Sådan henter man biogas fra gødning: en oversigt over de grundlæggende principper og design af et produktionsanlæg

Landmænd står årligt over for problemet med bortskaffelse af gødning. Betydelige midler, der er nødvendige for at organisere eksport og begravelse, går intet. Men der er en måde, der ikke kun sparer penge, men også får dig til at servere dette naturlige produkt til dit eget eget bedste.

Nidkjære ejere har længe brugt økoteknologi i praksis, hvilket gør det muligt for dem at få biogas fra gødning og bruge resultatet som brændstof.

Derfor vil vores materiale fokusere på teknologien til produktion af biogas, vi vil også tale om, hvordan man bygger en bioenergianlæg.

Fordele ved at bruge bioteknologi

teknologi biobrændstofproduktion fra forskellige naturlige kilder er ikke nyt. Forskning på dette område begyndte i slutningen af ​​det 18. århundrede og udviklede sig med succes i det 19. århundrede. I Sovjetunionen blev den første bioenergianlæg skabt i fyrretallet af forrige århundrede.

Bioteknologier er længe blevet brugt i mange lande, men i dag får de særlig betydning. På grund af forværringen af ​​miljøsituationen på planeten og de høje omkostninger til energi, vender mange deres øjne mod alternative energikilder og varme.

Teknologien til forarbejdning af gødning til biogas muliggør reduktion af mængden af ​​skadelige metanemissioner i atmosfæren og opnåelse af en ekstra kilde til termisk energi

Naturligvis er gødning en meget værdifuld gødning, og hvis gården har to køer, er der ingen problemer med brugen. En anden ting, når det kommer til bedrifter med store og mellemstore husdyr, hvor der dannes tonsvis af fedt og råtnende biologisk materiale om året.

For gødning at blive gødning af høj kvalitet, har du brug for områder med et vist temperaturregime, og det er en ekstra udgift. Derfor opbevarer mange landmænd det, hvor det er nødvendigt, og fører det derefter til markerne.

Afhængig af mængden af ​​råmaterialer, der genereres pr. Dag, skal installationens dimensioner og graden af ​​dens automatisering vælges

Hvis der ikke overholdes opbevaringsbetingelser, forsvinder op til 40% nitrogen og hovedparten af ​​fosfor fra gødning, hvilket forværrer dens kvalitetsindikatorer markant. Derudover frigøres metangas i atmosfæren, hvilket har en negativ indvirkning på planetenes økologiske situation.

Moderne bioteknologi tillader ikke kun at neutralisere de skadelige virkninger af metan på miljøsituationen, men også at gøre det tjene til fordel for mennesker, samtidig med at der opnås betydelige økonomiske fordele. Som et resultat gødning forarbejdning biogas danneshvorfra du derefter kan få tusinder af kW energi, og affaldsprodukterne er en meget værdifuld anaerob gødning.

Mekanismen til dannelse af gas fra organiske råmaterialer

Biogas er et flygtigt stof uden farve eller nogen lugt, der indeholder op til 70% methan. Ved dens kvalitetsindikatorer nærmer det sig den traditionelle type brændstof - naturgas. Det har en god brændværdi, 1 m³ biogas udsender så meget varme, som der opnås, når et kilogram kul brændes.

Vi skylder dannelse af biogas til anaerobe bakterier, der aktivt arbejder på nedbrydning af organiske råmaterialer, der bruges til gødning af husdyr, fugledråber, affald fra planter.

I uafhængig produktion af biogas kan fugledråber og affaldsprodukter fra små og store husdyr anvendes. Råmaterialer kan bruges i ren form og i form af en blanding med inkludering af græs, løv, gammelt papir

For at aktivere processen er det nødvendigt at skabe gunstige betingelser for bakteriens levetid. De skal svare til dem, hvor mikroorganismer udvikler sig i et naturligt reservoir - i maven hos dyr, hvor der er varme og intet ilt.

Faktisk er dette de to hovedbetingelser, der bidrager til den mirakuløse omdannelse af rådnende gødning til miljøvenligt brændstof og værdifuld gødning.

For at få biogas er der behov for en forseglet reaktor uden luftadgang, hvor gødningens gødningsproces og dens nedbrydning til komponenter finder sted:

• metan (op til 70%);
• kuldioxid (ca. 30%);
• andre gasformige stoffer (1-2%).

