Како добити биоплин из стајског гнојива: преглед основних принципа и дизајна производног постројења

Пољопривредници се годишње суочавају са проблемом збрињавања стајског гноја. Значајна средства која су потребна за организовање његовог извоза и сахране не иду нигдје. Али постоји начин да не само да уштедите новац, већ и чине да овај природни производ служите у ваше добро.

Љубоморни власници већ дуго користе екотехнологију која им омогућава да добивају биоплин из стајског гноја и резултат користе као гориво.

Стога ће се наш материјал усредсредити на технологију производње биоплина, а такође ћемо разговарати и о томе како изградити биоенергетску инсталацију.

Предности употребе биотехнологије

Технологија производња биогорива из различитих природних извора није ново. Истраживања у овој области започела су крајем 18. века, а успешно се развијала у 19. веку. У Совјетском Савезу је прва биоенергетска фабрика створена четрдесетих година прошлог века.

Биотехнологије се дуго користе у многим земљама, али данас оне добијају посебан значај. Због погоршања стања животне средине на планети и високих трошкова енергије, многи окрећу поглед ка алтернативним изворима енергије и топлоте.

Технологија за прераду стајског гноја у биоплин омогућава смањење количине штетних емисија метана у атмосферу и добијање додатног извора топлотне енергије

Наравно, стајњак је веома драгоцено ђубриво, а ако на фарми имају две краве, онда нема проблема са његовом употребом. Још једна ствар када су у питању фарме са великим и средњим стоком, где се годишње формирају тоне гнојег и трулог биолошког материјала.

Да би се стајњак претворио у висококвалитетно ђубриво, потребна су вам подручја са одређеним температурним режимом, а ово је додатни трошак. Стога га многи пољопривредници складиште тамо гдје је то потребно, а потом га односе на њиве.

Зависно од количине произведене сировине дневно, треба одабрати димензије инсталације и степен њене аутоматизације

Ако се не поштују услови складиштења, до 40% азота и главни део фосфора нестају из стајског гноја, што значајно погоршава његове показатеље квалитета. Поред тога, плин метан се ослобађа у атмосферу, што има негативан утицај на еколошку ситуацију планете.

Савремена биотехнологија омогућава не само да неутралише штетне ефекте метана на околину, већ и да служи за добробит човека, истовремено извлачећи значајне економске користи. Као резултат тога формира се стајњак за обраду стајског гнојаод којих тада можете добити хиљаде кВ енергије, а отпадни производи су веома драгоцено анаеробно ђубриво.

Механизам стварања гаса из органских сировина

Биоплин је испарљива супстанца без боје и мириса, која садржи до 70% метана. По својим показатељима квалитета приближава се традиционалној врсти горива - природном гасу. Има добру калоријску вредност, 1м³ биоплин емитује онолико топлоте колико се добије сагоревањем једног и по килограма угља.

Формирање биоплина дугујемо анаеробним бактеријама, које активно раде на разградњи органских сировина, које се користе за гнојење домаћих животиња, измет птица, отпад из било које биљке.

У самосталној производњи биоплина могу се користити птичјег измета и отпадни производи мале и велике стоке. Сировине се могу користити у чистом облику и у облику мешавине која укључује траву, лишће, стари папир

Да би се активирао процес, потребно је створити повољне услове за живот бактерија. Они би требало да буду слични онима у којима се микроорганизми развијају у природном резервоару - у стомаку животиња, где има топлоте и нема кисеоника.

Заправо, то су два главна услова која доприносе чудесној трансформацији трулог стајског гноја у еколошки прихватљиво гориво и драгоцена ђубрива.

Да би се добио биоплин потребан је запечаћени реактор без приступа ваздуху, где ће се одвијати процес ферментације гноја и његово распадање на компоненте:

• метан (до 70%);
• угљен диоксид (приближно 30%);
• остале гасовите материје (1-2%).

Настали гасови се уздижу уз резервоар, одакле се потом испумпавају, а заостали производ се таложи - висококвалитетно органско ђубриво које је задржало све драгоцене материје које се налазе у гноју - азот и фосфор и изгубио је значајан део патогених микроорганизама услед прераде.

Биоплински реактор мора имати потпуно запечаћену структуру у којој нема кисеоника, јер ће у противном процес распадања стајског гноја бити изузетно спор

Други важан услов за ефикасно разградњу стајског гноја и стварање биоплина је поштовање температурног режима. Бактерије које учествују у процесу активирају се на температури од +30 степени.

Штавише, у стајњаку се налазе две врсте бактерија:

• мезофилни. Њихова витална активност јавља се на температури од +30 - +40 степени;
• термофилне. За њихову репродукцију потребно је посматрати температурни режим од +50 (+60) степени.

