Biokaasu lehtiä. Kuinka saada biokaasua kotona

http:// www.74 rif. ru/ biogaz- konst. html Tietokeskus
yrittäjyyden tuki
polttoaine- ja autoteollisuuden maailmassa

Biokaasun saanto ja metaanipitoisuus

ulostulo biokaasu se lasketaan yleensä litroina tai kuutiometreinä lannan sisältämän kuiva-aineen kilogrammaa kohti. Taulukko näyttää biokaasun saannon arvot kilogrammaa kuiva-ainetta erityyppisiltä raaka-aineilta 10-20 päivän käymisen jälkeen mesofiilisessä lämpötilassa.

Biokaasun saannon määrittämiseksi tuoreista raaka-aineista taulukon avulla on ensin määritettävä tuoreiden raaka-aineiden kosteuspitoisuus. Voit tehdä tämän ottamalla kilogramman tuoretta lantaa, kuivata sen ja punnita kuiva jäännös. Lannan kosteuspitoisuus prosentteina voidaan laskea kaavalla: (1 - kuivatun lannan paino) x100%.

Raaka-aineen tyyppi	Kaasun poistoaukko (m 3 kilogrammaa kuiva-ainetta)	Metaanipitoisuus (%)
A. eläinlantaa
Nautakarja	0,250 - 0,340	65
Sikalanta	0,340 - 0,580	65 - 70
Lintujen ulosteet	0,310 - 0,620	60
Hevoslantaa	0,200 - 0,300	56 - 60
Lammaslantaa	0,300 - 620	70
B. Maatilajätteet
Jätevedet, uloste	0,310 - 0,740	70
Kasvisjätteet	0,330 - 0,500	50-70
Perunat	0,280 - 0,490	60 - 75
Juurikkaiden topit	0,400 - 0,500	85
C. Kasvis kuivajäte
Vehnän olki	0,200 - 0,300	50 - 60
Ruis oljet	0,200 - 0,300	59
Ohran olki	0,250 - 0,300	59
Kaura oljet	0,290 - 0,310	59
Maissi oljet	0,380 - 0,460	59
Liinavaatteet	0,360	59
Hamppu	0,360	59
Juurikasmassa	0,165
Auringonkukka lehdet	0,300	59
Apila	0,430 - 0,490
D. Muu
Ruoho	0,280 - 0,630	70
Puiden lehdet	0,210 - 0,290	58

Biokaasun saanto ja metaanipitoisuus siinä käytettäessä erityyppisiä raaka-aineita

Voit laskea kuinka paljon tuoretta lantaa, jolla on tietty kosteuspitoisuus, vastaa 1 kg kuiva-ainetta, seuraavasti: vähennä lannan kosteuspitoisuus prosentteina 100: sta ja jaa sitten 100 tällä arvolla:

100: (100% - kosteus%).

Esimerkki 1	Jos olet todennut, että raaka-aineena käytetyn karjanlannan kosteuspitoisuus on 85%. sitten yksi kilogramma kuiva-ainetta vastaa 100: ta (100-85) \u003d noin 6,6 kiloa tuoretta lantaa. Tämä tarkoittaa, että 6,6 kilogrammasta tuoretta lannasta saadaan 0,250 - 0,320 m 3 biokaasua: ja 1 kilogrammasta tuoretta karjanlantaa saadaan 6,6 kertaa vähemmän: 0,037 - 0,048 m 3 biokaasua.
Esimerkki 2	Olet määrittänyt sianlannan kosteuspitoisuuden - 80%, mikä tarkoittaa, että 1 kg kuiva-ainetta on yhtä suuri kuin 5 kg tuoretta sikalantaa. Pöydästä tiedämme, että 1 kg kuiva-ainetta tai 5 kg tuoretta sianlantaa vapauttaa 0,340 - 0,580 m 3 biokaasua. Tämä tarkoittaa, että 1 kg tuoretta sianlantaa vapauttaa 0,068–0,116 m 3 biokaasua.

Arvioidut arvot

Jos päivittäisen tuorelannan paino on tiedossa, päivittäinen biokaasun saanto on suunnilleen seuraava:

1 tonni karjanlantaa - 40-50 m 3 biokaasua;
1 tonni sikalantaa - 70-80 m 3 biokaasua;
1 tonni siipikarjalantaa - 60 - 70 m 3 biokaasua. On syytä muistaa, että lopullisille raaka-aineille, joiden kosteuspitoisuus on 85 - 92%, on annettu likimääräiset arvot.

Biokaasun paino

Biokaasun tilavuuspaino on 1,2 kg / m3, joten laskettaessa saatujen lannoitteiden määrää on tarpeen vähentää se jalostettujen raaka-aineiden määrästä.

Jos keskimääräinen päivittäinen kuorma on 55 kg raaka-aineita ja päivittäinen biokaasun tuotto on 2,2 - 2,7 m 3 nautaeläintä kohden, raaka-aineiden massa vähenee 4-5 prosenttia prosessoinnin aikana biokaasulaitoksessa.

Biokaasun tuotantoprosessin optimointi

Happoa muodostavia ja metaania muodostavia bakteereja esiintyy kaikkialla luonnossa, erityisesti eläinten ulosteissa. Nautojen ruuansulatusjärjestelmä sisältää täyden valikoiman lannan käymiseen tarvittavia mikro-organismeja. Siksi karjanlantaa käytetään usein uuden reaktorin raaka-aineena. Käymisprosessin aloittamiseksi riittää, että tarjotaan seuraavat ehdot:

Anaerobisten olosuhteiden ylläpitäminen reaktorissa

Metaania muodostavien bakteerien elintärkeä aktiivisuus on mahdollista vain, jos biokaasulaitoksen reaktorissa ei ole happea, joten on tarpeen seurata reaktorin tiiviyttä ja happea pääsyä reaktoriin.

