Mūsdienu sabiedrība arvien vairāk cenšas izmantot alternatīvus elektroenerģijas avotus, kas palīdz tikt galā ar resursu taupīšanas problēmu pasaulē, kā arī ļauj samazināt izmaksas par šo vai citu darbu veidu. Lai sasniegtu savus mērķus, cilvēki ir pielāgojušies dabas elementu enerģijas izmantošanai: ūdens, vēja, augsnes, saules, un papildus izmanto nestandarta degvielas veidus, kas viegli aizstāj tradicionālos.

Biogāzes stacija Jūsu mājai ļaus iegūt saražotās enerģijas avotu – biogāzi – pašu spēkiem. Šī degviela atradīs savu pielietojumu jebkura cilvēka ikdienā. Izdomāsim, kādas ir šī dizaina galvenās priekšrocības, kādiem nolūkiem to var izmantot un kā ar savām rokām izveidot vienkāršu biogāzes iekārtu.

Pielietojuma zona

Kam tiek izmantota šāda ierīce? Ekoloģiskās degvielas, biogāzes ražošanai, ko var izmantot saimniecībās, sadzīvē un uzņēmumos.

Biogāzi var izmantot, lai ražotu siltumu, elektroenerģiju un kā automašīnu degvielu. Instalācijas konfigurācijai un saturam ir daudz variāciju atkarībā no katram konkrētajam gadījumam nepieciešamās jaudas, izmantoto primāro izejvielu veida un iegūtā galaprodukta. Internetā var izpētīt dažādas biogāzes staciju fotogrāfijas, kas atšķiras viena no otras pēc noteiktiem parametriem.

Biogāzes stacijas darbības princips ir ārkārtīgi skaidrs, tāpēc tās izmantošana ir pieļaujama vienmēr un visur. Galvenais faktors, kas ietekmē agregāta uzstādīšanas nepieciešamību un iespējamību noteiktā vietā, ir pietiekama apjoma organisko izejvielu nodrošināšana darbam, kas būs nepieciešamas procesā.

Kā tas darbojas

Lai izprastu darbības principu, ir jāsaprot biogāzes stacijas uzbūve. Standarta vienība ietver šādas sastāvdaļas, daļas un detaļas:

• primāro organisko izejvielu konteiners;
• pārāk rupja materiāla drupinātāji (dažādi maisītāji, dzirnavas), ļaujot iegūt mazākas izejvielu frakcijas;
• gāzes turētājs – tvertne, kurā tiek uzkrāta saražotā biogāze;
• rezervuārs, konteiners, reaktors, kurā tiek veikts degvielas ražošanas process;
• caurules, pa kurām primārās izejvielas tiek nogādātas biodegvielas ražošanas tvertnē;
• sistēma, kas ļauj pārsūtīt biogāzi no rezervuāra uz gāzes tvertni un uz nākamajiem apstrādes posmiem;
• automatizētas sistēmas, drošības un procesu kontroles sistēmas.

Lai tuvāk iepazītos ar agregāta uzbūvi, var izpētīt biogāzes staciju diagrammas un rasējumus, kuros ir uzskatāmi attēlotas visas iekārtas sastāvdaļas un sastāvdaļas.

Darbības princips ir balstīts uz sākotnējo izejvielu (kas var būt dažādi lauksaimniecības vai rūpniecības atkritumi, piemēram, kūtsmēsli, meža produkti) fermentāciju un sekojošu sadalīšanos iekārtas bioreaktorā. Šis process notiek īpašu baktēriju ietekmē.

Rezervuārā veikto procesu rezultātā rodas biogāze, kas sastāv no metāna, sērūdeņraža, CO2, amonjaka, N u.c.

Ierīcē notiekošo procesu galvenie posmi:

• organisko izejvielu piegāde konteineros;
• iekrauto atkritumu malšana un tālāka transportēšana reaktorā, vienlaicīga biomasas karsēšana;
• sadalīšanās procesa sākums noslēgtā bioreaktorā, ideālā temperatūra tā darbībai: + 40 grādi pēc Celsija;
• biogāzes (gāzes turētājā) un biomēslojuma (speciālā atsevišķā reaktora tvertnē) veidošana;
• biogāzes nokļūšanu attīrīšanas sistēmā un tās turpmāko paredzēto izmantošanu cilvēkiem (patēriņam mājsaimniecībā, siltuma vai elektroenerģijas ražošanai);
• biomēslojuma izmantošana no reaktora paredzētajam mērķim.

Kā to izdarīt pats

Biogāzes iekārtu lauksaimniecībai vai mājsaimniecībai var izgatavot cilvēks, kuram ir nepieciešamie instrumenti, zināšanas santehnikā un metināšanas pamatiemaņas.

Veikto darbību secība būs šāda:

• bioreaktora korpusa izgatavošana, ko izmanto fermentācijas veikšanai (trauks var būt no metāla vai betona);
• vāku uzstādīšana tvertnes augšpusē, caurumi sānu sienās, kas nepieciešami izejvielu iekraušanai un attiecīgi izkraušanai;
• gāzes tvertnes uzstādīšana;
• cauruļvada izbūve no gāzes tvertnes līdz galaprodukta patēriņa vietai (šajā projektā jāiekļauj vārsti un aizsargelementi - dažādi vārsti, vārsti utt.).

Biogāzes stacijas uzstādīšana vasarnīcā, lauku mājā, saimniecībā vai ražošanā ļaus jums gūt ne tikai ekonomisku labumu, bet arī sasniegt citus pozitīvus rezultātus, proti, vides un enerģētikas aspektos.

Izmantojot šādu ierīci, patērētājs ne tikai saņems videi draudzīgu degvielu, vairāku veidu enerģiju un bioloģisko mēslojumu, bet arī ievērojami samazinās alternatīvās izmaksas, kas varētu rasties, ja šādas vienības nebūtu.

Foto no biogāzes stacijas

Lauksaimnieki katru gadu saskaras ar kūtsmēslu iznīcināšanas problēmu. Ievērojamie līdzekļi, kas nepieciešami tā izvešanas un apbedīšanas organizēšanai, tiek izšķiesti. Bet ir veids, kas ļauj ne tikai ietaupīt naudu, bet arī likt šim dabīgajam produktam kalpot jūsu labā.

