Na imanju bilo koje farme možete koristiti ne samo energiju vjetra, sunca, već i biogas.
Biogas- plinovito gorivo, proizvod anaerobne mikrobiološke razgradnje organskih tvari. Biogas tehnologije su najradikalniji, ekološki najprihvatljiviji metod prerade, recikliranja i dezinfekcije raznovrsnog organskog otpada biljnog i životinjskog porijekla bez otpada.
Uslovi za dobijanje i energetska vrednost biogasa.
Oni koji žele da na svom imanju grade malu bioplinsku elektranu moraju detaljno znati koje sirovine i koja tehnologija se mogu koristiti za proizvodnju bioplina.
Dobija se biogas u procesu anaerobne (bez pristupa vazduha) fermentacije (razgradnje) organskih materija (biomase) različitog porekla: ptičjeg izmeta, vrhova, lišća, slame, stabljika biljaka i drugog organskog otpada iz individualnih domaćinstava. Dakle, biogas se može proizvesti iz cjelokupnog kućnog otpada koji ima sposobnost fermentacije i razlaganja u tekućem ili vlažnom stanju bez pristupa kisiku. Anaerobna postrojenja (fermentori) omogućavaju preradu bilo koje organske mase tokom procesa u dvije faze: razlaganje organske mase (hidratacija) i njena gasifikacija.
Upotreba organske materije koja je podvrgnuta mikrobiološkoj razgradnji u bioplinskim postrojenjima povećava plodnost tla i prinos raznih kultura za 10-50%.
Biogas, koji se oslobađa tokom složene fermentacije organskog otpada, sastoji se od mješavine plinova: metana ("močvarni" plin) - 55-75%, ugljičnog dioksida - 23-33%, vodonik sulfida - 7%. Metanska fermentacija je bakterijski proces. Glavni uslov za njegov protok i proizvodnju bioplina je prisustvo topline u biomasi bez pristupa zraka, koja se može stvoriti u jednostavnim bioplinskim postrojenjima. Instalacije se lako grade na individualnim farmama u obliku specijalnih fermentora za fermentaciju biomase.
U uzgoju domaćinstava glavna organska sirovina za utovar u fermentor je stajnjak.
U prvoj fazi utovara stočnog stajnjaka u posudu za fermentaciju, trajanje procesa fermentacije treba da bude 20 dana, svinjskog stajnjaka - 30 dana. Više gasa se dobija pri punjenju različitih organskih komponenti u poređenju sa punjenjem samo jedne komponente. Na primjer, pri preradi stočnog i živinskog stajnjaka biogas može sadržavati i do 70% metana, što značajno povećava efikasnost bioplina kao goriva. Nakon što se proces fermentacije stabilizuje, sirovine treba svakodnevno ubacivati u fermentor, ali ne više od 10% količine mase koja se u njemu prerađuje. Preporučena vlažnost sirovina ljeti je 92-95%, zimi - 88-90%.
U fermentoru se, uz proizvodnju plina, dezinficira organski otpad od patogene mikroflore, a neugodni mirisi koji se oslobađaju se dezodoriraju. Dobijeni smeđi mulj se periodično ispušta iz fermentora i koristi kao đubrivo.
Za zagrijavanje obrađene mase koristi se toplina koja se oslobađa prilikom njenog razlaganja u biofermentoru. Kada se temperatura u fermentoru smanji, intenzitet evolucije gasa se smanjuje, jer se mikrobiološki procesi u organskoj masi usporavaju. Stoga je pouzdana toplinska izolacija bioplinskog postrojenja (biofermentora) jedan od najvažnijih uvjeta za njegov normalan rad.
Da bi se osigurao potreban režim fermentacije, preporuča se miješanje stajnjaka koji se nalazi u fermentoru sa toplom vodom (po mogućnosti 35-40 °C). Gubici toplote se takođe moraju svesti na minimum tokom periodičnog punjenja i čišćenja fermentora. Za bolje zagrijavanje fermentora možete koristiti “ efekat staklenika" Da biste to učinili, iznad kupole je postavljen drveni ili lagani metalni okvir i prekriven plastičnom folijom. Najbolji rezultati se postižu pri temperaturi sirovine koja se fermentira, 30-32°C i vlažnosti od 90-95%. Na jugu Ukrajine bioplinska postrojenja mogu efikasno raditi bez dodatnog zagrijavanja organske mase u fermentoru. U područjima srednje i sjeverne zone dio proizvedenog plina mora se u hladnim periodima godine potrošiti na dodatno zagrijavanje fermentirane mase, što otežava projektiranje bioplinskih postrojenja. Moguće je da nakon prvog punjenja fermentora i početka ekstrakcije plina, potonji ne izgori. To se objašnjava činjenicom da prvobitno proizvedeni plin sadrži više od 60% ugljičnog dioksida. U tom slučaju se mora ispustiti u atmosferu i nakon 1-3 dana bioplinsko postrojenje će raditi stabilno.
Prilikom fermentacije izmeta od jedne životinje dnevno možete dobiti: goveda (živa težina 500-600 kg) - 1,5 kubnih metara bioplina, svinje (žive težine 80-100 kg) - 0,2 kubna metra, piletina ili zec - 0,015 kubnih metara. .
U jednom danu fermentacije 36% biogasa nastaje iz stočnog, a 57% iz svinjskog. U energetskom smislu 1 kubni metar biogasa odgovara 1,5 kg uglja, 0,6 kg kerozina, 2 kW/h struje, 3,5 kg ogrevnog drveta, 12 kg briketa stajnjaka.
Biogas tehnologije su široko razvijene u Kini, aktivno se implementiraju u brojnim zemljama Evrope, Amerike, Azije i Afrike. U zapadnoj Europi, na primjer u Rumuniji i Italiji, prije više od 10 godina počeli su naširoko koristiti mala bioplinska postrojenja s volumenom prerađenih sirovina od 6-12 kubnih metara.