Lämpötilaolosuhteiden noudattaminen

Optimaalisen lämpötilan ylläpitäminen on yksi tärkeimmistä käymisprosessin tekijöistä. Luonnollisissa olosuhteissa, koulutus biokaasu tapahtuu lämpötiloissa 0 ° C - 97 ° C, mutta ottaen huomioon orgaanisen jätteen käsittelyprosessin optimointi biokaasun ja biolannoitteiden saamiseksi, erotetaan kolme lämpötilajärjestelmää:

Psykofiilinen lämpötila-asetus määritetään lämpötiloilla 20-25 ° C asti,
mesofiilinen lämpötilatila määritetään lämpötiloilla 25 ° C - 40 ° С ja
termofiilinen lämpötilatila määritetään yli 40 ° C lämpötiloilla.

Metaanin bakteriologisen tuotannon aste kasvaa lämpötilan noustessa. Mutta koska vapaan ammoniakin määrä kasvaa myös lämpötilan noustessa, käymisprosessi voi hidastua. Biokaasulaitokset lämmittämättömillä reaktoreilla on tyydyttävä suorituskyky vain keskimäärin noin 20 ° C: n vuosilämpötilassa tai kun keskimääräinen päivälämpötila on vähintään 18 ° C. Keskimääräisissä lämpötiloissa 20 - 28 ° C kaasuntuotanto kasvaa suhteettomasti. Jos biomassan lämpötila on alle 15 ° C, kaasun saanto on niin alhainen, että biokaasulaitos, jolla ei ole lämpöeristystä ja lämmitystä, lakkaa olemasta taloudellisesti kannattavaa.

Tiedot optimaalisesta lämpötilatilasta ovat erilaisia \u200b\u200beri raaka-ainetyypeille. Naudan, sikojen ja siipikarjan sekoitettua lantaa käyttävissä biokaasulaitoksissa optimaalinen lämpötila mesofiiliselle lämpötilalle on 34–37 ° С ja termofiiliselle lämpötilalle 52–54 ° С. Psykofiilinen lämpötilatila havaitaan lämmittämättömissä laitoksissa, joissa lämpötilaa ei hallita. Biokaasun voimakkain vapautuminen psykofiilisessä tilassa tapahtuu 23 ° C: ssa.

Biometanaatioprosessi on erittäin herkkä lämpötilan muutoksille. Tämän herkkyyden aste puolestaan \u200b\u200briippuu lämpötila-alueesta, jolla raaka-aineet jalostetaan. Käymisprosessin aikana lämpötilan muutokset ovat alueella:

psykofiilinen lämpötila: ± 2 ° С tunnissa;
mesofiilinen lämpötila: ± 1 ° С tunnissa;
termofiilinen lämpötila: ± 0,5 ° С tunnissa.

Käytännössä kaksi lämpötilajärjestelmää ovat yleisempiä: termofiilinen ja mesofiilinen. Jokaisella niistä on omat edut ja haitat. Termofiilisen käymisprosessin etuna on lisääntynyt raaka-aineiden hajoamisnopeus ja siten korkeampi biokaasusaanto, samoin kuin raaka-aineiden sisältämien patogeenisten bakteerien melkein täydellinen tuhoaminen. Termofiilisen hajoamisen haittapuolia ovat; suuri määrä energiaa, joka tarvitaan raaka-aineen lämmittämiseen reaktorissa, käymisprosessin herkkyys minimaalisille lämpötilan muutoksille ja tuloksena olevan tuloksen hieman heikompi laatu biolannoitteet.

Fermentoinnin mesofiilisessä tilassa ylläpidetään korkeaa aminohappokoostumusta biofertilisaattoreita, mutta raaka-aineiden desinfiointi ei ole niin täydellistä kuin termofiilisessä tilassa.

Ravinteiden saatavuus

Orgaanisten ja mineraaliravinteiden läsnäolo raaka-aineessa on metaanbakteerien (joiden avulla tuotetaan biokaasua) kasvua ja elintärkeää aktiivisuutta varten. Hiilen ja vedyn lisäksi biolannoitteiden luominen vaatii riittävän määrän typpeä, rikkiä, fosforia, kaliumia, kalsiumia ja magnesiumia ja tietyn määrän hivenaineita - rautaa, mangaania, molybdeeniä, sinkkiä, kobolttia, seleeniä, volframia, nikkeliä ja muita. Tavalliset orgaaniset raaka-aineet - eläinlanta - sisältävät riittävän määrän edellä mainittuja alkuaineita.

Käymisaika

Optimaalinen käymisaika riippuu reaktorin latausannoksesta ja käymisprosessin lämpötilasta. Jos käymisaika on valittu liian lyhytksi, fermentoidun biomassan purkamisen yhteydessä bakteerit pestään reaktorista nopeammin kuin ne voivat moninkertaistua, ja käymisprosessi käytännössä pysähtyy. Raaka-aineiden liian pitkä pitäminen reaktorissa ei täytä tavoitteita saada suurin määrä biokaasua ja biokestäviä aineita tietyn ajanjakson ajan.

Termiä "reaktorin vaihtumisaika" käytetään optimaalisen käymisajan määrittämiseen. Reaktorin läpimenoaika on aika, jonka aikana reaktoriin ladattua tuoretta raaka-ainetta prosessoidaan ja poistetaan reaktorista.

Jatkuvissa syöttöjärjestelmissä keskimääräinen sulamisaika määritetään reaktoritilavuuden ja päivittäisen syöttötilavuuden suhteella. Käytännössä reaktorin vaihtumisaika valitaan käymislämpötilasta ja syöttökoostumuksesta riippuen seuraavin väliajoin:

Psykofiilinen lämpötila: 30 - 40 päivää tai enemmän;
mesofiilinen lämpötila: 10 - 20 päivää;
termofiilinen lämpötila: 5-10 päivää.

