Kui palju biogaasi toodab üks kuupmeeter. Biogaasijaam: orgaaniliste jäätmete ringlussevõtt kasu saamiseks

Ettenägelik omanik unistab odavatest energiaressurssidest, tõhusast jäätmekäitlusest ja väetiste hankimisest. Ise kodune biogaasijaam on odav viis unistuste elluviimiseks.

Selliste seadmete isemonteerimine maksab mõistlikult raha ning toodetud gaas on majapidamises heaks abiks: seda saab kasutada toiduvalmistamiseks, maja kütmiseks ja muudeks vajadusteks.

Proovime mõista selle seadme eripära, selle eeliseid ja puudusi. Ja ka seda, kas biogaasijaama on võimalik iseseisvalt ehitada ja kas see on efektiivne.

Biogaas tekib bioloogilise substraadi kääritamise tulemusena. Seda lagundavad hüdrolüütilised, hapet ja metaani moodustavad bakterid. Bakterite tekitatud gaaside segu osutub põlevaks, sest. sisaldab suures koguses metaani.

Oma omaduste poolest ei erine see praktiliselt maagaasist, mida kasutatakse tööstus- ja kodutarbeks.

Soovi korral saab iga koduomanik soetada endale tööstusliku biogaasijaama, kuid see on kallis ning investeering tasub end ära 7-10 aastaga. Seetõttu on mõttekas pingutada ja oma kätega bioreaktor valmis teha.

Biogaas on keskkonnasõbralik kütus ja selle tootmise tehnoloogia ei avalda keskkonnale erilist mõju. Veelgi enam, biogaasi toorainena kasutatakse jäätmeid, mis tuleb kõrvaldada.

Need asetatakse bioreaktorisse, kus toimub töötlemine:

• mõnda aega puutub biomass kokku bakteritega. Käärimisperiood sõltub tooraine mahust;
• anaeroobsete bakterite tegevuse tulemusena eraldub põlev gaaside segu, mis sisaldab metaani (60%), süsinikdioksiidi (35%) ja mõningaid muid gaase (5%). Samuti eraldub käärimise käigus väikestes kogustes potentsiaalselt ohtlikku vesiniksulfiidi. See on mürgine, seetõttu on inimestel sellega kokkupuude väga ebasoovitav;
• bioreaktorist pärit gaaside segu puhastatakse ja satub gaasimahutisse, kus seda hoitakse kuni sihtotstarbelise kasutamiseni;
• gaasipaagist saadavat gaasi saab kasutada samamoodi nagu maagaasi. See läheb kodumasinatele - gaasipliidid, küttekatel jne;
• lagunenud biomassi tuleb regulaarselt fermenterist eemaldada. See on lisapingutus, kuid pingutus tasub end ära. Pärast kääritamist muutub tooraine kvaliteetseks väetiseks, mida kasutatakse põldudel ja aedades.

Biogaasijaam on eramaja omanikule kasulik vaid siis, kui tal on pidev juurdepääs loomakasvatusfarmide jäätmetele. Keskmiselt 1 kuupmeetrist. substraati saab 70-80 kuupmeetrit. biogaas, kuid gaasi tootmine on ebaühtlane ja sõltub paljudest teguritest, sh. biomassi temperatuur. See muudab arvutused keeruliseks.

Üks ülesandeid, mida põllumajanduses lahendada tuleb, on sõnniku ja taimejäätmete kõrvaldamine. Ja see on üsna tõsine probleem, mis nõuab pidevat tähelepanu. Taaskasutus ei võta mitte ainult aega ja vaeva, vaid ka korraliku koguse. Tänapäeval on vähemalt üks võimalus muuta see peavalu tuluartikliks: sõnniku töötlemine biogaasiks. Tehnoloogia põhineb sõnniku ja taimejääkide loomulikul lagunemisprotsessil, mis on tingitud neis sisalduvatest bakteritest. Kogu ülesanne on luua eritingimused kõige täielikumaks lagunemiseks. Need tingimused on hapniku juurdepääsu puudumine ja optimaalne temperatuur (40-50 o C).

Kõik teavad, kuidas sõnnikut kõige sagedamini utiliseeritakse: kuhjatakse, seejärel pärast kääritamist põllule välja viiakse. Sel juhul vabaneb tekkiv gaas atmosfääri ning sinna lendab ka 40% algaines sisalduvast lämmastikust ja suurem osa fosforist. Saadud väetis pole kaugeltki täiuslik.