Za takve instalacije počeli su pokazivati interes i vlasnici imanja i farmi u Ukrajini. Na teritoriji bilo kojeg imanja moguće je opremiti jedno od najjednostavnijih bioplinskih postrojenja, koje se, na primjer, koriste na individualnim farmama u Rumuniji. Prema onima prikazanim na sl. 1-a, jama 1 i kupola 3 su opremljeni prema dimenzijama.Jama je obložena armirano-betonskim pločama debljine 10 cm, koje su malterisane cementnim malterom i premazane smolom radi nepropusnosti. Od krovnog željeza zavareno je zvono visine 3 m u čijem će se gornjem dijelu akumulirati biogas. Za zaštitu od korozije, zvono se periodično farba sa dva sloja uljane boje. Još je bolje unutrašnjost zvona prvo premazati crvenim olovom.
U gornjem dijelu zvona ugrađena je cijev 4 za odvođenje bioplina i manometar 5 za mjerenje njegovog pritiska. Odvodna cijev za plin 6 može biti izrađena od gumenog crijeva, plastične ili metalne cijevi.
Oko fermentacijske jame ugrađuje se betonski žljeb-vodeni zatvarač 2, napunjen vodom, u koji je donja strana zvona uronjena do dubine od 0,5 m.
Plin se do peći može dovoditi kroz metalne, plastične ili gumene cijevi. Kako bi se spriječilo pucanje cijevi zbog smrzavanja kondenzirane vode zimi, koristi se jednostavan uređaj (slika 1-b): U-oblika cijev 2 spojena je na cjevovod 1 na najnižoj tački. Visina njegovog slobodnog dijela mora biti veća od tlaka bioplina (u mm vodenog stupca). Kondenzat 3 se odvodi kroz slobodni kraj cijevi i neće doći do curenja plina.
U drugoj opciji ugradnje (slika 1-c), jama 1 promjera 4 mm i dubine 2 m iznutra je obložena krovnim željezom, čiji su listovi čvrsto zavareni. Unutrašnja površina zavarenog rezervoara je obložena smolom za zaštitu od korozije. Na vanjskoj strani gornjeg ruba betonskog rezervoara ugrađuje se kružni žljeb dubine 5 do 1 m koji se puni vodom. U njega je slobodno ugrađen vertikalni dio kupole 2, koji pokriva rezervoar. Tako žljeb s vodom ulivenom u njega služi kao vodeni pečat. Biogas se sakuplja u gornjem dijelu kupole, odakle se kroz izlaznu cijev 3, a zatim kroz cjevovod 4 (ili crijevo) dovodi do mjesta upotrebe.
Oko 12 kubnih metara organske mase (najbolje svježeg stajnjaka) utovaruje se u okrugli rezervoar 1, koji se puni tečnom frakcijom stajnjaka (urinom) bez dodavanja vode. Sedmicu nakon punjenja fermentator počinje sa radom. U ovoj instalaciji, kapacitet fermentora je 12 kubnih metara, što omogućava izgradnju za 2-3 porodice čije se kuće nalaze u blizini. Takva instalacija se može izgraditi na imanju ako porodica uzgaja bikove po ugovoru ili drži nekoliko krava.
Dizajn i tehnološki dijagrami najjednostavnijih instalacija malih dimenzija prikazani su na Sl. 1-d, d, f, g. Strelice pokazuju tehnološka kretanja početne organske mase, gasa i mulja. Konstruktivno, kupola može biti kruta ili izrađena od polietilenskog filma. Kruta kupola može biti izrađena sa dugačkim cilindričnim dijelom za duboko uranjanje u obrađenu masu, „plutajuća“ (Sl. 1-d) ili umetnuta u hidraulički ventil (Sl. 1-d). Filmska kupola se može umetnuti u vodeni pečat (Sl. 1-e) ili napraviti u obliku jednodijelne zalijepljene velike vreće (Sl. 1-g). U potonjoj verziji na vrećicu sa filmom se stavlja uteg 9 kako vrećica ne bi previše nabubrila, a također i da bi se stvorio dovoljan pritisak ispod filma.
Gas koji se skuplja ispod kupole ili filma dovodi se kroz gasovod do mjesta upotrebe. Da bi se izbjegla eksplozija plina, na izlaznu cijev može se postaviti ventil podešen na određeni tlak. Međutim, opasnost od eksplozije plina je malo vjerojatna, jer će se sa značajnim povećanjem tlaka plina ispod kupole, potonji podići u hidrauličnoj brtvi na kritičnu visinu i prevrnuti se, ispuštajući plin.
Proizvodnja biogasa može biti smanjena zbog činjenice da se na površini organske sirovine u fermentoru tokom fermentacije formira kora. Kako bi se osiguralo da ne ometa izlaz plina, razbija se miješanjem mase u fermentoru. Možete miješati ne ručno, već pričvršćivanjem metalne viljuške na kupolu odozdo. Kupola se podiže u hidrauličnoj brtvi do određene visine kada se gas akumulira i spušta dok se koristi.
Zbog sistematskog pomeranja kupole od vrha do dna, viljuške povezane sa kupolom će uništiti koru.
Visoka vlažnost i prisustvo sumporovodika (do 0,5%) doprinose povećanju korozije metalnih delova biogas postrojenja. Zbog toga se redovno prati stanje svih metalnih elemenata fermentora i mjesta oštećenja pažljivo štite, najbolje olovnim olovom u jednom ili dva sloja, a zatim farbaju u dva sloja bilo kojom uljnom bojom.
Rice. 1. Sheme najjednostavnijih bioplinskih postrojenja:
A). sa piramidalnom kupolom: 1 - jama za stajnjak; 2 - žljeb-vodena brtva; 3 - zvono za sakupljanje gasa; 4, 5 - izlazna cijev za plin; 6 - manometar;
b). uređaj za odvod kondenzata: 1 - cjevovod za odvod plina; 2 - cijev u obliku slova U za kondenzat; 3 - kondenzat;
V). sa konusnom kupolom: 1 - jama za stajnjak; 2 - kupola (zvono); 3 - prošireni dio cijevi; 4 - izlazna cijev za plin; 5 - žljeb-vodeni zaptivač;
d, e, f, g - dijagrami varijanti najjednostavnijih instalacija: 1 - snabdijevanje organskim otpadom; 2 - kontejner za organski otpad; 3 - prostor za prikupljanje gasa ispod kupole; 4 - izlazna cijev za plin; 5 - uklanjanje mulja; 6 - manometar; 7 - kupola od polietilenske folije; 8 - vodeni pečat; 9 - opterećenje; 10 - jednodijelna polietilenska vrećica.