Päivittäinen syöttönopeus määräytyy reaktorin vaihtumisajan mukaan ja kasvaa (kuten biokaasun saanto) lämpötilan noustessa reaktorissa. Jos reaktorin vaihtumisaika on 10 päivää: silloin päivittäinen kuorman osuus on 1/10 raaka-aineen kokonaistilavuudesta. Jos reaktorin vaihtuvuusaika on 20 päivää, niin kuorman päivittäinen osuus on 1/20 raaka-aineen kokonaistilavuudesta. Termofiilisessä tilassa toimivissa laitoksissa kuorman osuus voi olla jopa 1/5 reaktorin kokonaiskuormasta.

Käymisen ajoitus riippuu myös jalostettavan raaka-aineen tyypistä. Seuraaville raaka-aineille, jotka on jalostettu mesofiilisissä lämpötilaolosuhteissa, suurin osa biokaasusta vapautuu noin:

Nautakarja liete: 10–15 päivää;

nestemäinen sianlanta: 9–12 päivää;
nestemäiset kananpoistot: 10–15 päivää;
lannan sekoittaminen kasvijätteisiin: 40-80 päivää.

Happo-emäs tasapaino

Metaania tuottavat bakteerit soveltuvat parhaiten elämiseen neutraaleissa tai lievästi emäksisissä olosuhteissa. Metaanikäymisprosessissa biokaasun tuotannon toinen vaihe on happobakteerien aktiivisen toiminnan vaihe. Tällä hetkellä pH-arvo laskee, ts. Ympäristö muuttuu happameksi.

Prosessin normaalin kulun aikana reaktorin eri bakteeriryhmien elintärkeä aktiivisuus on kuitenkin yhtä tehokasta ja hapot prosessoidaan metaanibakteereilla. Optimaalinen pH-arvo vaihtelee raaka-aineesta riippuen 6,5 - 8,5.

Voit mitata happo-emästasapainon tason lakmus-paperilla. Happo-emäs-tasapainoarvot vastaavat väriä: paperin hankkima, kun se upotetaan fermentoituvaan raaka-aineeseen.

Hiili - ja typpipitoisuus

Yksi tärkeimmistä metaanin käymiseen vaikuttavista tekijöistä (biokaasun kehitys) on hiilen ja typen välinen suhde jalostetuissa raaka-aineissa. Jos C / N-suhde on liian korkea, niin typen puute toimii rajoittavana tekijänä metaanin fermentointiprosessissa. Jos tämä suhde on liian pieni, niin muodostuu niin suuri määrä ammoniakkia, että siitä tulee myrkyllistä bakteereille.

Mikro-organismit tarvitsevat sekä typpeä että hiiltä assimilaatioon solurakenteeseen. Useat kokeet ovat osoittaneet, että biokaasun saanto on suurin, kun hiilen ja typen välinen suhde on 10 - 20, jolloin optimaalinen vaihtelee raaka-aineen tyypistä riippuen. Korkean biokaasuntuotannon saavuttamiseksi harjoitetaan raaka-aineiden sekoittamista optimaalisen C / N-suhteen saavuttamiseksi.

Biofermentoitava materiaali	Typpi N (%)	Hiili-typpisuhde C / N
A. Eläinlantaa
karja	1,7 - 1,8	16,6 - 25
Kana	3,7 - 6,3	7,3 - 9,65
Hevonen	2,3	25
sianliha	3,8	6,2 - 12,5
lammas	3,8	33
B. Kasvis kuivajätteet
Maissintähkiä	1,2	56,6
Vilja oljet	1	49,9
Vehnän olki	0,5	100 - 150
Maissi oljet	0,8	50
Kaura oljet	1,1	50
Soija	1,3	33
Sinimailanen	2,8	16,6 - 17
Juurikasmassa	0,3 - 0,4	140 - 150
C. Muu
Ruoho	4	12
Sahanpuru	0,1	200 - 500
Pudonneet lehdet	1	50

Raaka-aineen kosteuden valinta

Raaka-aineiden esteellinen aineenvaihdunta on edellytys korkealle bakteerien aktiivisuudelle. Tämä on mahdollista vain, jos raaka-aineen viskositeetti antaa bakteereille ja kaasukuplille mahdollisuuden liikkua vapaasti nesteen ja sen sisältämien kiinteiden aineiden välillä. Maatalousjätteessä on erilaisia \u200b\u200bhiukkasia.

Kiinteät hiukkaset, kuten hiekka, savi jne. Aiheuttavat sedimentin muodostumisen. Kevyemmät materiaalit nousevat raaka-aineen pintaan ja muodostavat kuoren. Tämä johtaa biokaasun muodostumisen vähentymiseen. Siksi on suositeltavaa jauhaa kasvien jäännökset huolellisesti ennen lataamista reaktoriin - olki: jne., Ja pyrkiä siihen, ettei raaka-aineessa ole kiinteitä aineita.

Eläintyypit	Keskivertopäivä. lannan määrä, kg / päivä	Lannan kosteus (%)	Keskivertopäivä. ulosteiden määrä (kg / päivä)	Eritteiden kosteus (%)
karja	36	65	55	86
siat	4	65	5,1	86
Lintu	0,16	75	0,17	75

Lannan ja ulosteiden määrä ja kosteuspitoisuus eläintä kohti

Laitoksen reaktoriin syötetyn raaka-aineen kosteuspitoisuuden on oltava vähintään 85% talvella ja 92% kesällä. Raaka-aineiden oikean kosteuspitoisuuden saavuttamiseksi lanta laimennetaan yleensä kuumalla vedellä määränä, joka määritetään kaavalla: OB \u003d Hx ((B 2 - B 1) :( 100 - B 2)), missä H on ladatun lannan määrä. B 1 - lannan alkuperäinen kosteuspitoisuus, B 2 - raaka-aineiden vaadittu kosteuspitoisuus, RH - veden määrä litroissa. Taulukossa näkyy tarvittava vesimäärä 100 kg lannan laimentamiseksi 85%: iin ja 92%: iin kosteuteen.

