Uafhængig produktion af biogas

Stigningen i energipriser får os til at tænke over muligheden for at give os selv selv dem. En mulighed er et biogasanlæg. Med sin hjælp opnås biogas fra gødning, gødning og planterester, som efter rengøring kan bruges til gasapparater (komfur, kedel), pumpes i cylindre og bruges som brændstof til biler eller elektriske generatorer. Generelt kan forarbejdning af gødning til biogas tilvejebringe alle energibehovene i et hjem eller gård.

Opførelse af et biogasanlæg - en måde at forsørge sig selv med energiressourcer på

Generelle principper

Biogas er et produkt, der opnås ved nedbrydning af organisk materiale. I processen med henfald / gæring frigøres gasser, som kan opsamles for at imødekomme behovene på din egen gård. Jeg kalder det udstyr, hvor denne proces finder sted, "biogasanlæg".

I nogle tilfælde er gasproduktionen for stor, så lagres den i gasholdere - til brug i den periode, hvor den er utilstrækkelig. Med en kompetent organisation af processen kan der være for meget gas, så dens overskud kan sælges. En anden indtægtskilde er gærede rester. Dette er en yderst effektiv og sikker gødning - under gæringsprocessen dør de fleste mikroorganismer, plantefrø mister deres spireevne, parasitæg bliver ikke levedygtige. Fjernelse af sådan gødning til markerne har en positiv effekt på udbyttet.

Betingelser for gasproduktion

Processen med dannelse af biogas opstår på grund af den vitale aktivitet af forskellige slags bakterier, der er indeholdt i selve affaldet. Men for at de aktivt kan "arbejde", er det nødvendigt for dem at skabe visse forhold: fugtighed og temperatur. For at skabe dem bygges et biogasanlæg. Dette er et kompleks af enheder, hvis basis er en bioreaktor, hvor nedbrydning af affald finder sted, hvilket er ledsaget af gasdannelse.

Organisering af en cyklus til forarbejdning af gødning og planteaffald til biogas

Der er tre former for forarbejdning af gødning til biogas:

• Psykofilt regime. Temperaturen i biogasanlægget er fra + 5 ° C til + 20 ° C. Under sådanne forhold er nedbrydningsprocessen langsom, der dannes meget gas, og dens kvalitet er lav.
• Mesofil. Enheden skifter til denne tilstand ved temperaturer fra + 30 ° C til + 40 ° C. I dette tilfælde spredes mesofile bakterier. I dette tilfælde genereres mere gas, forarbejdningsprocessen tager kortere tid - fra 10 til 20 dage.
• Termofil. Disse bakterier formere sig ved temperaturer fra + 50 ° C. Processen er den hurtigste (3-5 dage), gasudbyttet er det største (under ideelle forhold kan der opnås op til 4,5 liter gas fra 1 kg levering). De fleste af referencetabellerne til gasudvinding fra behandling er angivet specifikt til denne tilstand, så når du bruger andre tilstande, er det værd at foretage en justering nedad.

Det sværeste ved biogasanlæg er det termofile regime. Dette kræver varmeisolering af biogasanlægget af høj kvalitet, opvarmning og et temperaturkontrolsystem. Men ved udgangen får vi den maksimale mængde biogas. Et andet træk ved termofil behandling er umuligheden af ​​yderligere belastning. De to andre tilstande - psykofile og mesofile - tillader daglig tilsætning af en frisk del af tilberedte råvarer.Men i det termofile regime tillader den korte behandlingstid, at bioreaktoren kan opdeles i zoner, hvor dens egen andel af råmaterialer med forskellige belastningstider vil blive behandlet.

Diagram over biogasanlæg

Grundlaget for et biogasanlæg er en bioreaktor eller bunker. Fermenteringsprocessen finder sted i den, og den resulterende gas akkumuleres i den. Der er også en læsse- og losningstragt, den producerede gas udledes gennem et rør indsat i den øverste del. Dernæst kommer gasbehandlingssystemet - dets rengøring og trykforøgelse i gasledningen til den fungerende.

Diagram over et anlæg til forarbejdning af gødning til biogas

For mesofile og termofile tilstande er et bioreaktoropvarmningssystem også nødvendigt for at nå de krævede tilstande. Til dette anvendes normalt gaskedler, der bruger det producerede brændstof. Derfra går rørledningssystemet til bioreaktoren. Normalt er dette polymerrør, da de er bedst egnede til at være i et aggressivt miljø.