Taupīgi īpašnieki jau sen ir ieviesuši praksē ekotehnoloģiju, kas ļauj iegūt biogāzi no kūtsmēsliem un iegūto rezultātu izmantot kā degvielu.

Tāpēc mūsu materiālā mēs runāsim par biogāzes ražošanas tehnoloģiju, kā arī runāsim par to, kā būvēt bioenerģijas staciju.

Nepieciešamā tilpuma noteikšana

Reaktora tilpumu nosaka, pamatojoties uz saimniecībā saražoto kūtsmēslu daudzumu dienā. Jāņem vērā arī izejmateriāla veids, temperatūra un fermentācijas laiks. Lai iekārta pilnībā darbotos, tvertne ir piepildīta līdz 85-90% no tilpuma, vismaz 10% jāpaliek brīvam, lai gāze varētu izplūst.

Organisko vielu sadalīšanās process mezofilā iekārtā pie vidējās temperatūras 35 grādi ilgst no 12 dienām, pēc tam tiek noņemti fermentētie atlikumi un reaktors tiek piepildīts ar jaunu substrāta daļu. Tā kā atkritumi pirms nosūtīšanas uz reaktoru tiek atšķaidīti ar ūdeni līdz 90%, tad, nosakot ikdienas slodzi, jāņem vērā arī šķidruma daudzums.

Pamatojoties uz dotajiem rādītājiem, reaktora tilpums būs vienāds ar sagatavotā substrāta (kūtsmēslu ar ūdeni) dienas daudzumu, kas reizināts ar 12 (laiks, kas nepieciešams biomasas sadalīšanai) un palielināts par 10% (konteinera brīvais tilpums).

Pazemes būves celtniecība

Tagad parunāsim par vienkāršāko instalāciju, kas ļauj to iegūt par viszemākajām izmaksām. Apsveriet iespēju izveidot pazemes sistēmu. Lai to izgatavotu, ir jāizrok bedre, tās pamatne un sienas ir piepildītas ar armētu keramzītbetonu.

Ieplūdes un izplūdes atveres atrodas kameras pretējās pusēs, kur tiek montētas slīpas caurules substrāta padevei un atkritumu masas izsūknēšanai.

Izplūdes caurulei ar diametru aptuveni 7 cm jāatrodas gandrīz pašā bunkura apakšā, tās otrs gals ir uzstādīts taisnstūrveida kompensācijas tvertnē, kurā tiks iesūknēti atkritumi. Cauruļvads pamatnes padevei atrodas aptuveni 50 cm no apakšas, un tā diametrs ir 25-35 cm. Caurules augšējā daļa nonāk izejvielu saņemšanas nodalījumā.

Reaktoram jābūt pilnībā noslēgtam. Lai izslēgtu gaisa iekļūšanas iespēju, tvertne jāpārklāj ar bitumena hidroizolācijas slāni

Bunkura augšdaļa ir gāzes turētājs, kam ir kupola vai konusa forma. Tas ir izgatavots no metāla loksnēm vai jumta dzelzs. Jūs varat arī pabeigt konstrukciju ar ķieģeļu mūri, kas pēc tam tiek pārklāta ar tērauda sietu un apmesta. Gāzes tvertnes augšpusē ir jāizveido noslēgta lūka, jānoņem gāzes caurule, kas iet caur ūdens blīvējumu, un jāuzstāda vārsts, lai atbrīvotu gāzes spiedienu.

Lai sajauktu substrātu, jūs varat aprīkot instalāciju ar drenāžas sistēmu, kas darbojas pēc burbuļošanas principa. Lai to izdarītu, vertikāli piestipriniet plastmasas caurules konstrukcijas iekšpusē tā, lai to augšējā mala būtu virs pamatnes slāņa. Izveidojiet tajos daudz caurumu. Gāze zem spiediena kritīsies uz leju, un, ceļoties uz augšu, gāzes burbuļi sajauc biomasu tvertnē.

Ja nevēlaties būvēt betona bunkuru, varat iegādāties gatavu PVC konteineru. Lai saglabātu siltumu, tam jābūt ieskautam ar siltumizolācijas slāni - putupolistirolu. Bedres dibens ir piepildīts ar 10 cm biezu dzelzsbetona slāni. Tvertnes, kas izgatavotas no polivinilhlorīda, var izmantot, ja reaktora tilpums nepārsniedz 3 m3.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Jūs uzzināsit, kā veikt vienkāršāko uzstādīšanu no parastas mucas, ja noskatīsities videoklipu:

Vienkāršāko reaktoru var izgatavot dažu dienu laikā ar savām rokām, izmantojot pieejamos materiālus. Ja saimniecība ir liela, tad vislabāk ir iegādāties gatavu instalāciju vai sazināties ar speciālistiem.

Lielo saimniecību īpašniekiem aktuāla problēma ir kūtsmēsli, putnu mēsli un dzīvnieku atliekas. Lai atrisinātu problēmu, varat izmantot īpašas iekārtas, kas paredzētas biogāzes ražošanai. Tos ir viegli pagatavot mājās, un tos var izmantot ilgu laiku ar augstu gatavā produkta ražu.

Kas ir biogāze?

Biogāze ir viela, ko fermentācijas rezultātā iegūst no dabīgām izejvielām biomasas veidā (kūtsmēsli, putnu mēsli). Šajā procesā tiek iesaistītas dažādas baktērijas, no kurām katra barojas ar iepriekšējo atkritumu produktiem. Tiek identificēti šādi mikroorganismi, kas aktīvi piedalās biogāzes ražošanas procesā:

• hidrolītisks;
• skābi veidojošs;
• metānu veidojošs.

Tehnoloģija biogāzes ražošanai no gatavās biomasas ietver dabisko procesu stimulēšanu. Kūtsmēslos esošajām baktērijām jānodrošina optimāli apstākļi ātrai vairošanai un efektīvai vielu apstrādei. Lai to izdarītu, bioloģiskās izejvielas ievieto tvertnē, kas noslēgta no skābekļa.

