Nowoczesne technologie przetwarzania różnego rodzaju surowców dają możliwość skutecznego rozwiązania problemu pozyskiwania biopaliw z obornika bezpośrednio w domu. Ponadto dzięki wytwarzaniu biopaliw własnymi rękami w domu dzięki nowym zasadom recyklingu odpadów, możesz jednocześnie produkować nawozy dla plantacji rolniczych.
A co jest potrzebne do tego i jak poprawnie zrobić bioreaktor - przyjrzymy się tym problemom szczegółowo w naszym artykule. Podajemy zalecenia dotyczące wyboru najlepszych surowców do produkcji biogazu, analizujemy charakterystykę wykorzystania uzyskanego paliwa do potrzeb gospodarstw domowych.
Oczywiście najprostszym sposobem jest zakup gotowych instalacji przemysłowych. Jednak ich wysoki koszt sprawia, że rozważają opcje produkcji własnych systemów produkcyjnych.
Krótko o definicji biogazu
Zgodnie z definicjami naukowymi biogaz jest produktem powstającym w procesie fermentacji masy odpadów biologicznych. Produktem fermentacji jest metan lub wodór.
Powstawanie metanu (lub wodoru) następuje w wyniku aktywności życiowej bakterii trzech typów:
- hydroliza;
- tworzenie kwasu;
- formowanie metanu.
Jakość produktu fermentacji jest uważana za skład mieszaniny gazowej, której zawartość jest rozłożona w stosunku: 50-85% metanu, 15-50% dwutlenku węgla i mniej niż 5% siarkowodoru.
W przybliżeniu wygląda jak schemat strukturalny produkcji energii alternatywnej. Wykorzystuje tradycyjne źródła surowców do życia codziennego, które z powodzeniem nadają się do pozyskiwania energii alternatywnej - biopaliw.
Ta mieszanina gazów jest przepuszczana przez filtry w celu oczyszczenia obecności CO2 i H2S, po czym pozostaje czysty biologiczny metan. Gaz ten nie różni się od gazu ziemnego wykorzystywanego na polach domowych i przemysłowych.
Surowcami do uzyskania wysokiej jakości mieszanki gazów biologicznych są zwykle:
- obornik i odchody ptaków;
- odpady z produkcji alkoholu (bard);
- nadwyżka piwa (ziarno browaru);
- odpady fekalne i odpady z produkcji ryb;
- wysłodki buraczane, odpady domowe, trawa i tak dalej.
To tylko część całkowitego dopuszczalnego wykorzystania surowców. Ale nawet ta lista pokazuje: jak zróżnicowana jest lista surowców, aby móc na bieżąco dostosowywać produkcję biogazu.
Instalacja produkcji biopaliw, wykonana na potrzeby jednej z wielu istniejących farm. Niewielka stacja, ale całkowicie zaspokajająca potrzeby prywatnego gospodarstwa
Wskaźniki objętościowe wydajności mieszanki gazowej zależą bezpośrednio od rodzaju użytych surowców i zawartości w niej substancji suchych. Tak więc, jeśli stosujesz odchody bydła w biznesie, realistyczne jest uzyskanie 50-60 m 3 biopaliwa zawierającego do 60% metanu z jednej tony obornika.
Uważa się, że najlepszymi surowcami są odpady o wysokiej zawartości tłuszczu. Przetwarzanie jednej tony tłuszczu odpadowego w klasycznej fabryce biopaliw może wytworzyć do 1300 m3 mieszanki gazowej, w której zawartość metanu osiąga 90%.
Jak zrobić moduł farmy przetwarzania?
Aby stworzyć system przetwarzania odpadów na biopaliwa, należy przynajmniej zdawać sobie sprawę z zasady działania takich urządzeń, a także mieć pomysł na obwody.