Biogaasi saamiseks on vajalik, et sõnniku lagunemisprotsess toimuks ilma hapniku juurdepääsuta, suletud mahus. Sellisel juhul jäävad jääkprodukti nii lämmastik kui ka fosfor ning gaas koguneb paagi ülemisse ossa, kust saab selle kergesti välja pumbata. Saadakse kaks kasumiallikat: otsene gaas ja tõhus väetis. Pealegi on väetis kõrgeima kvaliteediga ja 99% ohutu: suurem osa haigustekitajatest ja helmintide munadest hukkub, sõnnikus sisalduvad umbrohuseemned kaotavad idanemisvõime. Selle jäägi pakendamiseks on isegi read.

Sõnniku biogaasiks töötlemise teiseks eelduseks on optimaalse temperatuuri hoidmine. Biomassis sisalduvad bakterid on madalatel temperatuuridel passiivsed. Need hakkavad toimima ümbritseva õhu temperatuuril +30 o C. Pealegi leidub sõnnikus kahte tüüpi baktereid:

Kõige tõhusamad on termofiilsed taimed temperatuuriga +43 o C kuni +52 o C: sõnnikut töödeldakse neis 3 päeva, 1 liitrist bioreaktori kasulikust pinnast saadakse kuni 4,5 liitrit biogaasi (see on maksimaalne väljund) . Kuid temperatuuri +50 o C hoidmine nõuab olulisi energiakulusid, mis ei ole igas kliimas tulus. Seetõttu töötavad biogaasijaamad sagedamini mesofiilsetel temperatuuridel. Sel juhul võib töötlemisaeg olla 12-30 päeva, saagis on ligikaudu 2 liitrit biogaasi 1 liitri bioreaktori mahu kohta.

Gaasi koostis varieerub sõltuvalt lähteainest ja töötlemistingimustest, kuid ligikaudu on see järgmine: metaan - 50-70%, süsinikdioksiid - 30-50% ja sisaldab ka vähesel määral vesiniksulfiidi (alla 1%). ) ning väga väikeses koguses ammoniaagi-, vesiniku- ja lämmastikuühendeid. Sõltuvalt tehase konstruktsioonist võib biogaas sisaldada märkimisväärses koguses veeauru, mis nõuab dehüdratsiooni (muidu see lihtsalt ei põle). Kuidas tööstuspaigaldis välja näeb, on näha videost.

Võib öelda, et terve gaasitootmise tehas. Kuid privaatse siseõue või väikese talu jaoks on sellised mahud kasutud. Lihtsamat biogaasijaama on lihtne oma kätega teha. Kuid küsimus on: "Kuhu biogaas järgmisena saata?" Saadud gaasi kütteväärtus on 5340 kcal / m3 kuni 6230 kcal / m3 (6,21 - 7,24 kWh / m3). Seetõttu saab seda anda gaasikatlasse soojuse (kütte ja sooja vee) tootmiseks või elektrijaama, gaasipliidi vms. Nii kasutabki oma vutifarmist pärit sõnnikut biogaasijaama projekteerija Vladimir Rashin.

Selgub, et omades vähemalt enam-vähem korralikku kogust kariloomi ja kodulinde, saate ise oma talu soojuse, gaasi ja elektri vajadused täielikult rahuldada. Ja kui paigaldate autodele gaasipaigaldised, siis kütust autopargile. Arvestades, et energia osa tootmiskuludest on 70–80%, saate säästa ainult bioreaktori pealt ja teenida siis palju raha. Allpool on ekraanipilt väiketalu biogaasijaama tasuvuse majandusarvutusest (seisuga september 2014). Majandust ei saa nimetada väikeseks, kuid kindlasti pole see ka suur. Vabandame terminoloogia pärast – see on autori stiil.

See on vajalike kulude ja võimalike tulude ligikaudne jaotus.Isevalmistatud biogaasijaamade skeemid

Isetehtud biogaasijaamade skeemid

Biogaasijaama lihtsaim skeem on suletud anum - bioreaktor, millesse valatakse ettevalmistatud läga. Vastavalt sellele on luuk sõnniku laadimiseks ja luuk töödeldud tooraine mahalaadimiseks.