Време прераде сировина у биљкама прве врсте зависи од састава смеше и креће се од 12 до 30 дана. Истовремено, 1 литра корисне површине реактора даје 2 литре биогорива. Када се користе постројења другог типа, време производње крајњег производа скраћује се на три дана, а количина биоплина се повећава на 4,5 литара.

Ефикасност термофилних постројења је видљива голим оком, међутим, трошкови њиховог одржавања су врло високи, тако да пре него што одаберете овај или онај начин производње биоплина, морате пажљиво израчунати све

Упркос чињеници да је ефикасност термофилних постројења десет пута већа, они се користе много рјеђе, јер је одржавање високих температура у реактору повезано са великим трошковима.

Одржавање и одржавање постројења мезофилног типа је јефтиније, тако да их већина газдинстава користи за производњу биоплина.

Према критеријумима енергетског потенцијала, биоплин је нешто инфериорнији од класичног гасног горива. Међутим, садржи сулфатне паре, чије присуство треба узети у обзир при избору материјала за конструкцију инсталације

Прорачуни ефикасности биоплина

Да бисте процијенили све предности кориштења алтернативних биогорива, помоћи ће вам једноставни прорачуни. Једна крава тешка 500 кг дневно произведе око 35-40 кг стајског гноја. Ова количина је довољна да добијете око 1,5 м³ биоплин, из којег је заузврат могуће произвести 3 кВ / х електричне енергије.

Помоћу података из табеле лако је израчунати колико м³ биогас се може добити на излазу у складу са стоком доступном на фарми

Да бисте набавили биогорива, можете користити или једну врсту органске сировине или мешавину неколико састојака са садржајем влаге од 85-90%. Важно је да не садрже спољашње хемијске нечистоће које негативно утичу на процес прераде.

Најједноставнији рецепт за мешавину изумио је 2000. године један руски сељак из Липецке области који је властитим рукама изградио најједноставније постројење за производњу биоплина. Помијешао је 1500 кг крављег стајског гноја са 3.500 кг отпада из различитих биљака, додао воду (око 65% масе свих састојака) и загрејао смешу на 35 степени.

Две недеље касније, бесплатно гориво је спремно. Ова мала инсталација произвела је 40 м³ гаса дневно, што је било довољно за грејање куће и зграда домаћинстава током шест месеци.

Опције за постројења за биогориво

Након спровођења прорачуна потребно је утврдити како се постројење припрема за добијање биоплина у складу са потребама његове привреде. Ако је број стоке мали, онда је погодна најједноставнија опција, коју је лако направити од импровизованих средстава властитим рукама.

Препоручљиво је великим фармама које имају стални извор велике количине сировина да граде индустријски аутоматизовани систем за биоплин. У овом случају, то је тешко могуће без укључивања стручњака који ће развити пројекат и монтирати инсталацију на професионалном нивоу.

Дијаграм јасно показује како функционише индустријски аутоматизовани комплекс за производњу биоплина. Изградњу таквих размера може организовати одједном неколико фарми у близини

Данас постоји на десетине компанија које могу понудити различите могућности: од готових решења до развоја појединачног пројекта.Да бисте смањили трошкове изградње, можете сарађивати са суседним фармама (ако постоје у близини) и изградити једну јединицу за сву производњу биоплина.

Треба напоменути да је за изградњу чак и мале инсталације потребно сачинити одговарајуће документе, направити дијаграм тока, план за постављање опреме и вентилацију (ако се опрема уграђује у просторију), проћи процедуре одобрења са СЕС, противпожарну и гасну инспекцију.

Мини постројење за производњу гаса за потребе малог приватног господарства може се направити сопственом руком, фокусирајући се на дизајн и специфичности инсталација уређаја, произведених у индустријском обиму.

Дизајн постројења за прераду стајњака и органске биљке у биоплин није тежак. Оригинал који је издала индустрија сасвим је погодан као образац за изградњу сопствене мини фабрике

Независни занатлије који одлуче да започну изградњу сопствене инсталације морају се набавити у резервоару за воду, пластичним цевима за воду или канализацију, угаоним завојима, заптивачима и цилиндру за складиштење гаса који је примљен у инсталацију.

Карактеристике система биоплина

Пуноправна биоплинска електрана сложен је систем који се састоји од:

1. Биореактор, где је процес распадања стајског гноја;
2. Аутоматизовани систем за храњење органског отпада;
3. Уређаји за мешање биомасе;
4. Опрема за одржавање оптималних температурних услова;
5. Резервоар за гас - резервоари за складиштење гаса;
6. Пријемник чврстог отпада.

Све горе наведене ставке уграђују се у индустријска постројења која раде у аутоматском режиму. Домаћи реактори, по правилу, имају поједностављени дизајн.

Дијаграм приказује главне компоненте аутоматизованог система за биоплин. Запремина реактора зависи од дневног уноса органских сировина. За потпуно функционисање инсталације, реактор се мора напунити у две трећине запремине

Принцип рада инсталације

Главни елемент система је биореактор.Постоји неколико опција за његово извршење, главна ствар је осигурати непропусност структуре и елиминисати улазак кисеоника. Може се израдити у облику металне посуде разних облика (обично цилиндричне) која се налази на површини. Често се у ове сврхе користе 50 ццм празне резервоари горива.

Можете купити готове контејнере склопивог дизајна. Њихова предност је могућност брзог растављања и, ако је потребно, транспорта до другог места. Препоручљиво је користити индустријске површинске инсталације на великим фармама где је константан прилив велике количине органских сировина.

За мања газдинства је прикладнија опција постављања подземних резервоара. Подземни бункер је изграђен од опеке или бетона. Можете укопати готове контејнере, на пример, металне бачве, нехрђајући челик или ПВЦ, у земљу. Могуће је и површинске обраде на улици или у посебно одређеној просторији са добром вентилацијом.

За производњу биоплинског постројења, готови ПВЦ контејнери могу се купити и монтирати у соби опремљеној вентилационим системом

Без обзира на то гдје се и како налази реактор, опремљен је спремником за пуњење гноја. Пре утовара сировине мора се претходно подвргнути припреми: она се дроби у фракције не веће од 0,7 мм и разређује водом. У идеалном случају садржај влаге у подлози треба да буде око 90%.

Аутоматизирана постројења индустријског типа опремљена су системом за напајање, укључујући пријемник, у који се смеша доводи до потребне влаге, цевовод за снабдевање водом и пумпну јединицу за испумпавање масе у биореактор.

У кућним инсталацијама, посебни контејнери се користе за припрему подлоге, где се отпад дроби и меша са водом. Затим се маса убаци у претинац за пријем. У реакторима који се налазе под земљом извлачи се спремник за примање супстрата, припремљена смеша гравитацијом тече кроз цевовод у комору за ферментацију.

Ако се реактор налази на земљи или у затвореном простору, улазна цев са пријемним уређајем може се налазити на доњој страни резервоара. Такође је могуће довести цев у горњи део и ставити звоно на њен врат. У том случају, биомаса ће морати да се пумпа.

У биореактору је потребно обезбедити и одвод који је направљен готово на дну резервоара на супротној страни доточног резервоара. При подземном постављању излазна цев је постављена укосо нагоре и води до спремника за отпад, у облику кутије правоугаоног облика. Његова горња ивица треба да буде испод нивоа дотока.

Улазне и одводне цеви смештене су нагоре на различитим странама резервоара, док би компензациони резервоар у који отпад улази требао бити нижи од спремника за пријем

Процес се одвија на следећи начин: улазни резервоар прима нову партију супстрата, који се улива у реактор, истовремено се иста потрошена маса усмерава на пријемник отпада, одакле се касније скупља и користи као висококвалитетно био-гнојиво.

Складиштење биогаса врши се у резервоару за гас. Најчешће се налази директно на крову реактора и има облик куполе или конуса. Израђен је од гвожђа за кровове, а затим, да би се спречили корозивни процеси, фарба се неколико слојева уљане боје.

У индустријским постројењима, дизајнираним да приме велику количину гаса, резервоар за гас се често израђује у облику засебног резервоара који је цевоводом повезан са реактором.

Гас добијен ферментацијом није погодан за употребу, јер садржи велику количину водене паре и у том облику неће сагоревати. Да би га очистио од фракција воде, гас се пропушта кроз водену бртву.Да би се то постигло, из резервоара за гас се уклања цев, кроз коју биоплин улази у резервоар са водом, а одатле се преко пластичне или металне цеви доводи до потрошача.

Шема инсталације која се налази под земљом. Улаз и излаз морају бити смјештени на супротним странама резервоара. Водени затварач је смјештен изнад реактора кроз који се произведени гас пропушта у одвод

У неким случајевима се за складиштење гаса користе посебне вреће за гас направљене од поливинил хлорида. Кесе се постављају поред јединице и постепено се пуне гасом. Како се пуњење еластични материјал надувава, а запремина врећа повећава, омогућавајући вам да привремено сачувате већу количину крајњег производа.

Услови за ефикасан рад биореактора

За ефикасан рад инсталације и интензивно одвајање биоплина неопходна је једнолика ферментација органског супстрата. Смеша треба да буде у сталном покрету. Иначе, на њему се формира кора, процес распадања успорава, што резултира са мање гаса него што је првобитно израчунато.

Да би се осигурало активно мешање биомасе, потопни или нагибни агитатори опремљени електричним погоном инсталирани су у горњи или бочни део типичног реактора. У занатским инсталацијама мешање се врши механички помоћу уређаја који подсећа на мешалицу за домаћинство. Може се управљати ручно или опремити електричним погоном.

Код вертикалног распореда реактора, ручица миксера је приказана у горњем делу инсталације. Ако је спремник постављен хоризонтално, пуж је такође смештен у водоравној равнини, а дршка је смештена са стране биореактора

Један од најважнијих услова за производњу биоплина је одржавање потребне температуре у реактору. Грејање се може обавити на више начина. У стационарним инсталацијама користе се аутоматизовани систем грејања који се укључују када температура падне испод унапред одређеног нивоа и искључе се када је постављена потребна температура.

За грејање можете користити гасни котлови, извршите директно грејање електричним грејачима или уградите грејни елемент у базу резервоара.

Да бисте смањили губитак топлоте, препоручује се изградња малог оквира око реактора слојем стаклене вуне или прекривање инсталације топлотном изолацијом. Има добра својства топлотне изолације. полистиренска пена и остале њене сорте.

Да бисте опремили систем грејања на биомасу, могуће је извући цевовод из грејања куће, који се напаја реактором

Одређивање потребне запремине

Запремина реактора се одређује на основу дневне количине стајског гноја произведеног на фарми. Такође је потребно узети у обзир врсту сировине, температуру и време ферментације. Да би инсталација потпуно функционисала, резервоар се напуни до 85-90% запремине, а најмање 10% мора остати бесплатно да би гас могао да исцури.

Процес распадања органских материја у мезофилној инсталацији на просечној температури од 35 степени траје 12 дана, након чега се ферментирани остаци уклањају, а реактор се пуни новим делом супстрата. Пошто се отпад разреди водом до 90% пре него што се пошаље у реактор, количина течности такође мора бити узета у обзир при одређивању дневног оптерећења.

На основу горњих показатеља, волумен реактора ће бити једнак дневној количини припремљеног супстрата (стајског гноја) помножено са 12 (време потребно за распадање биомасе) и повећано за 10% (слободна запремина резервоара).

Подземна конструкција

Сада разговарајмо о најједноставнијој инсталацији која вам омогућава да добијете биоплин код куће по најнижој цени. Размислите о изградњи подземног система.Да бисте га направили, потребно је ископати рупу, њена основа и зидови изливени су ојачаним експандираним бетонским бетоном.

На супротним странама коморе убацују се улазни и излазни отвори где су монтиране нагнуте цеви за снабдевање супстрата и испумпавање потрошене масе.

Излазна цев пречника око 7 цм требала би бити готово на самом дну резервоара, а други крај је монтиран у компензацијском спремнику правоугаоног облика, у који ће се отпад упумпавати. Цевовод за опскрбу подлоге налази се отприлике 50 цм од дна и има пречник 25-35 цм. Горњи део цеви улази у одељак за пријем сировина.

Реактор мора бити потпуно заптивен. Да би се искључила могућност продирања ваздуха, спремник мора бити покривен слојем битуменске хидроизолације

Горњи део резервоара је држач гаса с куполом или конусног облика. Израђена је од металних лимова или гвожђа за кровове. Такође је могуће завршити конструкцију зидањем, које је затим прекривено челичном мрежом и малтерисано. Поврх резервоара за гас морате направити запечаћен отвор, уклонити гасну цев која пролази кроз водену бртву и инсталирати вентил за ослобађање притиска гаса.

За мешање супстрата могуће је опремити инсталацију системом за одводњавање који ради на принципу расипања. Да бисте то учинили, вертикално причврстите пластичне цеви унутар конструкције тако да њихова горња ивица буде виша од слоја подлоге. Направите пуно рупа у њима. Плин под притиском ће пасти и падајући, мјехурићи гаса ће мијешати биомасу у резервоару.

Ако не желите да направите бункер од бетона, можете купити готову ПВЦ посуду. Да би се одржала топлота, мора бити окружен слојем топлотне изолације - полистиренске пене. Дно јаме је изливено армираним бетоном слојем од 10 цм, а резервоари од поливинил хлорида могу се користити ако волумен реактора не прелази 3 м3.

Закључци и корисни видео о овој теми

Како направити најједноставнију инсталацију из обичне бачве, сазнаћете ако гледате видео:

Како изгледа изградња подземног реактора, можете видети у видеу:

Како се стајњак набија у подземну инсталацију приказан је у следећем видеу:

Постројење за производњу биоплина из стајског ђубрива знатно ће уштедјети на плаћању топлоте и електричне енергије и добро ће послужити органским материјалом, којег има у изобиљу на свакој фарми. Пре почетка градње потребно је пажљиво израчунати и припремити све.

Најједноставнији реактор можете направити за неколико дана властитим рукама, користећи импровизоване алате. Ако је фарма велика, најбоље је купити готову инсталацију или се обратити стручњаку.

Ако имате било каквих питања приликом упознавања са представљеним информацијама или имате предлоге које желите да поделите са посетиоцима сајта, оставите коментаре у пољу испод.