Hvordan få biogass fra husdyrgjødsel: en oversikt over de grunnleggende prinsippene og utformingen av et produksjonsanlegg

Bønder møter årlig problemet med deponering av husdyrgjødsel. Betydelige midler som kreves for å organisere eksport og begravelse, går ingen steder. Men det er en måte som ikke bare sparer penger, men også gjør at du serverer dette naturlige produktet til ditt eget beste.

Nidkjære eiere har lenge brukt økoteknologi i praksis, noe som gjør at de kan få biogass fra husdyrgjødsel og bruke resultatet som drivstoff.

Derfor, i vårt materiale vil vi fokusere på teknologien til biogassproduksjon, vi vil også snakke om hvordan man bygger en bioenergiinstallasjon.

Fordeler med å bruke bioteknologi

teknologi biodrivstoffproduksjon fra forskjellige naturlige kilder er ikke nytt. Forskning på dette området begynte på slutten av 1700-tallet og utviklet seg med hell på 1800-tallet. I Sovjetunionen ble det første bioenergianlegget opprettet på førtiårene av forrige århundre.

Bioteknologi har lenge vært brukt i mange land, men i dag får de spesiell betydning. På grunn av forverringen av miljøsituasjonen på planeten og de høye energikostnadene, vender mange blikket mot alternative energikilder og varme.

Teknologien for prosessering av husdyrgjødsel til biogass gjør det mulig å redusere mengden skadelige metanutslipp i atmosfæren og få en ekstra kilde til termisk energi

Naturligvis er husdyrgjødsel en veldig verdifull gjødsel, og hvis gården har to kuer, er det ingen problemer med bruken. En annen ting når det gjelder gårder med stor og mellomstor husdyr, hvor det dannes tonn fetid og råtnet biologisk materiale per år.

For at husdyrgjødsel skal bli gjødsel av høy kvalitet, trenger du områder med et visst temperaturregime, og dette er en ekstra kostnad. Derfor lagrer mange bønder det der det er nødvendig, og tar det deretter med til åkrene.

Avhengig av volumet av råvarer som genereres per dag, må dimensjonene til installasjonen og graden av dens automatisering velges

Hvis lagringsforholdene ikke overholdes, forsvinner opptil 40% nitrogen og hoveddelen av fosfor fra husdyrgjødsel, noe som forverrer kvalitetsindikatorene betydelig. I tillegg slippes metangass ut i atmosfæren, noe som har en negativ innvirkning på den økologiske situasjonen på planeten.

Moderne bioteknologi tillater ikke bare å nøytralisere de skadelige effektene av metan på miljøsituasjonen, men også gjøre det tjene til fordel for mennesker, samtidig som det oppnår betydelige økonomiske fordeler. Som et resultat gjødsel foredler biogasshvorfra du da kan få tusenvis av kW energi, og avfallsproduktene er en veldig verdifull anaerob gjødsel.

Mekanismen for gassdannelse fra organiske råvarer

Biogass er et flyktig stoff uten farge eller lukt, som inneholder opptil 70% metan. Med sine kvalitetsindikatorer nærmer det seg den tradisjonelle typen drivstoff - naturgass. Den har en god brennverdi, 1 m³ biogass avgir så mye varme som oppnås ved å forbrenne halvannet kilo kull.

Vi skylder dannelse av biogass til anaerobe bakterier, som aktivt jobber med nedbrytning av organiske råvarer, som brukes til møkk fra husdyr, fugleskitt, avfall fra planter.

I uavhengig produksjon av biogass kan fugledråper og avfallsprodukter fra små og store husdyr brukes. Råvarer kan brukes i ren form og i form av en blanding med inkludering av gress, løv, gammelt papir

For å aktivere prosessen er det nødvendig å skape gunstige forhold for bakterienes liv. De skal være like de der mikroorganismer utvikler seg i et naturlig reservoar - i magen til dyr, der det er varme og ikke oksygen.

Egentlig er dette de to hovedforholdene som bidrar til den mirakuløse transformasjonen av råtne husdyrgjødsel til miljøvennlig drivstoff og verdifull gjødsel.

For å oppnå biogass er det nødvendig med en forseglet reaktor uten lufttilgang, der gjæringsprosessen og dens spaltning til komponenter vil finne sted:

• metan (opptil 70%);
• karbondioksid (ca. 30%);
• andre gassformige stoffer (1-2%).