Biogas postrojenje sa zagrevanjem fermentabilne mase toplotom koja se oslobađa tokom razgradnje stajnjaka u aerobnom fermentoru, prikazano je na Sl. 2, uključuje spremnik za metan - cilindrični metalni spremnik s grlom za punjenje 3, ispusni ventil 9, mehaničku miješalicu 5 i cijev za odabir bioplina 6.
Fermenter 1 se može napraviti pravougaoni od drvenih materijala. Za istovar tretiranog stajnjaka, bočne stijenke se mogu ukloniti. Pod fermentora je rešetkasti, kroz tehnološki kanal 10 se uduvava vazduh iz duvaljke 11. Gornji deo fermentora je obložen drvenim pločama 2. Da bi se smanjili gubici toplote, zidovi i dno su izrađeni termoizolacionim slojem 7.
Instalacija funkcionira ovako. Prethodno pripremljeni tečni stajnjak sa sadržajem vlage 88-92% se sipa u rezervoar za metan 4 kroz glavu 3, nivo tečnosti se određuje donjim delom grla za punjenje. Aerobni fermentor 1 se kroz gornji otvorni deo puni stajnjakom ili mešavinom stajnjaka sa rastresitim suvim organskim punilom (slama, piljevina) sa sadržajem vlage 65-69%. Kada se zrak dovede kroz tehnološki kanal u fermentoru, organska masa počinje da se razgrađuje i oslobađa se toplina. Dovoljno je zagrijati sadržaj spremnika za metan. Kao rezultat, oslobađa se biogas. Akumulira se u gornjem dijelu rezervoara digestora. Kroz cijev 6 koristi se za kućne potrebe. Tokom procesa fermentacije, stajnjak u digestoru se miješa sa mikserom 5.
Ovakva instalacija će se isplatiti u roku od godinu dana samo zbog odlaganja otpada u ličnim domaćinstvima.
Rice. 2. Dijagram grijanog bioplinskog postrojenja:
1 - fermentor; 2 - drveni štit; 3 - grlo za punjenje; 4 - rezervoar za metan; 5 - mešalica; 6 - cijev za uzorkovanje biogasa; 7 - termoizolacioni sloj; 8 - rešetka; 9 - odvodni ventil za prerađenu masu; 10 - kanal za dovod zraka; 11 - ventilator.
Individualno postrojenje za biogas(IBGU-1) za seljačku porodicu od 2 do 6 krava ili 20-60 svinja, ili 100-300 živine (Sl. 3). Instalacija može preraditi od 100 do 300 kg stajnjaka svaki dan i proizvodi 100-300 kg ekološki prihvatljivih organskih gnojiva i 3-12 kubnih metara bioplina.
Za kuhanje hrane za porodicu od 3-4 osobe potrebno je spaliti 3-4 kubna metra biogasa dnevno, zagrijati kuću površine 50-60 m2 - 10-11 kubnih metara. Instalacija može raditi u bilo kojoj klimatskoj zoni. Fabrika Tula Stroytechnika i Orlovsky remontno-mehanički pogon (Orel) započeli su serijsku proizvodnju.
Rice. 3. Shema individualnog bioplinskog postrojenja IBGU-1:
1 - grlo za punjenje; 2 - mešalica; 3 - cijev za uzorkovanje plina; 4 - termoizolacioni sloj; 5 - cijev sa slavinom za istovar prerađene mase; 6 - termometar.
Vlasnici privatnih kuća smještenih u regijama s ograničenim pristupom tradicionalnim gorivima svakako bi trebali skrenuti pažnju na moderna bioplinska postrojenja. Takve jedinice omogućavaju dobivanje bioplina iz različitog organskog otpada i korištenje za lične potrebe, uključujući grijanje stambenih prostorija.
Plin se može dobiti iz gotovo bilo koje biomase - otpada iz stočarske industrije, proizvodnje hrane, poljoprivrede, lišća, itd. Istovremeno, takvu instalaciju možete izgraditi vlastitim rukama.
Za proizvodnju biogasa pogodne su i homogene sirovine i mješavine različitih biomasa. Bioplinsko postrojenje je volumetrijska zatvorena konstrukcija opremljena uređajima za dovod sirovina, zagrijavanje biomase, miješanje komponenti, ispuštanje dobivenog bioplina u plinski kolektor i, naravno, zaštitu konstrukcije.
U reaktoru, pod uticajem anaerobnih bakterija, dolazi do brzog razlaganja biomase. Prilikom fermentacije organskih sirovina oslobađa se biogas. Otprilike 70% sastava takvog plina predstavlja metan, a preostali dio je ugljični dioksid.
Bioplin se odlikuje odličnom kaloričnom vrijednošću, nema izražen miris ili boju. Po svojim svojstvima, bioplin praktički ni na koji način nije inferioran u odnosu na tradicionalniji prirodni plin.
U razvijenim zemljama se koriste dodatne instalacije za prečišćavanje biogasa od ugljičnog dioksida. Ako želite, možete kupiti istu instalaciju i dobiti čisti biometan.
Biogasna postrojenja na silosima. 1 Silos jame. 2 Sistem za punjenje biomase. 3 Reaktor. 4 Reaktor za post-fermentaciju. 5 Supstrater. 6 Sistem grijanja. 7 Elektrana. 8 Sistem automatizacije i upravljanja. 9 Sistem gasovoda
Poređenje biogasa sa tradicionalnijim gorivima
U prosjeku, jedna krava ili druga životinja teška pola tone sposobna je proizvesti dovoljno stajnjaka dnevno za proizvodnju približno 1,5 m3 bioplina. Dnevno đubrivo od jedne prosječne svinje može se preraditi u 0,2 m3 biogasa, a od zeca ili piletine u 0,01-0,02 m3 goriva.