Vesimäärä vaaditun kosteuspitoisuuden saavuttamiseksi 100 kg lantaa kohti

Säännöllinen sekoittaminen

Biokaasulaitoksen tehokkaan toiminnan varmistamiseksi ja raaka-aineiden käymisprosessin vakauden ylläpitämiseksi reaktorissa tarvitaan säännöllinen sekoittaminen. Sekoituksen päätarkoitukset ovat:

Tuotetun biokaasun päästö;
tuoreen substraatin ja bakteeripopulaation sekoittaminen (varttaminen):
kuoren ja sedimenttien muodostumisen estäminen;
eri lämpötilojen alueiden estäminen reaktorin sisällä;
bakteeripopulaation tasaisen jakautumisen varmistaminen:
estämällä tyhjien tilojen ja kertymien muodostumista, jotka vähentävät reaktorin tehollista aluetta.

Valittaessa sopivaa sekoitusmenetelmää ja -menetelmää on pidettävä mielessä, että käymisprosessi on symbioosi eri bakteerikantojen välillä, ts. Yhden lajin bakteerit voivat ruokkia toista lajia. Kun yhteisö hajoaa, käymisprosessi ei ole tuottava ennen kuin uusi bakteeriyhteisö muodostuu. Siksi liian toistuva tai pitkäaikainen ja intensiivinen sekoittaminen on haitallista. Raaka-ainetta on suositeltavaa sekoittaa hitaasti 4-6 tunnin välein.

Prosessin estäjät

Käymisessä oleva orgaaninen massa ei saisi sisältää aineita (antibiootteja, liuottimia jne.), Jotka vaikuttavat negatiivisesti mikro-organismien elintoimintaan, ne hidastavat ja toisinaan pysäyttävät biokaasun kehitysprosessin. Jotkut epäorgaaniset aineet eivät myöskään vaikuta mikro-organismien "työhön", siksi on mahdotonta käyttää esimerkiksi laitetta laimennukseen vettä, joka on jäänyt vaatteiden pesun jälkeen synteettisillä pesuaineilla.

Nämä parametrit vaikuttavat eri tavalla jokaiseen bakteerityyppiin, jotka osallistuvat metaanin muodostumisen kolmeen vaiheeseen. Parametrien välillä on myös läheinen riippuvuus (esimerkiksi käymisen ajoitus riippuu lämpötilajärjestelmästä), joten on vaikea määrittää kunkin tekijän tarkka vaikutus tuotetun biokaasun määrään.

Biokaasun tuotanto tapahtuu erityisissä, korroosionkestävissä lieriömäisesti suljetuissa säiliöissä, joita kutsutaan myös fermentoijiksi. Tällaisissa säiliöissä käymisprosessi tapahtuu. Mutta ennen fermenteriin pääsyä, raaka-aine lastataan vastaanottoastiaan. Seosta sekoitetaan vedellä tasaiseksi erityisellä pumpulla. Lisäksi jo valmistettu raaka-aine johdetaan vastaanottosäiliöstä fermentoreihin. On huomattava, että sekoitusprosessi ei lopu tässä tapauksessa ja jatkuu, kunnes vastaanottimessa ei ole mitään jäljellä. Kun se on tyhjä, pumppu pysähtyy automaattisesti. Käymisprosessin alkamisen jälkeen biokaasu alkaa kehittyä, joka johdetaan erityisten putkien kautta lähellä sijaitsevaan kaasusäiliöön.

Kuva 5. Biokaasulaitoksen yleinen kaavio

Kuvio 6 esittää kaavion biokaasulaitoksesta. Orgaaninen jätevesi, yleensä nestemäinen lanta, tulee vastaanotinlämmönvaihtimeen 1, missä se lämmitetään lämmitettyllä lietteellä, joka syötetään putken lämmönvaihtimen pumpun 9 kautta keittimestä 3, ja laimennetaan kuumalla vedellä.

Kuva 6. Biokaasulaitoksen kaavio

Jätevesien lisälaimennus kuumalla vedellä ja lämmittäminen vaadittuun lämpötilaan suoritetaan laitteessa 2. Tässä halutun C / N-suhteen luomiseksi syötetään peltokasvien jätettä. Keittimessä 3 tuotettu biokaasu poltetaan osittain vedenlämmittimessä 4, ja palamistuotteet poistetaan putken 5 läpi. Loppuosa biokaasusta kulkee puhdistuslaitteen 6 läpi, kompressori 7 puristaa sen ja tulee kaasunpitimeen 8. Laitteen 1 liete menee lämmönvaihtimeen 10, missä Lisäksi jäähdytys lämmittää kylmää vettä. Liete on desinfioitu erittäin tehokas luonnollinen lannoite, joka voi korvata 3-4 tonnia mineraalilannoitteita, kuten nitrophoska.

2.2 Biokaasun varastointijärjestelmät

Yleensä biokaasu jättää reaktorit epätasaisesti ja matalalla paineella (enintään 5 kPa). Tämä paine, ottaen huomioon kaasunsiirtoverkon hydrauliset häviöt, ei ole riittävä kaasua käyttävien laitteiden normaaliin toimintaan. Lisäksi biokaasun tuotannon ja kulutuksen huiput eivät ole ajankohtaisia. Yksinkertaisin ratkaisu ylimääräisen biokaasun poistamiseksi on polttaa se soihdutusyksikössä, mutta energiaa menetetään palauttamattomasti. Kalliimpi, mutta viime kädessä taloudellisesti perusteltu tapa tasata kaasun tuotannon ja kulutuksen epätasapainoa on erityyppisten kaasusäiliöiden käyttö. Perinteisesti kaikki kaasusäiliöt voidaan jakaa ”suoraksi” ja “epäsuoraksi”. "Suorassa" kaasusäiliössä on aina tietty määrä kaasua, joka ruiskutetaan kulutuksen laskun aikana ja otetaan huippukuormalla. "Epäsuorat" kaasusäiliöt eivät kerää itse kaasua, vaan välilämmönsiirtimen (vesi tai ilma) energiaa, jota kuumennetaan palaneen kaasun palamistuotteilla, ts. lämpöenergiaa on kertynyt lämmitetyn jäähdytysnesteen muodossa.

