Nhà máy khí sinh học cho một ngôi nhà riêng: các khuyến nghị để sắp xếp tự chế

Một chủ sở hữu thông minh mơ ước năng lượng giá rẻ, quản lý chất thải và phân bón hiệu quả. Nhà máy khí sinh học tự làm tại nhà là một cách rẻ tiền để biến ước mơ của bạn thành hiện thực.

Tự lắp ráp các thiết bị như vậy sẽ có giá hợp lý, và khí được sản xuất sẽ là một trợ giúp tốt trong gia đình: nó có thể được sử dụng để nấu ăn, sưởi ấm nhà và các nhu cầu khác.

Chúng ta hãy cố gắng hiểu chi tiết cụ thể của thiết bị này, những ưu điểm và nhược điểm của nó. Và cũng có thể xây dựng độc lập một nhà máy khí sinh học hay không và liệu nó có hiệu quả hay không.

Các chi tiết cụ thể của sản xuất khí sinh học

Khí sinh học được hình thành như là kết quả của quá trình lên men của chất nền sinh học. Nó bị phân hủy bởi các vi khuẩn thủy phân, axit và metan. Một hỗn hợp khí do vi khuẩn tạo ra là dễ cháy, bởi vì chứa một tỷ lệ lớn khí mêtan.

Về tính chất của nó, thực tế nó không khác với khí tự nhiên, được sử dụng cho nhu cầu công nghiệp và trong nước.

Nếu muốn, mỗi chủ sở hữu nhà có thể mua một nhà máy khí sinh học để sản xuất công nghiệp, nhưng nó rất tốn kém, và khoản đầu tư sẽ được đền đáp trong vòng 7-10 năm. Do đó, thật hợp lý khi nỗ lực và tạo ra lò phản ứng sinh học bằng chính đôi tay của bạn

Khí sinh học là một loại nhiên liệu thân thiện với môi trường và công nghệ sản xuất của nó không có tác động đặc biệt đến môi trường. Hơn nữa, các vật liệu phế thải cần được xử lý được sử dụng làm nguyên liệu cho khí sinh học.

Chúng được đặt trong lò phản ứng sinh học, nơi quá trình xử lý diễn ra:

• sinh khối đã được tiếp xúc với vi khuẩn trong một thời gian. Thời gian lên men phụ thuộc vào khối lượng nguyên liệu;
• là kết quả của hoạt động của vi khuẩn kỵ khí, một hỗn hợp khí dễ cháy được giải phóng, bao gồm metan (60%), carbon dioxide (35%) và một số loại khí khác (5%). Ngoài ra, trong quá trình lên men với số lượng nhỏ, hydro sunfua nguy hiểm tiềm tàng được giải phóng.Nó là độc hại, vì vậy rất khó để mọi người tiếp xúc với nó;
• hỗn hợp khí từ lò phản ứng sinh học được làm sạch và đi vào bình chứa khí, nơi nó được lưu trữ cho đến khi sử dụng dự định;
• khí từ bình chứa khí có thể được sử dụng giống như khí tự nhiên. Ông đi đến các thiết bị gia dụng - bếp gas, nồi hơi sưởi ấm, vv;
• sinh khối bị phân hủy phải được loại bỏ thường xuyên từ thiết bị lên men. Đây là một công việc bổ sung, nhưng nỗ lực đã được đền đáp. Sau khi lên men, các nguyên liệu thô biến thành phân bón chất lượng cao, được sử dụng trong các cánh đồng và vườn.

Một nhà máy khí sinh học chỉ có lợi cho chủ sở hữu của một ngôi nhà tư nhân nếu anh ta có quyền truy cập liên tục vào chất thải từ các trang trại chăn nuôi. Trung bình từ 1 mét khối. chất nền có thể thu được 70-80 mét khối. khí sinh học, nhưng sản xuất khí không đồng đều và phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt độ sinh khối. Điều này làm phức tạp các tính toán.