Poređenja radi: 1 m3 biogasa iz stajnjaka daje približno istu količinu toplotne energije kao 3,5 kg ogrevnog drveta, 1-2 kg uglja, 9-10 kW/h električne energije.
Najjednostavniji recept za mješavinu za proizvodnju bioplina uključuje sljedeće komponente:
- kravlji stajnjak - oko 1500 kg;
- trulo lišće ili drugi organski otpad – 3500 kg;
- voda – 65-75% ukupne mase prethodnih komponenti. Voda se prvo mora zagrijati na oko 35 stepeni.
Ova količina biomase će biti dovoljna za proizvodnju biogasa za šest mjeseci rada uz umjerenu potrošnju. U prosjeku, biogas počinje da se oslobađa u roku od 1,5-2 sedmice nakon što se smjesa ubaci u instalaciju.
Plin se može koristiti za grijanje kuće i raznih poslovnih i kućnih zgrada.
Projektovanje tipičnog bioplinskog postrojenja
Glavne komponente kompletnog biogas sistema su:
- reaktor;
- sistem snabdijevanja humusom;
- miješalice;
- automatizovani sistem grijanja na biomasu;
- plinski držač;
- separator;
- zaštitni dio.
Instalacija za domaćinstvo imat će donekle pojednostavljen dizajn, međutim, radi potpunosti, pozivamo vas da pročitate opis svih navedenih elemenata.
Reaktor
Ovaj dio instalacije se obično sklapa od nehrđajućeg čelika ili betona. Izvana, reaktor izgleda kao veliki zatvoreni kontejner sa kupolom na vrhu, obično sfernog oblika.
Trenutno su najpopularniji reaktori sa sklopivim dizajnom, napravljeni korištenjem inovativnih tehnologija. Takav se reaktor može lako sastaviti vlastitim rukama uz minimalno ulaganje vremena. Ako je potrebno, može se lako rastaviti i prenijeti na drugu lokaciju.
Čelik je zgodan jer možete lako napraviti rupe u njemu za povezivanje drugih elemenata sistema. Beton je superiorniji od čelika u pogledu čvrstoće i izdržljivosti.
Sistem za hranjenje biomase
Ovaj dio instalacije uključuje spremnik za prihvat otpada, dovodni cjevovod za dovod vode i pužnu pumpu za slanje humusa u reaktor.
Za utovar suve komponente u rezervoar koristi se prednji utovarivač. Kod kuće se ovaj zadatak može obaviti bez utovarivača, koristeći različite dostupne alate, na primjer, lopate.
U rezervoaru se smeša navlaži do polutečnog stanja. Nakon postizanja željenog nivoa vlage, vijak prenosi polutečnu masu u donji odjeljak reaktora.
Mešalice
Fermentacija humusa u reaktoru treba da se odvija ravnomjerno. Ovo je jedan od najvažnijih uslova za obezbeđivanje intenzivnog oslobađanja biogasa iz mešavine. Kako bi se postigao što ujednačeniji proces fermentacije mješavine, dizajn tipičnog bioplinskog postrojenja uključuje miješalice s električnim pogonima.
Postoje potapajuće i nagnute mešalice. Potopni mehanizmi se mogu spustiti u biomasu na potrebnu dubinu kako bi se osiguralo intenzivno i ujednačeno miješanje supstrata. Obično se takvi mikseri postavljaju na jarbol.
Instalacija kosih miksera vrši se na bočnim površinama reaktora. Električni motor je odgovoran za rotaciju vijka u fermentoru.
Automatski sistem grijanja
Za uspješnu proizvodnju biogasa, temperatura unutar sistema mora se održavati na +35-+40 stepeni. U tu svrhu u projekt su uključeni automatizirani sistemi grijanja.
Izvor topline u ovom slučaju je bojler za toplu vodu, u nekim situacijama se koriste električne jedinice za grijanje.
Biogas se sakuplja u ovom elementu konstrukcije. Najčešće se plinski držač postavlja na krov reaktora.
Proizvodnja modernih plinskih spremnika obično se provodi korištenjem polivinil klorida, materijala koji je otporan na sunčevu svjetlost i razne štetne prirodne pojave.
U nekim situacijama, umjesto običnog rezervoara za plin, koriste se posebne vrećice. Takođe, ovi uređaji vam omogućavaju da privremeno povećate količinu proizvedenog biogasa.
Za izradu vrećice za držač plina koristi se poseban polivinil klorid s elastičnim svojstvima, koji se može naduvati kako se povećava volumen bioplina.
Ovaj dio sistema odgovoran je za sušenje otpadnog humusa i dobijanje, po potrebi, visokokvalitetnih gnojiva.
Najjednostavniji separator sastoji se od vijka i separatorne komore. Komora je napravljena u obliku sita. To omogućava da se biomasa odvoji na čvrstu komponentu i tečni dio.
Osušeni humus se šalje u odeljak za otpremu. Sistem usmerava tečni deo nazad u prijemnu komoru. Ovdje se tečnost koristi za vlaženje nove sirovine.
Najjednostavnije DIY biogas postrojenje
Bioplinska instalacija za kućanstvo imat će donekle pojednostavljen dizajn, ali njegovoj izradi treba pristupiti s maksimalnom odgovornošću.
Prvi korak. Iskopaj rupu. U svojoj srži, bioplinsko postrojenje je velika jama sa posebnom završnom obradom. Najvažniji, a ujedno i težak dio proizvodnje predmetnog sistema je pravilna priprema zidova bioreaktora i njegove osnove.
Jama mora biti zapečaćena. Ojačajte bazu i zidove plastikom ili betonom. Umjesto toga, možete kupiti gotove polimerne prstenove s čvrstim dnom. Takvi uređaji omogućavaju osiguravanje potrebne nepropusnosti sistema. Materijal će zadržati svoje izvorne karakteristike dugi niz godina, a ako je potrebno, stari prsten možete lako zamijeniti novim.
Drugi korak. Ugradite sistem za odvod gasa. To će vas uštedjeti od potrebe za kupnjom i ugradnjom miješalica, zbog čega će se značajno smanjiti vrijeme i novac utrošen na montažu instalacije.