De dannede gasser stiger op i tanken, hvorfra de derefter pumpes ud, og restproduktet sætter sig - en organisk gødning af høj kvalitet, som beholdt alle de værdifulde stoffer, der findes i gødning - nitrogen og fosfor, og mistede en betydelig del af patogene mikroorganismer som et resultat af forarbejdningen.

Biogasreaktoren skal have en helt forseglet struktur, hvor der ikke er ilt, ellers vil processen med nedbrydning af gødning være ekstremt langsom

Den anden vigtige betingelse for effektiv nedbrydning af gødning og dannelse af biogas er overholdelse af temperaturregimet. Bakterierne involveret i processen aktiveres ved en temperatur på +30 grader.

Desuden indeholder gødningen to typer bakterier:

• mesofil. Deres vitale aktivitet forekommer ved en temperatur på +30 - +40 grader;
• termofil. For deres reproduktion er det nødvendigt at observere temperaturregimet på +50 (+60) grader.

Forarbejdningstiden for råmaterialer i planter af den første type afhænger af blandingens sammensætning og varierer fra 12 til 30 dage. På samme tid giver 1 liter reaktorens anvendelige areal 2 liter biobrændstof. Ved brug af planter af den anden type reduceres slutproduktets produktionstid til tre dage, og mængden af ​​biogas øges til 4,5 liter.

Effektiviteten af ​​termofile planter er synlig for det blotte øje, men omkostningerne til deres vedligeholdelse er meget høje, så inden du vælger denne eller den metode til produktion af biogas, skal du nøje beregne alt

På trods af det faktum, at termofile planters effektivitet er ti gange højere, bruges de meget sjældnere, da opretholdelse af høje temperaturer i reaktoren er forbundet med høje omkostninger.

Vedligeholdelse og vedligeholdelse af planter af mesofil type er billigere, så de fleste gårde bruger dem til at producere biogas.

I henhold til kriterierne for energipotentiale er biogas lidt underordnet konventionelt gasbrændstof. Den indeholder imidlertid sulfatgasser, hvis tilstedeværelse skal tages i betragtning, når man vælger materialer til konstruktionen af ​​installationen

Beregninger af biogaseffektivitet

For at evaluere alle fordelene ved at bruge alternative biobrændstoffer hjælper enkle beregninger. En ko, der vejer 500 kg, producerer ca. 35-40 kg gødning pr. Dag. Dette beløb er nok til at komme omkring 1,5 m³ biogas, hvorfra det igen er muligt at generere 3 kW / h el.

Ved hjælp af dataene fra tabellen er det let at beregne, hvor mange m³ biogas kan fås ved udgangen i overensstemmelse med det husdyr, der findes på gården

For at få biobrændstof kan du bruge enten en type organisk råmateriale eller en blanding af flere komponenter med et fugtighedsindhold på 85-90%. Det er vigtigt, at de ikke indeholder uvedkommende kemiske urenheder, der påvirker behandlingsprocessen negativt.

Den enkleste opskrift på blandingen blev opfundet tilbage i 2000 af en russisk bonde fra Lipetsk-regionen, der byggede sine egne hænder det enkleste anlæg til produktion af biogas. Han blandede 1.500 kg ko husdyrgødning med 3.500 kg affald fra forskellige planter, tilsatte vand (ca. 65% af vægten af ​​alle ingredienser) og opvarmede blandingen til 35 grader.

To uger senere er gratis brændstof klar. Denne lille installation producerede 40 m³ gas pr. dag, hvilket var nok til at varme huset og husbygningerne i seks måneder.

Muligheder for biobrændselsanlæg

Efter udførelsen af ​​beregningerne er det nødvendigt at bestemme, hvordan anlægget skal fremstilles for at få biogas i overensstemmelse med behovene i dets økonomi. Hvis antallet af husdyr er lille, er den enkleste mulighed egnet, hvilket er let at lave af improviserede midler med dine egne hænder.

Det anbefales, at store bedrifter, der har en konstant kilde til en stor mængde råmaterialer, bygger et industrielt automatiseret biogasanlæg. I dette tilfælde er det næppe muligt uden at involvere specialister, der vil udvikle projektet og montere installationen på et professionelt niveau.