Gassene som dannes stiger opp tanken, derfra pumpes de ut, og restproduktet legger seg - en organisk gjødsel av høy kvalitet som beholdt alle verdifulle stoffer som finnes i husdyrgjødsel - nitrogen og fosfor, og mistet en betydelig del av patogene mikroorganismer som et resultat av prosessering.

Biogassreaktoren må ha en fullstendig forseglet struktur der det ikke er oksygen, ellers vil prosessen med nedbrytning av husdyrgjødsel være ekstremt langsom

Den andre viktige betingelsen for effektiv nedbrytning av husdyrgjødsel og dannelse av biogass er samsvar med temperaturregimet. Bakteriene som er involvert i prosessen aktiveres ved en temperatur på +30 grader.

Dessuten inneholder gjødselen to typer bakterier:

• mesofile. Deres vitale aktivitet skjer ved en temperatur på +30 - +40 grader;
• varmekrevende. For deres reproduksjon er det nødvendig å observere temperaturregimet på +50 (+60) grader.

Bearbeidingstiden for råvarer i planter av den første typen avhenger av blandingens sammensetning og varierer fra 12 til 30 dager. På samme tid gir 1 liter reaktorens nyttige område 2 liter biodrivstoff. Når du bruker planter av den andre typen, reduseres produksjonstiden for sluttproduktet til tre dager, og mengden biogass øker til 4,5 liter.

Effektiviteten av termofile planter er synlig for det blotte øye, men kostnadene for vedlikehold av disse er veldig høye, så før du velger denne eller den metoden for biogassproduksjon, er det nødvendig å nøye beregne alt

Til tross for at virkningen av termofile planter er ti ganger høyere, blir de brukt mye sjeldnere, ettersom høye temperaturer i reaktoren er forbundet med høye kostnader.

Vedlikehold og vedlikehold av planter av mesofil type er billigere, så de fleste gårder bruker dem til å produsere biogass.

I henhold til kriteriene for energipotensial er biogass noe dårligere enn konvensjonelt gassdrivstoff. Imidlertid inneholder den sulfatgasser, hvis tilstedeværelse bør tas i betraktning når du velger materialer for konstruksjon av installasjonen

Beregninger av biogasseffektivitet

For å evaluere alle fordelene ved å bruke alternative biodrivstoff, vil enkle beregninger hjelpe. En ku som veier 500 kg produserer omtrent 35-40 kg husdyrgjødsel per dag. Dette beløpet er nok til å komme ca 1,5 m³ biogass, som det igjen er mulig å generere 3 kW / h strøm.

Ved hjelp av dataene fra tabellen er det enkelt å beregne hvor mange m³ biogass kan fås ved avkjørselen i samsvar med husdyrene som er tilgjengelige på gården

For å få tak i biodrivstoff kan du bruke en type organisk råstoff eller en blanding av flere komponenter med et fuktighetsinnhold på 85-90%. Det er viktig at de ikke inneholder fremmede kjemiske urenheter som påvirker behandlingsprosessen negativt.

Den enkleste oppskriften på blandingen ble oppfunnet i 2000 av en russisk bonde fra Lipetsk-regionen, som bygde sine egne hender det enkleste anlegget for biogassproduksjon. Han blandet 1500 kg kumgjødsel med 3.500 kg avfall fra forskjellige planter, tilførte vann (ca. 65% av vekten av alle ingrediensene) og oppvarmet blandingen til 35 grader.

To uker senere er gratis drivstoff klart. Denne lille installasjonen produserte 40 moh³ gass ​​per dag, som var nok til å varme opp hus og husholdninger i seks måneder.

Alternativer for biodrivstoffanlegg

Etter å ha utført beregningene, er det nødvendig å bestemme hvordan anlegget skal produseres for å oppnå biogass i samsvar med behovene til økonomien. Hvis antall husdyr er lite, er det enkleste alternativet egnet, som er enkelt å lage fra improviserte midler med egne hender.

Det anbefales at store gårder som har en konstant kilde til en stor mengde råvarer, bygger et industrielt automatisert biogassystem. I dette tilfellet er det neppe mulig å gjøre uten å involvere spesialister som vil utvikle prosjektet og montere installasjonen på et profesjonelt nivå.