Et biogasanlæg har også brug for et system til blanding af stoffet. Under gæringen dannes en hård skorpe øverst, tunge partikler sætter sig ned. Alt dette forværrer sammen med gasprocessen. Omrørere er nødvendige for at opretholde en homogen tilstand af den forarbejdede masse. De kan være mekaniske eller endda manuelle. De kan startes med timer eller manuelt. Det hele afhænger af, hvordan biogasanlægget fremstilles. Et automatiseret system er dyrere at installere, men kræver et minimum af opmærksomhed under drift.

Det enkleste biogasanlæg fra en plasttønde

Et biogasanlæg efter placeringstype kan være:

• Over jorden.
• Halvforsænket.
• Forsænket.

Begravede er dyrere at installere - der kræves en stor mængde jordarbejde. Men når de bruges under vores forhold, er de bedre - det er lettere at organisere isolering, mindre varmeomkostninger.

Hvad kan genbruges

Biogasanlægget er stort set altædende - ethvert organisk materiale kan behandles. Enhver gødning og urin, planterester er egnede. Vaskemidler, antibiotika, kemi påvirker processen negativt. Det er ønskeligt at minimere deres indtag, da de dræber den flora, der er involveret i forarbejdningen.

Hvor meget biogas der kan opnås fra forskellige affaldstyper

Kvæggødning betragtes som ideel, da den indeholder store mængder mikroorganismer. Hvis der ikke er nogen køer på gården, anbefales det at tilføje en del af gødningen til at befolke substratet med den krævede mikroflora, når bioreaktoren læsses. Planterester er forknust, fortyndet med vand. Bioreaktoren blander plantemateriale og ekskrementer. En sådan "påfyldning" tager længere tid at behandle, men ved udgangen med den korrekte tilstand har vi det højeste produktudbytte.

Lokalisering

For at minimere omkostningerne ved organisering af processen er det fornuftigt at placere biogasanlægget i nærheden af ​​affaldskilden - i nærheden af ​​bygninger, hvor fjerkræ eller dyr holdes. Det er ønskeligt at udvikle et design, så belastning sker ved hjælp af tyngdekraften. Fra en stald eller svinesti kan en rørledning lægges ned ad en skråning, gennem hvilken gødningen flyder med tyngdekraften ind i bunkeren. Dette letter i høj grad opgaven med at vedligeholde reaktoren og fjernelse af gødning også.

Det anbefales at placere biogasanlægget, så affald fra gården kan strømme ved tyngdekraften

Normalt er bygninger med dyr placeret i en afstand fra en beboelsesbygning. Derfor skal den genererede gas overføres til forbrugerne. Men at strække et gasrør er billigere og lettere end at organisere en linje til transport og lastning af gødning.

Bioreaktor

Der stilles temmelig strenge krav til tanke til forarbejdning af gødning:

• Det skal være uigennemtrængeligt for vand og gasser. Vandtæthed skal virke i begge retninger: væsken fra bioreaktoren bør ikke forurene jorden, og grundvand bør ikke ændre tilstanden for den fermenterede masse.
• Bioreaktoren skal have høj styrke. Det skal modstå massen af ​​et halvflydende substrat, gastrykket inde i beholderen og det ydre jordtryk. Generelt skal man specielt være opmærksom på dens styrke, når man bygger en bioreaktor.
  

  Til hjemmebrug og sæsonbestemt produktion af biobrændstoffer (i den varme årstid) i små mængder er en plasttank med låg egnet

• Servicevennlighed. Mere praktisk at bruge cylindriske beholdere - vandret eller lodret. I dem kan blanding organiseres i hele lydstyrken, der dannes ingen stillestående zoner i dem.Rektangulære containere er lettere at implementere, når man bygger med egne hænder, men der dannes ofte revner i hjørnerne i dem, og substratet stagnerer der. At røre det i hjørnerne er meget problematisk.

Alle disse krav til opførelse af et biogasanlæg skal være opfyldt, da de sikrer sikkerhed og skaber normale betingelser for forarbejdning af gødning til biogas.

Hvilke materialer kan fremstilles

Modstandsdygtighed over for aggressive medier er det vigtigste krav til de materialer, som beholderen kan fremstilles af. Substratet i bioreaktoren kan være surt eller alkalisk. Følgelig skal det materiale, som beholderen er fremstillet af, tåle forskellige miljøer godt.