Diagrammet viser klart, hvordan det industrielle automatiserede kompleks til biogasproduktion fungerer. Konstruktion af en sådan skala kan organiseres på én gang af flere gårde beliggende i nærheden

I dag er der snesevis af virksomheder, der kan tilbyde mange muligheder: fra færdige løsninger til udvikling af et individuelt projekt.For at reducere omkostningerne ved byggeri kan du samarbejde med nabobedrifter (hvis tilgængelig i nærheden) og bygge en enhed til al biogasproduktion.

Det skal bemærkes, at det til konstruktion af endda en lille installation er nødvendigt at udarbejde de relevante dokumenter, lave et rutediagram, planlægge placeringen af ​​udstyr og ventilation (hvis udstyret er installeret i rummet), gennemgå godkendelsesprocedurer med SES, brand- og gasinspektion.

Et mini-anlæg til produktion af gas, der imødekommer behovene i en lille privat økonomi, kan udføres med ens egen hånd med fokus på design og specifikationer for enhedsinstallationer, der er fremstillet i industriel skala.

Udformningen af ​​planter til forarbejdning af gødning og planteorganiske organer til biogas afviger ikke i kompleksitet. Originalen udstedt af industrien er meget velegnet som en skabelon til opførelsen af ​​sin egen minifabrik

Uafhængige håndværkere, der beslutter at starte bygningen af ​​deres egen installation, skal lagre en vandtank, vand- eller kloakplastrør, hjørnebøjninger, pakninger og en cylinder til opbevaring af den gas, der er modtaget i installationen.

Funktioner i biogasanlægget

Et fuldgyldigt biogasanlæg er et komplekst system, der består af:

1. Bioreaktor, hvor processen med nedbrydning af gødning;
2. Automatiseret foderanlæg til organisk affald;
3. Enheder til blanding af biomasse;
4. Udstyr til at opretholde optimale temperaturforhold;
5. Gasbeholder - gasopbevaringstanke;
6. Modtager til fast affald.

Alle ovennævnte poster installeres i industrianlæg, der fungerer i automatisk tilstand. Husholdningsreaktorer har som regel et mere forenklet design.

Diagrammet viser hovedkomponenterne i et automatiseret biogasanlæg. Reaktorens volumen afhænger af det daglige indtag af organiske råmaterialer. For at installationen skal fungere fuldt ud, skal reaktoren udfyldes i to tredjedele af lydstyrken

Princippet for driften af ​​installationen

Hovedelementet i systemet er en bioreaktor.Der er flere muligheder for dens udførelse, det vigtigste er at sikre tætheden i strukturen og fjerne indtrængen af ​​ilt. Det kan fremstilles i form af en metalbeholder med forskellige former (normalt cylindrisk) placeret på overfladen. Ofte bruges der til disse formål 50 cc tomme brændstoftanke.

Du kan købe færdige containere med sammenfoldelig design. Deres fordel er muligheden for hurtigt at adskille og om nødvendigt transportere til et andet sted. Det tilrådes at anvende industrielle overfladeanlæg i store bedrifter, hvor der er konstant tilstrømning af en stor mængde organiske råvarer.

For mindre gårdspladser er muligheden for underjordisk tankplacering mere velegnet. Den underjordiske bunker er bygget af mursten eller beton. Du kan grave færdige beholdere, f.eks. Tønder metal, rustfrit stål eller PVC, ned i jorden. Det er også muligt at overflade dem på gaden eller i et specielt udpeget rum med god ventilation.

Til fremstilling af et biogasanlæg kan færdige PVC-containere købes og installeres i et rum udstyret med et ventilationssystem

Uanset hvor og hvordan reaktoren er placeret, er den udstyret med en tragt til lastning af gødning. Før råmaterialet læsses, skal det gennemgå en foreløbig forberedelse: det knuses til fraktioner på højst 0,7 mm og fortyndes med vand. Ideelt set bør substratets fugtighedsindhold være ca. 90%.

Automatiske anlæg af industriel type er udstyret med et fodersystem, inklusive en modtager, hvor blandingen bringes til den nødvendige fugtighed, en rørledning til vandforsyning og en pumpeenhed til pumpning af massen i bioreaktoren.

I hjemmeanlæg bruges separate containere til klargøring af underlaget, hvor affaldet knuses og blandes med vand. Derefter indlæses massen i modtagerummet. I reaktorer placeret under jorden bringes tragtet til modtagelse af underlaget ud, den tilberedte blanding ved hjælp af tyngdekraft strømmer gennem rørledningen ind i kammeret til fermentering.

