כיצד להשיג ביוגז מזבל: סקירה של העקרונות הבסיסיים והתכנון של מפעל ייצור

חקלאים מתמודדים מדי שנה עם בעיית סילוק הזבל. כספים ניכרים הנדרשים לארגון הייצוא והקבורה שלו לא עוברים לשום מקום. אבל יש דרך שלא רק חוסכת לך כסף, אלא גם גורמת לך להגיש מוצר טבעי זה לטובתך.

בעלי קנאים משתמשים כבר מזמן באקוטכנולוגיה בפועל, מה שמאפשר להם להשיג ביוגז מזבל ולהשתמש בתוצאה כדלק.

לכן, החומר שלנו יתמקד בטכנולוגיה של ייצור ביוגז, נדבר גם על איך לבנות מתקן ביו-אנרגיה.

יתרונות השימוש בביוטכנולוגיה

טכנולוגיה ייצור דלק ביולוגי ממקורות טבעיים שונים אינו חדש. המחקר בתחום זה החל בסוף המאה ה -18 והתפתח בהצלחה במאה ה -19. בברית המועצות נוצר המפעל הביולוגי הראשון בשנות הארבעים של המאה הקודמת.

כבר שנים רבות נעשה שימוש בביוטכנולוגיות במדינות רבות, אולם כיום הן מקבלות משמעות מיוחדת. בשל ההידרדרות במצב הסביבתי בכוכב הלכת ועלות האנרגיה הגבוהה, רבים מפנים את עיניהם לעבר מקורות אנרגיה וחום אלטרנטיביים.

הטכנולוגיה לעיבוד זבל לביוגז מאפשרת הפחתת כמות פליטות המתאן המזיקות באטמוספרה וקבלת מקור נוסף לאנרגיה תרמית.

כמובן שזבל הוא דשן בעל ערך רב, ואם בחווה יש שתי פרות, אין בעיות בשימוש בו. דבר נוסף כשמדובר בחוות עם בעלי חיים גדולים ובינוניים, בהם נוצרים טונות של חומר ביולוגי ועובש נרקב בשנה.

על מנת שזבל יהפוך לדשן איכותי אתה זקוק לאזורים עם משטר טמפרטורה מסוים וזו הוצאה נוספת. לכן, חקלאים רבים מאחסנים אותו במידת הצורך ואז לוקחים אותו לשדות.

בהתאם לנפח חומרי הגלם הנוצרים ביום, יש לבחור את מידות ההתקנה ואת מידת האוטומציה שלה

אם לא נצפים תנאי אחסון, עד 40% מהחנקן וחלקו העיקרי של הזרחן נעלמים מזבל, מה שמחמיר משמעותית את מדדי האיכות שלו. בנוסף, מתאן שוחרר לאטמוספרה, אשר משפיע לרעה על מצבו האקולוגי של כדור הארץ.

הביוטכנולוגיות המודרניות מאפשרות לא רק לנטרל את ההשפעות המזיקות של מתאן על המצב הסביבתי, אלא גם לגרום לו לשמש לטובת האדם, תוך הפקת יתרונות כלכליים ניכרים. כתוצאה מכך נוצר עיבוד זבל ביוגזממנו תוכלו לקבל אלפי קילוואט אנרגיה, ומוצרי הפסולת הם דשן אנאירובי בעל ערך רב.

מנגנון היווצרות הגז מחומרי גלם אורגניים

ביוגז הוא חומר נדיף ללא צבע או ריח כלשהו, ​​המכיל עד 70% מתאן. לפי מדדי האיכות שלו הוא מתקרב לסוג הדלק המסורתי - גז טבעי. יש לו ערך קלורי טוב, 1 מ '³ ביוגז פולט חום רב ככל שמתקבל בשריפת קילוגרם של חצי וחצי פחם.

אנו חייבים היווצרות ביוגז לחיידקים אנאירוביים, הפועלים באופן פעיל על פירוק חומרי גלם אורגניים, המשמשים לגללים של חיות משק, גללי ציפור, פסולת מצמחים כלשהם.