Cây khí sinh học là lý tưởng cho nông dân. Chất thải động vật có thể cung cấp đủ khí đốt để sưởi ấm thích hợp trong khuôn viên nhà ở và các tòa nhà trang trại

Để quá trình sản xuất khí ổn định và liên tục, tốt nhất là xây dựng một số nhà máy khí sinh học, và đặt chất nền trong các thiết bị lên men với sự khác biệt về thời gian. Các nhà máy như vậy hoạt động song song, và các nguyên liệu thô được nạp vào chúng một cách tuần tự.

Điều này đảm bảo sản xuất khí liên tục, để nó có thể được cung cấp liên tục cho các thiết bị gia dụng.

Lý tưởng nhất, lò phản ứng sinh học nên được làm nóng. Cứ 10 độ nhiệt tăng gấp đôi sản lượng khí. Mặc dù việc bố trí hệ thống sưởi đòi hỏi phải đầu tư, nhưng nó mang lại hiệu quả cao hơn cho thiết kế

Tự làm thiết bị khí sinh học, được lắp ráp từ các vật liệu ngẫu hứng, rẻ hơn nhiều so với các nhà máy sản xuất công nghiệp. Hiệu quả của nó thấp hơn, nhưng nó phù hợp với các quỹ đầu tư. Nếu bạn có quyền truy cập vào phân bón và mong muốn nỗ lực của riêng bạn cho việc lắp ráp và bảo trì cấu trúc, điều này rất có lợi.

Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống

Nhà máy khí sinh học có nhiều ưu điểm, nhưng có đủ những thiếu sót, vì vậy trước khi bắt đầu thiết kế và xây dựng, mọi thứ nên được cân nhắc:

• Xử lý chất thải. Nhờ có nhà máy khí sinh học, bạn có thể nhận được lợi ích tối đa từ rác, mà vẫn phải xử lý. Việc xử lý này ít nguy hiểm cho môi trường hơn bãi rác.
• Tái tạo nguyên liệu. Sinh khối không phải là than cũng không phải là khí tự nhiên, việc khai thác làm cạn kiệt nguồn dự trữ tài nguyên. Khi nuôi, nguyên liệu xuất hiện liên tục.
• Lượng CO2 tương đối nhỏ. Khi nhận khí, môi trường không bị ô nhiễm, nhưng khi được sử dụng, một lượng nhỏ carbon dioxide được thải vào khí quyển. Nó không nguy hiểm và không thể thay đổi nghiêm trọng môi trường, bởi vì cây hấp thụ nó trong quá trình tăng trưởng.
• Giải phóng lưu huỳnh vừa phải. Khi khí sinh học bị đốt cháy, một lượng nhỏ lưu huỳnh đi vào khí quyển. Đây là một hiện tượng tiêu cực, nhưng quy mô của nó được biết đến bằng cách so sánh: khi đốt khí đốt tự nhiên, ô nhiễm môi trường với oxit lưu huỳnh lớn hơn nhiều.
• Công việc ổn định. Sản xuất khí sinh học ổn định hơn công việc tấm pin mặt trời hoặc cối xay gió. Nếu năng lượng của mặt trời và gió không thể được kiểm soát, thì các nhà máy khí sinh học phụ thuộc vào hoạt động của con người.
• Bạn có thể sử dụng một vài cài đặt. Gas luôn là một rủi ro. Để giảm thiệt hại tiềm ẩn trong trường hợp xảy ra tai nạn, một số nhà máy khí sinh học có thể được phân tán khắp nơi. Nếu bạn thiết kế và lắp ráp chính xác một hệ thống gồm nhiều thiết bị lên men, nó sẽ hoạt động ổn định hơn một lò phản ứng sinh học lớn.
• Lợi ích cho nông nghiệp. Để có được sinh khối, một số loại cây được trồng. Bạn có thể chọn những người cải thiện tình trạng của đất.Ví dụ, lúa miến làm giảm xói mòn đất, cải thiện chất lượng của nó.