Pēc tam sāk darboties anaerobo mikrobu grupa. Tie ļauj pārvērst fosforu, kāliju un slāpekli saturošus savienojumus tīrā formā. Pārstrādes rezultātā veidojas ne tikai biogāze, bet arī kvalitātes apstiprinājumi. Tie ir ideāli piemēroti lauksaimniecības vajadzībām un ir efektīvāki par tradicionālajiem kūtsmēsliem.

Biogāzes ražošanas vides vērtība

Pateicoties efektīvai bioloģisko atkritumu pārstrādei, tiek iegūta vērtīga degviela. Šī procesa izveide palīdz novērst metāna emisijas atmosfērā, kam ir negatīva ietekme uz vidi. Šis savienojums stimulē siltumnīcas efektu 21 reizi spēcīgāk nekā oglekļa dioksīds. Metāns atmosfērā var saglabāties 12 gadus.

Lai novērstu globālo sasilšanu, kas ir globāla problēma, ir jāierobežo šīs vielas iekļūšana un izplatīšanās vidē. Pārstrādes procesā radušies atkritumi ir augstas kvalitātes apstiprinājums. Tās izmantošana ļauj samazināt izmantoto ķīmisko savienojumu daudzumu. Sintētiski ražoti mēslošanas līdzekļi piesārņo gruntsūdeņus un negatīvi ietekmē vidi.

Kas ietekmē ražošanas procesa produktivitāti?

Pareizi organizējot ražošanas procesu biogāzes ražošanai, no 1 kub. m organisko izejvielu raža ir aptuveni 2-3 kubikmetri. m tīra produkta. Tās efektivitāti ietekmē daudzi faktori:

• apkārtējās vides temperatūra;
• organisko izejvielu skābuma līmenis;
• vides mitrums;
• fosfora, slāpekļa un oglekļa daudzums sākotnējā bioloģiskajā masā;
• kūtsmēslu vai mēslu daļiņu izmērs;
• tādu vielu klātbūtne, kas palēnina apstrādes procesu;
• stimulējošu piedevu iekļaušana biomasā;
• substrāta padeves biežums.

Biogāzes ražošanai izmantoto izejvielu saraksts

Biogāzi var ražot ne tikai no kūtsmēsliem vai putnu mēsliem. Videi draudzīgas degvielas ražošanai var izmantot citas izejvielas:

• graudu kaltēšana;
• sulas atkritumi;
• biešu mīkstums;
• zivju vai gaļas ražošanas atkritumi;
• izlietoti graudi;
• piena pārstrādes uzņēmumu atkritumi;
• fekāliju dūņas;
• organiskas izcelsmes sadzīves atkritumi;
• atkritumi, kas radušies biodīzeļdegvielas ražošanā no rapša sēklām.

Bioloģiskās gāzes sastāvs

Biogāzes sastāvs pēc izlaišanas ir šāds:

• 50-87% metāna;
• 13-50% oglekļa dioksīda;
• ūdeņraža un sērūdeņraža piemaisījumi.

Pēc produkta attīrīšanas no piemaisījumiem tiek iegūts biometāns. Tas ir analogs, taču tam ir atšķirīgs izcelsmes raksturs. Lai uzlabotu degvielas kvalitāti, tiek normalizēts metāna saturs tās sastāvā, kas ir galvenais enerģijas avots.

Aprēķinot saražoto gāzu daudzumu, ņem vērā apkārtējās vides temperatūru. Kad tas palielinās, produkta raža palielinās un kaloriju saturs samazinās. Biogāzes īpašības negatīvi ietekmē paaugstināts gaisa mitrums.

Biogāzes izmantošanas joma

Biogāzes ražošanai ir nozīmīga loma ne tikai vides saglabāšanā, bet arī nodrošina valsts ekonomiku ar degvielu. To raksturo plašs pielietojumu klāsts:

• izmanto kā izejvielu elektroenerģijas ražošanai, automašīnu degvielai;
• lai apmierinātu mazo vai vidējo uzņēmumu enerģijas vajadzības;
• Biogāzes stacijas pilda attīrīšanas iekārtu lomu, kas ļauj atrisināt.

Biogāzes ražošanas tehnoloģija

Lai ražotu biogāzi, jāveic pasākumi, lai paātrinātu organisko vielu dabiskā sadalīšanās procesu. Pirms ievietošanas noslēgtā traukā ar ierobežotu skābekļa daudzumu, dabiskās izejvielas tiek rūpīgi sasmalcinātas un sajauktas ar noteiktu ūdens daudzumu.

Rezultātā tiek iegūts sākotnējais substrāts. Ūdens klātbūtne tā sastāvā ir nepieciešama, lai novērstu negatīvu ietekmi uz baktērijām, kas var rasties, vielām nokļūstot no vides. Bez šķidrās sastāvdaļas fermentācijas process ievērojami palēninās un samazina visas bioinstalācijas efektivitāti.

Rūpnieciskā tipa iekārtas organisko izejvielu apstrādei papildus ir aprīkotas ar:

• ierīce substrāta sildīšanai;
• iekārtas izejvielu sajaukšanai;
• ierīces vides skābuma kontrolei.

Šīs ierīces būtiski paaugstina bioreaktoru efektivitāti. Maisot, no biomasas virsmas tiek noņemta cietā garoza, kas palielina izdalītās gāzes daudzumu. Organiskās masas apstrādes ilgums ir aptuveni 15 dienas. Šajā laikā tas sadalās tikai par 25%. Maksimālais dabasgāzes daudzums izdalās, kad substrāta sadalīšanās pakāpe sasniedz 33%.

Bioloģiskās gāzes ražošanas tehnoloģija ietver substrāta ikdienas atjaunošanu. Lai to izdarītu, no bioreaktora tiek izņemti 5% masas, un tā vietā tiek ievietota jauna izejvielu daļa. Izlietotais produkts tiek izmantots kā apstiprinājums.