Ikke mange materialer besvarer disse anmodninger. Den første ting, der kommer til at tænke på, er metal. Den er holdbar, du kan lave en beholder af enhver form af den. Hvad der er godt er, at du kan bruge en færdiglavet container - en slags gammel tank. I dette tilfælde tager opførelsen af ​​et biogasanlæg meget lidt tid. Mangel på metal - det reagerer med kemisk aktive stoffer og begynder at bryde ned. For at neutralisere dette minus er metallet dækket af en beskyttende belægning.

En fremragende mulighed er en polymer bioreaktorbeholder. Plasten er kemisk neutral, rådner ikke, ruster ikke. Du skal bare vælge mellem materialer, der tåler frysning og opvarmning til tilstrækkeligt høje temperaturer. Reaktorens vægge skal være tykke, fortrinsvis glasfiberarmerede. Sådanne containere er ikke billige, men de tjener i lang tid.

Det er muligt at bygge en bioreaktor til produktion af biogas fra mursten, men den skal pudses godt med brug af additiver, der giver vand- og gasimpermeabilitet

En billigere mulighed er et biogasanlæg med en tank lavet af mursten, betonblokke, sten. For at murværket kan modstå høje belastninger, er det nødvendigt at forstærke murværket (i hver 3-5 række afhængigt af vægtykkelse og materiale). Efter afslutningen af ​​vægopstillingsprocessen for at sikre vand- og gasimpermeabilitet er efterfølgende flerlagsvægbehandling nødvendig både indefra og udefra. Væggene er pudset med en cement-sandet sammensætning med tilsætningsstoffer (additiver), der giver de krævede egenskaber.

Reaktorstørrelse

Reaktorens volumen afhænger af den valgte temperatur til bearbejdning af gødning til biogas. Oftest vælges mesofil - det er lettere at vedligeholde og det indebærer muligheden for daglig yderligere belastning af reaktoren. Produktionen af ​​biogas, når den normale tilstand er nået (ca. 2 dage), er stabil uden sprængninger og fald (når der skabes normale forhold). I dette tilfælde er det fornuftigt at beregne biogasanlæggets volumen afhængigt af mængden af ​​gødning, der genereres på gården pr. Dag. Alt beregnes let ud fra gennemsnitsdataene.

Nedbrydning af gødning ved mesofile temperaturer varer fra 10 til 20 dage. Følgelig beregnes volumen ved at multiplicere med 10 eller 20. Ved beregning er det nødvendigt at tage højde for den mængde vand, der er nødvendigt for at bringe substratet til en ideel tilstand - dets fugtindhold skal være 85-90%.Det fundne volumen øges med 50%, da den maksimale belastning ikke bør overstige 2/3 af tankens volumen - gas skal akkumuleres under loftet.

For eksempel har gården 5 køer, 10 grise og 40 kyllinger. I det væsentlige dannes 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. For at bringe kyllingegødning til 85% fugtighed skal du tilføje lidt mere end 5 liter vand (dette er yderligere 5 kg). Den samlede vægt er 331,8 kg. Til behandling om 20 dage har du brug for: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - kun 7 terninger kun til underlaget. Vi ganger det fundne tal med 1,5 (stigning med 50%), vi får 10,5 kubikmeter. Dette vil være den beregnede værdi af volumenet af biogasanlæggets reaktor.

På- og aflæsning

Lægning og losning af luger fører direkte til bioreaktortanken. For at substratet skal fordeles jævnt over hele området, fremstilles de i modsatte ender af beholderen.

Diagram over en biogasreaktor uden forvarmning

I tilfælde af en nedgravet installation af et biogasanlæg nærmer på- og aflæsningsrør kroppen en spids vinkel. Desuden skal den nederste ende af røret være under væskeniveauet i reaktoren. Dette forhindrer luft i at komme ind i containeren. Der er også installeret roterende eller lukkeventiler på rørene, som er lukket i normal position. De åbner kun under læsning eller losning.

Da gødningen kan indeholde store fragmenter (strøelse, græsstilke osv.), Bliver rør med lille diameter ofte tilstoppede. Derfor skal de til på- og aflæsning være 20-30 cm i diameter. De skal monteres, inden der påbegyndes arbejde på isoleringen af ​​biogasanlægget, men efter at beholderen er installeret på plads.