Khí sinh học có nhược điểm của nó. Mặc dù nó là một loại nhiên liệu tương đối sạch, nhưng nó vẫn gây ô nhiễm bầu không khí. Cũng có thể có vấn đề với việc cung cấp sinh khối thực vật.

Chủ sở hữu nhà máy vô trách nhiệm thường mua nó theo cách mà họ thoát nước và làm đảo lộn sự cân bằng sinh thái.

Tính toán lợi nhuận của việc cài đặt

Phân bò thường được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất khí sinh học. Một con bò trưởng thành có thể cung cấp cho anh ta đủ để cung cấp 1,5 mét khối. nhiên liệu; lợn - 0,2 mét khối; gà hoặc bò (tùy thuộc vào trọng lượng cơ thể) - 0,01-0,02 cbm. Để hiểu nó là nhiều hay ít, người ta có thể so sánh nó với các loại tài nguyên quen thuộc hơn.

1 cbm khí sinh học cung cấp cùng một lượng năng lượng nhiệt như:

• củi - 3,5 kg;
• than - 1-2 kg;
• điện - 9-10 kW / h.

Nếu bạn biết trọng lượng gần đúng của chất thải nông nghiệp sẽ có sẵn trong những năm tới và lượng năng lượng cần thiết, bạn có thể tính toán lợi nhuận của một nhà máy khí sinh học.

Một trong những nhược điểm chính của sản xuất khí sinh học là mùi. Khả năng sử dụng đống phân ủ nhỏ là một điểm cộng lớn, nhưng bạn sẽ phải chịu đựng sự bất tiện và kiểm soát cẩn thận quá trình để không gây ra sự lây lan của mầm bệnh

Để đặt trong lò phản ứng sinh học, một chất nền được chuẩn bị, bao gồm một số thành phần theo tỷ lệ sau:

• phân chuồng (bò hoặc thịt lợn tốt nhất) - 1,5 t;
• chất thải hữu cơ (nó có thể là lá mục nát hoặc các thành phần khác có nguồn gốc thực vật) - 3,5 t;
• đun nóng đến 35 độ nước (lượng nước ấm được tính toán sao cho khối lượng của nó bằng 65-75% tổng lượng chất hữu cơ).

Tính toán chất nền được thực hiện cho một dấu trang trong sáu tháng, dựa trên mức tiêu thụ khí vừa phải. Sau khoảng 10 - 15 ngày, quá trình lên men sẽ cho kết quả đầu tiên: khí sẽ xuất hiện với số lượng nhỏ và bắt đầu lấp đầy kho. Sau 30 ngày, bạn có thể mong đợi sản xuất nhiên liệu đầy đủ.

Thiết bị sản xuất khí sinh học chưa đặc biệt phổ biến ở nước ta. Điều này phần lớn là do nhận thức kém của mọi người về lợi ích và tính năng của hệ thống khí sinh học. Ở Trung Quốc và Ấn Độ, nhiều trang trại nhỏ được trang bị thủ công mỹ nghệ để cung cấp thêm nhiên liệu sạch.

Nếu cài đặt hoạt động chính xác, khối lượng khí sinh học sẽ tăng dần cho đến khi chất nền phân rã.Năng suất thiết kế trực tiếp phụ thuộc vào tốc độ lên men sinh khối, do đó liên quan đến nhiệt độ và độ ẩm của chất nền.

Hướng dẫn tự xây dựng

Nếu không có kinh nghiệm trong việc lắp ráp các hệ thống phức tạp, sẽ hợp lý khi chọn mạng hoặc phát triển bản vẽ đơn giản nhất của một nhà máy khí sinh học cho một ngôi nhà riêng.

Thiết kế càng đơn giản thì càng đáng tin cậy và bền. Sau này, khi có kỹ năng xây dựng và xử lý hệ thống, có thể làm lại thiết bị hoặc lắp đặt thêm.

Trong các thiết kế đắt tiền của sản xuất công nghiệp, hệ thống trộn sinh khối, sưởi ấm tự động, lọc khí, vv được cung cấp. Thiết bị gia dụng không quá phức tạp. Nó tốt hơn để kết hợp một cài đặt đơn giản, và sau đó thêm các yếu tố mà bạn cần

Khi tính toán thể tích của thiết bị lên men, cần tập trung vào 5 mét khối. Việc lắp đặt này cho phép bạn lấy lượng khí cần thiết để sưởi ấm một ngôi nhà riêng có diện tích 50 mét vuông, nếu nồi hơi hoặc bếp được sử dụng làm nguồn nhiệt.

Đây là một chỉ số trung bình, như giá trị năng lượng của khí sinh học thường không cao hơn 6000 kcal / m3.

Để quá trình lên men tiến hành ổn định ít nhiều, cần phải đạt được chế độ nhiệt độ chính xác. Để làm điều này, lò phản ứng sinh học được lắp đặt trong một hố đất hoặc suy nghĩ trước về cách nhiệt đáng tin cậy. Việc làm nóng liên tục chất nền có thể được đảm bảo nếu đặt ống dẫn nước nóng dưới đế của thiết bị lên men

Việc xây dựng một nhà máy khí sinh học có thể được chia thành nhiều giai đoạn.

Giai đoạn 1 - chuẩn bị hố cho lò phản ứng sinh học

Hầu như toàn bộ nhà máy khí sinh học đều ở dưới lòng đất, rất nhiều phụ thuộc vào cách đào và hoàn thành hố. Có một số lựa chọn để tăng cường các bức tường và niêm phong hố - vòng nhựa, bê tông, polymer.

Giải pháp tốt nhất là mua các vòng polymer làm sẵn có đáy trống. Chúng sẽ có giá cao hơn vật liệu ngẫu hứng, nhưng không cần phải niêm phong thêm. Polyme rất nhạy cảm với căng thẳng cơ học, nhưng không sợ độ ẩm và các chất gây hại hóa học. Chúng không thể được sửa chữa, nhưng nếu cần chúng sẽ dễ dàng được thay thế.

Cường độ của quá trình lên men và thoát khí phụ thuộc vào sự chuẩn bị của các bức tường và đáy của lò phản ứng sinh học, do đó, hố được gia cố cẩn thận, cách nhiệt và bịt kín. Đây là giai đoạn khó khăn và tốn thời gian nhất của công việc.

Giai đoạn 2 - thoát khí

Mua và lắp đặt máy trộn đặc biệt cho các nhà máy khí sinh học là một niềm vui đắt tiền. Hệ thống có thể được giảm giá bằng cách bố trí thoát khí. Nó là một polymer gắn theo chiều dọc ống cốngtrong đó nhiều lỗ đã được thực hiện.

Khi tính toán chiều dài của các ống thoát nước, người ta phải được hướng dẫn bởi độ sâu dự kiến ​​lấp đầy của lò phản ứng sinh học. Các phần trên của ống phải ở trên mức này.

Để thoát khí, bạn có thể chọn ống kim loại hoặc polymer. Cái trước mạnh hơn và cái sau có khả năng chịu ảnh hưởng hóa học cao hơn. Nó là tốt hơn để ưu tiên cho các polyme, như kim loại nhanh chóng bị gỉ và thối

Bạn có thể tải ngay chất nền vào lò phản ứng sinh học đã hoàn thành. Nó được phủ một lớp màng để khí thoát ra trong quá trình lên men chịu áp lực nhẹ. Khi mái vòm đã sẵn sàng, điều này sẽ đảm bảo dòng chảy biomethane bình thường qua ống thoát.

Giai đoạn 3 - lắp đặt mái vòm và đường ống

Giai đoạn cuối cùng của việc lắp ráp nhà máy khí sinh học đơn giản nhất là lắp đặt đỉnh vòm. Tại điểm cao nhất của mái vòm, một ống xả khí được lắp đặt và kéo đến giữ khí, đó là điều không thể thiếu.