Biokaasua voidaan määrää ja myöhempää käyttöä koskevasta suunnasta riippuen varastoida eri paineissa. Kaasun varastointilaitoksia kutsutaan alhaisiksi (korkeintaan 5 kPa), keskipitkiksi (5 kPa - 0,3 MPa) ja korkeiksi (0,3 - 1 8 MPa) paine. Matalapaineiset kaasusäiliöt on suunniteltu varastoimaan kaasua alhaisella vaihtelevalla kaasunpaineella ja merkittävästi muuttuvalla tilavuudella, minkä vuoksi niitä kutsutaan joskus vakiopaineen ja muuttuvan tilavuuden kaasuvarastoiksi (rakenteiden liikkuvuuden tarjoamat). Keskipitkän ja korkean paineen kaasusäiliöt on päinvastoin järjestetty vakiotilavuuden periaatteen mukaan, mutta muuttuvan paineen mukaan. Biokaasulaitosten käytännössä käytetään useimmiten matalapaineisia kaasusäiliöitä.

Korkeapainekaasusäiliöiden tilavuus voi vaihdella - useista litroista (sylinterit) kymmeniin tuhansiin kuutiometreihin (kiinteät kaasunvarastointitilat). Biokaasun varastointia sylintereissä käytetään pääsääntöisesti käytettäessä kaasua polttoaineena ajoneuvoissa. Korkean ja keskipitkän paineen kaasusäiliöiden tärkeimmät edut ovat pienet mitat, joissa on merkittäviä varastoidun kaasun määriä ja liikkuvien osien puuttuminen, ja haittana on lisälaitteiden tarve: kompressoriyksikkö keskipitkän tai korkean paineen luomiseksi ja paineensäädin kaasun paineen alentamiseksi kaasua käyttävien yksiköiden polttimien edessä.

Innokas omistaja haaveilee halvoista energialähteistä, tehokkaasta jätteiden hävittämisestä ja lannoitteiden saamisesta. DIY-kodin biokaasulaitos on edullinen tapa toteuttaa unelmasi.

Tällaisten laitteiden itse kokoaminen maksaa kohtuullisen hinnan, ja tuotetusta kaasusta tulee hyvä apu tilalla: sitä voidaan käyttää ruoanlaittoon, talon lämmitykseen ja muihin tarpeisiin.

Yritetään ymmärtää tämän laitteen erityispiirteet, sen edut ja haitat. Ja myös sitä, onko biokaasulaitosta mahdollista rakentaa itse ja onko se tehokasta.

Biokaasu tuotetaan fermentoimalla biologinen substraatti. Sitä hajottavat hydrolyyttiset, happoja ja metaania muodostavat bakteerit. Bakteerien tuottamat kaasuseokset ovat palavia, koska sisältää suuren määrän metaania.

Ominaisuuksiensa perusteella se käytännössä ei eroa maakaasusta, jota käytetään teollisuuden ja kotitalouksien tarpeisiin.

Jokainen kodinomistaja voi halutessaan ostaa teollisesti valmistetun biokaasulaitoksen, mutta se on kallista ja sijoitus kannattaa 7-10 vuoden sisällä. Siksi on järkevää ponnistella ja tehdä bioreaktori omilla käsillä.

Biokaasu on ympäristöystävällinen polttoaine, ja sen tuotantotekniikalla ei ole erityistä vaikutusta ympäristöön. Lisäksi jätetuotteita käytetään biokaasun raaka-aineina, jotka on hävitettävä.

Ne sijoitetaan bioreaktoriin, jossa käsittely tapahtuu:

• biomassa on jo jonkin aikaa ollut alttiina bakteereille. Käymisaika riippuu raaka-aineiden määrästä;
• anaerobisten bakteerien toiminnan seurauksena vapautuu palava kaasuseos, joka sisältää metaania (60%), hiilidioksidia (35%) ja joitain muita kaasuja (5%). Lisäksi pienissä määrin käymisen aikana vapautuu potentiaalisesti vaarallista rikkivetyä. Se on myrkyllistä, joten ihmisille on erittäin epätoivottavaa altistua sille;
• bioreaktorista tuleva kaasuseos puhdistetaan ja tulee kaasunpesään, jossa sitä varastoidaan aiottuun käyttöön asti;
• kaasunhaltijan kaasua voidaan käyttää samalla tavalla kuin maakaasua. Se koskee kodinkoneita - kaasuliesi, lämmityskattilat jne .;
• hajoava biomassa on poistettava fermenteristä säännöllisesti. Tämä on lisätyötä, mutta työ kannattaa. Käymisen jälkeen raaka-aine muuttuu korkealaatuiseksi lannoitteeksi, jota käytetään pelloilla ja puutarhoissa.

Biokaasulaitos on hyödyllinen omakotitalon omistajalle vain, jos hänellä on jatkuvasti pääsy karjatilojen jätteisiin. Keskimäärin 1 m 3. substraattia voidaan saada 70-80 kuutiometriä. biokaasua, mutta kaasuntuotanto on epätasaista ja riippuu monista tekijöistä, ml. biomassan lämpötila. Tämä vaikeuttaa laskelmia.

Hyvää päivää kaikille! Tämä viesti jatkaa vaihtoehtoisen energian aiheitasi. Siinä kerron teille biokaasusta ja sen käytöstä kodin lämmitykseen ja ruoanlaittoon. Tämä aihe on mielenkiintoisin viljelijöille, joilla on pääsy monenlaisiin raaka-aineisiin tämän tyyppisille polttoaineille. Ymmärretään ensin, mikä biokaasu on ja mistä se tulee.

Mistä biokaasu tulee ja mistä se on tehty?