Hvis reaktoren er placeret på jorden eller indendørs, kan indløbsrøret med modtagerenheden være placeret i undersiden af ​​tanken. Det er også muligt at bringe røret til den øverste del og sætte en klokke på dens hals. I dette tilfælde skal biomassen pumpes.

I bioreaktoren er det også nødvendigt at tilvejebringe et udløb, der er lavet næsten i bunden af ​​tanken på den modsatte side af indgangstragten. I underjordisk placering installeres udløbsrøret skråt opad og fører til en affaldsbeholder, formet som en kasse med rektangulær form. Dets overkant skal være under niveauet for indløbet.

Ind- og udløbsrørene er placeret skråt opad på forskellige sider af tanken, mens den kompensationstank, som affaldet kommer ind i, skal være lavere end modtagerbeholderen

Processen fortsætter som følger: indløbstragten modtager en ny batch af underlag, der strømmer ind i reaktoren, samtidig med at den samme mængde brugt masse stiger gennem røret til affaldsmodtageren, hvorfra det senere opsøges og bruges som biokemisk kvalitet af høj kvalitet.

Biogasopbevaring udføres i en gastank. Oftest er den placeret direkte på reaktorens tag og har formen af ​​en kuppel eller kegle. Det er lavet af tagjern, og derefter, for at forhindre ætsende processer, males det med flere lag olie maling.

I industrianlæg, der er designet til at modtage en stor mængde gas, fremstilles gastanken ofte i form af en separat tank, der er forbundet til reaktoren med en rørledning.

Den opnåede gas som følge af gæring er ikke egnet til brug, da den indeholder en stor mængde vanddamp, og i denne form brænder den ikke. For at rense det fra vandfraktioner ledes gas gennem en vandforsegling.For at gøre dette fjernes et rør fra gastanken, gennem hvilken biogas trænger ind i tanken med vand, og derfra leveres det til forbrugerne gennem et plast- eller metalrør.

Installationsplan placeret under jorden. Indløbet og udløbet skal være placeret på modsatte sider af tanken. En vandlukke er placeret over reaktoren, gennem hvilken den producerede gas ledes til dræning

I nogle tilfælde bruges specielle gasposer lavet af polyvinylchlorid til opbevaring af gas. Poserne placeres ved siden af ​​enheden og fyldes gradvist med gas. Når du fylder, blæser det elastiske materiale op, og posens volumen øges, så du midlertidigt kan spare en større mængde slutprodukt.

Betingelser for effektiv drift af bioreaktoren

For effektiv drift af installationen og intensiv biogasudskillelse er ensartet gæring af det organiske underlag nødvendigt. Blandingen skal være i konstant bevægelse. Ellers dannes en skorpe på den, nedbrydningsprocessen bremses, hvilket resulterer i mindre gas end oprindeligt beregnet.

For at sikre aktiv blanding af biomasse installeres nedsænkbare eller skråtstillede omrørere af typen udstyret med et elektrisk drev i den øvre eller laterale del af en typisk reaktor. I håndværksinstallationer udføres blanding mekanisk ved hjælp af en anordning, der ligner en husholdningsblander. Det kan styres manuelt eller udstyres med et elektrisk drev.

Med et lodret arrangement af reaktoren vises blanderens håndtag i den øverste del af installationen. Hvis beholderen installeres vandret, er skruen også placeret i et vandret plan, og håndtaget er placeret på siden af ​​bioreaktoren

En af de vigtigste betingelser for produktion af biogas er at opretholde den krævede temperatur i reaktoren. Opvarmning kan udføres på flere måder. I stationære installationer bruges automatiserede varmesystemer, der tænder, når temperaturen falder til under et forudbestemt niveau og slukker, når den ønskede temperatur er indstillet.

Til opvarmning kan du bruge gaskedlerudføre direkte opvarmning med elektriske opvarmere eller integrere et varmeelement i bunden af ​​tanken.

For at reducere varmetab anbefales det at bygge en lille ramme omkring reaktoren med et lag glasuld eller dække installationen med varmeisolering. Det har gode varmeisoleringsegenskaber. polystyrenskum og dets andre sorter.