Diagrammet viser tydelig hvordan det industrielle automatiserte komplekset for biogassproduksjon fungerer. Bygging av en slik skala kan organiseres på en gang av flere gårder i nærheten

I dag er det dusinvis av selskaper som kan tilby mange alternativer: fra ferdige løsninger til utvikling av et enkelt prosjekt.For å redusere byggekostnadene kan du samarbeide med nabogårder (hvis tilgjengelig i nærheten) og bygge en enhet for all biogassproduksjon.

Det skal bemerkes at for bygging av til og med en liten installasjon, er det nødvendig å utarbeide relevante dokumenter, lage et flytdiagram, plan for plassering av utstyr og ventilasjon (hvis utstyret er installert i rommet), gjennomgå godkjenningsprosedyrer med SES, brann- og gassinspeksjon.

Et minianlegg for produksjon av gass for å imøtekomme behovene i en liten privat økonomi kan gjøres med egen hånd, med fokus på design og spesifikasjoner for enhetsinstallasjonene, produsert i industriell skala.

Utformingen av planter for prosessering av husdyrgjødsel og planteorganiske stoffer til biogass er ikke vanskelig. Originalen utstedt av industrien er ganske velegnet som mal for bygging av sin egen minifabrikk

Uavhengige håndverkere som bestemmer seg for å begynne å bygge sin egen installasjon, må fylle på en vanntank, vann- eller kloakkplastrør, hjørnebukker, pakninger og en sylinder for lagring av gassen som er mottatt i installasjonen.

Funksjoner i biogassystemet

Et fullverdig biogassanlegg er et komplekst system som består av:

1. Bioreaktor, der prosessen med nedbrytning av husdyrgjødsel;
2. Automatisert fôrsystem for organisk avfall;
3. Enheter for blanding av biomasse;
4. Utstyr for å opprettholde optimale temperaturforhold;
5. Gasstank - gasstanker;
6. Mottaker med fast avfall.

Alle ovennevnte elementer er installert i industrianlegg som opererer i automatisk modus. Innenlandske reaktorer har som regel en mer forenklet utforming.

Diagrammet viser hovedkomponentene i et automatisert biogassystem. Volumet av reaktoren avhenger av det daglige inntaket av organiske råvarer. For at installasjonen skal fungere fullstendig, må reaktoren fylles i to tredjedeler av volumet

Prinsippet for drift av installasjonen

Hovedelementet i systemet er en bioreaktor.Det er flere alternativer for utførelsen, det viktigste er å sikre tettheten i strukturen og eliminere inntrengning av oksygen. Det kan lages i form av en metallbeholder med forskjellige former (vanligvis sylindrisk) plassert på overflaten. Ofte brukes til disse formål 50 cc tomme drivstofftanker.

Du kan kjøpe ferdige containere med sammenleggbar design. Deres fordel er muligheten til raskt å demontere, og om nødvendig transportere til et annet sted. Det anbefales å bruke industrielle overflateinstallasjoner på store gårder der det er en konstant tilstrømning av en stor mengde organiske råvarer.

For mindre gårdsplasser er alternativet for underjordisk tankplassering mer passende. Den underjordiske bunkeren er bygget av murstein eller betong. Du kan grave ferdige beholdere, for eksempel fat av metall, rustfritt stål eller PVC, i bakken. Det er også mulig å overflate dem på gaten eller i et spesielt utpekt rom med god ventilasjon.

For produksjon av et biogassanlegg kan ferdige PVC-containere kjøpes og installeres i et rom utstyrt med et ventilasjonssystem

Uansett hvor og hvordan reaktoren er lokalisert, er den utstyrt med en beholder for lasting av husdyrgjødsel. Før råstoffet lastes, må det gjennomgå en foreløpig forberedelse: det knuses til fraksjoner på ikke mer enn 0,7 mm og fortynnes med vann. Ideelt sett bør fuktighetsinnholdet i underlaget være omtrent 90%.

Automatiske anlegg av industriell type er utstyrt med et fôringssystem, inkludert en mottaker, hvor blandingen bringes til nødvendig fuktighet, en rørledning for tilførsel av vann og en pumpeenhet for pumping av massen i bioreaktoren.