Biokaasu on palava kaasu, jota esiintyy ravintoalustassa olevien mikro-organismien elintärkeän toiminnan tuloksena. Tämä ravintoalusta voi olla lanta tai säilörehu, joka on sijoitettu erityiseen suppiloon. Tästä reaktoriksi kutsuttuun bunkkeriin syntyy biokaasua. Reaktorin sisäosa järjestetään seuraavasti:

Biomassan käymisprosessin nopeuttamiseksi se on lämmitettävä. Tätä varten voidaan käyttää lämmityselementtiä tai lämmönvaihdinta, joka on kytketty mihin tahansa lämmityskattilaan. Emme saa unohtaa hyvää lämmöneristystä, jotta vältetään tarpeeton energiankulutus lämmitykseen. Kuumennuksen lisäksi käymismassa on sekoitettava. Ilman tätä asennuksen tehokkuus voi vähentyä huomattavasti. Sekoittaminen voi olla manuaalista tai mekaanista. Kaikki riippuu budjetista tai käytettävissä olevista teknisistä keinoista. Tärkein asia reaktorissa on tilavuus! Pieni reaktori ei yksinkertaisesti ole fyysisesti kykenevä tuottamaan suurta määrää kaasua.

Kaasun kemiallinen koostumus riippuu suuresti siitä, mitkä prosessit reaktorissa tapahtuvat. Useimmiten siellä tapahtuu metaanin käymisprosessi, jonka seurauksena muodostuu kaasu, jossa on suuri metaaniprosentti. Mutta metaanikäärmisen sijasta voi hyvin tapahtua vetymuodostusprosessi. Mutta mielestäni vetyä ei tarvita tavalliselle kuluttajalle, ja ehkä jopa vaarallinen. Muista vain Hindenburgin ilma-aluksen kuolema. Nyt selvitetään, mistä voit saada biokaasua.

Mistä biokaasua voi saada?

Kaasua voidaan saada erityyppisistä biomassoista. Luettelemme ne luettelona:

• Elintarviketuotannon jätteet - tämä voi olla karjan teurastuksesta tai meijerituotannosta syntyvää jätettä. Auringonkukka- tai puuvillansiemenöljyn tuotannossa syntyvät jätteet ovat sopivia. Tämä ei ole täydellinen luettelo, mutta se riittää välittämään ydin. Tämän tyyppisistä raaka-aineista saadaan korkein metaanipitoisuus kaasussa (jopa 85%).
• Viljakasvit - joissain tapauksissa erityisiä kasveja kasvatetaan kaasun saamiseksi. Tähän sopii esimerkiksi säilörehumaissia tai merilevää. Metaaniprosentti kaasussa pidetään noin 70%.
• Lanta - käytetään useimmiten suurissa karjakomplekseissa. Käytettäessä lannan raaka-aineena kaasun metaaniprosentti kaasussa ei yleensä ylitä 60%, ja loput ovat hiilidioksidia ja melko vähän rikkivetyä ja ammoniakkia.

Biokaasulaitoksen lohkokaavio.

Katsotaanpa seuraavaa kuvaa ymmärtääksemme parhaiten biokaasulaitoksen toimintaa:

Bioreaktorilaitteesta keskusteltiin edellä, joten emme puhu siitä. Tarkastellaan muita asennuksen komponentteja:

• Jätteiden vastaanottaja on eräänlainen säiliö, johon raaka-aineet tulevat ensimmäisessä vaiheessa. Raaka-aineet voidaan sekoittaa veteen ja murskata.
• Pumppu (jätteen vastaanottimen jälkeen) - fekaalipumppu, jonka avulla biomassa pumpataan reaktoriin.
• Kattila - lämmityskattila, joka käyttää mitä tahansa polttoainetta ja on suunniteltu lämmittämään biomassa reaktorin sisällä.
• Pumppu (kattilan vieressä) on kiertovesipumppu.
• "Lannoitteet" - säiliö, johon käynyt liete putoaa. Kuten asiasta on selvää, sitä voidaan käyttää lannoitteena.
• Suodatin on laite, jossa biokaasu saatetaan kuntoon. Suodatin poistaa ylimääräiset kaasu- ja kosteuspuhtaudet.
• Kompressori - Pakkaa kaasua.
• Kaasunvarasto on suljettu säiliö, jossa käyttövalmis kaasua voidaan varastoida niin kauan kuin halutaan.

Biokaasu omakotitalolle.

Monet pientilojen omistajat harkitsevat biokaasun käyttöä kotitalouksien tarpeisiin. Mutta kun olet selvittänyt tarkemmin, miten tämä kaikki toimii, suurin osa jättää tämän hankkeen. Tämä johtuu siitä, että lannan tai säilörehun käsittelylaitteet maksavat paljon rahaa ja kaasuntuotanto (raaka-aineesta riippuen) saattaa osoittautua pieneksi. Tämä puolestaan \u200b\u200btekee laitteiden asentamisesta kannattamattomia. Yleensä yksityisten viljelijöiden taloihin asennetaan lannalla toimivat primitiiviset laitokset. Ne useimmiten pystyvät toimittamaan kaasua vain keittiöön ja pienitehoiseen seinäkiinnityskattilaan. Samanaikaisesti paljon energiaa on käytettävä itse teknologiseen prosessiin - lämmitykseen, pumppaukseen, kompressorin toimintaan. Myös kallista suodatinta ei voida sulkea pois näkökenttään.

Yleensä moraali tässä on - mitä suurempi itse asennus, sitä kannattavampi sen työ on. Ja kodin olosuhteissa tämä on melkein aina mahdotonta. Mutta tämä ei tarkoita, että kukaan ei tee kodin asennuksia. Ehdotan katsoa seuraavaa videota nähdäksesi miltä se näyttää romumateriaaleista:

Yhteenveto.