Bioreaktorformer og muligheder for på- og aflæsning af luger

Den mest bekvemme driftsform for et biogasanlæg er regelmæssig på- og aflæsning af underlaget. Denne operation kan udføres en gang om dagen eller en gang hver anden dag. Gødning og andre komponenter opsamles på forhånd i en lagertank, hvor de bringes til den krævede tilstand - knuses, fugtes og blandes om nødvendigt. For nemheds skyld kan denne beholder udstyres med en mekanisk omrører. Det forberedte substrat hældes i adgangslugen. Ved at placere opsamlingsbeholderen i solen forvarmes substratet, hvilket reducerer omkostningerne ved opretholdelse af den krævede temperatur.

Det er ønskeligt at beregne installationsdybden af ​​modtagebeholderen, så affaldet strømmer ind i den ved tyngdekraften. Det samme gælder udledning til bioreaktoren. Det bedste tilfælde er, om det forberedte substrat bevæger sig ved tyngdekraften. Og et spjæld vil afskære det under forberedelsen.

Biogasanlæg med omrører og opvarmning

For at sikre tætheden af ​​biogasanlægget skal luger på modtagebeholderen og i aflæsningsområdet have en tætningsgummipakning. Jo mindre luft der er i tanken, jo renere vil afgangsgassen være.

Indsamling og bortskaffelse af biogas

Biogassen fjernes fra reaktoren gennem et rør, hvor den ene ende er under taget, den anden sænkes normalt ned i en vandforsegling. Dette er en beholder med vand, hvori den resulterende biogas udledes. Der er et andet rør i vandforseglingen - det er over væskeniveauet. Renere biogas går i den. En gasafspærringsventil er installeret ved udgangen af ​​deres bioreaktor. Den bedste mulighed er bold.

Hvilke materialer kan bruges til gastransmissionssystemet? Galvaniserede metalrør og gasrør fra HDPE eller PPR. De skal sikre tæthed, sømme og led kontrolleres med sæbeskum. Hele rørledningen er samlet af rør og fittings med samme diameter. Ingen sammentrækninger eller udvidelser.

Oprensning fra urenheder

Den omtrentlige sammensætning af den producerede biogas er som følger:

Filter til oprensning af biogas fra hydrogensulfid

For at fjerne hydrogensulfid anvendes et metalchipsfilter.Du kan lægge gamle metalsvampe i beholderen. Oprensning finder sted på samme måde: gas føres ind i den nedre del af en beholder fyldt med metal. Når den passerer, renses den fra hydrogensulfid, opsamles i den øverste frie del af filteret, hvorfra den udledes gennem et andet rør / slange.

Gastank og kompressor

Den rensede biogas kommer ind i en lagertank - en gasholder. Det kan være en forseglet plastpose, plastbeholder. Hovedbetingelsen er gastæthed, form og materiale betyder ikke noget. Biogaslageret opbevares i gasholderen. Fra det leveres gas under et bestemt tryk (indstillet af kompressoren) til forbrugeren ved hjælp af en kompressor - til gaskomfuret eller kedlen. Denne gas kan også bruges til at generere elektricitet ved hjælp af en generator.

En af mulighederne for gastanke

For at skabe et stabilt tryk i systemet efter kompressoren anbefales det at installere en modtager - en lille enhed til nivellering af trykstød.

Blandeapparater

For at biogasanlægget skal fungere i normal tilstand, er det nødvendigt regelmæssigt at røre væsken i bioreaktoren. Denne enkle proces løser mange problemer:

• blander en frisk del af lasten med en bakteriekoloni;
• fremmer frigivelsen af ​​produceret gas
• udjævner væskens temperatur eksklusive varmere og koldere områder
• opretholder ensartetheden af ​​substratet ved at forhindre nedsænkning eller flydning af nogle bestanddele.

Typisk har et lille hjemmelavet biogasanlæg mekaniske omrørere, der drives af muskelkraft. I systemer med et stort volumen kan omrørerne drives af motorer, der tændes af en timer.

Typer af omrørere til bioreaktorer

Den anden måde er at røre væsken og føre en del af den producerede gas igennem den. For at gøre dette, efter at have forladt metaten, placeres en tee, og en del af gassen hældes i den nedre del af reaktoren, hvor den kommer ud gennem et rør med huller. Denne del af gassen kan ikke betragtes som en strømningshastighed, da den stadig kommer ind i systemet igen og som et resultat ender i gasholderen.

Den tredje blandingsmetode er at pumpe substratet fra bunden ved hjælp af fækale pumper, hælde det ud øverst. Ulempen ved denne metode er afhængighed af tilgængeligheden af ​​elektricitet.