Najjednostavnija verzija sistema odvodnje gasa su vertikalno fiksirane kanalizacione cevi od polivinil hlorida sa mnogo rupa po celom telu.
Odaberite cijevi takve dužine da se njihovi gornji rubovi malo uzdižu iznad gornjeg nivoa napunjenog humusa.
Treći korak. Pokrijte vanjski sloj podloge filmskom izolacijom. Zahvaljujući filmu stvoriće se uslovi za akumulaciju biogasa ispod kupole u uslovima blagog viška pritiska.
Četvrti korak. Ugradite kupolu i montirajte ispušnu cijev za plin na najvišoj tački.
Potrošnja gasa treba da bude redovna. U suprotnom, kupola iznad kontejnera za biomasu može jednostavno eksplodirati. Ljeti se plin formira intenzivnije nego zimi. Da biste riješili potonji problem, kupite i instalirajte odgovarajuće grijače.
Procedura i uslovi za uspešno korišćenje biogasnog postrojenja
Stoga nije teško sami sastaviti jednostavnu biogas postrojenje. Međutim, za njegov uspješan rad morate zapamtiti i slijediti nekoliko jednostavnih pravila.
Jedan od najvažnijih zahtjeva je da napunjena organska masa ne smije sadržavati tvari koje mogu negativno utjecati na život anaerobnih mikroorganizama. Zabranjeni uključci uključuju različite vrste otapala, antibakterijske lijekove i druge slične tvari.
Brojne anorganske tvari također mogu dovesti do pogoršanja funkcioniranja bakterija. S obzirom na to, zabranjeno je, na primjer, razrjeđivanje humusa vodom koja preostane nakon pranja odjeće ili pranja automobila.
Zapamtite: bioplinska instalacija je potencijalno eksplozivna jedinica, stoga se pridržavajte svih sigurnosnih propisa relevantnih za rad bilo koje plinske opreme.
Dakle, čak i stajnjak i, u principu, gotovo sve čega ste se prethodno trudili da se riješite, može biti od koristi na farmi. Potrebno je samo da pravilno izgradite kućnu biogasnu instalaciju i vrlo brzo će vaš dom biti topao. Pridržavajte se primljenih preporuka i više nećete morati trošiti enormne sume na grijanje.
Sretno!
Naravno, DIY biogas nije za svakoga. Prvo, morate biti vlasnik privatne kuće. Domaća instalacija ima dimenzije i mogućnosti ugradnje za koje uslovi stana apsolutno nisu prikladni. Drugo, kod kuće je to moguće samo ako postoji velika količina organskog otpada. I treće, možda najvažnije, potrebno vam je znanje.
Nema smisla izmišljati instalaciju - sve je već odavno izmišljeno. Ali da biste implementirali gotovu ideju koristeći gotove crteže, to se mora razumjeti. Alat, domišljatost, razumijevanje i svijest o dizajnu uređaja, kao i želja koja će vam omogućiti da ne odstupite od zacrtanog cilja - sve je to vrlo važno.
Hajde da rezimiramo:
- Mjesto. Samo privatna dvorišta površine do 10 m2 bez zgrada i drveća. Također je vrijedno razmotriti takve opcije kada je moguće u budućnosti izgraditi zgradu poslovnog ili čak stambenog tipa iznad same instalacije.
- Materijal. Nehrđajući čelik, cigla, beton, cijevi (metalne i/ili plastične) - to su osnove. Na ovu listu dodajmo alate: opremu za zavarivanje, mješalice za beton, alate za rezanje metala.
- Sirovine. Glavni izvor biogasa može biti samo organska materija – stajnjak, biljni otpad, klaonički otpad. Svaka vrsta sirovine proizvodi svoju količinu bioplina određenog kvaliteta. U svakom slučaju, mora postojati dovoljno sirovina za povećanje profitabilnosti.
- Razumijevanje i svijest o ideji. Moguće je i bez ovoga: pozvani, plaćeni, primljeni – čemu razumijevanje? Ali čak i najprimitivnija instalacija dizajnirana za malu proizvodnju bioplina je skupa, a cijela poenta je da sve što vam treba nabavite vlastitim snagama. Dakle, ovdje morate biti nosilac neizgovorene titule “narodni zanatlija”.
Mnogi evropski farmeri odavno su prešli na ovu alternativnu vrstu goriva. Rok povrata za biogenerator je 3-5 godina, sve zavisi od obima potrošnje. Primjerice, danski vlasnici mini farmi, sa stočnim brojem od svega 50-100 grla, uspijevaju proizvesti bioplin vlastitim instalacijama, što u potpunosti zadovoljava potrebe i stambene zgrade i same farme. Udobnost kod kuće i na farmi, zahvaljujući vlastitom bioplinu, doživljava se kao nešto obično.
Kako radi
U cjelokupnoj biološkoj instalaciji važan je gotovo svaki element:
- Rezervoar je posuda u kojoj dolazi do fermentacije biomase djelovanjem bakterija. Rezervoar, različitih veličina i napravljen od različitih materijala, služi kao neka vrsta posude. Bilo bi ispravnije nazvati ga bioreaktorom. Ova složena struktura ne samo da mora prihvatiti biomasu za fermentaciju, već i imati takve kvalitete kao što su pouzdanost i izdržljivost. Postrojenje za proizvodnju biogasa nije zgrada za višekratnu upotrebu. Morate to učiniti jednom i samo poboljšati dizajn, inače će profitabilnost pasti ispod nule.
- Spojni elementi koji ne smiju ispuštati plin. Metan je eksplozivan plin i slučajna iskra može dovesti do katastrofalnih posljedica.
- Sistem za mešanje mase sirovina. Prilično je teško napraviti u zanatskim uvjetima, ali vrlo poželjno. Redovno miješanje poboljšava produktivnost.
- Sistem izolacije reaktora. Pouzdana i kvalitetna izolacija omogućava održavanje potrebne temperature unutar reaktora. Bakterije mogu preživjeti na niskim temperaturama, ali nisu održive. I iako će unutrašnja temperatura uvijek biti iznad nule, mora se moći održavati i kontrolisati.