Biokaasu on hieno tapa kierrättää orgaaniset jätteet tehokkaasti. Tuotos on käynyt lietteen muodossa oleva polttoaine ja hyödyllinen lannoite. Tämä tekniikka toimii sitä tehokkaammin, mitä suurempaa määrää raaka-aineita jalostetaan. Nykyaikainen tekniikka mahdollistaa kaasuntuotannon lisäämisen merkittävästi käyttämällä erityisiä katalyyttejä ja mikro-organismeja. Kaiken tämän päähaitta on yhden kuutiometrin korkea hinta. Tavallisille ihmisille pullotetun kaasun ostaminen on usein paljon halvempaa kuin jätevedenpuhdistamon rakentaminen. Mutta tietenkin kaikista säännöistä on poikkeuksia, joten ennen biokaasuun siirtymistä kannattaa laskea kuutiometrin hinta ja takaisinmaksuaika. Siinä kaikki, kirjoita kysymykset kommentteihin

Lämmityksen, ruoanlaiton ja sähkön kustannusten vähentäminen on huolenaihe monille kotitalouksien omistajille. Jotkut heistä ovat jo rakentaneet biokaasulaitoksia omilla käsillään ja ovat osittain tai kokonaan eristyneet energiantoimittajista. Osoittautuu, että melkein ilmaisen polttoaineen saaminen kotitaloudessa ei ole kovin vaikeaa.

Mikä on biokaasu ja miten sitä voidaan käyttää?

Kotitalouden omistajat tietävät, että kasaamalla kasvimateriaaleja, siipikarjan droppia ja lantaa, saat jonkin ajan kuluttua arvokasta orgaanista lannoitetta. Mutta harvat heistä tietävät, että biomassa ei hajoa yksinään, vaan eri bakteerien vaikutuksesta.

Prosessoimalla biologinen substraatti, nämä pienet mikro-organismit vapauttavat jätetuotteita, mukaan lukien kaasuseos. Suurin osa siitä (noin 70%) on metaania - sama kaasu, joka palaa kotitalouksien uunien ja lämmityskattiloiden polttimissa.

Idea käyttää tällaista ekopolttoainetta erilaisiin taloudellisiin tarpeisiin ei ole uusi. Sen uuttamislaitteita käytettiin muinaisessa Kiinassa. Neuvostoliiton innovaattorit tutkivat myös biokaasun käyttömahdollisuutta viime vuosisadan 60-luvulla. Mutta tekniikka kokenut todellisen elvytyksen 2000-luvun alkupuolella. Tällä hetkellä biokaasulaitoksia käytetään aktiivisesti Euroopassa ja Yhdysvalloissa talojen lämmitykseen ja muihin tarpeisiin.

Kuinka biokaasulaitos toimii?

Biokaasun tuotantolaitteen toimintaperiaate on melko yksinkertainen:

• vedellä laimennettua biomassaa ladataan suljettuun astiaan, jossa se alkaa "käydä" ja vapauttaa kaasuja;
• säiliön sisältöä päivitetään säännöllisesti - bakteerien käsittelemät raaka-aineet tyhjennetään ja tuoreita lisätään (keskimäärin noin 5-10% päivässä);
• säiliön yläosaan kerääntynyt kaasu virtaa erityisen putken läpi kaasunkerääjään ja sitten kodinkoneisiin.

Biokaasulaitoksen kaavio.

Mitkä raaka-aineet soveltuvat bioreaktoriin?

Biokaasulaitokset ovat kannattavia vain, jos tuoretta orgaanista ainetta - karjan ja siipikarjan lantaa tai lantaa - päivitetään päivittäin. Bioreaktori voidaan myös sekoittaa leikatun ruohon, lattioiden, lehtien ja talousjätteiden kanssa (erityisesti puhdistaminen vihanneksista).

Laitoksen tehokkuus riippuu suuresti raaka-aineen tyypistä. On osoitettu, että samalla massalla suurin biokaasusaanto saadaan sika- ja kalkkunalannoista. Lehmän ulosteet ja säilörehujätteet puolestaan \u200b\u200btuottavat vähemmän kaasua samassa kuormassa.

Bioraaka-aineiden käyttö kodin lämmitykseen.

Mitä ei voida käyttää biokaasulaitoksessa?

On tekijöitä, jotka voivat vähentää merkittävästi anaerobisten bakteerien aktiivisuutta tai jopa kokonaan pysäyttää biokaasun tuotantoprosessin. Ei pitäisi sallia, että raaka-aineet, jotka sisältävät:

• antibiootit;
• hometta;
• synteettiset pesuaineet, liuottimet ja muut "kemikaalit";
• hartsit (mukaan lukien havupuiden sahanpuru).

Jo lamaantuneen lannan käyttö on tehotonta - vain tuoretta tai aiemmin kuivattua jätettä voidaan ladata. Raaka-aineiden liiallista kosteutta ei myöskään pitäisi sallia - indikaattoria 95% pidetään jo kriittisenä. Biomassaan on kuitenkin vielä lisättävä pieni määrä puhdasta vettä sen lisäämisen helpottamiseksi ja käymisprosessin nopeuttamiseksi. Laimenna lannat ja jätteet ohuen mannan konsistenssiksi.

Biokaasulaitos kotona

Nykyään teollisuus tuottaa jo laitoksia biokaasun tuottamiseksi teollisessa mittakaavassa. Niiden hankinta ja asentaminen on kallista. Tällaiset laitteet kannattavat kotitalouksissa aikaisintaan 7-10 vuoden kuluttua, jos prosessointiin käytetään suuria määriä orgaanista ainetta. Kokemus osoittaa, että osaava omistaja voi halutessaan rakentaa pienelle biokaasulaitoksen omakotitalolle omin käsin ja edullisimmista materiaaleista.

Kierrätysastian valmistelu

Ensinnäkin tarvitset ilmatiiviisti suljetun lieriömäisen astian. Voit tietysti käyttää suuria ruukuja tai kiehuvia, mutta niiden pieni tilavuus ei salli riittävän kaasuntuotannon saavuttamista. Siksi näihin tarkoituksiin käytetään useimmiten muovitynnyreitä, joiden tilavuus on 1 - 10 m3.