I hjemmeanlegg blir separate containere brukt til å klargjøre underlaget, der avfallet knuses og blandes med vann. Deretter blir massen lastet inn i mottakerrommet. I reaktorer som ligger under jorden, bringes beholderen for mottak av underlaget ut, den forberedte blanding av tyngdekraften strømmer gjennom rørledningen inn i kammeret for gjæring.

Hvis reaktoren er plassert på bakken eller innendørs, kan innløpsrøret med mottakeranordningen være plassert på undersiden av tanken. Det er også mulig å ta røret til den øvre delen, og sette en bjelle på nakken. I dette tilfellet må biomassen pumpes.

I bioreaktoren er det også nødvendig å tilveiebringe et utløp, som er laget nesten i bunnen av tanken på motsatt side av innløpsbeholderen. I underjordisk plassering er utløpsrøret installert skrått oppover og fører til en avfallsbeholder, formet som en boks med rektangulær form. Overkanten skal være under nivået på innløpet.

Innløps- og utløpsrørene er plassert skrått oppover på forskjellige sider av tanken, mens kompensasjonstanken som avfallet kommer inn i skal være lavere enn mottakstratt

Prosessen fortsetter som følger: innmatingsbeholderen mottar en ny bunn av underlag, som strømmer inn i reaktoren, samtidig blir den samme mengden brukt masse ført opp til avfallsmottakeren, hvorfra den senere blir øket opp og brukt som høykvalitets biogjødsel.

Biogasslagring utføres i en bensintank. Oftest ligger den rett på reaktorens tak og har formen av en kuppel eller kjegle. Det er laget av takjern, og deretter, for å forhindre etsende prosesser, blir det malt med flere lag oljemaling.

I industrianlegg, designet for å motta en stor mengde gass, lages gasstanken ofte i form av en egen tank koblet til reaktoren av en rørledning.

Gassen oppnådd som et resultat av gjæring er ikke egnet for bruk, siden den inneholder en stor mengde vanndamp, og i denne formen vil den ikke brenne. For å rense den fra fraksjoner av vann, føres det gass gjennom en vanntetning.For å gjøre dette fjernes et rør fra gasstanken, gjennom hvilken biogass kommer inn i tanken med vann, og derfra tilføres det forbrukerne gjennom et plast- eller metallrør.

Installasjonsskjema som ligger under jorden. Innløpet og utløpet skal være plassert på motsatte sider av tanken. En vannlukker er plassert over reaktoren som den produserte gassen føres gjennom til avløp

I noen tilfeller brukes spesielle gassposer laget av polyvinylklorid til å lagre gass. Posene plasseres ved siden av enheten og fylles gradvis med gass. Når du fyller, blåses det elastiske materialet opp, og volumet på posene øker, slik at du midlertidig kan spare en større mengde sluttprodukt.

Betingelser for effektiv drift av bioreaktoren

For effektiv drift av installasjonen og intensiv separasjon av biogass er enhetlig gjæring av det organiske underlaget nødvendig. Blandingen skal være i konstant bevegelse. Ellers dannes det en skorpe på den, nedbrytningsprosessen bremser, noe som resulterer i mindre gass enn opprinnelig beregnet.

For å sikre aktiv blanding av biomasse installeres nedsenkbare eller skråstilte omrører utstyrt med en elektrisk stasjon i den øvre eller laterale delen av en typisk reaktor. I håndverksinstallasjoner utføres blanding mekanisk ved bruk av en enhet som ligner en husholdningsblander. Den kan styres manuelt eller utstyres med en elektrisk stasjon.

Med et vertikalt arrangement av reaktoren vises blandemaskinens håndtak i den øvre delen av installasjonen. Hvis beholderen er montert horisontalt, er skruen også plassert i et horisontalt plan, og håndtaket er plassert på siden av bioreaktoren

En av de viktigste betingelsene for biogassproduksjon er å opprettholde den nødvendige temperaturen i reaktoren. Oppvarming kan gjøres på flere måter. I stasjonære installasjoner brukes automatiserte varmesystemer som slås på når temperaturen synker under et forhåndsbestemt nivå og slås av når ønsket temperatur er satt.

For oppvarming kan du bruke gasskjeler, utføre direkte oppvarming med elektriske ovner eller integrere et varmeelement i tanken.

For å redusere varmetapet anbefales det å bygge en liten ramme rundt reaktoren med et lag glassull eller dekke installasjonen med varmeisolasjon. Den har gode varmeisolasjonsegenskaper. polystyrenskum og dets andre varianter.