בייצור עצמאי של ביוגז, ניתן להשתמש בטיפת ציפורים ומוצרי פסולת של בעלי חיים קטנים וגדולים. ניתן להשתמש בחומרי גלם בצורה טהורה ובצורה של תערובת הכוללת דשא, עלווה, נייר ישן

כדי להפעיל את התהליך, יש צורך ליצור תנאים נוחים לחיי החיידקים. הם צריכים להיות דומים לאלו בהם מתפתחות מיקרואורגניזמים במאגר טבעי - בבטן של בעלי חיים, שם אין חום ואין חמצן.

למעשה, מדובר בשני התנאים העיקריים התורמים להפיכתם המופלאה של זבל נרקב לדלק ידידותי לסביבה ולדשנים יקרי ערך.

כדי להשיג ביוגז יש צורך בכור אטום ללא גישה לאוויר, בו יתקיים תהליך התסיסה של הזבל ופירוקו לרכיבים:

• מתאן (עד 70%);
• פחמן דו חמצני (כ -30%);
• חומרים גזים אחרים (1-2%).

הגזים שנוצרו מרימים את הטנק, משם הם נשאבים החוצה, והתוצר השורש מתיישב - דשן אורגני איכותי ששמר על כל החומרים החשובים שנמצאו בזבל - חנקן וזרחן, ואיבד חלק משמעותי ממיקרואורגניזמים פתוגניים כתוצאה מעיבוד.

על כור הביוגז להיות בעל מבנה אטום לחלוטין בו אין חמצן, אחרת תהליך הפירוק של זבל יהיה איטי ביותר

התנאי החשוב השני לפירוק יעיל של זבל ויצירת ביוגז הוא עמידה במשטר הטמפרטורה. החיידקים המעורבים בתהליך מופעלים בטמפרטורה של +30 מעלות.

יתר על כן, בזבל מכיל שני סוגים של חיידקים:

• מזופילית. הפעילות החיונית שלהם מתרחשת בטמפרטורה של +30 - +40 מעלות;
• תרמופיל. לצורך ההתרבות שלהם, יש להקפיד על משטר הטמפרטורות של +50 (+60) מעלות.

זמן העיבוד של חומרי גלם בצמחים מהסוג הראשון תלוי בהרכב התערובת ונע בין 12 ל 30 יום. במקביל, 1 ליטר שטח שימושי לכור נותן 2 ליטר דלק ביולוגי. בעת שימוש בצמחים מהסוג השני, זמן הייצור של המוצר הסופי מצטמצם לשלושה ימים, וכמות הביוגז עולה ל -4.5 ליטר.

היעילות של צמחים תרמופיליים נראית לעין בלתי מזוינת, עם זאת, עלות התחזוקה שלהם גבוהה מאוד, ולכן לפני שתבחרו בשיטה כזו או אחרת לייצור ביוגז, עליכם לחשב בזהירות את הכל

למרות העובדה כי היעילות של צמחים תרמופיליים גבוהה פי עשרה, הם משמשים לעתים קרובות הרבה פחות, שכן שמירה על טמפרטורות גבוהות בכור קשורה בעלויות גבוהות.

התחזוקה והתחזוקה של צמחים מסוג מזופיל היא זולה יותר, כך שרוב המשקים משתמשים בהם כדי לייצר ביוגז.

על פי הקריטריונים של פוטנציאל אנרגיה, הביוגז נחות מעט מדלק הגז הקונבנציונאלי. עם זאת, הוא מכיל אדי גופרתי, אשר יש לקחת בחשבון את נוכחותם בעת בחירת חומרים לבניית המתקן

חישובי יעילות הביוגז

כדי להעריך את כל היתרונות של שימוש בדלקים ביו אלטרנטיביים, חישובים פשוטים יעזרו. פרה אחת במשקל 500 ק"ג מייצרת כ- 35-40 ק"ג זבל ליום. כמות זו מספיקה בכדי להגיע לחצי מטר³ ביוגז, שממנו ניתן לייצר 3 קילוואט / שעה חשמל.