Biogāzes ražošanas tehnoloģija mājas apstākļos

Biogāzes ražošana mājās notiek saskaņā ar šādu shēmu:

1. Bioloģiskā masa tiek sasmalcināta. Ir nepieciešams iegūt daļiņas, kuru izmērs nepārsniedz 10 mm.
2. Iegūto masu rūpīgi sajauc ar ūdeni. Uz 1 kg izejvielu vajag aptuveni 700 ml šķidrās sastāvdaļas. Izmantotajam ūdenim jābūt dzeramam un bez piemaisījumiem.
3. Visa tvertne ir piepildīta ar iegūto substrātu, pēc tam tā ir hermētiski noslēgta.
4. Substrātu vēlams rūpīgi sajaukt vairākas reizes dienā, kas palielinās tā apstrādes efektivitāti.
5. Ražošanas procesa 5. dienā tiek pārbaudīta biogāzes klātbūtne un ar kompresora palīdzību tā pakāpeniski tiek iesūknēta sagatavotos balonos. Gāzveida produktu periodiska noņemšana ir obligāta. To uzkrāšanās izraisa spiediena palielināšanos tvertnē, kas negatīvi ietekmē bioloģiskās masas sadalīšanās procesu.
6. Ražošanas 15. dienā daļa substrāta tiek noņemta un tiek iekrauta svaiga bioloģiskā materiāla daļa.

Lai noteiktu nepieciešamo reaktora tilpumu biomasas pārstrādei, jāaprēķina dienas laikā saražoto kūtsmēslu daudzums. Jāņem vērā izmantoto izejvielu veids un temperatūras apstākļi, kas tiks uzturēti iekārtā. Izmantotajai tvertnei jābūt piepildītai līdz 85-90% no tās tilpuma. Atlikušie 10% ir nepieciešami iegūtās bioloģiskās gāzes uzkrāšanai.

Jāņem vērā apstrādes cikla ilgums. Uzturot +35°C temperatūru, tas ir 12 dienas. Mēs nedrīkstam aizmirst, ka izmantotās izejvielas pirms nosūtīšanas uz reaktoru tiek atšķaidītas ar ūdeni. Tāpēc tā daudzums tiek ņemts vērā pirms tvertnes tilpuma aprēķināšanas.

Vienkāršas bioloģiskās instalācijas diagramma

Lai ražotu biogāzi mājas apstākļos, ir jārada optimāli apstākļi mikroorganismiem, kas sadalīs bioloģisko masu. Pirmkārt, ir ieteicams organizēt ģeneratora apkuri, kas radīs papildu izmaksas.

• Atkritumu uzglabāšanas konteinera tilpumam jābūt vismaz 1 kubikmetram. m;
• nepieciešams izmantot hermētiski noslēgtu trauku;
• biomasas tvertnes izolācija ir priekšnoteikums tās efektīvai darbībai;
• tvertni var padziļināt zemē. Siltumizolācija ir uzstādīta tikai tās augšējā daļā;
• Tvertnē ir uzstādīts rokas maisītājs. Tā rokturis tiek izvilkts caur noslēgtu bloku;
• ir paredzētas sprauslas izejvielu iekraušanai/izkraušanai un biogāzes ieplūdei.

Pazemes reaktoru ražošanas tehnoloģija

Lai ražotu biogāzi, var uzstādīt visvienkāršāko instalāciju, padziļinot to zemē. Šādas tvertnes ražošanas tehnoloģija ir šāda:

1. Izrok vajadzīgā izmēra bedri. Tās sienas ir pildītas ar keramzītbetonu, kas ir papildus pastiprināts.
2. Bunkura pretējās sienās ir atstāti caurumi. Viņi uzstāda caurules ar noteiktu slīpumu, lai sūknētu izejvielas un izņemtu atkritumus.
3. Gandrīz pašā apakšā ir uzstādīts izplūdes cauruļvads ar diametru 70 mm. Tās otrs gals ir uzstādīts tvertnē, kurā tiks izsūknētas atkritumu dūņas. Ieteicams to veidot taisnstūrveida.
4. Cauruļvads izejvielu piegādei ir novietots 0,5 m augstumā attiecībā pret apakšu. Tās ieteicamais diametrs ir 30-35 mm. Caurules augšpuse tiek ievietota atsevišķā tvertnē sagatavoto izejvielu uzņemšanai.
5. Bioreaktora augšējai daļai jābūt kupola vai konusa formai. To var izgatavot no parasta jumta dzelzs vai citas metāla loksnes. Ir atļauts izgatavot tvertnes vāku, izmantojot ķieģeļu vannu. Lai nostiprinātu tās struktūru, virsma tiek papildus apmesta ar stiegrojuma sietu.
6. Uztaisu tvertnes vāka augšpusē lūku, kurai jābūt hermētiski noslēgtai. Caur to tiek izvadīts arī gāzes izplūdes vads. Turklāt ir uzstādīts spiediena samazināšanas vārsts.
7. Lai sajauktu substrātu, tvertnē ir uzstādītas vairākas plastmasas caurules. Tiem jābūt iegremdētiem biomasā. Caurulēs ir izveidoti daudzi caurumi, kas ļauj sajaukt izejvielas, izmantojot kustīgus gāzes burbuļus.

Biogāzes ieguves aprēķins

Bioloģiskās gāzes iznākums ir atkarīgs no sausnas satura izejvielā un tā veida:

• no 1 tonnas liellopu kūtsmēslu iegūst 50-60 kubikmetrus. m produkta ar metāna saturu 60%;
• no 1 tonnas augu atkritumu iegūst 200-500 kubikmetrus. m biogāzes ar metāna koncentrāciju 70%;
• no 1 tonnas tauku iegūst 1300 kubikmetrus. m gāzes ar metāna koncentrāciju 87%.

Lai noteiktu ražošanas efektivitāti, tiek veiktas izmantoto izejvielu laboratoriskās pārbaudes. Tiek aprēķināts tā sastāvs, kas ietekmē biogāzes kvalitātes raksturlielumus.

Sveiki visiem emuāra “būvē māju” lasītājiem un apmeklētājiem. Atceros, ka vienā no rakstiem, kur “izgudrojām”, apsolīju pastāstīt par iegūšanu biogāze mājās. Nu solīji, tātad jāpilda, lai nenosūta uz kādu no sliktajām vietām.