For å utstyre et biomasseoppvarmingssystem er det mulig å trekke en rørledning fra husvarme, som drives av en reaktor

Bestemmelse av nødvendig volum

Volumet av reaktoren bestemmes basert på den daglige mengden gjødsel produsert på gården. Det er også nødvendig å vurdere type råstoff, temperatur og gjæringstid. For at installasjonen skal fungere fullt, er tanken fylt til 85-90% av volumet, minst 10% må forbli fri for at gass kan slippe ut.

Prosessen med nedbrytning av organiske stoffer i en mesofil installasjon ved en gjennomsnittstemperatur på 35 grader varer fra 12 dager, hvoretter de fermenterte restene fjernes, og reaktoren fylles med en ny del av underlaget. Siden avfallet fortynnes med vann opp til 90% før det sendes til reaktoren, må også væskemengden tas med i beregningen av den daglige belastningen.

Basert på indikatorene ovenfor vil reaktorvolumet være lik den daglige mengden av det tilberedte underlaget (husdyrgjødsel) multiplisert med 12 (tiden som kreves for nedbrytning av biomasse) og økt med 10% (fritt tankvolum).

Underjordisk konstruksjon

La oss nå snakke om den enkleste installasjonen som lar deg få biogass hjemme til laveste pris. Vurder konstruksjonen av et underjordisk system.For å gjøre det, må du grave et hull, dets base og vegger helles med armert ekspandert leirbetong.

På motsatte sider av kammeret settes innløps- og utløpsåpningene inn, der skrå rør er montert for å tilføre underlaget og pumpe ut den brukte massen.

Utløpsrøret med en diameter på omtrent 7 cm skal være nesten helt i bunnen av beholderen, den andre enden er montert i en kompenserende beholder med en rektangulær form, i hvilken avfallet skal pumpes. Rørledningen for tilførsel av underlaget er lokalisert omtrent 50 cm fra bunnen og har en diameter på 25-35 cm. Den øverste delen av røret kommer inn i kammeret for mottak av råvarer.

Reaktoren må være fullstendig forseglet. For å utelukke muligheten for luftinntrenging, må beholderen dekkes med et lag av bitumen vanntetting

Den øvre delen av beholderen er en gassholder med kuppel eller konisk form. Den er laget av metallplater eller takjern. Det er også mulig å fullføre konstruksjonen med mur, som deretter er dekket med stålnett og pusset. På toppen av bensintanken må du lage en forseglet luke, fjerne gassrøret som passerer gjennom vanntetningen og installere en ventil for å avlaste gasstrykket.

For å blande underlaget er det mulig å utstyre installasjonen med et dreneringssystem som fungerer etter prinsippet om spredning. For å gjøre dette, må du plastrør i vertikalt feste inne i strukturen slik at overkanten er høyere enn underlaget. Lag mange hull i dem. Gass under trykk vil falle ned, og stiger opp vil gassbobler blande biomassen i tanken.

Hvis du ikke vil bygge en betongbunker, kan du kjøpe en ferdig PVC-beholder. For å opprettholde varmen, må den være omgitt av et lag med varmeisolasjon - polystyrenskum. Bunnen av gropen helles med armert betong med et lag på 10 cm. Tanker laget av polyvinylklorid kan brukes hvis reaktorvolumet ikke overstiger 3 m3.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Hvordan lage den enkleste installasjonen fra et vanlig fat, lærer du om du ser på videoen:

Hvordan er konstruksjonen av en underjordisk reaktor, kan du se i videoen:

Hvordan gjødselen lastes inn i den underjordiske installasjonen, vises i følgende video:

Et anlegg for å produsere biogass fra husdyrgjødsel vil spare penger på betaling av varme og elektrisitet, og få til et godt arbeid organisk materiale, som er rikelig på hver gård. Før du starter byggingen, er det nødvendig å beregne nøye og klargjøre alt.

Den enkleste reaktoren kan lages på få dager med egne hender ved hjelp av improviserte verktøy. Hvis gården er stor, er det best å kjøpe en ferdig installasjon eller konsultere en spesialist.

Hvis du har spørsmål når du blir kjent med informasjonen som presenteres, eller har forslag du vil dele med besøkende, vennligst legg igjen kommentarer i ruten nedenfor.