For at udstyre et biomasseopvarmningssystem er det muligt at trække en rørledning fra husvarme, som drives af en reaktor

Bestemmelse af det krævede rumfang

Reaktorens volumen bestemmes på baggrund af den daglige mængde gødning produceret på gården. Det er også nødvendigt at overveje typen af ​​råmateriale, temperatur og gæringstid. For at installationen skal fungere fuldt ud, er tanken fyldt til 85-90% af lydstyrken, mindst 10% skal forblive fri for, at gas kan slippe ud.

Processen med nedbrydning af organiske stoffer i en mesofil installation ved en gennemsnitstemperatur på 35 grader varer fra 12 dage, hvorefter de fermenterede rester fjernes, og reaktoren fyldes med en ny del af underlaget. Da affaldet fortyndes med vand op til 90%, før det sendes til reaktoren, skal væskemængden også tages i betragtning ved bestemmelse af den daglige belastning.

Baseret på ovennævnte indikatorer vil reaktorvolumenet være lig med den daglige mængde af det forberedte substrat (gylle med vand) ganget med 12 (den tid, der kræves til nedbrydning af biomasse) og øges med 10% (frit tankvolumen).

Underjordisk konstruktion

Lad os nu tale om den enkleste installation, der giver dig mulighed for at få biogas derhjemme til de laveste omkostninger. Overvej konstruktionen af ​​et underjordisk system.For at gøre det skal du grave et hul, dets base og vægge hældes med armeret ekspanderet lerbeton.

På de modsatte sider af kammeret indsættes indløbs- og udløbsåbningerne, hvor skrå rør er monteret for at forsyne underlaget og pumpe den brugte masse ud.

Udløbsrøret med en diameter på ca. 7 cm skal være næsten helt i bunden af ​​tragten, dens anden ende er monteret i en kompenserende beholder med en rektangulær form, hvor affaldet pumpes i. Rørledningen til tilførsel af underlaget er placeret ca. 50 cm fra bunden og har en diameter på 25-35 cm. Den øverste del af røret går ind i rummet til modtagelse af råvarer.

Reaktoren skal være fuldstændigt forseglet. For at udelukke muligheden for luftindtrængning skal beholderen være dækket med et lag af bitumen-vandtætning

Den øverste del af tragten er en gasholder med en kuppel eller konisk form. Det er lavet af metalplader eller tagdæk. Det er også muligt at færdiggøre konstruktionen med murværk, der derefter er dækket med stålnet og pudset. Oven på gasstanken skal du lave en forseglet luge, fjerne gasrøret, der passerer gennem vandforseglingen og installere en ventil for at aflaste gastrykket.

For at blande underlaget er det muligt at udstyre installationen med et dræningssystem, der fungerer efter princippet om spredning. For at gøre dette skal du lodret plastikrør lodret fast i strukturen, så deres overkant er højere end underlaget. Lav en masse huller i dem. Gas under pres vil falde ned, og når gasbobler stiger op, blandes biomassen i tanken.

Hvis du ikke ønsker at bygge en betonbunker, kan du købe en færdiglavet PVC-beholder. For at opretholde varmen skal det være omgivet omkring et lag varmeisolering - polystyrenskum. Bunden af ​​pit hældes med armeret beton med et lag på 10 cm. Tanke fremstillet af polyvinylchlorid kan anvendes, hvis reaktorvolumen ikke overstiger 3 m3.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Sådan gør du den enkleste installation fra en almindelig tønde, lærer du, hvis du ser videoen:

Hvordan er konstruktionen af ​​en underjordisk reaktor, kan du se i videoen:

Hvordan gødningen indlæses i den underjordiske installation vises i følgende video:

Et anlæg til produktion af biogas fra husdyrgødning sparer betydeligt betalingen af ​​varme og elektricitet og bringer organisk materiale til det gode arbejde, der er rigeligt på alle gårde. Før konstruktionen begynder, er det nødvendigt omhyggeligt at beregne og forberede alt.

Den enkleste reaktor kan fremstilles på få dage med egne hænder ved hjælp af improviserede værktøjer. Hvis gården er stor, er det bedst at købe en færdiglavet installation eller konsultere en specialist.

Hvis du har spørgsmål, når du gør dig bekendt med de præsenterede oplysninger, eller har forslag, som du vil dele med besøgende på stedet, bedes du skrive kommentarer i boksen nedenfor.