Ko mēs zinām par biogāzes staciju? Pašlaik daudziem par to ir tikai neskaidrs priekšstats, un vairums vispār neko nezina par to, kas tas ir - visa ideja par enerģijas piegādi jūsu mājām ir saistīta ar rēķinu apmaksu par gāzi vai citu enerģiju. resursus laikā. Tomēr bezgalīgais enerģijas izmaksu pieaugums mudina dažus zinātkāros prātus meklēt alternatīvus risinājumus un meklēt ražošanas metodes, piemēram, iekārtas biogāzes ražošanai mājas apstākļos no organiskajiem atkritumiem. Turklāt ir arī Kuļibini, kuriem izdodas uzreiz 2 in 1 - apvienot septisko tvertni ar biogāzes iekārtu. Vai jūs domājat, ka tas ir joks? Nepavisam. Mūsu pasaulē tas nav iespējams.

Tātad biogāzes stacija nodrošinās ne tikai lētu enerģiju ēdiena gatavošanai un mājas apkurei, bet arī kvalitatīvu mēslojumu.

Mājas biogāzes stacija, kurā izmanto kūtsmēslus - diagramma

Biogāzes ražošana no atkritumiem ir videi draudzīgs degvielas veids. Pēc īpašībām tas praktiski nekādā ziņā nav zemāks par dabasgāzi. Tas ir tikai tas, ka tas nav iegūts no zemes, bet gan fermentējot organiskos atkritumus.

Biogāzes ieguves tehnoloģiju var iedomāties šādi: īpašā savākšanas iekārtā, ko sauc par bioreaktoru, tiek veikts atkritumu pārstrādes un raudzēšanas process. Rezultātā izdalās gāzu maisījums, kas sastāv no 60% metāna, 35% oglekļa dioksīda un atlikušajiem 5% citu gāzveida vielu. Izvilktā gāze tiek pastāvīgi izņemta no bioreaktora un pēc attīrīšanas tiek izmantota sadzīves vajadzībām.

Biogāzes stacijas darbības principa shēma

Atkritumu atkritumi, kas pārvērsti par pirmšķirīgu mēslojumu, tiek periodiski iegūti un transportēti uz laukiem.

Piezīme: pētījumi ir parādījuši, ka lauks, kas apstrādāts ar anaerobā veidā raudzētiem mēslošanas līdzekļiem, dod par 20-30% lielāku ražu nekā lauks, kas mēslots parastajā veidā.

Biogāzes stacijas mājām – pirkt vai izgatavot pats?

Ja lielie zemnieki var atļauties iegādāties rūpnieciskos apstākļos radītu biogāzes iekārtu, tad mazie uzņēmumi un vēl jo vairāk privātmāju īpašnieki, visticamāk, varēs nevis pirkt, bet savām rokām uzstādīt mazāk jaudīgas iekārtas, kas darbojas saskaņā ar tā pati metode, no lūžņiem. Bet vispirms jums ir precīzi jāsaprot, kāda izmēra, un pats galvenais, kāda veida instalāciju vēlaties iegūt savā vietnē.

Uzstādīšanas shēma biogāzes ražošanai uzņēmumiem, saimniecībām

Instalāciju veidi, tāpat kā organisko vielu fermentācijas veidi, ir tikai divi - ar gaisa padevi (aerobā) un bez tā (anaerobā). Plkst aerobā fermentācija Biomasas sadalīšanās laikā ūdeņradis oksidējas par ūdeni, bet ogleklis par oglekļa dioksīdu. Turklāt šajā brīdī izdalās liels daudzums - fermentējošā biomasa ļoti uzsilst.

Anaerobās fermentācijas laikā 60-70% oglekļa pārvēršas metānā, bet pārējais - ūdeņradi, oglekļa dioksīdā un slāpeklī. Parasts gāzes deglis ir labi piemērots metāna dedzināšanai.

Biogāzes rūpnīca pie kolhoza šķūņa

Aerobā enerģijas iegūšanas metode ir vieglāka un vienkāršāka nekā anaerobā metode. Tam nav nepieciešama noslēgtu fermentācijas kameru ražošana un kontrole. Aerobikas instalācijas sauc BTS(biotermālās stacijas). Un anaerobā - BES(bioenerģijas vai biogāzes stacijas). Jebkurš bioloģiskās lauksaimniecības produkts ir piemērots kā izejviela fermentācijai. Viens Izraēlas uzņēmums, piemēram, prezentēja kompaktu biogāzes ražotni, kas darbojas tikai ar augļu un dārzeņu mizām.

Mājas biogāzes stacija no HomeBioGas

Izraēlas uzņēmuma HomeBioGas izstrādātā biogāzes iekārta gāzes ražošanai mājas apstākļos, ar tās pieticīgajiem izmēriem (123 x 165 x 100 cm) un sver ne vairāk kā 40 kg, var nodrošināt viena flīžu degļa darbību pie maksimālā karstuma stundu.

Homebiogas - Izraēlas uzņēmuma biogāzes stacija

Turklāt šī iekārta ražo līdz 8 litriem šķidrais mēslojums dienā pie maksimālās tvertnes noslodzes (6 kg).

Tiek lēsts, ka, izmantojot šo iekārtu, viens neliels lauksaimniecības uzņēmums gadā var pārstrādāt aptuveni tonnu organisko atkritumu. Tiesa, iekārta paredzēta darbam pie vidējās diennakts temperatūras +20 o C. Gribu pastāstīt, kā izveidot mājas biogāzes iekārtu, kas lieliski darbojas Krievijas vidienes klimatiskajā zonā. Principā tajā nav nekā īpaši sarežģīta.

Mājas biogāzes stacija

Ja iekārtas īpašnieki vēlas, lai tā katru dienu saražotu 0,7-0,9 m 3 biogāzes (pietiekami, lai pagatavotu ēdienu diviem cilvēkiem), tad viņiem ir jārīkojas šādi.

1. Ievietojiet fermentācijas kamerā ar tilpumu 1 m3 smalki sagrieztus organiskos atkritumus, kas atšķaidīti ūdenī (atgādināšu - augļu un dārzeņu mizas) svara attiecībā 1:10 - 1:5.
2. Noslēdziet to hermētiski un nodrošiniet pastāvīgu temperatūras padevi no +25 līdz +30°C.

Lai uzturētu nemainīgu temperatūru kamerā, caur to ir nepieciešams palaist karstā ūdens spoli, ko silda ar gāzi, ko ražo viena un tā pati iekārta. Uz gāzes cauruļvada ir jāuzstāda divi krāni: viens pie gāzes plīts, otrs pie reaktora izejas.