בעזרת הנתונים מהטבלה, קל לחשב כמה מ '³ ניתן להשיג ביוגז ביציאה בהתאם לבעלי החיים הקיימים בחווה

כדי להשיג דלק ביולוגי, אתה יכול להשתמש בסוג אחד של חומר גלם אורגני או בתערובת של מספר רכיבים בעלי תכולת לחות של 85-90%. חשוב שלא יכילו זיהומים כימיים זרים המשפיעים לרעה על תהליך העיבוד.

המתכון הפשוט ביותר לתערובת הומצא כבר בשנת 2000 על ידי איכר רוסי אחד מאזור ליפצק, שבנה במו ידיו את המפעל הפשוט ביותר לייצור ביוגז. הוא ערבב 1,500 ק"ג זבל פרה עם 3,500 ק"ג פסולת מצמחים שונים, הוסיף מים (כ -65% ממשקל כל המרכיבים) וחימם את התערובת ל -35 מעלות.

כעבור שבועיים, דלק חינם מוכן. מתקן קטן זה ייצר 40 מ '³ גז ליום, שהיה מספיק כדי לחמם את הבית ואת מבני הבית למשך שישה חודשים.

אפשרויות עבור צמחי דלק ביולוגי

לאחר ביצוע החישובים, יש לקבוע כיצד להכין את המפעל על מנת להשיג ביוגז בהתאם לצרכי כלכלתו. אם מספר בעלי החיים קטן, אז האפשרות הפשוטה ביותר מתאימה, שקל לבצע מאמצעים מאולתרים במו ידיכם.

רצוי לחוות גדולות שיש להן מקור קבוע לכמות גדולה של חומרי גלם לבנות מערכת ביוגז אוטומטית תעשייתית. במקרה זה, כמעט ולא ניתן להסתדר בלי לערב מומחים שיפתחו את הפרויקט ויעלו את ההתקנה ברמה המקצועית.

התרשים מראה בבירור כיצד פועל המתחם האוטומטי התעשייתי לייצור ביוגז. בנייה בסדר גודל כזה יכולה להיות מאורגנת בבת אחת על ידי מספר חוות הממוקמות בסמוך

כיום ישנן עשרות חברות שיכולות להציע אפשרויות רבות: החל מפתרונות מוכנים ועד פיתוח פרויקט אינדיבידואלי.כדי להפחית את עלות הבנייה, תוכלו לשתף פעולה עם חוות שכנות (אם קיימות בקרבת מקום) ולבנות יחידה אחת לכל ייצור הביוגז.

יש לציין כי להקמת אפילו מתקן קטן, יש צורך לערוך את המסמכים הרלוונטיים, להכין תרשים זרימה, לתכנן את מיקום הציוד והאוורור (אם הציוד מותקן בחדר), לעבור נהלי אישור עם ה- SES, בדיקת אש וגז.

מפעל מיני לייצור גז כדי לענות על צרכי כלכלה פרטית קטנה יכול להיעשות בידו האישית, תוך התמקדות בתכנון ובפרטי ההתקנות של המכשירים המיוצרים בקנה מידה תעשייתי.

תכנון צמחים לעיבוד זבל ואורגני אורגני לביוגז אינו קשה. המקור שהונפק על ידי התעשייה מתאים למדי כתבנית לבניית מיני-מפעל משלו

בעלי מלאכה עצמאיים המחליטים להתחיל בבניית מתקן משלהם חייבים להצטייד במיכל מים, צינורות פלסטיק במים או בביוב, כיפופי פינות, אטמים וגליל לאחסון הגז שהתקבל במתקן.

תכונות של מערכת הביוגז

מפעל ביוגז מן המניין הוא מערכת מורכבת המורכבת מ:

1. ביו-ריקטור, שם תהליך פירוק הזבל;
2. מערכת הזנה אוטומטית לפסולת אורגנית;
3. מכשירים לערבוב ביומסה;
4. ציוד לשמירה על תנאי טמפרטורה אופטימליים;
5. מיכל גז - מיכלי אחסון גז;
6. מקלט פסולת מוצקה.

כל הפריטים לעיל מותקנים במפעלי תעשייה הפועלים במצב אוטומטי. לכורים ביתיים, ככלל, יש עיצוב פשוט יותר.