Schemat instalacji bioreaktora: 1 - bioreaktor; 2 - mieszadło; 3 - nagrzewnica; 4 - pompa; 5 - element filtrujący; 6 - sprężarka gazu; 7 - gasholder; 8 - zbieranie obornika; 9 - wydajność nawozu (szlam); 10 - panel sterowania ogrzewaniem
Rozważ oba, ale należy zauważyć: budowa pełnoprawnej instalacji jest dość kłopotliwa i kosztowna. W domu, z reguły, możliwe jest jedynie wykonanie stacji przetwarzania. Niemniej jednak niektóre próby są udane.
Zasada działania
Technologia produkcji biopaliw z reguły wspiera następujące podejście systemowe:
- Bioreaktor (pojemność) jest obciążony obornikiem.
- Przez pewien czas w procesie fermentacji reaktora.
- Formowane środowisko gazowe.
- Usuwanie gazów z reaktora.
- Mieszanina gazu jest czyszczona i wysyłana do wykorzystania jako paliwo.
Skład mieszaniny gazów uzyskany na wylocie charakteryzuje się wystarczająco wysokim nasyceniem różnymi substancjami. Większość procentów to metan (60%), dwutlenek węgla (35%) i inne substancje, w tym siarkowodór (5%).
Tak wygląda schemat dystrybucji mieszanki gazowej: 1 - zawartość metanu około 63-65%; 2 - zawartość dwutlenku węgla wynosi około 30–33%; 3 - zawartość siarkowodoru wynosi około 2%; 4 - zawartość amoniaku około 1%; 5 - zawartość wodoru około 1%
W międzyczasie, w celu efektywnego działania macierzystej stacji produkcji gazu, potrzebne są znaczne rezerwy odpadów zwierzęcych.
Dlatego pierwszą rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę w rozwiązywaniu problemu pozyskiwania biopaliw w warunkach domowych (chałupach), jest dostępność źródeł surowców dla zakładu przetwórczego.
Tworzenie bioreaktora własnymi rękami
Po określeniu źródeł surowców, musisz zdecydować o lokalizacji domowego (lub dacza) bioreaktora. Sam reaktor jest szczelnym naczyniem, wystarczająco silnym, mającym objętość przy dziennym poborze surowców gnojowicy do przetworzenia (dla porównania: potrzeba około 1 tony obornika, aby uzyskać 100 m3 mieszanki gazowej).
Tabela stosunku rodzaju nawozu do ilości wytwarzanego biogazu
Tabela przedstawiająca skuteczność określonego rodzaju odpadów biologicznych pod względem ilości wytwarzanego gazu. Jak widać z tabeli, najbardziej skuteczny jest świński łajno, zdolny do wytwarzania największej ilości biopaliwa.
Pojemność ta musi być zainstalowana na solidnym fundamencie, wyposażonym w zawory i inne akcesoria techniczne zgodnie z klasycznym schematem. Zaleca się zdejmowanie górnej części naczynia za pomocą śrub i uszczelki.
Aby zapewnić ciągłość cyklu, zbiornik musi być wyposażony w sztuczny moduł grzewczy. Jeśli w okresie letnim wydajność fermentacji obornika i tempo powstawania gazu zostaną w pełni zapewnione przez zewnętrzne warunki temperaturowe, w zimie sytuacja się zmienia.
Do zimowego działania bioreaktora wymagane jest sztuczne ogrzewanie, zważywszy na zaprzestanie aktywności bakterii fermentacyjnych już w 4–10 ° C powyżej zera. W związku z tym zbiornik musi mieć wysokiej jakości izolację termiczną. W tym celu dobrze nadaje się klasyczna metoda izolacji wełną mineralną.
Dobry przykład izolacji bioreaktora do jego zimowego działania. Wełna mineralna jest stosowana jako materiał izolacyjny. Górna warstwa waty jest pokryta materiałem foliowym.
Możliwości organizacji ogrzewania jest kilka. Na przykład użycie grzejników elektrycznych lub systemu ogrzewania na chłodziwie wodnym (płaszcz wodny).