Piezīme: mūsu gudrie lauku ļaudis jau sen ir domājuši, un daži to ir ieviesuši praksē, iegūt gāzi mājas apkurei no saviem izkārnījumiem - tas ir, viņi apvieno septisko tvertni ar biogāzes staciju. Ja labi pārlūkojat internetu, varat atrast pat diagrammas.

Gāzes savācējs vai gāzes turētājs- otrs svarīgākais biogāzes iekārtas elements pēc fermentācijas iekārtas. Tas sastāv no diviem tērauda traukiem (viens no tiem ir apgriezts otrādi), kas viegli iekļūst viens otrā. Ārējā traukā ielej ūdeni, veidojot hidraulisko blīvējumu biogāzes iekļūšanai apgrieztā trauka dobumā. Gredzenveida atstarpe starp trauku sienām ir aptuveni 50 mm. Abas tvertnes var savienot, izmantojot ½ collu diametra caurules. Tas pats gāzes vads ņem gāzi no apgriezta trauka un piegādā metānu uz parasto gāzes plīti. Gāzes turētāja ārpusi ieteicams nosegt ar izolētu telti.

Biogāzes ražošanas tehnoloģija. Mūsdienu lopkopības kompleksi nodrošina augstus ražošanas rādītājus. Izmantotie tehnoloģiskie risinājumi ļauj pilnībā ievērot spēkā esošo sanitāro un higiēnas standartu prasības pašu kompleksu telpās.

Tomēr liels daudzums šķidro kūtsmēslu, kas koncentrēts vienuviet, rada būtiskas problēmas kompleksam piegulošo teritoriju ekoloģijai. Piemēram, svaigi cūku kūtsmēsli un mēsli tiek klasificēti kā 3. bīstamības klases atkritumi. Vides jautājumi ir uzraudzības iestāžu pārziņā, un likumdošanas prasības šajos jautājumos pastāvīgi kļūst stingrākas.

Biokomplekss piedāvā visaptverošu risinājumu šķidro kūtsmēslu iznīcināšanai, kas ietver paātrinātu apstrādi modernās biogāzes stacijās (BGU). Apstrādes procesā dabiskie organisko vielu sadalīšanās procesi notiek paātrinātā režīmā, izdalot gāzes, tostarp: metānu, CO2, sēru utt. Tikai iegūtā gāze netiek izlaista atmosfērā, izraisot siltumnīcas efektu, bet tiek nosūtīta uz īpašām gāzes ģeneratoru (koģenerācijas) iekārtām, kas ģenerē elektrisko un siltumenerģiju.

Biogāze – uzliesmojoša gāze, kas veidojas biomasas anaerobās metāna fermentācijas laikā un sastāv galvenokārt no metāna (55-75%), oglekļa dioksīda (25-45%) un sērūdeņraža, amonjaka, slāpekļa oksīdu un citu piemaisījumu (mazāk par 1%).

Biomasas sadalīšanās notiek ķīmisko un fizikālo procesu un 3 galveno baktēriju grupu simbiotiskās dzīves aktivitātes rezultātā, savukārt dažu baktēriju grupu vielmaiņas produkti ir citu grupu pārtikas produkti, noteiktā secībā.

Pirmā grupa ir hidrolītiskās baktērijas, otrā – skābi veidojošās, trešā – metānu veidojošās baktērijas.

Kā izejvielas biogāzes ražošanai var izmantot gan organiskos agrorūpnieciskos vai sadzīves atkritumus, gan augu izejvielas.

Visizplatītākie lauksaimniecības atkritumu veidi, ko izmanto biogāzes ražošanai, ir:

• cūku un liellopu kūtsmēsli, mājputnu mēsli;
• atliekas no liellopu kompleksu barošanas galda;
• dārzeņu topi;
• standartiem neatbilstoša labības un dārzeņu, cukurbiešu, kukurūzas raža;
• mīkstums un melase;
• milti, izlietoti graudi, mazie graudi, dīgļi;
• alus graudi, iesala kāposti, olbaltumvielu dūņas;
• cietes un sīrupa ražošanas atkritumi;
• augļu un dārzeņu izspaidas;
• serums;
• utt.

Izejvielu avots	Izejvielu veids	Izejvielu daudzums gadā, m3 (t)	Biogāzes daudzums, m3
1 slaucama govs	Nepiegružoti šķidrie kūtsmēsli
1 nobarojama cūka	Nepiegružoti šķidrie kūtsmēsli
1 nobarojamais bullis	Pakaiši cietie kūtsmēsli
1 zirgs	Pakaiši cietie kūtsmēsli
100 vistas	Sausie izkārnījumi
1 ha aramzemes	Svaiga kukurūzas skābbarība
1 ha aramzemes	Cukurbietes
1 ha aramzemes	Svaigu graudu skābbarība
1 ha aramzemes	Svaigas zāles skābbarība

Substrātu (atkritumu veidu) skaits, ko izmanto biogāzes ražošanai vienā biogāzes iekārtā (BGU), var svārstīties no viena līdz desmit vai vairāk.

Biogāzes projektus agroindustriālajā sektorā var izveidot saskaņā ar kādu no šīm iespējām:

• biogāzes ražošana no atsevišķa uzņēmuma atkritumiem (piemēram, kūtsmēsli no lopkopības saimniecības, cukurfabrikas cukurfabrikas kūtsmēsli, spirta rūpnīcas kūtsmēsli);
• biogāzes ražošana, kuras pamatā ir dažādu uzņēmumu atkritumi, projektu sasaistot ar atsevišķu uzņēmumu vai atsevišķi izvietotu centralizētu biogāzes staciju;
• biogāzes ražošana, primāri izmantojot enerģētikas stacijas atsevišķi izvietotās biogāzes stacijās.

Visizplatītākā biogāzes enerģijas izmantošanas metode ir sadedzināšana gāzes virzuļdzinējos kā daļa no mini-koģenerācijas, ražojot elektroenerģiju un siltumu.