- Gasholder je kontejner za privremeno (do potrošnje) skladištenje plina. U zanatskim uslovima predstavljen je čeličnim rezervoarom.
- Sistem za filtriranje ili sistem za filtriranje. Preporučljivo je očistiti plin koji nastaje fermentacijom od CO2.
Sirovine koje ulaze u bioreaktor počinju fermentirati. Ispušteni plin nije čist. Sadrži udio metana (do 80-90%), ugljičnog dioksida (do 20-30%), vodonika (do 5-10%). Periodično mešanje povećava učestalost oslobađanja gasa. Gas ulazi u rezervoar za gas, zatim kroz sistem za filtriranje, a zatim u potrošenu jedinicu (bojler, peć, itd.).
Osnovni momenti
Bioplin se može dobiti kod kuće u različitim količinama i različitim kvalitetama. Na to utiče nekoliko faktora:
- Količina sirovina. Za kontinuirani rad bioreaktora, biomasa se mora periodično unositi unutra. Učestalost napajanja ovisi o veličini reaktora. Visoke performanse se postižu punjenjem posude do 75%. Niža brojka smanjuje efikasnost proizvodnje, kao i opterećenje iznad 75%.
- Poreklo sirovina. Stajnjak ili kukuruzna pulpa - razlika je značajna. Obično polaze od prisustva jedne ili druge vrste sirovina. Na primjer, ogromna količina visokokvalitetnog metana može se dobiti iz životinjskih masti - do 1500 m3 iz tone sirovina. Istovremeno će i sadržaj metana biti maksimalno mogući – do 90%. Proizvodnja biogasa iz algi ima manje brojke - do 250-300 m3 po toni.
- Učestalost isporuke sirovina. Fermentacija mora biti gotovo u potpunosti završena, ispuštena voda se mora isprazniti, nefermentirani ostaci moraju biti zbrinuti i tek tada je moguća nova opskrba određene količine. U zanatskim uslovima ovaj proces je prilično teško kontrolisati. Industrijske instalacije su progresivnije i cijeli proces se kontrolira automatski.
- Kombinacija sirovina. Neke vrste biomase mogu se međusobno nadopunjavati, djelujući kao katalizatori za kemijske procese unutar reaktora. Neki su, naprotiv, u stanju da uspore reakciju. Na primjer, stajnjak žitarica u kombinaciji sa stajnjakom daje dobre rezultate kao rezultat kombinacije. Dok se masti ne kombinuju sa gotovo bilo kojom drugom vrstom sirovina.
Tabela prikazuje količinu proizvedenog plina (u m3) iz jedne tone sirovine:
Kako koristiti
Bioplin se može koristiti kod kuće na osnovu njegove količine i kvaliteta. Obično je to grijanje pomoćnih zgrada ili stambene zgrade. Uz male količine plina, možda je dovoljno samo zagrijati vodu, ali u ovom slučaju treba preispitati isplativost instalacije. Neki majstori su gurnuli svoje dizajne do enormnog nivoa produktivnosti i potpuno zaboravili na potrošnju državne struje i prirodnog plina.
U svakom slučaju, kroz instalaciju za proizvodnju bioplina ostvaruje se nekoliko pozitivnih aspekata kako za potrošača plina tako i za cijelo čovječanstvo u cjelini:
- prelazak na jeftinu proizvodnju,
- ušteda novca,
- djelimično odlaganje otpada,
- sprečavanje globalnog zagrijavanja.
Čovječanstvo je napravilo ogroman iskorak, naučivši kontrolirati prirodu i svakodnevni život. Biogas, kao alternativno gorivo i oblik energije, sada je moguće dobiti kod kuće. Naravno, visoka cijena opreme je pomalo zastrašujuća, ali proračuni povrata pokazuju da je bioreaktor kod kuće isplativo i svrsishodno rješenje.
Biogas je mješavina plinova koji nastaju prilikom razgradnje organske tvari od strane anaerobnih bakterija. Bioplin je vrlo zapaljiv i kada sagorijeva proizvodi čist plamen, tako da se može koristiti ne samo za kuhanje, već i za motore s unutarnjim sagorijevanjem (na primjer, za proizvodnju električne energije).
Prednosti biogas postrojenja kod kuće:
– lako možete dobiti biogas kod kuće bez upotrebe skupe opreme;
– odlična alternativna energija za one čiji se dom nalazi daleko od civilizacije, ili za one koji žele da budu nezavisni od države;
– raspoložive sirovine (stajnjak, kuhinjski otpad, usitnjeno rastinje, itd.);
– briga za životnu sredinu, jer u procesu razgradnje organskih materija u prirodi gas ulazi u atmosferu, što za sobom povlači efekat staklene bašte, te će se u tom slučaju sagorevati biogas stvarajući CO2;
– proizvodnja đubriva kao nusproizvoda bioplinskog postrojenja.
Ali pored prednosti, Biogas postrojenje ima svoje nedostatke:
– bakterije rade na temperaturi od 18-40 stepeni, tako da ljeti možete dobiti biogas. Ako izolirate bioplinsko postrojenje i opremite ga grijanjem, bioplin možete dobiti u proljetno-jesenskom periodu, ali troškovi izolacije i grijanja mogu poništiti dobijene pogodnosti
– potrebno je stalno uvoditi nove sirovine, a samim tim i drenažna đubriva.
Za izradu bioplinskog postrojenja vlastitim rukama trebat će nam:
1. Dvije bačve od 200l
2. Bačva od 30-60l, ili velika plastična kanta
3. Plastične kanalizacijske cijevi
4. Cijev za plin
5. Crane
Radi jasnoće, daću Šema instalacije kućnog biogasa
Princip rada biogas postrojenja. U reaktor se utovaruju sirovine (stajnjak, kuhinjski otpad, usitnjeno rastinje itd.) i voda. Bioplinsko postrojenje neće početi s radom odmah, već nakon nekoliko dana, kada se broj anaerobnih bakterija poveća do maksimuma.
Tokom života anaerobnih bakterija oslobađa se biogas, koji će se skupljati na gornjoj tački bureta (na ovom mestu treba da se nalazi slavina). Iz reaktora biogas ulazi u kolektor kroz plinsko crijevo.
Kolektor je bačva vode od 200 litara i u njoj preokrenuta kanta za sakupljanje gasa, kao i za stvaranje pritiska neophodnog za rad gasne peći. Kako plin ulazi, kanta će plutati. Ako je količina bioplina veća nego što plastična kanta može sadržavati, tada će plin jednostavno izaći kroz vodu.
Za pravljenje reaktora Trebat će vam zatvorena bačva od 200 litara. Izrađujemo nekoliko rupa u gornjem dijelu cijevi i ugrađujemo:
– Plastična cijev za sipanje sirovina. Na kraju cijevi potrebno je ugraditi prijelaz na veliku cijev (neku vrstu kante za zalijevanje, radi praktičnosti izlijevanja sirovina)
– Plastična cijev za odvod gnojiva. Budući da bioplinsko postrojenje nije vječni motor, potrebno je stalno dodavati sirovine. Prilikom uvođenja novih sirovina, višak (već prerađene sirovine - gnojiva) će izaći kroz odvodnu cijev.
– Slavina na najvišoj tački bureta za biogas.
Prilikom proizvodnje reaktora vrlo je važno da svi priključci budu zaptiveni, jer u protivnom, pod nastalim pritiskom, plin može iscuriti. Odvodna cijev mora biti smještena ispod nivoa ugradnje plinske slavine. Cijevi za odvod i punjenje trebaju biti čvrsto začepljene kada se ne koriste.
Za izradu kolektora trebat će vam plastična bačva od 200 litara bez poklopca. U bure sipajte 3/4 vode i ugradite drugu bačvu, naopako, manjeg volumena. U dnu manje bačve urezali smo spojnicu za spajanje crijeva iz reaktora, te slavinu za spajanje crijeva za plinsku peć.
Za punjenje sirovina, otvorite ulazne i odvodne rupe i napunite sirovine. Najbolje je koristiti stajnjak razrijeđen u vodi. Najbolje je koristiti kišnicu ili taloženu vodu kako sadržaj hlora iz vodovoda ne bi smanjio kolonije bakterija. Također, ako koristite kuhinjske ostatke, svakako držite podalje deterdžente, ljuske od jaja, kosti i ljuske luka jer oni mogu pogoršati rad bioplinskog postrojenja.
Biogas sam po sebi ima vrlo neprijatan miris, ali kada izgori nema mirisa. Ako sagorite gas bez mešanja sa vazduhom, dobićete žuti plamen sa čađom, koji će lako popušiti dno posude.
Ako pomešate biogas sa vazduhom i zatim ga zapalite, dobićete čist plavi plamen bez čađi. Tako, na primjer, u fabričkim plinskim pećima u uputama stoji da je pri prelasku s plina iz mreže na plin u bocama i obrnuto potrebno promijeniti mlaznice (koji se razlikuju po promjeru otvora), inače će gorionik dimiti. Alternativno, možete koristiti laboratorijski Bunsenov plamenik.
Ako nemate laboratorijski plamenik, lako ga možete napraviti od komada cijevi bušenjem rupa na dnu. Tako će se plin, prolazeći kroz cijev, pomiješati sa zrakom, a na izlazu iz cijevi ćemo dobiti miješani plin.
Možete eksperimentirati s komadima drveta kao mlaznicama, naoštravajući ih tako da liče na olovku i bušiti u njima rupe različitih promjera. Na ovaj način se može dobiti optimalna veličina gorionika.
Za eksperiment je korišten stari roštilj kao peć, u dnu je izrezana rupa i postavljen Bunsenov plamenik. A naknadno je roštilj zamijenjen peći s jednim plamenikom.
Da bi se stvorio pritisak plina, na razdjelnik (malo bure za sakupljanje plina) postavlja se uteg. Na primjer, ako postavite opterećenje od 5 kg, tada se 1 litar vode može prokuhati za 15 minuta. Ako postavite opterećenje od 10 kg, tada će 1 litra vode proključati za 10 minuta.
Da rezimiramo, treba napomenuti da Domaće bioplinsko postrojenje proizvodi biogas za 30 minuta rada gorionika dnevno, ako je sirovina stajnjak. Ako koristite kuhinjske ostatke kao sirovinu, onda je produktivnost samo 15 minuta dnevno.
Otpuštenog plina nije toliko, ali složit ćete se da ni bioplinsko postrojenje nije tako veliko. Stoga, ako želite povećati količinu proizvedenog plina, morat ćete povećati volumen reaktora i kolektora.
Dimenzije kolektora nije potrebno povećavati ako bioplin na vrijeme pumpate u drugu posudu (na primjer, u cilindar). Najjednostavnije, to se može učiniti pomoću kompresora iz frižidera, koji ima jedan ulaz i jedan izlaz. Ulaz spajamo na razdjelnik, a izlaz na cilindar.
Kompresor može biti opremljen automatizacijom, na primjer, kada se razdjelnik napuni plinom, cijev se podiže, zatvara kontakte, čime se uključuje kompresor. A kompresor se, zauzvrat, isključio kada je cijev pala na minimalni nivo.
Reaktor bioplinskog postrojenja mora biti napravljen od plastike, ali ni u kom slučaju od metala, jer će zbog oksidativnih procesa metal brzo zarđati. Kao opciju, možete koristiti plastične bačve velike zapremine (na primjer, Eurocube). A kako velike količine buradi ne zauzimaju puno prostora u dvorištu, mogu se zakopati.
19. novembar 2016 Gennady
Biogas je tvar koja sadrži veliku količinu metana. Dobija se kao rezultat truljenja raznih organskih otpadaka. Biogas proizvodi velike količine energije, što ga čini mogućim za grijanje ili gorivo vozila. Korištenje stajnjaka kao alternativnog izvora energije nedavno je od velikog interesa za poljoprivrednike. Bioplinsko postrojenje "uradi sam" savršeno će se nositi sa zadatkom.
Prilikom odabira vrste instalacije za ispuštanje plina, morate se osloniti na vremenske i klimatske uvjete regije. Za Rusiju se nude sljedeće vrste:
Instalacija za proizvodnju bioplina sa ručnim utovarom sirovina
(Mješanje i zagrijavanje sirovina u reaktoru se ne vrši)
Ova verzija bioplinskog postrojenja "uradi sam" najjednostavnija je od svih postojećih. U reaktor treba staviti otprilike 1 do 10 kubnih metara. Takva instalacija dnevno obrađuje dosta sirovina - od 50 kg stajnjaka ili više. U instalaciji nema nepotrebnih dijelova: reaktor, kontejner za sirovine, uređaj za odabir i korištenje bioplina, uređaj za istovar otpada.
Takav uređaj je savršen za upotrebu u toplim područjima, tada ne morate zagrijavati ili miješati prerađene sirovine. Koristi se u industrijskom režimu kada se zagreva na 5-20°C. Pogodno je da se dobijeni biogas odmah šalje za upotrebu u kućanskim aparatima. Sve prerađene sirovine izlaze kroz posebno napravljeni izlaz.
Koristeći crteže, možete stvoriti slično postrojenje za bioplinu vlastitim rukama bez značajnih napora i troškova. Čak i najneiskusniji početnik to može učiniti. Ovdje nema apsolutno ništa komplicirano, ali postoje neke nijanse o kojima vrijedi detaljno razgovarati.
Prvo morate jasno znati: koliko stajnjaka imate na farmi? Odnosno, koliko će vaša instalacija biti zauzeta. Od toga će zavisiti zapremina budućeg reaktora. Zatim određujemo: gdje će se nalaziti instalacija? Morate odabrati mjesto po principu: sigurno i udobno.
Tada možete početi tražiti dijelove za budući izvor alternativne energije. Ugradićemo cijevi za utovar i istovar sirovina. Reaktor uređaja postavljamo u jamu i dobro osiguravamo utovarni rezervoar i sam izlaz za gas. Počnimo sa završnim dijelom, postavljanjem gornjeg dijela i poklopca.
Imperativ je da reaktor bude zapečaćen tako da ništa nepotrebno ne uđe u njega. Da biste to učinili, potrebno je izvršiti provjeru nakon njegove montaže. Instalacija mora biti obojena i izolirana. To je to, konačno možete početi sa radom. Izbjegavajte izlaganje proizvedenog uređaja sunčevoj svjetlosti. Najbolji način da to učinite je korištenje suncobrana.
Bioplinsko postrojenje: ručno punjenje i miješanje sirovina
Ova opcija je također vrlo zgodna i ne zahtijeva značajna finansijska ulaganja. Ali ako govorimo o korisnosti i operativnoj efikasnosti, onda ovaj model s ručnim punjenjem i mogućnošću miješanja sirovina značajno pobjeđuje.
Proizvedena instalacija ovog tipa prikladnija je za male farme. Preporučena zapremina reaktora je u rasponu od 1-10 kubnih metara. m. Uređaj može obraditi od 50 do 200 kg stajnjaka dnevno.
Domaća montaža sa miješanjem, grijanjem i ručnim utovarom sirovina
Za veću efikasnost i bolju fermentaciju sirovina, najbolje je razmisliti o sistemu grijanja. Uređaj može da radi na temperaturama do 35°C u mezofilnom režimu i do 55°C u termofilnom režimu.
Za zagrijavanje sirovina najbolje je koristiti kotlove za grijanje vode, što je i ekonomično, jer radi na proizvedeno biogorivo. Sirovine koje ostaju nakon proizvodnje su odlične kao đubrivo. Čuva se u posebnoj posudi. Ova esencijalna supstanca je pogodna i za uzgoj crva.
Bioplinsko postrojenje uradi sam sa plinskim držačem, pneumatskim miješanjem sirovina i zagrijavanjem u reaktoru (ručno punjenje)
Kućna instalacija za proizvodnju bioplina može biti opremljena plinskim držačem, koji je dizajniran za skladištenje proizvedenog goriva. Ugrađen je i uređaj za automatsko pumpanje gasa. U ovom slučaju, punjenje, kao iu prethodnim vrstama instalacija, ostaje ručno.
U reaktoru je moguće pneumatski miješati sirovine, koristeći nastali biogas. Može biti opremljen svime što olakšava rad; proces se može potpuno automatizirati. Posebna karakteristika ovog modela je mogućnost rada na različitim temperaturama za fermentaciju stajnjaka.
Instalacija sa plinskim držačem, ručna priprema, pneumatsko punjenje, miješanje sirovina i njegovo zagrijavanje u reaktoru
Ovaj uređaj je savršen za malu i srednju proizvodnju. Moći će preraditi do 1,5 tona stajnjaka dnevno (minimalna količina 0,3 tone). Predloženi volumen reaktora je 5-25 kubnih metara.
Pneumatski sistem se koristi za utovar i miješanje sirovina. Ali priprema se vrši ručno. Zagrijavanje u reaktoru nastaje zbog razmjene topline s kotlom za grijanje vode. Potonji također radi na proizvedeni biogas. Otpad se istovara na dva načina: jednim cevovodom sirovine se dopremaju do skladišta na sakupljanje, a drugim za utovar na transport i odvoz direktno na teren.
Ekstrahovani biogas se automatski bira i za skladištenje je predviđen rezervoar za gas. Instalacija nema temperaturnih ograničenja.
Mehanička priprema sirovina (što je karakteristika ovog modela) vrši se pomoću kompresora, koji iz posebnog kontejnera doprema materijal u utovarni rezervoar. Reaktor se napaja komprimiranim biogasom koji se također koristi za grijanje. Gas se automatski povlači u rezervoar za gas. Ovo "uradi sam" bioplinsko postrojenje može se koristiti na velikim i srednjim farmama pri različitim temperaturnim uvjetima fermentacije.
Kako napraviti bioplinsko postrojenje vlastitim rukama - video
Da biste dobili vizualni prikaz procesa dobivanja plina iz stajnjaka i rada industrijskih instalacija, možete pogledati predstavljeni video.