Hur man får biogas från gödsel: en översikt över de grundläggande principerna och utformningen av en produktionsanläggning

Jordbrukare möter årligen problemet med bortskaffande av gödsel. Betydande medel som krävs för att organisera dess export och begravning går ingenstans. Men det finns ett sätt som inte bara sparar pengar utan också gör att du serverar denna naturliga produkt till ditt eget bästa.

Nästan ägare har länge använt ekoteknik i praktiken, vilket gör att de kan få biogas från gödsel och använda resultatet som bränsle.

Därför kommer vårt material att fokusera på tekniken för biogasproduktion, vi kommer också att prata om hur man bygger en bioenergianläggning.

Fördelar med att använda bioteknik

teknik biobränsleproduktion från olika naturliga källor är inte nytt. Forskningen inom detta område började i slutet av 1700-talet och utvecklades framgångsrikt under 1800-talet. I Sovjetunionen skapades den första bioenergianläggningen under förra århundradet.

Bioteknologier har länge använts i många länder, men idag får de särskild betydelse. På grund av försämringen av miljösituationen på planeten och de höga energikostnaderna vänder många sig mot alternativa energikällor och värme.

Tekniken för bearbetning av gödsel till biogas möjliggör minskning av mängden skadliga metanutsläpp i atmosfären och erhåller en extra källa för termisk energi

Naturligtvis är gödsel ett mycket värdefullt gödningsmedel, och om gården har två kor, finns det inga problem med dess användning. En annan sak när det gäller gårdar med stora och medelstora djur, där massor av fetid och ruttnande biologiskt material bildas per år.

För att gödsel ska förvandlas till högkvalitetsgödsel krävs områden med en viss temperaturordning, och detta är en extra kostnad. Därför lagrar många jordbrukare det där det är nödvändigt och tar det sedan till åkrarna.

Beroende på volymen råmaterial som genereras per dag bör dimensionerna på installationen och graden av dess automatisering väljas

Om lagringsförhållandena inte observeras försvinner upp till 40% kväve och huvuddelen av fosfor från gödsel, vilket avsevärt förvärrar dess kvalitetsindikatorer. Dessutom släpps metangas ut i atmosfären, vilket påverkar planets ekologiska situation negativt.

Moderna bioteknologier gör det möjligt att inte bara neutralisera metans skadliga effekter på miljösituationen, utan också göra det till gagn för människan, samtidigt som man får stora ekonomiska fördelar. Som ett resultat gödselbearbetning biogas bildasfrån vilken du sedan kan få tusentals kW energi, och avfallsprodukterna är en mycket värdefull anaerob gödselmedel.

Mekanismen för gasbildning från organiska råmaterial

Biogas är ett flyktigt ämne utan färg eller någon lukt, som innehåller upp till 70% metan. Genom sina kvalitetsindikatorer närmar det sig den traditionella typen av bränsle - naturgas. Den har ett bra brännvärde, 1 m³ biogas avger så mycket värme som erhålls genom att bränna ett och ett halvt kilo kol.

Vi är skyldiga bildandet av biogas till anaeroba bakterier, som aktivt arbetar med sönderdelningen av organiska råvaror, som används för att gunga husdjur, fågelavfall, avfall från alla växter.

Vid oberoende produktion av biogas kan fågelavfall och avfallsprodukter från små och stora boskap användas. Råmaterial kan användas i ren form och i form av en blandning med inkludering av gräs, bladverk, gammalt papper

För att aktivera processen är det nödvändigt att skapa gynnsamma förhållanden för bakteriernas liv. De borde likna dem där mikroorganismer utvecklas i en naturlig behållare - i magen hos djur, där det finns värme och inget syre.

Egentligen är det dessa två huvudsakliga förhållanden som bidrar till den mirakulösa omvandlingen av ruttna gödsel till miljövänligt bränsle och värdefullt gödselmedel.

För att erhålla biogas krävs en förseglad reaktor utan luftåtkomst där processen för gödningsgödning och dess nedbrytning till komponenter kommer att ske:

• metan (upp till 70%);
• koldioxid (ungefär 30%);
• andra gasformiga ämnen (1-2%).