Oblicz moc obiegu grzewczego powinna opierać się na optymalnej temperaturze wewnątrz reaktora 25-40 ° C, niezbędnej do osiągnięcia skutecznego procesu fermentacji biomasy.
Oprócz grzejników na aktywność fermentacji biomasy ma wpływ stopień jej stagnacji. W rzeczywistości w zbiorniku nawóz musi być stale w ruchu. Ruch biomasy poprawia proces fermentacji i skraca czas uzyskania składnika gazowego.
Opcja instalacji letniej do przetwarzania obornika i biopaliw. W tym przypadku ogrzewanie odbywa się w postaci betonowej łaźni wodnej, w której zanurzony jest zbiornik reaktora. Jednak tego urządzenia nie można obsługiwać w okresie zimowym.
Rozwiązuje się zadanie zorganizowania ruchu poprzez wprowadzenie specjalnego mechanicznego mieszadła do projektu bioreaktora. Wał tego urządzenia jest połączony z wałem silnika wolnobieżnego, który służy do wykonywania obrotu. Włączanie i wyłączanie procesu mieszania można wykonać ręcznie lub automatycznie.
Mamy kolejny artykuł na naszej stronie internetowej, który zawiera instrukcje, jak założyć fabrykę do produkcji biogazu na potrzeby prywatnego domu.
Proces uzyskiwania biogazu i nawozów
Projekt systemu produkcji biopaliw w domu technologicznie obejmuje załadunek statku obornikiem w około 1/3 jego pojemności. Do załadunku obornika, właz załadunkowy jest wykonany z hermetycznie zamykającymi się drzwiami. Pozostały wolny górny obszar bioreaktora jest wykorzystywany do gromadzenia wyewoluowanych gazów.
Domowy miniaturowy bioreaktor, wykonany na bazie konwencjonalnej 200-litrowej beczki. Zasadniczo zaspokojenie skromnych potrzeb biopaliw jest całkiem odpowiednie do wykorzystania w sektorze prywatnym. To jest właśnie ta konstrukcja, która może być wykonana w domu dla biopaliw.
Na górnym i dolnym poziomie statku należy wykonać gniazda. Na piętrze - wylot gazu, poniżej mocy wyjściowej pod zrzucanym obornikiem (nawóz). Również w obszarze górnego obszaru naczynia pożądane jest zamontowanie okienka obserwacyjnego w celu obserwacji procesu.
Rura na wyjściu mieszaniny gazów jest połączona szczelną rurą z urządzeniem, które jednocześnie pełni funkcje separatora i blokady hydraulicznej. Do komunikacji używana jest rura (metalowa lub polietylenowa) o małej średnicy (25-32 mm).
Sam separator jest naczyniem o stosunkowo małej pojemności, wypełnionym wodą. Gaz przechodzący przez słup wody jest oczyszczany, odprowadzany do uchwytu gazu, a następnie dostarczany do konsumentów.
Przykładem dwustopniowego urządzenia separującego jest hydrauliczna przesłona do połączenia mieszaniny gazów pochodzącej z bioreaktora. Ta opcja filtrowania pozwala uzyskać jakościowo oczyszczony produkt.
Dolna rura w reaktorze (do odprowadzania odchodów - szlam) jest pożądana, aby uzyskać jak największą średnicę. Zawory odcinające (zasuwa) są połączone z nim, a wylot do zbiornika do zbierania szlamu. Masa odpadów w gospodarstwie może być z powodzeniem wykorzystana jako nawóz.
Szczegółowe informacje na temat określenia wymaganej objętości zbiornika, a także na obliczeniach wydajności bioreaktora i możliwości wykorzystania biogazu, rozważaliśmy w następnym artykule.
Jaki powinien być skład masy odchodów?
Załadowana masa obornika wewnątrz bioreaktora nie powinna być traktowana po prostu jako surowiec, odpowiedni w każdej jakości. Składnik substancji ma fundamentalne znaczenie dla procesu fermentacji. W praktyce zauważono, że redukcji cząstek substratu towarzyszy lepsza wydajność procesu.