Pastāv dažādas iespējas biogāzes staciju tehnoloģiskajām shēmām- atkarībā no izmantoto substrātu veidiem un veidu skaita. Iepriekšējas sagatavošanas izmantošana dažos gadījumos ļauj palielināt izejvielu sadalīšanās ātrumu un pakāpi bioreaktoros un līdz ar to palielināt kopējo biogāzes iznākumu. Ja tiek izmantoti vairāki substrāti ar atšķirīgām īpašībām, piemēram, šķidrie un cietie atkritumi, to uzkrāšana un iepriekšēja sagatavošana (sadalīšana frakcijās, malšana, karsēšana, homogenizācija, bioķīmiskā vai bioloģiskā apstrāde utt.) tiek veikta atsevišķi, pēc kuras tos vai nu sajauc pirms padeves bioreaktoros, vai piegādā atsevišķās plūsmās.

Tipiskas biogāzes stacijas galvenie strukturālie elementi ir:

• sistēma substrātu saņemšanai un iepriekšējai sagatavošanai;
• substrāta transportēšanas sistēma iekārtā;
• bioreaktori (fermentatori) ar sajaukšanas sistēmu;
• bioreaktora apkures sistēma;
• sistēma biogāzes noņemšanai un attīrīšanai no sērūdeņraža un mitruma piemaisījumiem;
• raudzētās masas un biogāzes uzglabāšanas tvertnes;
• sistēma programmatūras kontrolei un tehnoloģisko procesu automatizācijai.

Biogāzes staciju tehnoloģiskās shēmas atšķiras atkarībā no apstrādāto substrātu veida un skaita, galaproduktu veida un kvalitātes, tehnoloģisko risinājumu sniedzošā uzņēmuma konkrētās know-how un vairākiem citiem faktoriem. Mūsdienās visizplatītākās ir shēmas ar vairāku veidu substrātu vienpakāpes fermentāciju, no kurām viena parasti ir kūtsmēsli.

Attīstoties biogāzes tehnoloģijām, izmantotie tehniskie risinājumi kļūst sarežģītāki uz divpakāpju shēmām, kas atsevišķos gadījumos ir pamatots ar tehnoloģisko nepieciešamību pēc noteikta veida substrātu efektīvas apstrādes un kopējās darba apjoma izmantošanas efektivitātes paaugstināšanas. bioreaktori.

Biogāzes ražošanas īpatnības ir tas, ka to var ražot metāna baktērijas tikai no absolūti sausām organiskām vielām. Tāpēc pirmā ražošanas posma uzdevums ir izveidot tādu substrāta maisījumu, kurā ir augsts organisko vielu saturs, un tajā pašā laikā to var sūknēt. Šis ir substrāts ar sausnas saturu 10-12%. Risinājums tiek panākts, atbrīvojot lieko mitrumu, izmantojot skrūvju separatorus.

Šķidrie kūtsmēsli no ražošanas telpām nonāk tvertnē, tiek homogenizēti ar iegremdējamo maisītāju, un ar zemūdens sūkni tiek piegādāti separācijas cehā gliemežu separatoros. Šķidrā frakcija uzkrājas atsevišķā tvertnē. Cietā frakcija tiek ielādēta cieto izejvielu padevējā.

Saskaņā ar substrāta iekraušanas grafiku fermentatorā, saskaņā ar izstrādāto programmu, periodiski tiek ieslēgts sūknis, kas piegādā fermentatoram šķidro frakciju un vienlaikus tiek ieslēgts cieto izejvielu iekrāvējs. Pēc izvēles šķidro frakciju var ievadīt cieto izejvielu iekrāvējā, kam ir sajaukšanas funkcija, un pēc tam gatavo maisījumu ievada fermentētājā saskaņā ar izstrādāto iekraušanas programmu. Ieslēgumi ir īslaicīgi. Tas tiek darīts, lai novērstu pārmērīgu organiskā substrāta uzņemšanu fermentatorā, jo tas var izjaukt vielu līdzsvaru un izraisīt procesa destabilizāciju fermentatorā. Tajā pašā laikā tiek ieslēgti arī sūkņi, kas sūknē digestātu no fermentatora uz fermentatoru un no fermentatora uz digestāta uzglabāšanas tvertni (lagūnu), lai novērstu fermentatora un fermentatora pārplūdi.

Fermentatorā un fermentatorā esošās digestāta masas tiek sajauktas, lai nodrošinātu vienmērīgu baktēriju izplatīšanos visā konteineru tilpumā. Sajaukšanai tiek izmantoti īpašas konstrukcijas zema ātruma maisītāji.

Kamēr substrāts atrodas fermentatorā, baktērijas izdala līdz pat 80% no kopējās biogāzes stacijas saražotās biogāzes. Atlikušo biogāzes daļu izdala bioreaktorā.

Svarīga loma stabila izdalītās biogāzes daudzuma nodrošināšanā ir šķidruma temperatūrai fermentatorā un fermentatorā. Parasti process notiek mezofilā režīmā ar temperatūru 41-43ºС. Stabilas temperatūras uzturēšana tiek panākta, izmantojot īpašus cauruļveida sildītājus fermentatoros un fermentatoros, kā arī uzticamu sienu un cauruļvadu siltumizolāciju. Biogāzei, kas izplūst no digestāta, ir augsts sēra saturs. Biogāze tiek attīrīta no sēra, izmantojot īpašas baktērijas, kas kolonizē izolācijas virsmu, kas uzklāta uz koka siju velves fermentatoros un fermentatoros.

Biogāze tiek uzkrāta gāzes turētājā, kas veidojas starp digestāta virsmu un elastīgo, augstas stiprības materiālu, kas pārklāj fermentatoru un fermentatoru augšpusē. Materiālam piemīt spēja stipri stiepties (nesamazinot izturību), kas, uzkrājoties biogāzei, būtiski palielina gāzes turētāja ietilpību. Lai novērstu gāzes tvertnes pārplūdi un materiāla plīsumu, ir drošības vārsts.