De bildade gaserna stiger upp tanken, varifrån de sedan pumpas ut, och restprodukten slår sig ner - en högkvalitativ organisk gödningsmedel som behöll alla värdefulla ämnen som finns i gödsel - kväve och fosfor och förlorade en betydande del av patogena mikroorganismer som ett resultat av bearbetningen.

Biogasreaktorn måste ha en helt tät struktur där det inte finns något syre, annars kommer processen för nedbrytning av gödsel att vara extremt långsam

Det andra viktiga villkoret för effektiv nedbrytning av gödsel och bildning av biogas är överensstämmelse med temperaturregimen. Bakterierna som är involverade i processen aktiveras vid en temperatur på +30 grader.

Dessutom innehåller gödsel två typer av bakterier:

• mesofila. Deras viktiga aktivitet sker vid en temperatur på +30 - +40 grader;
• termofil. För deras reproduktion är det nödvändigt att observera temperaturregimen på +50 (+60) grader.

Bearbetningstiden för råvaror i växter av den första typen beror på blandningens sammansättning och sträcker sig från 12 till 30 dagar. Samtidigt ger 1 liter reaktor användbar area 2 liter biobränsle. När man använder anläggningar av den andra typen reduceras slutproduktens produktionstid till tre dagar och mängden biogas ökar till 4,5 liter.

Effektiviteten hos termofila växter är synlig för blotta ögat, men kostnaden för underhållet är mycket hög, så innan du väljer en eller annan metod för biogasproduktion måste du noggrant beräkna allt

Trots det faktum att effektiviteten hos termofila växter är tio gånger högre används de mycket mindre ofta, eftersom upprätthållandet av höga temperaturer i reaktorn är förknippade med höga kostnader.

Underhåll och underhåll av växter av mesofil typ är billigare, så de flesta gårdar använder dem för att producera biogas.

Enligt kriterierna för energipotential är biogas något underordnad konventionellt gasbränsle. Den innehåller emellertid sulfatångor, vars närvaro bör beaktas när man väljer material för konstruktionen av installationen

Beräkningar av biogaseffektivitet

För att utvärdera alla fördelarna med att använda alternativa biodrivmedel, hjälper enkla beräkningar. En ko som väger 500 kg producerar cirka 35-40 kg gödsel per dag. Detta belopp räcker för att få cirka 1,5 m³ biogas, från vilken det i sin tur är möjligt att generera 3 kW / h el.

Med hjälp av data från tabellen är det enkelt att beräkna hur många m³ biogas kan erhållas vid utgången i enlighet med den boskap som finns på gården

För att få biobränslen kan du använda antingen en typ av organiskt råmaterial eller en blandning av flera komponenter med en fuktinnehåll på 85-90%. Det är viktigt att de inte innehåller främmande kemiska föroreningar som negativt påverkar processen.

Det enklaste receptet för blandningen uppfanns redan 2000 av en rysk bonde från Lipetsk-regionen, som byggde sina egna händer den enklaste anläggningen för biogasproduktion. Han blandade 1 500 kg ko-gödsel med 3 500 kg avfall från olika växter, tillsatte vatten (cirka 65% av vikten av alla ingredienser) och värmde blandningen till 35 grader.

Två veckor senare är gratis bränsle klart. Denna lilla installation producerade 40 m³ gas per dag, vilket var tillräckligt för att värma huset och hushållen i sex månader.

Alternativ för biobränsleanläggningar

Efter beräkningarna är det nödvändigt att avgöra hur anläggningen ska tillverkas för att få biogas i enlighet med dess ekonomiska behov. Om antalet boskap är litet är det enklaste alternativet lämpligt, vilket är lätt att göra från improviserade medel med dina egna händer.

Det är tillrådligt för stora gårdar som har en konstant källa till en stor mängd råmaterial att bygga ett industriellt automatiserat biogassystem. I det här fallet är det knappast möjligt utan att involvera specialister som kommer att utveckla projektet och montera installationen på professionell nivå.

Diagrammet visar tydligt hur det industriella automatiserade komplexet för biogasproduktion fungerar. Konstruktion av en sådan skala kan organiseras på en gång av flera gårdar i närheten

Idag finns det dussintals företag som kan erbjuda många alternativ: från färdiga lösningar till utveckling av ett enskilt projekt.För att minska byggkostnaderna kan du samarbeta med angränsande gårdar (om tillgängliga i närheten) och bygga en enhet för all biogasproduktion.

Det bör noteras att för konstruktion av även en liten installation är det nödvändigt att utarbeta relevanta dokument, göra ett flödesschema, planera för placering av utrustning och ventilation (om utrustningen är installerad i rummet), genomgå godkännandeförfaranden med SES, brand- och gasinspektion.

En minianläggning för produktion av gas för att tillgodose behoven i en liten privat ekonomi kan göras med egen hand, med fokus på design och specifikationer för anläggningsinstallationerna, tillverkade i industriell skala.

Anläggningen för bearbetning av gödsel och växtorganisk till biogas skiljer sig inte i komplexitet. Originalet som utfärdats av industrin är ganska lämpligt som en mall för byggandet av sin egen minifabrik

Oberoende hantverkare som bestämmer sig för att bygga sin egen installation måste fylla i en vattentank, vatten- eller avloppsplaströr, hörnbockningar, packningar och en cylinder för lagring av den gas som mottagits i installationen.

Funktioner i biogassystemet

En fullfjädrad biogasanläggning är ett komplext system som består av:

1. Bioreaktor, där processen för nedbrytning av gödsel;
2. Automatiskt matningsorgan för organiskt avfall;
3. Apparater för blandning av biomassa;
4. Utrustning för att upprätthålla optimala temperaturförhållanden;
5. Gasstank - gaslagringstankar;
6. Mottagare med fast avfall.

Alla ovanstående artiklar installeras i industrianläggningar som arbetar i automatiskt läge. Inhemska reaktorer har som regel en mer förenklad design.

Diagrammet visar huvudkomponenterna i ett automatiserat biogassystem. Reaktorns volym beror på det dagliga intaget av organiska råvaror. För att installationen ska fungera fullständigt måste reaktorn fyllas i två tredjedelar av volymen

Principen för driften av installationen

Huvudelementet i systemet är en bioreaktor.Det finns flera alternativ för dess utförande, det viktigaste är att säkerställa strukturens täthet och eliminera inloppet av syre. Det kan tillverkas i form av en metallbehållare med olika former (vanligtvis cylindrisk) belägen på ytan. Ofta används för dessa ändamål 50 cc tomma bränsletankar.

Du kan köpa färdiga containrar med hopfällbar design. Deras fördel är förmågan att snabbt demontera och vid behov transportera till en annan plats. Det är tillrådligt att använda industriella ytanläggningar i stora gårdar där det är en konstant tillströmning av stora mängder organiska råvaror.

För mindre lantgårdar är alternativet för underjordisk tankplats lämpligare. Den underjordiska bunkern är byggd av tegel eller betong. Du kan gräva färdiga behållare, till exempel fat metall, rostfritt stål eller PVC, i marken. Det är också möjligt att ytbehandla dem på gatan eller i ett särskilt designat rum med bra ventilation.

För tillverkning av en biogasanläggning kan färdiga PVC-containrar köpas och installeras i ett rum utrustat med ett ventilationssystem

Oavsett var och hur reaktorn är belägen, är den utrustad med en behållare för lastningsgödsel. Innan råmaterialet fylls på måste det förberedas förberedande: det krossas till fraktioner om högst 0,7 mm och späds med vatten. Helst bör substratets fuktinnehåll vara cirka 90%.

Automatiserade anläggningar av industriell typ är utrustade med ett matningssystem, inklusive en mottagare, i vilken blandningen bringas till nödvändig fukt, en rörledning för vattenförsörjning och en pumpenhet för pumpning av massan i bioreaktorn.

I heminstallationer används separata behållare för att förbereda underlaget, där avfallet krossas och blandas med vatten. Sedan laddas massan i mottagningsutrymmet. I reaktorerna belägna under jord bringas tratten för mottagning av underlaget ut, den beredda blandningen genom tyngdkraft strömmar genom rörledningen in i kammaren för jäsning.

Om reaktorn är placerad på marken eller inomhus kan inloppsröret med mottagningsanordningen vara belägen på tankens undersida. Det är också möjligt att föra röret till den övre delen och sätta en klocka på halsen. I detta fall måste biomassan pumpas.

I bioreaktorn är det också nödvändigt att tillhandahålla ett utlopp, vilket är tillverkat nästan längst ner på tanken på motsatt sida av inloppstratten. Vid underjordisk placering installeras utloppsröret snett uppåt och leder till en avfallsbehållare, formad som en låda med rektangulär form. Dess övre kant bör ligga under inloppsnivån.

Inlopps- och utloppsrören är placerade snett uppåt på olika sidor av tanken, medan kompensationstanken som avfallet kommer in i bör vara lägre än den mottagande behållaren

Processen fortsätter på följande sätt: inmatningstratten får ett nytt parti substrat, som strömmar in i reaktorn, samtidigt som samma mängd förbrukad massa rörs upp till avfallsmottagaren, varifrån det senare skopas upp och används som högkvalitativ biogödselmedel.

Biogaslagring utförs i en gastank. Oftast ligger den direkt på reaktorns tak och har formen av en kupol eller kon. Det är tillverkat av takjärn, och sedan, för att förhindra frätande processer, målas det med flera lager oljefärg.

I industrianläggningar, utformade för att ta emot en stor mängd gas, tillverkas gastanken ofta i form av en separat tank ansluten till reaktorn med en rörledning.

Den erhållna gasen som ett resultat av jäsningen är inte lämplig att använda, eftersom den innehåller en stor mängd vattenånga, och i denna form brinner den inte. För att rengöra den från fraktioner av vatten, ledes gas genom en vattentätning.För att göra detta avlägsnas ett rör från bensintanken, genom vilken biogas kommer in i tanken med vatten, och därifrån tillförs det konsumenterna genom ett plast- eller metallrör.

Installationsschema som ligger under jorden. Inloppet och utloppet ska placeras på motsatta sidor av tanken. En vattenlucka är belägen ovanför reaktorn genom vilken den producerade gasen ledes till dränering

I vissa fall används speciella gaspåsar gjorda av polyvinylklorid för att lagra gas. Påsarna placeras bredvid enheten och fylls gradvis med gas. Som fyllning blåses det elastiska materialet upp och volymen på påsarna ökar, vilket gör att du tillfälligt kan spara en större mängd slutprodukt.

Effektiva bioreaktorförhållanden

För effektiv drift av installationen och intensiv biogasavskiljning är enhetlig jäsning av det organiska substratet nödvändigt. Blandningen ska vara i konstant rörelse. Annars bildas en skorpa på den, nedbrytningsprocessen bromsar, vilket resulterar i mindre gas än vad som ursprungligen beräknades.

För att säkerställa aktiv blandning av biomassa installeras dränkbara eller lutande omrörare utrustade med en elektrisk drivenhet i den övre eller laterala delen av en typisk reaktor. I hantverksinstallationer utförs blandning mekaniskt med hjälp av en anordning som liknar en hushållsblandare. Det kan styras manuellt eller utrustas med en elektrisk enhet.

Med ett vertikalt arrangemang av reaktorn visas blandarens handtag i den övre delen av installationen. Om behållaren installeras horisontellt är skruven också placerad i ett horisontellt plan, och handtaget är beläget på bioreaktors sida

En av de viktigaste förutsättningarna för biogasproduktion är att hålla den erforderliga temperaturen i reaktorn. Uppvärmning kan göras på flera sätt. I stationära installationer används automatiserade värmesystem som slås på när temperaturen sjunker under en förutbestämd nivå och stängs av när den önskade temperaturen är inställd.

För uppvärmning kan du använda gaspannor, utför direkt uppvärmning med elektriska värmare eller integrera ett värmeelement i tankens botten.

För att minska värmeförlusten rekommenderas att bygga en liten ram runt reaktorn med ett lager glasull eller täcka installationen med värmeisolering. Det har goda värmeisoleringsegenskaper. polystyrenskum och dess andra sorter.

För att utrusta ett biomassasystem är det möjligt att dra en rörledning från husvärme, som drivs av en reaktor

Bestämning av önskad volym

Reaktorns volym bestäms baserat på den dagliga mängden gödsel som produceras på gården. Det är också nödvändigt att beakta typen av råmaterial, temperatur och jäsningstid. För att installationen ska fungera fullt fylls tanken till 85-90% av volymen, minst 10% måste förbli fritt för att gas ska slippa ut.

Processen för nedbrytning av organiska ämnen i en mesofil installation vid en medeltemperatur på 35 grader varar från 12 dagar, varefter de fermenterade resterna avlägsnas, och reaktorn fylls med en ny del av substratet. Eftersom avfallet späds med vatten upp till 90% innan det skickas till reaktorn måste mängden vätska också tas med i beräkningen av den dagliga belastningen.

Baserat på indikatorerna ovan kommer reaktorvolymen att vara lika med den dagliga mängden av det beredda substratet (gödsel med vatten) multiplicerat med 12 (den tid som krävs för nedbrytning av biomassa) och ökas med 10% (fri tankvolym).

Underjordisk konstruktion

Låt oss nu prata om den enklaste installationen som låter dig få biogas hemma till lägsta kostnad. Överväg konstruktionen av ett underjordiskt system.För att göra det måste du gräva ett hål, dess bas och väggar hälls med armerad expanderad lerbetong.

På motsatta sidor av kammaren sätts inlopps- och utloppsöppningarna, där lutande rör är monterade för att förse underlaget och pumpa ut den förbrukade massan.

Utloppsröret med en diameter på cirka 7 cm bör vara nästan längst ner i behållaren, dess andra ände är monterad i en kompenseringsbehållare med en rektangulär form, i vilken avfallet pumpas. Rörledningen för matning av underlaget är belägen ungefär 50 cm från botten och har en diameter på 25-35 cm. Den övre delen av röret kommer in i facket för mottagning av råmaterial.

Reaktorn måste vara helt tätad. För att utesluta möjligheten till luftinträngning måste behållaren täckas med ett lager av bitumenvattentätning

Den övre delen av tratten är en gashållare med kupol eller konisk form. Den är gjord av metallplåt eller takjärn. Det är också möjligt att slutföra konstruktionen med murverk, som sedan täcks med stålnät och gipsas. Ovanpå bensintanken måste du göra en förseglad lucka, ta bort gasröret som passerar genom vattentätningen och installera en ventil för att lindra gastrycket.

För att blanda underlaget är det möjligt att utrusta installationen med ett dräneringssystem som fungerar enligt principen om spredning. För att göra detta, vertikalt fäst plaströr inuti strukturen så att deras övre kant är högre än underlagsskiktet. Gör många hål i dem. Gas under tryck kommer att falla ner, och stigande gasbubblor blandar biomassan i tanken.

Om du inte vill bygga en betongbunker kan du köpa en färdig PVC-behållare. För att bibehålla värmen måste den vara omgiven runt ett lager värmeisolering - polystyrenskum. Gropens botten hälls med armerad betong med ett skikt på 10 cm. Tankar av polyvinylklorid kan användas om reaktorvolymen inte överstiger 3 m3.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Hur man gör den enklaste installationen från en vanlig fat, du lär dig om du tittar på videon:

Hur är konstruktionen av en underjordisk reaktor, kan du se i videon:

Hur gödseln laddas i den underjordiska installationen visas i följande video:

En anläggning för att producera biogas från gödsel kommer avsevärt att spara på betalning av värme och elektricitet och sätta till gott organiskt material, som finns gott om i varje gård. Innan konstruktionen påbörjas är det nödvändigt att noggrant beräkna och förbereda allt.

Den enklaste reaktorn kan göras på några dagar med dina egna händer med hjälp av improviserade verktyg. Om gården är stor är det bäst att köpa en färdig installation eller konsultera en specialist.

Om du har några frågor när du bekanta dig med den information som presenteras, eller har förslag som du vill dela med besökare, vänligen lämna kommentarer i rutan nedan.