Wyraźna włóknistość podłoża i wzrost powierzchni interakcji bakterii są głównymi kryteriami przyczyniającymi się do szybkiego rozkładu obornika. W tym stanie surowiec podczas ogrzewania i mieszania nie tworzy osadu lub warstwy na powierzchni, co znacznie upraszcza filtrację mieszaniny gazów.
Przygotowanie masy obornikowej do załadunku do reaktora. Ta procedura jest poświęcana nie mniej uwagi niż reszcie, jeśli istnieje potrzeba uzyskania znacznej ilości biopaliwa w krótkim czasie.
Stopień rozdrobnienia surowców zależy od czasu trwania fermentacji, co z kolei wpływa na objętość produkowanego gazu. Zatem, aby skrócić czas fermentacji, konieczne jest dobre posiekanie surowca: im lepsza jakość mielenia, tym krótszy jest czas fermentacji.
Cechy wykorzystania biogazu do potrzeb gospodarstw domowych
Zakres tego rodzaju energii jest dość szeroki. Dzięki wykorzystaniu biogazu jako paliwa wytwarzana jest energia elektryczna, wytwarzana jest gorąca woda lub para. Istnieje wiele przykładów z praktyki, w której transport drogowy jest wypełniony biopaliwami.
Aby jednak nie było problemów w gospodarstwie domowym przy stosowaniu takiego paliwa, niezwykle ważne jest wyposażenie magazynu w wyprodukowany biogaz, podkreślając odpowiednie miejsce dla zbiornika gazu na miejscu.
Biogazownie tego typu są urządzeniami, dzięki którym istnieje możliwość tworzenia bezodpadowej produkcji. W tym względzie niektóre kraje Europy Zachodniej wykazują dobry przykład.
Na przykład w Danii produkcja tego rodzaju paliwa osiągnęła prawie 20% całkowitej masy zasobów energetycznych kraju. W dużych regionach świata - w Indiach i Chinach - istnieją setki tysięcy biogazowni.
Potężne instalacje przemysłowe do ekstrakcji biopaliw. Takie struktury są w stanie w pełni dostarczać biopaliwa o dużych strukturach rolniczych. Na całym świecie korzysta z ogromnej liczby takich systemów. A wzrost ilościowy aktywnie trwa.
Na całym świecie odnotowuje się nie tylko znaczny wzrost zainteresowania procesami produkcji biogazu.
Jest to jedna z tych opcji energetycznych, które przypisuje się alternatywnym źródłom i które widzą w przyszłości, dlatego rolnicy, zarządcy mieszkań i obiektów użyteczności publicznej, właściciele prywatnych gospodarstw rolnych i małe przedsiębiorstwa ściśle monitorują rozwój technologii.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Przegląd urządzenia do produkcji biogazu, którego produkcja wykorzystała zbiornik z tworzywa sztucznego o pojemności 127 litrów. Funkcje urządzenia i porady dotyczące działania.
Szczególnie interesujące jest wykorzystanie instalacji wśród właścicieli restauracji i sfery gastronomicznej, gdzie temat przetwarzania odpadów spożywczych pozostaje istotny. Na tej podstawie istnieje dobra okazja do stworzenia taniego recyklingu odpadów organicznych z korzyścią dla gospodarstw. Wreszcie technologia produkcji biopaliw to rzeczywista ochrona środowiska, której nie można powiedzieć o produkcji innych inżynierów energetycznych.
Zainteresowany produkcją biopaliw i chcesz wyjaśnić kilka kwestii? Zadawaj kontrowersyjne pytania w komentarzach - nasi eksperci spróbują wyjaśnić takie punkty.
A może nie znasz produkcji bioreaktora i procesu produkcji biogazu? Podziel się swoją praktyczną wiedzą i opinią na ten temat w naszym artykule - wielu biznesmenów będzie zainteresowanych Twoimi doświadczeniami i zaleceniami.