Tālāk biogāze nonāk koģenerācijas stacijā. Koģenerācijas iekārta (CGU) ir iekārta, kurā elektroenerģiju ražo ģeneratori, kurus darbina gāzes virzuļdzinēji, kas darbojas ar biogāzi. Koģeneratoriem, kas darbojas ar biogāzi, ir konstrukcijas atšķirības no parastajiem gāzes ģeneratoru dzinējiem, jo ​​biogāze ir ļoti noplicināta degviela. Ģeneratoru saražotā elektriskā enerģija nodrošina strāvu paša BSU elektroiekārtām, un viss, kas pārsniedz to, tiek piegādāts tuvumā esošajiem patērētājiem. Koģeneratoru dzesēšanai izmantotā šķidruma enerģija ir saražotā siltumenerģija mīnus zudumi katlu ierīcēs. Saražoto siltumenerģiju daļēji izmanto fermentatoru un fermentatoru sildīšanai, bet atlikušo daļu nosūta arī tuvējiem patērētājiem. ienāk

Ir iespējams uzstādīt papildu iekārtas biogāzes attīrīšanai līdz dabasgāzes līmenim, taču tās ir dārgas iekārtas un tiek izmantotas tikai tad, ja biogāzes stacijas mērķis ir nevis siltumenerģijas un elektroenerģijas ražošana, bet gan kurināmā ražošana. gāzes virzuļdzinēji. Pārbaudītas un visbiežāk izmantotās biogāzes attīrīšanas tehnoloģijas ir ūdens absorbcija, spiediena nesēja adsorbcija, ķīmiskā nogulsnēšana un membrānas atdalīšana.

Biogāzes elektrostaciju energoefektivitāte lielā mērā ir atkarīga no izvēlētās tehnoloģijas, materiāliem un galveno konstrukciju dizaina, kā arī no klimatiskajiem apstākļiem teritorijā, kur tās atrodas. Vidējais siltumenerģijas patēriņš bioreaktoru apkurei mērenā klimata joslā ir 15-30% no koģeneratoros saražotās enerģijas (bruto).

Kopējā biogāzes kompleksa energoefektivitāte ar biogāzi kurināmu termoelektrostaciju vidēji ir 75-80%. Situācijā, kad visu elektroenerģijas ražošanas laikā no koģenerācijas stacijas saņemto siltumu nevar patērēt (parasta situācija ārējo siltuma patērētāju trūkuma dēļ), tas tiek izvadīts atmosfērā. Šajā gadījumā biogāzes termoelektrostacijas energoefektivitāte ir tikai 35% no kopējās biogāzes enerģijas.

Biogāzes staciju galvenie darbības rādītāji var būtiski atšķirties, ko lielā mērā nosaka izmantotie substrāti, pieņemtie tehnoloģiskie noteikumi, darbības prakse, katras atsevišķas stacijas veicamie uzdevumi.

Kūtsmēslu apstrādes process ilgst ne vairāk kā 40 dienas. Apstrādes rezultātā iegūtais digestāts ir bez smaržas un ir lielisks organiskais mēslojums, kurā tiek sasniegta visaugstākā augu uzņemto barības vielu mineralizācijas pakāpe.

Digestātu parasti sadala šķidrās un cietās frakcijās, izmantojot skrūvju separatorus. Šķidrā frakcija tiek nosūtīta uz lagūnām, kur tā tiek uzkrāta līdz uzklāšanas periodam augsnē. Cieto frakciju izmanto arī kā mēslojumu. Ja cietajai frakcijai tiek veikta papildu žāvēšana, granulēšana un iepakošana, tā būs piemērota ilgstošai uzglabāšanai un transportēšanai lielos attālumos.

Biogāzes ražošana un enerģijas izmantošana ir vairākas priekšrocības, ko attaisno un apstiprina pasaules prakse, proti:

1. Atjaunojamais enerģijas avots (AER). Atjaunojamo biomasu izmanto biogāzes ražošanai.
2. Plašais biogāzes ražošanai izmantoto izejvielu klāsts ļauj būvēt biogāzes stacijas praktiski visur teritorijās, kur ir koncentrēta lauksaimnieciskā ražošana un ar to saistītās tehnoloģiskās nozares.
3. Biogāzes enerģijas izmantošanas metožu daudzpusība gan elektroenerģijas un/vai siltumenerģijas ražošanai tās veidošanās vietā, gan jebkurā gāzes transportēšanas tīklam pieslēgtā objektā (ja šim tīklam tiek piegādāta attīrīta biogāze ), kā arī motordegviela automašīnām.
4. Elektroenerģijas ražošanas stabilitāte no biogāzes visa gada garumā ļauj nosegt maksimālās slodzes tīklā, tai skaitā nestabilu atjaunojamo energoresursu izmantošanas gadījumā, piemēram, saules un vēja elektrostacijas.
5. Darba vietu radīšana, veidojot tirgus ķēdi no biomasas piegādātājiem līdz enerģētikas objektu apkalpojošajam personālam.
6. Negatīvās ietekmes uz vidi samazināšana, pārstrādājot un neitralizējot atkritumus, izmantojot kontrolētu fermentāciju biogāzes reaktoros. Biogāzes tehnoloģijas ir viens no galvenajiem un racionālākajiem veidiem, kā neitralizēt organiskos atkritumus. Biogāzes ražošanas projekti samazina siltumnīcefekta gāzu emisijas atmosfērā.
7. Biogāzes reaktoros raudzētās masas izmantošanas agrotehniskais efekts lauksaimniecības laukos izpaužas augsnes struktūras uzlabošanā, atjaunošanā un to auglības paaugstināšanā, ieviešot organiskas izcelsmes barības vielas. Organiskā mēslojuma, tostarp biogāzes reaktoros masveidā apstrādājamā mēslojuma, tirgus attīstība nākotnē veicinās videi draudzīgu lauksaimniecības produktu tirgus attīstību un palielinās tā konkurētspēju.

Paredzamās vienības ieguldījumu izmaksas

BGU 75 kWel. ~ 9.000 €/kWel.

BGU 150 kWel. ~ 6.500 €/kWel.

BGU 250 kWel. ~ 6.000 €/kWel.

BGU bis 500 kWel. ~ 4.500 €/kWel.

BGU 1 MWel. ~ 3.500 €/kWel.

Saražotā elektroenerģija un siltumenerģija var apmierināt ne tikai kompleksa, bet arī blakus esošās infrastruktūras vajadzības. Turklāt biogāzes staciju izejvielas ir bezmaksas, kas nodrošina augstu ekonomisko efektivitāti pēc atmaksāšanās perioda (4-7 gadi). Biogāzes elektrostacijās saražotās enerģijas izmaksas laika gaitā nepalielinās, bet, gluži pretēji, samazinās.