Công suất của lò phản ứng sinh học được đóng lại bằng nắp đậy kín. Để ngăn chặn sự trộn lẫn của biomethane với không khí, hãy trang bị bẫy nước. Nó cũng phục vụ để thanh lọc khí. Cần phải cung cấp một van xả sẽ hoạt động nếu áp suất trong thiết bị lên men quá cao.

Đọc thêm về cách làm khí sinh học từ phân chuồng. trong tài liệu này.

Không gian trống của lò phản ứng sinh học ở một mức độ nào đó đóng vai trò là nơi lưu trữ khí, nhưng điều này là không đủ cho hoạt động an toàn của việc cài đặt. Khí phải được tiêu thụ liên tục, nếu không có thể nổ từ áp suất quá mức dưới mái vòm

Phương pháp làm nóng lò phản ứng sinh học

Các vi sinh vật xử lý chất nền liên tục có mặt trong sinh khối, tuy nhiên, để sinh sản tập trung, nhiệt độ từ 38 độ trở lên là cần thiết.

Để sưởi ấm trong mùa lạnh, bạn có thể sử dụng một cuộn dây kết nối với hệ thống sưởi ấm tại nhà, hoặc lò sưởi điện. Phương pháp đầu tiên mang lại lợi nhuận kinh tế cao hơn, do đó nó thường được sử dụng nhất.

Không cần thiết phải đào một nhà máy khí sinh học vào lòng đất, có những lựa chọn khác để sắp xếp nó. Một ví dụ về một hệ thống được lắp ráp từ thùng được hiển thị trong video dưới đây.

Cách dễ nhất là bố trí hệ thống sưởi từ bên dưới, đặt ống từ hệ thống sưởi, nhưng hiệu quả của bộ trao đổi nhiệt như vậy là tương đối thấp. Tốt hơn là trang bị hệ thống sưởi bên ngoài, hơi nước lý tưởng, để sinh khối không quá nóng

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Mặc dù không có gì phức tạp trong việc lắp ráp và trang bị thiết bị khí sinh học, bạn cần phải cực kỳ chú ý đến các chi tiết. Lỗi không được phép, bởi vì có thể gây nổ và phá hủy. Chúng tôi cung cấp các hướng dẫn bằng video sẽ giúp bạn hiểu được thiết lập thiết bị, lắp ráp chúng một cách chính xác và bổ sung với các thiết bị hữu ích để sử dụng khí sinh học thuận tiện hơn.

Video cho biết cách bố trí và xây dựng nhà máy khí sinh học tiêu chuẩn:

Một ví dụ về một nhà máy khí sinh học tự chế. Hướng dẫn làm video DIY về sắp xếp hệ thống:

Video hướng dẫn lắp ráp nhà máy khí sinh học từ thùng:

Mô tả quy trình sản xuất máy trộn cho chất nền:

Mô tả chi tiết về công việc của một kho chứa khí tạm thời:

Cho dù nhà máy khí sinh học được chọn cho một ngôi nhà riêng đơn giản đến mức nào, bạn cũng không nên tiết kiệm. Nếu có thể, tốt hơn là mua một lò phản ứng sinh học đóng mở cho sản xuất công nghiệp.

Nếu không, làm từ vật liệu chất lượng cao và bền: polyme, bê tông hoặc thép không gỉ. Điều này sẽ tạo ra một hệ thống cung cấp khí thực sự đáng tin cậy và an toàn tại nhà.

Có câu hỏi về chủ đề của bài viết, tìm thấy bất kỳ sai sót hoặc có bất kỳ thông tin có giá trị mà bạn có thể chia sẻ với độc giả của chúng tôi? Hãy để lại ý kiến ​​của bạn, đặt câu hỏi, chia sẻ kinh nghiệm.