Voit tehdä tämän itse. PVC-arkkeja on saatavana kaupallisesti, niiden lujuus ja kestävyys aggressiivisille ympäristöille on helppo hitsata halutun kokoonpanon omaavaan rakenteeseen. Metallisäiliötä, jonka tilavuus on riittävä, voidaan käyttää myös suppilona. Totta, sinun on suoritettava korroosionesto-ohjeet - peitä se sisä- ja ulkopuolelta kosteudenkestävällä maalilla. Jos säiliö on valmistettu ruostumattomasta teräksestä, tämä ei ole välttämätöntä.

Kaasunpoistojärjestelmä

Kaasun poistoaukko on asennettu tynnyrin yläosaan (yleensä kansiin) - se kerääntyy siellä fysiikan lakien mukaan. Liitetyn putken kautta biokaasu syötetään vesitiivisteeseen, sitten varastosäiliöön (lisävarusteena sylinteriin kompressorin avulla) ja kodinkoneisiin. On myös suositeltavaa asentaa tyhjennysventtiili lähellä kaasuputkea - jos paine säiliön sisällä nousee liian korkeaksi, se vapauttaa ylimääräistä kaasua.

Raaka-aineiden syöttö- ja purkujärjestelmä

Kaasuseoksen jatkuvan tuotannon varmistamiseksi substraatissa olevat bakteerit on syötettävä jatkuvasti (päivittäin) ", toisin sanoen, tuoretta lantaa tai muuta orgaanista ainetta on lisättävä. Bunkkerista jo käsitellyt raaka-aineet on puolestaan \u200b\u200bpoistettava, jotta ne eivät vie hyödyllistä paikkaa bioreaktorissa.

Tätä varten tynnyriin tehdään kaksi reikää - yksi (purkamista varten) melkein pohjan lähellä, toinen (lastaamiseksi) korkeammalle. Putket, joiden halkaisija on vähintään 300 mm, hitsataan (juotetaan, liimataan sisään) niihin. Lastausputki on suunnattu ylöspäin ja varustettu suppilolla, ja viemäri on järjestetty siten, että käsitellyn lietteen kerääminen on kätevää (sitä voidaan myöhemmin käyttää lannoitteena). Liitokset on tiivistetty.

Lämmitysjärjestelmä

Bunkkerin lämpöeristys.

Jos bioreaktori asennetaan ulkona tai lämmittämättömään huoneeseen (mikä on välttämätöntä turvallisuussyistä), se on varustettava substraatin lämmöneristyksellä ja lämmityksellä. Ensimmäinen edellytys saavutetaan "käärimällä" tynnyri mihin tahansa eristeaineeseen tai syventämällä maahan.

Lämmityksen osalta voidaan harkita erilaisia \u200b\u200bvaihtoehtoja. Jotkut käsityöläiset asettavat putket sisälle, joiden läpi lämmitysjärjestelmän vesi kiertää ja asentaa ne tynnyrin seinämiä pitkin kelan muodossa. Toiset laittavat reaktorin suurempaan säiliöön, jossa on vettä sisällä, lämmitetty sähkölämmityksellä. Ensimmäinen vaihtoehto on kätevämpi ja huomattavasti taloudellisempi.

Reaktorin toiminnan optimoimiseksi on tarpeen pitää sisällön lämpötila tietyllä tasolla (vähintään 38 ° C). Mutta jos se nousee yli 55 ºC, niin kaasua muodostavat bakteerit vain "keittävät" ja käymisprosessi pysähtyy.

Sekoitusjärjestelmä

Kuten käytäntö osoittaa, minkä tahansa kokoonpanon käsisekoitin parantaa suunnittelussa merkittävästi bioreaktorin tehokkuutta. Akseli, johon "sekoittimen" terät hitsataan (ruuvataan), poistetaan tynnyrin kannen läpi. Sitten siihen kiinnitetään portin kahva, reikä suljetaan varovasti. Kodin käsityöläiset eivät kuitenkaan aina varusta fermentoijia tällaisilla laitteilla.

Biokaasun tuotanto

Kun asennus on valmis, se ladataan vedellä laimennetulla biomassalla suhteessa noin 2: 3. Tässä tapauksessa suuri jäte tulisi murskata - jakeen enimmäiskoko ei saisi olla yli 10 mm. Sitten kansi sulkeutuu - on vielä odotettava seoksen "käymistä" ja biokaasun vapautumista. Optimaalisissa olosuhteissa ensimmäinen polttoaineen saanti havaitaan useita päiviä lastauksen jälkeen.

Sen tosiasian, että kaasu on "mennyt", voidaan arvioida vesitiivisteen ominaisen rynnistyksen perusteella. Samanaikaisesti tynnyri on tarkastettava vuotojen varalta. Tämä tehdään käyttämällä tavallista saippualiuosta - se levitetään kaikkiin niveliin ja tarkkaile, onko kuplia.

Bioraaka-aineiden ensimmäinen uusiminen tulisi suorittaa noin kahdessa viikossa. Kun biomassa on kaadettu suppiloon, sama tilavuus orgaanista jätettä kaatuu jäteputkesta. Lisäksi tämä toimenpide suoritetaan päivittäin tai joka toinen päivä.

Kuinka kauan tuotettu biokaasu kestää?

Pienessä maatilassa biokaasulaitoksesta ei tule ehdotonta vaihtoehtoa maakaasulle ja muille käytettävissä oleville energialähteille. Esimerkiksi laitteella, jonka kapasiteetti on 1 m³, saat polttoainetta vain pari tuntia ruoanlaittoa pienelle perheelle.

Mutta 5 m³: n bioreaktorilla on jo mahdollista lämmittää 50 m²: n tila, mutta sen toimintaa on tuettava päivittäin vähintään 300 kg painavilla raaka-ainekuormituksilla. Tätä varten tilalla on oltava noin kymmenen sikaa, viisi lehmää ja pari tusinaa kanaa.

Käsityöläiset, jotka onnistuivat itsenäisesti saamaan toimivat biokaasulaitokset, jakavat videoita mestarikursseille Internetissä: