înaltă densitate, blocuri de beton celular cu densitate scăzută etc. Cea mai avansată tehnologic în acest caz este spuma poliuretanică (PPU), dar serviciile pentru aplicarea acesteia nu sunt ieftine. Dar rezultatul este izolarea termică fără sudură, care minimizează costurile de încălzire. Mai este unul material termoizolant- sticla spuma. Este foarte scump în plăci, dar așchiile sau firimiturile sale costă foarte puțin, iar din punct de vedere al caracteristicilor este aproape ideal: nu absoarbe umezeala, nu se teme de îngheț, tolerează bine sarcinile statice și are conductivitate termică scăzută.

Gazul biologic (biogazul) este o substanță care constă din dioxid de carbon (40%) și metan (60%). Analogii săi sunt gazul de mlaștină, gazul de mină, gazul de canalizare și metanul.

Dacă luăm ca exemplu gunoi de grajd, atunci dacă o întreprindere produce o tonă din aceste deșeuri biologice pe zi, din această cantitate de material se pot obține aproximativ 50 m 3 de gaz sau 100 kW de energie electrică sau 35 de litri de motorină. . Echipamentele pentru producția de biogaz se amortiza în doi până la trei ani, iar atunci când se utilizează alte tipuri de materii prime, perioada poate fi și mai scurtă - aproximativ un an și jumătate.

Beneficiile unei instalații de biogaz

O instalație de producție de biogaz va aduce companiei mai mult decât un profit monetar. Există, de asemenea, beneficii indirecte ale utilizării sale. De exemplu, va costa mult mai puțin decât instalarea de linii electrice, conducte de gaz, crearea de lagune sau generatoare diesel de rezervă.

Instalațiile de biogaz sunt complexe moderne de bioreactor. Acestea funcționează cu costuri minime și cu eficiență ridicată. Practic, echipamentele pentru producerea de biogaz sunt instalate pe baza întreprinderilor zootehnice, complexe de prelucrare a produselor agricole și a altor deșeuri.

Scopul instalației de biogaz

De regulă, instalațiile de producere a biogazului sunt utilizate pentru prelucrarea deșeurilor din industria alimentară și agricultură. Datorită unor astfel de echipamente, este posibilă nu numai utilizarea materialelor reziduale, ci și îmbunătățirea situației mediului în zonele de producție și procesare.

În plus, este prevăzută o sursă suplimentară de resurse energetice. De fapt, echipamentele de producere a biogazului scurtează ciclul substanțelor de multe ori, de la câțiva ani la câteva săptămâni.

Componentele pe care trebuie să le includă o instalație de biogaz

1. Recipient de omogenizare.
2. Reactor.
3. Incarcator de materii prime: solide sau lichide.
4. Suport de gaz.
5. Agitatoare.
6. Sistem de racordare la combustibil si apa.
7. Sistem de gaz.
8. Separator.
9. Statie de pompare.
10. Dispozitive de control.
11. Instrumentare și automatizare cu capacități de vizualizare.
12. Sistem de securitate.

Deșeurile de materie primă sunt furnizate periodic în reactor folosind un încărcător sau o stație de pompare. Reactorul este un rezervor din beton armat, izolat si incalzit, dotat cu mixere. Conține bacterii benefice care se hrănesc cu deșeuri și produc biogaz în timpul vieții.

Pentru ca bacteriile să fie în permanență viabile, acestea trebuie să fie hrănite cu alimente - deșeuri, să asigure o temperatură de cel mult 35 de grade și să se amestece din când în când. Gazul generat în timpul procesului este acumulat într-o instalație specială de depozitare (suport de gaz), iar apoi, după trecerea prin sistemul de curățare, este alimentat până la punctul final, către un cazan sau un generator electric. Reactorul este complet etanș și sigur.

Utilizarea biogazului

Biogazul este folosit ca combustibil pentru a genera căldură, abur, electricitate sau pentru alimentarea mașinilor. Echipamentele pentru producerea biogazului pot fi instalate și ca instalație de tratare la fermele de păsări, ferme, fabrici de procesare a cărnii, fabrici de alcool și zahăr.

Pentru întreprinderile noi, utilizarea unei astfel de instalații va reduce semnificativ costurile de pornire, deoarece va fi posibil să nu cheltuiți bani pe așezarea liniilor electrice, a conductelor de gaz, a nu instalați generatoare diesel și a nu construi rezervoare de depozitare a deșeurilor. Ca urmare, costurile de capital sunt reduse cu aproximativ 30-40% din costul echipamentelor pentru producerea de biogaz.

Tema combustibililor alternativi este relevantă de câteva decenii. Biogazul este o sursă de combustibil natural pe care o puteți produce și utiliza singur, mai ales dacă aveți animale.

Ce este

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

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

Producerea de biogaz cu propriile mâini acasă este posibilă cu condiția să locuiți într-un sat și să aveți acces la deșeurile 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 alternativă de energie. 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. Materiile prime folosite sunt:

• ape uzate;
• paie;
• iarbă;
• nămol de râu

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

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:

• încălzire;
• iluminat;
• încălzirea apei;
• funcţionarea motoarelor cu ardere internă.

Folosind un bioreactor, vă puteți crea propria bază de energie pentru a vă alimenta casa privată sau producția agricolă.

Centralele termice care utilizează biogaz sunt o modalitate alternativă de a încălzi o fermă privată sau un sat mic. Deșeurile organice pot fi transformate în energie electrică, ceea ce este mult mai ieftin decât rularea lor la șantier și plata facturilor la utilități. Biogazul poate fi folosit pentru gătit pe sobe cu gaz. Marele avantaj al biocombustibilului este că este o sursă de energie inepuizabilă, regenerabilă.

Eficiența biocombustibililor

Biogazul din gunoi și gunoi de grajd este incolor și inodor. Oferă aceeași cantitate de căldură ca și gazul natural. Un metru cub de biogaz oferă aceeași cantitate de 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, iar gunoiul de grajd își pierde proprietățile de îngrășământ. Deșeurile reciclate în timp util vor aduce multe mai multe beneficii agricultura.

Este ușor de calculat eficiența eliminării gunoiului de grajd în acest fel. O vaca medie produce 30-40 kg de gunoi de grajd pe zi. Această masă produce 1,5 metri cubi de gaz. Din această cantitate se generează 3 kW/h de energie electrică.

Cum se construiește un reactor de biomaterial

Bioreactoarele sunt recipiente din beton cu orificii pentru îndepărtarea materiilor prime. Înainte de construcție, trebuie să alegeți o locație 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 butoi de fier, 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 vei primi puțin din el. 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 deșeurilor. În partea de sus a rezervorului ar trebui 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 eliberarea în timp util a gazelor, ceea ce va împiedica explozia sistemului.

Reactor pentru o fermă mare

Un design simplu de bioreactor este potrivit pentru fermele mici cu 1-2 animale. Dacă dețineți o fermă, cel mai bine este să instalați un reactor industrial care poate gestiona volume mari de combustibil. Cel mai bine este să implicați companii speciale implicate în dezvoltarea proiectului și instalarea sistemului.

Complexele industriale constau din:

• Rezervoare de stocare intermediară;
• Instalatii de amestecare;
• O centrală termică mică care furnizează energie pentru încălzirea clădirilor și sere, precum și energie electrică;
• Containere pentru gunoi de grajd fermentat folosite 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 produce mai multă energie ca rezultat.

Inainte de a primi biogaz, instalatiile industriale trebuie sa fie avizate de catre statia sanitara si epidemiologica, inspectie de incendiu si gaze. Sunt documentate, există standarde speciale pentru amplasarea tuturor elementelor.

Cum se calculează volumul reactorului

Volumul reactorului depinde de cantitatea de deșeuri generată zilnic. Amintiți-vă că recipientul trebuie să fie plin doar la 2/3 pentru o fermentare eficientă. Luați în considerare, de asemenea, timpul de fermentație, temperatura și tipul de materie primă.

Cel mai bine este să diluați gunoiul de grajd cu apă înainte de a-l trimite la digestor. 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 fermentarea corectă a biomasei, cel mai bine este să încălziți amestecul. În regiunile sudice, temperatura aerului favorizează debutul fermentației. Dacă locuiți în nord sau în zona de 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 asigura acest lucru:

• O bobină sub reactor conectată la sistemul de încălzire;
• Elemente de încălzire în interiorul recipientului;
• Încălzirea directă a recipientului cu dispozitive electrice de încălzire.

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 cazanele de încălzire a apei, pot fi achiziționate de la magazinele de echipamente pe 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 temperaturilor ridicate. Sunt comparabile cu cantitatea de combustibil primită, astfel încât sistemul devine ineficient.

O altă modalitate de a activa bacteriile anaerobe este prin agitarea biomasei. Puteți instala singuri arborii în cazan și puteți muta 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.

Îndepărtarea corectă a gazului

Biogazul din gunoi de grajd este îndepărtat prin capacul superior al reactorului. Trebuie să fie închis ermetic în timpul procesului de fermentație. În mod obișnuit, se folosește un sigiliu de apă. Controlează presiunea din sistem când aceasta crește, capacul se ridică și se activează supapa de eliberare. O greutate este folosită ca contragreutate. La ieșire, gazul este purificat cu apă și curge mai departe prin tuburi. 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 să fie acumulat. Ar trebui depozitat într-un rezervor de benzină:

• 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 suport de gaz: folosiți o pungă din PVC. Acest material elastic se întinde pe măsură ce sacul se umple. Dacă este necesar, poate stoca cantități mari de biogaz.

Uzina subterana de producere a biocombustibililor

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 instala un bioreactor subteran, trebuie să săpați o groapă și să-i umpleți pereții și fundul cu beton armat.

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

Instalația este acoperită cu zidărie deasupra și este instalat un rezervor de gaz pentru a primi biogaz. La ieșirea recipientului trebuie să faceți o supapă pentru a regla presiunea.

O instalație de biogaz poate fi îngropată în curtea unei case private și la ea pot fi conectate canalizare și deșeuri animale. Reactoarele de reciclare pot acoperi complet nevoile de electricitate și încălzire ale unei familii. Un beneficiu suplimentar este obținerea de îngrășământ pentru grădina dvs.

Un bioreactor DIY este o modalitate de a obține energie din pășune și de a câștiga bani din gunoi de grajd. Reduce costurile cu energia fermă și crește profitabilitatea. Puteți să o faceți singur sau să comandați instalarea. Prețul depinde de volum, începând de la 7.000 de ruble.

Proprietarii de case private situate în regiuni cu acces limitat la combustibili tradiționali ar trebui cu siguranță să își îndrepte atenția către instalațiile moderne de biogaz. Astfel de unități fac posibilă obținerea de biogaz dintr-o varietate de deșeuri organice și utilizarea acestuia pentru nevoi personale, inclusiv încălzirea spațiilor rezidențiale.

Gazul poate fi obținut din aproape orice biomasă - deșeuri din industria zootehnică, producția de alimente, agricultură, frunziș etc. În același timp, puteți construi o astfel de instalație cu propriile mâini.

Atât materiile prime omogene, cât și amestecurile de biomasă variată sunt potrivite pentru producerea de biogaz. O instalație de biogaz este o structură volumetrică etanșă echipată cu dispozitive pentru alimentarea cu materii prime, încălzirea biomasei, amestecarea componentelor, descărcarea biogazului rezultat într-un colector de gaz și, bineînțeles, protejarea structurii.

În reactor, sub influența bacteriilor anaerobe, are loc descompunerea rapidă a biomasei. În timpul fermentației materiilor prime organice se eliberează biogaz. Aproximativ 70% din compoziția unui astfel de gaz este reprezentată de metan, partea rămasă este dioxid de carbon.

Biogazul se caracterizează prin putere calorică excelentă, nu are miros sau culoare distinctă. În ceea ce privește proprietățile sale, biogazul nu este practic cu nimic inferior gazelor naturale tradiționale.

În țările dezvoltate se folosesc instalații suplimentare pentru purificarea biogazului din dioxid de carbon. Dacă doriți, puteți cumpăra aceeași instalație și puteți obține biometan pur.

Instalații de biogaz pe silozuri. 1 gropi de siloz. 2 Sistem de încărcare a biomasei. 3 Reactor. 4 Reactorul de post-fermentare. 5 Substrator. 6 Sistem de încălzire. 7 Centrală electrică. 8 Sistem de automatizare și control. 9 Sistem de conducte de gaz

Comparația biogazului cu combustibilii mai tradiționali

În medie, o vaca sau alt animal care cântărește o jumătate de tonă este capabil să producă suficient gunoi de grajd pe zi pentru a produce aproximativ 1,5 m3 de biogaz. Gunoiul zilnic de la un porc mediu poate fi procesat în 0,2 m3 de biogaz, iar un iepure sau pui în 0,01-0,02 m3 de combustibil.

Spre comparație: 1 m3 de biogaz din gunoi de grajd furnizează aproximativ aceeași cantitate de energie termică ca 3,5 kg de lemn de foc, 1-2 kg de cărbune, 9-10 kW/h de energie electrică.

Cea mai simplă rețetă pentru un amestec pentru producerea de biogaz include următoarele componente:

• gunoi de grajd de vaca - aproximativ 1500 kg;
• frunze putrezite sau alte deșeuri organice – 3500 kg;
• apă – 65-75% din masa totală a componentelor anterioare. Apa trebuie mai întâi încălzită la aproximativ 35 de grade.

Această cantitate de biomasă va fi suficientă pentru a produce biogaz timp de șase luni de funcționare cu un consum moderat. În medie, biogazul începe să fie eliberat în decurs de 1,5-2 săptămâni după ce amestecul este încărcat în instalație.

Gazul poate fi folosit pentru a încălzi o casă și o varietate de clădiri comerciale și casnice.

Proiectarea unei instalații tipice de biogaz

Principalele componente ale unui sistem complet de biogaz sunt:

• reactor;
• sistem de alimentare cu humus;
• agitatoare;
• sistem automat de încălzire cu biomasă;
• suport de gaz;
• separator;
• parte de protectie.

O instalație de uz casnic va avea un design oarecum simplificat, totuși, pentru a fi completă, sunteți invitat să citiți descrierea tuturor elementelor enumerate.

Reactor

Această parte a instalației este de obicei asamblată din oțel inoxidabil sau beton. În exterior, reactorul arată ca un container mare sigilat, deasupra căruia se află o cupolă, de obicei de formă sferică.

În prezent, cele mai populare sunt reactoarele cu design pliabil, realizate folosind tehnologii inovatoare. Un astfel de reactor poate fi asamblat cu ușurință cu propriile mâini, cu o investiție minimă de timp. Dacă este necesar, poate fi ușor dezasamblat și transportat în alt loc.

Oțelul este convenabil deoarece puteți crea cu ușurință găuri în el pentru a conecta alte elemente ale sistemului. Betonul este superior oțelului în ceea ce privește rezistența și durabilitatea.

Sistem de alimentare cu biomasă

Această parte a instalației include un buncăr pentru primirea deșeurilor, o conductă de alimentare pentru alimentarea cu apă și o pompă cu șurub concepută pentru a trimite humus în reactor.

Un încărcător frontal este utilizat pentru a încărca componenta uscată în buncăr. Acasă, puteți face față acestei sarcini fără încărcător, folosind diverse mijloace improvizate, de exemplu, lopeți.

În buncăr amestecul este umezit până la o stare semi-lichidă. După atingerea nivelului dorit de umiditate, șurubul transferă masa semi-lichidă în compartimentul inferior al reactorului.

Agitatoare

Fermentarea humusului în reactor ar trebui să aibă loc uniform. Aceasta este una dintre cele mai importante condiții pentru asigurarea eliberării intensive a biogazului din amestec. Pentru a realiza cel mai uniform proces de fermentare al amestecului, proiectarea unei instalații tipice de biogaz include mixere cu acționări electrice.

Există mixere de tip submersibil și înclinat. Mecanismele submersibile pot fi coborâte în biomasă până la adâncimea necesară pentru a asigura amestecarea intensivă și uniformă a substratului. De obicei, astfel de mixere sunt plasate pe un catarg.

Instalarea mixerelor înclinate se realizează pe suprafețele laterale ale reactorului. Un motor electric este responsabil pentru rotirea șurubului din fermentator.

Sistem automat de incalzire

Pentru a produce cu succes biogaz, temperatura din interiorul sistemului trebuie menținută la +35-+40 de grade. În acest scop, sistemele automate de încălzire sunt incluse în proiect.

Sursa de caldura in acest caz este un cazan de apa calda in unele situatii, se folosesc unitati de incalzire electrice.

Biogazul este colectat în acest element structural. Cel mai adesea, suportul de gaz este plasat pe acoperișul reactorului.

Producția de rezervoare moderne de gaz se realizează de obicei folosind clorură de polivinil, un material rezistent la lumina soarelui și la diferite fenomene naturale adverse.

În unele situații, în locul unui rezervor de gaz obișnuit, se folosesc pungi speciali. De asemenea, aceste dispozitive vă permit să creșteți temporar volumul biogazului produs.

Pentru a face un sac de gaz, se folosește o clorură de polivinil specială cu proprietăți elastice, care se poate umfla pe măsură ce volumul de biogaz crește.

Această parte a sistemului este responsabilă pentru uscarea deșeurilor humusului și obținerea, dacă este necesar, de îngrășăminte de înaltă calitate.

Cel mai simplu separator constă dintr-un șurub și o cameră de separare. Camera este realizată sub formă de sită. Acest lucru permite ca biomasa să fie separată într-o componentă solidă și o parte lichidă.

Humusul uscat este trimis în compartimentul de transport. Sistemul direcționează partea lichidă înapoi în camera de primire. Aici lichidul este folosit pentru a umezi noua materie primă.

Cea mai simplă instalație de biogaz DIY

O instalație de biogaz de uz casnic va avea un design oarecum simplificat, dar fabricarea ei trebuie abordată cu maximă responsabilitate.

Primul pas.

Groapa trebuie sigilată. Consolidați baza și pereții cu plastic sau beton. În schimb, puteți cumpăra inele polimerice gata făcute, cu un fund solid. Astfel de dispozitive fac posibilă asigurarea etanșeității necesare a sistemului. Materialul își va păstra caracteristicile originale timp de mulți ani și, dacă este necesar, puteți înlocui cu ușurință inelul vechi cu unul nou.

Săpa o groapă. În esență, o instalație de biogaz este o groapă mare cu un finisaj special. Cea mai importantă și în același timp dificilă parte a fabricării sistemului în cauză este pregătirea corectă a pereților bioreactorului și a bazei acestuia.

Cea mai simplă versiune a unui sistem de drenaj a gazelor este țevile de canalizare fixate vertical, realizate din clorură de polivinil, cu multe găuri de-a lungul corpului.

Selectați țevi de asemenea lungime încât marginile lor superioare să se ridice ușor peste nivelul superior al humusului încărcat.

Al treilea pas. Acoperiți stratul exterior al substratului cu film izolator. Datorită filmului, se vor crea condiții pentru acumularea de biogaz sub dom în condiții de ușoară presiune în exces.

Al patrulea pas.

Consumul de gaz ar trebui să fie regulat. În caz contrar, cupola de deasupra containerului de biomasă poate exploda pur și simplu. Vara, gazele se formează mai intens decât iarna. Pentru a rezolva această din urmă problemă, cumpărați și instalați încălzitoare adecvate.

Instalați domul și montați țeava de evacuare a gazelor în punctul cel mai înalt.

Astfel, nu este dificil să asamblați singur o simplă instalație de biogaz. Cu toate acestea, pentru funcționarea sa cu succes, trebuie să vă amintiți și să urmați câteva reguli simple.

Procedura și condițiile pentru utilizarea cu succes a unei instalații de biogaz

Una dintre cele mai importante cerințe este ca masa organică încărcată să nu conțină substanțe care pot avea un impact negativ asupra vieții microorganismelor anaerobe. Incluziunile interzise includ diferite tipuri de solvenți, medicamente antibacteriene și alte substanțe similare.

Amintiți-vă: o instalație de biogaz este o unitate potențial explozivă, așa că urmați toate reglementările de siguranță relevante pentru funcționarea oricărui echipament de gaz.

Astfel, chiar și gunoiul de grajd și, în principiu, aproape tot ce ai încercat anterior să scapi, poate fi de folos în fermă. Trebuie doar să construiți corect o instalație de biogaz la domiciliu și foarte curând casa dumneavoastră va fi caldă. Urmați recomandările primite și nu veți mai fi nevoit să cheltuiți sume enorme pe încălzire.

O serie de substanțe anorganice pot duce, de asemenea, la deteriorarea funcționării bacteriilor. Având în vedere acest lucru, este interzis, de exemplu, diluarea humusului cu apa rămasă după spălarea hainelor sau spălarea mașinii.