Varmesystem og varmeisolering

Uden opvarmning af den forarbejdede gylle vil psykofile bakterier formere sig. Behandlingsprocessen vil i dette tilfælde tage fra 30 dage, og gasudbyttet vil være lille. Om sommeren i nærværelse af varmeisolering og forvarmning af belastningen er det muligt at nå temperaturer op til 40 grader, når udviklingen af ​​mesofile bakterier begynder, men om vinteren er en sådan installation praktisk talt inaktiv - processerne er meget træg. Ved temperaturer under + 5 ° C fryser de praktisk talt.

Afhængighed af tidspunktet for forarbejdning af gødning til biogas på temperatur

Sådan opvarmes, og hvor skal man placere

Brug varme til de bedste resultater. Det mest rationelle er vandopvarmning fra kedlen. Kedlen kan fungere på elektricitet, fast eller flydende brændstof, den kan også startes på den producerede biogas. Den maksimale temperatur, som vandet skal opvarmes til, er + 60 ° C. Varmere rør kan få partikler til at klæbe til overfladen, hvilket resulterer i reduceret varmeeffektivitet.

Du kan også bruge direkte opvarmning - indsæt varmeelementer, men for det første er det vanskeligt at organisere blanding, og for det andet vil et substrat klæbe til overfladen, reducere varmeoverførslen, varmeelementerne vil hurtigt brænde ud

Et biogasanlæg kan opvarmes ved hjælp af standardvarmeradiatorer, simpelthen med rør snoet ind i en spole, svejste registre. Det er bedre at bruge polymerrør - metalplast eller polypropylen.Bølgepap i rustfrit stål er også egnede, de er lettere at lægge, især i cylindriske lodrette bioreaktorer, men den bølgede overflade fremkalder vedhæftning af sediment, hvilket ikke er særlig godt til varmeoverførsel.

For at reducere muligheden for, at partikler sætter sig på varmeelementerne, er de placeret i mixerzonen. Kun i dette tilfælde skal alt være designet, så blanderen ikke kan røre rørene. Det ser ofte ud til, at det er bedre at placere varmelegeme i bunden, men praksis har vist, at sådan opvarmning er ineffektiv på grund af sediment i bunden. Så det er mere rationelt at placere varmelegeme på væggene i biogasanlæggets metatank.

Metoder til opvarmning af vand

I henhold til metoden til arrangement af rør kan opvarmning være ekstern eller intern. Ved installation internt er opvarmning effektiv, men reparation og vedligeholdelse af varmeapparater er umulig uden at lukke ned og pumpe systemet ud. Derfor lægges der særlig vægt på materialevalg og forbindelsernes kvalitet.

Opvarmning øger biogasanlæggets produktivitet og forkorter behandlingstiden for råmaterialer

Når varmelegeme er placeret udenfor, kræves der mere varme (omkostningerne til opvarmning af indholdet af et biogasanlæg er meget højere), da der bruges meget varme på opvarmning af væggene. Men systemet er altid tilgængeligt til reparation, og opvarmningen er mere ensartet, da miljøet opvarmes fra væggene. Et andet plus ved denne løsning er, at omrørere ikke kan beskadige varmesystemet.

Sådan isoleres

I bunden af ​​brønden hældes først et nivellerende lag af sand og derefter et varmeisolerende lag. Det kan være ler blandet med halm og ekspanderet ler, slagge. Alle disse komponenter kan blandes, kan drysses i separate lag. De udjævnes i horisonten, biogasanlæggets kapacitet er installeret.

Siderne af bioreaktoren kan isoleres med moderne materialer eller klassiske forældede metoder. Fra de gammeldags metoder - belægning med ler og halm. Det påføres i flere lag.

Moderne materialer bruges til at isolere bioreaktorer

Fra moderne materialer kan du bruge ekstruderet polystyrenskum med høj densitet, luftbetonblokke med lav densitet, opskummet polyurethanskum... Den mest teknologisk avancerede i dette tilfælde er polyurethanskum (PPU), men tjenesterne til dets anvendelse er ikke billige. Men resultatet er sømløs varmeisolering, som minimerer varmeomkostningerne. Der er endnu et varmeisolerende materiale - opskummet glas. I plader er det meget dyrt, men dets kamp eller krumme koster meget lidt, og ifølge dets egenskaber er det næsten perfekt: det absorberer ikke fugt, er ikke bange for at fryse, det tåler statisk belastning godt og har lav varmeledningsevne.