התרשים מציג את המרכיבים העיקריים של מערכת ביוגז אוטומטית. נפח הכור תלוי בצריכה היומית של חומרי גלם אורגניים. לצורך תפקוד מלא של ההתקנה, יש למלא את הכור בשני שלישים מהנפח

עקרון הפעולה של ההתקנה

המרכיב העיקרי במערכת הוא ביו-רקטור.ישנן מספר אפשרויות לביצועו, העיקר להבטיח את אטימות המבנה ולחסל את חדירת החמצן. זה יכול להיעשות בצורה של מיכל מתכת בצורות שונות (בדרך כלל גלילי) הממוקם על פני השטח. לעתים קרובות, למטרות אלה, משתמשים במיכל דלק ריק 50 סמ"ק.

אתה יכול לקנות מכולות מוכנות בעיצוב מתקפל. היתרון שלהם הוא היכולת להתפרק במהירות, ובמידת הצורך, הובלה למקום אחר. רצוי להשתמש במתקני שטח תעשייתיים בחוות גדולות בהן ישנה זרם מתמיד של כמות גדולה של חומרי גלם אורגניים.

עבור חוות חקלאיות קטנות יותר, האפשרות של מיקום טנק תת-קרקעי מתאימה יותר. הבונקר התת-קרקעי בנוי מלבנים או בטון. אתה יכול לחפור מיכלים מוכנים, למשל, חביות מתכת, נירוסטה או PVC, לקרקע. אפשר גם להציף אותם ברחוב או בחדר המיועד במיוחד עם אוורור טוב.

לייצור מפעל ביוגז ניתן לרכוש ולהתקין מיכלי PVC מוכנים בחדר המצויד במערכת אוורור

לא משנה היכן ואיך ממוקם הכור, הוא מצויד בקופרת להעמסת זבל. לפני טעינת חומר הגלם עליו לעבור הכנה מקדימה: הוא נמחץ לשברים של לא יותר מ- 0.7 מ"מ ומדלול במים. באופן אידיאלי, תכולת הלחות של המצע צריכה להיות בערך 90%.

מפעלים אוטומטיים מסוג התעשייה מצוידים במערכת הזנה, כולל מקלט, בה מביאים את התערובת ללחות הדרושה, צינור לאספקת מים ויחידת שאיבה לשאיבת המסה לביו -reactor.

במתקנים ביתיים משתמשים במיכלים נפרדים להכנת המצע, שם מועכים הפסולת ונערבבים במים. ואז המסה נטענת בתא המקבל. בכורים הממוקמים מתחת לפני הקרקע מוציאים את הופר המיועד לקליטת המצע, התערובת המוכנה על ידי כוח הכבידה זורמת דרך הצינור לתא לתסיסה.

אם הכור ממוקם על הקרקע או בתוך הבית, צינור הכניסה עם התקן הקליטה עשוי להיות ממוקם בצד התחתון של המכל. אפשר גם להביא את הצינור לחלק העליון, ולהניח פעמון על צווארו. במקרה זה, יהיה צורך לשאוב את הביומסה.

בביורקטור, יש צורך לספק גם מוצא, אשר מיוצר כמעט בתחתית המיכל בצד הנגדי של הופר הכניסה. במיקום תת-קרקעי, צינור השקע מותקן בזווית כלפי מעלה ומוביל אל מיכל פסולת, בצורת קופסה בצורת מלבני. הקצה העליון שלה צריך להיות מתחת לגובה הכניסה.

צינורות הכניסה והיציאה ממוקמים בצורה מזויפת כלפי מעלה בצדדים שונים של המכל, בעוד שמיכל הפיצוי שאליו נכנס הפסולת צריך להיות נמוך יותר מאשר הופר הקולט

התהליך מתבצע כדלקמן: הופר הקלט מקבל חבילה חדשה של מצע, הזורם לכור, ובאותה עת מובל אותה כמות של מסה שהוצאתי אל מקלט הפסולת, משם הוא מועבר אחר כך ומשמש כדישון ביולוגי איכותי.

אחסון ביוגז מתבצע במיכל גז. לרוב, הוא ממוקם ישירות על גג הכור ובעל צורה של כיפה או חרוט. הוא עשוי מברזל קירוי, ואז, כדי למנוע תהליכים קורוזיביים, הוא נצבע בכמה שכבות של צבע שמן.

במפעלי תעשייה המיועדים לקבל כמות גדולה של גז, מיכל הגז מיוצר לרוב בצורה של מיכל נפרד המחובר לכור באמצעות צינור.

הגז המתקבל כתוצאה מהתסיסה אינו מתאים לשימוש, מכיוון שהוא מכיל כמות גדולה של אדי מים, ובצורה זו הוא לא ישרף. כדי לנקות אותו משברים של מים, גז מועבר דרך חותם מים.לשם כך מוציאים צינור ממיכל הגז, דרכו נכנס ביוגז למיכל עם מים, ומשם הוא מועבר לצרכנים דרך צינור פלסטיק או מתכת.

תוכנית המתקן הממוקמת מתחת לאדמה. הכניסה והיציאה צריכה להיות ממוקמת בצדדים מנוגדים של המכל. תריס מים ממוקם מעל הכור דרכו מועבר הגז המיוצר לניקוז

במקרים מסוימים משמשים לאגירת גז שקיות גז מיוחדות העשויות פוליוויניל כלוריד. השקיות מונחות ליד היחידה ומתמלאות בהדרגה בגז. עם מילוי, החומר האלסטי מתנפח, ונפח השקיות עולה, ומאפשר לכם לחסוך באופן זמני כמות גדולה יותר של המוצר הסופי.

תנאים להפעלה יעילה של הביורקטור

להפעלה יעילה של ההתקנה והפרדת אינטנסיבי ביוגז, יש צורך בתסיסה אחידה של המצע האורגני. התערובת צריכה להיות בתנועה מתמדת. אחרת, נוצר עליו קרום, תהליך הפירוק מאט, וכתוצאה מכך פחות גז ממה שחושב במקור.

כדי להבטיח ערבוב פעיל של ביומסה מותקנים בחלקו העליון או לרוחב של כור טיפוסי מערבבים מסוג טבולה או נוטה המצוידים בכונן חשמלי. במתקנים מלאכותיים, הערבוב מתבצע באופן מכני באמצעות מכשיר הדומה למיקסר ביתי. ניתן לשלוט באופן ידני או מצויד בכונן חשמלי.

עם סידור אנכי של הכור, ידית המערבל מוצגת בחלקו העליון של המתקן. אם המכולה מותקנת בצורה אופקית, המקדחה ממוקמת גם במישור אופקי, והידית ממוקמת בצד של ה bioreactor.

אחד התנאים החשובים ביותר לייצור ביוגז הוא שמירה על הטמפרטורה הנדרשת בכור. ניתן לבצע חימום בכמה דרכים. במתקנים נייחים משתמשים במערכות חימום אוטומטיות, המופעלות כאשר הטמפרטורה יורדת מתחת לרמה שנקבעה מראש, וכבויים כאשר מוגדר משטר הטמפרטורה הנדרש.

לחימום, אתה יכול להשתמש דודי גז, לבצע חימום ישיר עם תנורי חימום חשמליים או לשלב גוף חימום בבסיס המכל.

כדי להפחית את איבוד החום, מומלץ לבנות מסגרת קטנה סביב הכור בשכבה של צמר זכוכית או לכסות את המתקן בבידוד תרמי. יש לו תכונות בידוד תרמי טובות. קצף קלקר ושאר סוגיו.

כדי לצייד מערכת חימום ביומסה, ניתן למשוך צינור מחימום הבית, המופעל על ידי כור

קביעת הנפח הנדרש

נפח הכור נקבע על סמך כמות הזבל היומית המיוצרת בחווה. כמו כן יש לקחת בחשבון את סוג חומר הגלם, הטמפרטורה וזמן התסיסה. על מנת שההתקנה תעבוד במלואה, המיכל מתמלא עד 85-90% מהנפח, לפחות 10% חייבים להישאר פנויים כדי שהגז יברח.

תהליך הפירוק של האורגניים במתקן מזופילי בטמפרטורה ממוצעת של 35 מעלות נמשך מ 12 יום, לאחר מכן מסירים את המשקעים המותססים, והכור מתמלא בחלק חדש של המצע. מכיוון שהפסולת מדוללת במים של עד 90% לפני שהיא נשלחת לכור, יש לקחת בחשבון גם את כמות הנוזל בעת קביעת העומס היומי.

בהתבסס על האינדיקטורים לעיל, נפח הכור יהיה שווה לכמות היומית של המצע המוכן (זבל עם מים) כפול 12 (הזמן הנדרש לפירוק הביומסה) וגדל ב- 10% (נפח מיכל חופשי).

בנייה תת קרקעית

עכשיו בוא נדבר על ההתקנה הפשוטה ביותר שמאפשרת לך להשיג ביוגז בבית בעלות הנמוכה ביותר. שקול בניית מערכת תת-קרקעית.כדי לעשות זאת, אתה צריך לחפור חור, הבסיס והקירות שלו מוזגים עם בטון חימר מורחב מזוין.

בצדדים הנגדים של החדר, מוכנסים פתחי הכניסה והיציאה, שם מורכבים צינורות משופעים כדי לספק את המצע ולשאוב את המסה שבילה.

צינור היציאה בקוטר של כ -7 ס"מ צריך להיות כמעט בתחתית הופר. הקצה השני שלו מותקן במכל פיצוי בצורה מלבנית, לתוכה תוזרם הפסולת. צנרת אספקת המצע ממוקמת כ 50 ס"מ מהתחתית וקוטרה 25-35 ס"מ. החלק העליון של הצינור נכנס לתא לקבלת חומרי גלם.

יש לאטום את הכור לחלוטין. כדי לא לכלול את האפשרות של חדירת אוויר, יש לכסות את המכולה בשכבת איטום ביטומנית

החלק העליון של הופר הוא מחזיק גז בעל כיפה או צורה חרוטית. הוא עשוי יריעות מתכת או ברזל גגות. ניתן גם להשלים את הבנייה עם בנייה, אשר מכוסה אז ברשת פלדה ומטויחת. על גבי מיכל הדלק אתה צריך להכין בקיעה אטומה, להסיר את צינור הגז העובר דרך חותם המים ולהתקין שסתום להפגת לחץ הגז.

כדי לערבב את המצע, ניתן לצייד את המתקן במערכת ניקוז הפועלת על פי העיקרון של שפריץ. לשם כך, מהדקים אנכית צינורות פלסטיק בתוך המבנה כך שהקצה העליון שלהם גבוה יותר משכבת ​​המצע. עשו בהם הרבה חורים. גז בלחץ ייפול למטה, ובעלייה, בועות גז ישלבו את הביומסה במיכל.

אם אינכם רוצים לבנות בונקר בטון, תוכלו לקנות מיכל PVC מוכן. כדי לשמור על חום, עליו להיות מוקף סביב שכבה של בידוד תרמי - קצף קלקר. קרקעית הבור מוזגת עם בטון מזוין בשכבה של 10 ס"מ. ניתן להשתמש בטנקים עשויים פוליוויניל כלוריד אם נפח הכור אינו עולה על 3 m3.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

כיצד לבצע את ההתקנה הפשוטה ביותר מחבית רגילה, תלמד אם אתה צופה בסרטון:

איך בניית כור תת-קרקעי, תוכלו לראות בסרטון:

אופן טעינת הזבל במתקן התת-קרקעי מוצג בסרטון הבא:

מפעל לייצור ביוגז מזבל יחסוך משמעותית בתשלום חום וחשמל, ומכניס חומר אורגני לעבודה טוב, שיש בשפע בכל חווה. לפני תחילת הבנייה, יש צורך לחשב בזהירות ולהכין את הכל.

הכור הפשוט ביותר יכול להיעשות בכמה ימים במו ידיכם, בעזרת כלים מאולתרים. אם החווה גדולה, עדיף לקנות מתקן מוכן או להתייעץ עם מומחה.

אם יש לך שאלות כשמכירים את המידע שהוצג, או שיש לך הצעות שברצונך לשתף עם מבקרי האתר, אנא השאר הערות בתיבה למטה.