Biogaasijaama lihtsaim skeem ilma "kellade ja viledeta"

Mahuti ei ole täielikult aluspinnaga täidetud: 10-15% mahust peab jääma gaasi kogumiseks vabaks. Paagi kaane sisse on ehitatud gaasitoru. Kuna tekkiv gaas sisaldab üsna suures koguses veeauru, siis sellisel kujul see ei põle. Seetõttu on vaja see drenaažiks läbida vesitihendi. Selles lihtsas seadmes kondenseerub suurem osa veeaurust ja gaas põleb juba hästi. Seejärel on soovitav gaas puhastada mittesüttivast vesiniksulfiidist ja alles siis saab selle suunata gaasihoidikusse - gaasi kogumise mahutisse. Ja sealt on juba võimalik tarbijateni aretada: katlasse või gaasipliidile sööta. Kuidas oma kätega biogaasijaama filtreid teha, vaadake videot.

Pinnale asetatakse suured tööstusrajatised. Ja see on põhimõtteliselt mõistetav - maatööde maht on liiga suur. Väikestes taludes on aga punkrikauss maasse maetud. See võimaldab esiteks vähendada vajaliku temperatuuri hoidmise kulusid ja teiseks on privaatses sisehoovis seadmeid juba piisavalt.

Konteinerit võib võtta valmis kujul või teha tellistest, betoonist vms kaevatud süvendisse. Kuid sel juhul peate hoolitsema õhutiheduse ja takistuse eest: protsess on anaeroobne - ilma õhu juurdepääsuta, seetõttu on vaja luua hapnikku mitteläbilaskev kiht. Konstruktsioon osutub mitmekihiliseks ning sellise punkri valmistamine on pikk ja kulukas protsess. Seetõttu on odavam ja lihtsam valmis konteinerit matta. Varem olid need tingimata metallist tünnid, sageli roostevabast terasest. Tänapäeval, kui turule tulevad PVC-mahutid, saate neid kasutada. Need on keemiliselt neutraalsed, madala soojusjuhtivusega, pika kasutuseaga ja mitu korda odavamad kui roostevaba teras.

Kuid ülalkirjeldatud biogaasijaama tootlikkus on madal. Töötlemisprotsessi aktiveerimiseks on vajalik massi aktiivne segamine punkris. Vastasel juhul tekib substraadi pinnale või paksusesse koorik, mis aeglustab lagunemisprotsessi ja väljalaskeavas tekib vähem gaasi. Segamine toimub mis tahes võimalikul viisil. Näiteks nagu videos näidatud. Sel juhul saab teha mis tahes draivi.

Kihtide segamiseks on veel üks, kuid mittemehaaniline viis - barbitatsioon: rõhu all tekkiv gaas juhitakse sõnnikumahuti alumisse ossa. Üles tõustes purustavad gaasimullid kooriku. Kuna tarnitakse sama biogaasi, siis töötlemistingimustes muudatusi ei toimu. Samuti ei saa seda gaasi kuluks lugeda - see kukub jälle gaasipaaki.

Nagu eespool mainitud, on hea töö tagamiseks vaja kõrgeid temperatuure. Selleks, et mitte kulutada liiga palju raha selle temperatuuri hoidmiseks, on vaja hoolitseda isolatsiooni eest. Millist tüüpi soojusisolaatorit valida, on muidugi teie asi, kuid tänapäeval on kõige optimaalsem vahtpolüstüreen. See ei karda vett, seda ei mõjuta seened ja närilised, sellel on pikk kasutusiga ja suurepärane soojusisolatsioonivõime.

Bioreaktori kuju võib olla erinev, kuid kõige levinum on silindriline. See ei ole ideaalne aluspinna segamise keerukuse poolest, kuid seda kasutatakse sagedamini, kuna inimestel on selliste konteinerite ehitamisel kogunenud palju kogemusi. Ja kui selline silinder on vaheseinaga jagatud, saab neid kasutada kahe eraldi paagina, milles protsessi ajaliselt nihutatakse. Samal ajal saab vaheseina sisse ehitada kütteelemendi, mis lahendab korraga kahes kambris temperatuuri hoidmise probleemi.

Lihtsaimas variandis on kodused biogaasijaamad ristkülikukujuline süvend, mille seinad on betoonist ning tiheduse tagamiseks töödeldud klaaskiu ja polüestervaigu kihiga. Sellel konteineril on kaas. Töötamisel on see äärmiselt ebamugav: kääritatud massi kuumutamist, segamist ja eemaldamist on keeruline rakendada, täielikku töötlemist ja kõrget efektiivsust on võimatu saavutada.

Veidi parem on olukord kaeviku biogaasisõnniku töötlemisettevõtetega. Neil on kaldus servad, mis muudab värske sõnniku laadimise lihtsamaks. Kui teha põhja kaldu, siis käärinud mass liigub raskusjõul ühes suunas ja seda on lihtsam valida. Selliste paigaldiste puhul on vaja tagada soojusisolatsioon mitte ainult seintele, vaid ka katetele. Sellist biogaasijaama oma kätega on lihtne rakendada. Kuid täielikku töötlemist ja gaasi maksimaalset kogust selles ei ole võimalik saavutada. Isegi soojendatuna.

Põhilised tehnilised küsimused on lahendatud ja nüüd teate mitmeid viise sõnniku biogaasijaama ehitamiseks. Säilinud tehnoloogilised nüansid.

Mida saab taaskasutada ja kuidas häid tulemusi saavutada

Iga looma sõnnikus on selle töötlemiseks vajalikke organisme. On leitud, et seedimisprotsessis ja gaasitootmises osaleb enam kui tuhat erinevat mikroorganismi. Kõige olulisem roll on metaani moodustajatel. Samuti arvatakse, et kõiki neid mikroorganisme leidub veisesõnnikus optimaalses vahekorras. Igal juhul eraldub seda tüüpi jäätmete töötlemisel koos taimemassiga suurim kogus biogaasi. Tabelis on toodud keskmised andmed enamlevinud põllumajandusjäätmete liikide kohta. Pange tähele, et sellise gaasi väljundi saab saavutada ideaalsetes tingimustes.

Hea tootlikkuse tagamiseks on vaja säilitada teatud aluspinna niiskus: 85-90%. Kuid kasutada tuleb vett, mis ei sisalda võõrkemikaale. Lahustid, antibiootikumid, pesuained jne mõjutavad protsesse negatiivselt. Protsessi tavapäraseks kulgemiseks ei tohiks läga sisaldada ka suuri fragmente. Fragmentide maksimaalne suurus: 1 * 2 cm, väiksemad on paremad. Seega, kui kavatsete lisada taimseid koostisosi, peate need jahvatama.

Substraadis normaalseks töötlemiseks on oluline säilitada optimaalne pH tase: vahemikus 6,7-7,6. Tavaliselt on sööde normaalse happesusega ja ainult aeg-ajalt arenevad hapet moodustavad bakterid kiiremini kui metaani moodustavad. Siis muutub keskkond happeliseks, gaasi tootmine väheneb. Optimaalse väärtuse saavutamiseks lisatakse aluspinnale tavalist lupja või soodat.

Nüüd natuke sõnniku töötlemiseks kuluvast ajast. Üldiselt sõltub aeg loodud tingimustest, kuid esimene gaas võib hakata voolama juba kolmandal päeval pärast käärimise algust. Kõige aktiivsem gaasi moodustumine toimub sõnniku lagunemisel 30-33%. Ajas navigeerimiseks oletame, et kahe nädala pärast laguneb substraat 20-25%. See tähendab, et optimaalne töötlemine peaks kestma kuu. Sel juhul on väetis kõrgeima kvaliteediga.

Punkri mahu arvutamine töötlemiseks

Väikeste farmide jaoks on optimaalne seade pidev toiming – see on siis, kui värsket sõnnikut tarnitakse iga päev väikeste portsjonitena ja see eemaldatakse samade portsjonitena. Selleks, et protsess ei oleks häiritud, ei tohiks päevase koormuse osakaal ületada 5% töödeldud mahust.

Kodused paigaldised sõnniku biogaasiks töötlemiseks pole küll täiuslikkuse tipp, kuid üsna tõhusad

Selle põhjal saate hõlpsasti määrata isetehtud biogaasijaama jaoks vajaliku paagi mahu. Peate oma talust pärit sõnniku päevane kogus (juba 85–90% niiskusesisaldusega lahjendatud) korrutama 20-ga (see on mesofiilse temperatuuri korral, termofiilse temperatuuri korral peate korrutama 30-ga). Saadud arvule tuleb lisada veel 15-20% - vaba ruumi kupli all biogaasi kogumiseks. Teate peamist parameetrit. Kõik edasised kulud ja süsteemi parameetrid sõltuvad sellest, milline biogaasijaama skeem valitakse realiseerimiseks ja kuidas te kõike teete. Improviseeritud materjalidega on täiesti võimalik hakkama saada või tellida võtmed kätte paigaldus. Tehasearendused lähevad maksma alates 1,5 miljonist eurost, Kulibinite paigaldused on odavamad.

Juriidiline registreerimine

Paigaldamine tuleb kooskõlastada SESi, gaasikontrolli ja tuletõrjujatega. Sa vajad:

• Paigalduse tehnoloogiline skeem.
• Seadmete ja komponentide paigutusplaan viitega paigaldusele endale, soojusseadme paigalduskohale, torustike ja elektriliinide asukohale ning pumba ühendamisele. Skeemile tuleks märkida piksevarras ja juurdepääsuteed.
• Kui seade tuleb paigutada siseruumidesse, on vajalik ka ventilatsiooniplaan, mis tagab ruumis vähemalt kaheksa koguõhu vahetust.

Nagu näete, on bürokraatia siin asendamatu.

Lõpetuseks natuke installatsiooni toimivusest. Keskmiselt toodab biogaasijaam ööpäevas gaasi, mis on kaks korda suurem reservuaari kasulikust mahust. See tähendab, et 40 m 3 läga annab 80 m 3 gaasi päevas. Ligikaudu 30% kulub protsessi enda tagamisele (peamine kuluartikkel on küte). Need. väljundis saate 56 m 3 biogaasi ööpäevas. Kolmeliikmelise pere vajaduste katmiseks ja keskmise suurusega maja kütmiseks on statistika järgi vaja 10 m 3. Netobilansis on teil 46 m 3 ööpäevas. Ja seda väikese paigaldusega.

Tulemused

Investeerides veidi raha biogaasijaama ehitusse (tee ise või võtmed kätte), ei kata mitte ainult enda vajadusi ja vajadusi soojuse ja gaasi osas, vaid on võimalik ka gaasi müüa, aga ka kõrge -töötlemisel saadud kvaliteetsed väetised.

Head päeva kõigile! See postitus jätkab teie jaoks alternatiivenergia teemat. Selles räägin teile biogaasist ja selle kasutamisest kodu kütmiseks ja toiduvalmistamiseks. See teema pakub enim huvi põllumajandustootjatele, kellel on seda tüüpi kütuse saamiseks juurdepääs mitmesugustele toorainetele. Kõigepealt mõistame, mis on biogaas ja kust see tuleb.

Kust biogaas tuleb ja millest see koosneb?

Biogaas on põlev gaas, mis tekib mikroorganismide elutähtsa aktiivsuse produktina toitainekeskkonnas. See toitainekeskkond võib olla sõnnik või silo, mis asetatakse spetsiaalsesse punkrisse. Selles punkris, mida nimetatakse reaktoriks, tekib biogaas. Reaktori sees korraldatakse järgmiselt:

Biomassi käärimisprotsessi kiirendamiseks on vaja seda kuumutada. Selleks saab kasutada mis tahes küttekatlaga ühendatud kütteelementi või soojusvahetit. Ei tohi unustada head soojusisolatsiooni, et vältida tarbetuid energiakulusid kütmiseks. Lisaks kuumutamisele tuleb käärivat massi segada. Ilma selleta saab paigalduse efektiivsust oluliselt vähendada. Segamine võib olla käsitsi või mehaaniline. Kõik sõltub eelarvest või olemasolevatest tehnilistest võimalustest. Kõige tähtsam reaktoris on maht! Väike reaktor ei ole lihtsalt füüsiliselt võimeline suures koguses gaasi tootma.

Gaasi keemiline koostis sõltub suuresti sellest, millised protsessid reaktoris toimuvad. Kõige sagedamini toimub seal metaankäärimisprotsess, mille tulemusena tekib suure metaaniprotsendiga gaas. Kuid metaankäärimise asemel võib hästi tekkida vesiniku moodustumise protsess. Kuid minu arvates pole vesinikku tavatarbijale vaja ja võib-olla isegi ohtlik. Pidage meeles vähemalt õhulaeva Hindenburgi surma. Nüüd mõtleme välja, millest biogaasi saab.

Kust saab biogaasi?

Gaasi saab saada erinevat tüüpi biomassist. Loetleme need loendina:

• Toidu tootmise jäätmed – need võivad olla kariloomade tapmise või piimatootmise jäätmed. Sobivad päevalille- või puuvillaseemneõli tootmise jäätmed. See ei ole täielik loetelu, kuid piisav, et sisu edasi anda. Seda tüüpi tooraine annab gaasis suurima metaanisisalduse (kuni 85%).
• Põllukultuurid – mõnel juhul kasvatatakse gaasi tootmiseks eritüüpi taimi. Selleks sobib näiteks silomais või merevetikad. Metaani osakaal gaasis hoitakse umbes 70%.
• Sõnnik - kasutatakse kõige sagedamini suurtes loomakasvatuskompleksides. Metaani protsent gaasis ei ületa sõnnikut toorainena kasutades tavaliselt 60%, ülejäänu on süsihappegaas ning üsna vähe vesiniksulfiidi ja ammoniaaki.

Biogaasijaama plokkskeem.

Selleks, et paremini mõista, kuidas biogaasijaam töötab, vaatame järgmist joonist:

Bioreaktori seadet käsitleti eespool, seega me sellest ei räägi. Mõelge paigalduse teistele komponentidele:

• Jäätmete vastuvõtja on omamoodi konteiner, millesse siseneb tooraine esimeses etapis. Selles saab toorainet segada veega ja purustada.
• Pump (jäätmete vastuvõtja järel) on fekaalipump, mille abil pumbatakse biomass reaktorisse.
• Boiler - mis tahes kütust kasutav küttekatel, mis on ette nähtud reaktoris oleva biomassi soojendamiseks.
• Pump (katla kõrval) on tsirkulatsioonipump.
• "Väetised" - konteiner, millesse siseneb kääritatud muda. Nagu kontekstist selgub, saab seda kasutada väetisena.
• Filter on seade, milles biogaas viiakse seisundisse. Filter eemaldab liigsed gaasid ja niiskuse lisandid.
• Kompressor – surub gaasi kokku.
• Gaasihoidla on suletud mahuti, milles saab kasutusvalmis gaasi hoida suvaliselt pikka aega.

Biogaas eramajja.

Paljud väiketalude omanikud mõtlevad biogaasi kasutamisele kodumaistes vajadustes. Kuid olles saanud täpsemalt teada, kuidas see kõik toimib, jätab enamus selle mõtte kõrvale. Selle põhjuseks on asjaolu, et sõnniku või silo töötlemise seadmed maksavad palju raha ja gaasi saak (olenevalt toorainest) võib osutuda väikeseks. See omakorda muudab seadmete paigaldamise kahjumlikuks. Tavaliselt paigaldatakse põllumeeste eramajadesse primitiivsed paigaldised, mis töötavad sõnnikul. Enamasti suudavad nad gaasi anda ainult kööki ja väikese võimsusega seinale paigaldatavale gaasikatlale. Samal ajal tuleb palju energiat kulutada tehnoloogilisele protsessile endale - kütmiseks, pumpamiseks ja kompressori tööks. Vaatamata ei saa jätta ka kalleid filtreid.

Üldiselt on moraal siin selline - mida suurem on installatsioon ise, seda tulusam on selle töö. Ja kodutingimustes on see peaaegu alati võimatu. Kuid see ei tähenda, et keegi ei teeks kodupaigaldust. Soovitan teil vaadata järgmist videot, et näha, kuidas see improviseeritud materjalidest välja näeb:

Kokkuvõte.

Biogaas on suurepärane viis orgaaniliste jäätmete kasulikuks taaskasutamiseks. Väljundiks on kütus ja kasulik väetis kääritatud muda kujul. See tehnoloogia töötab seda tõhusamalt, seda rohkem toorainet töödeldakse. Kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad gaasi tootmist tõsiselt suurendada spetsiaalsete katalüsaatorite ja mikroorganismide kasutamisega. Kõige selle peamiseks puuduseks on ühe kuupmeetri kõrge hind. Tihti tuleb tavainimestele pudelgaasi ostmine palju odavam kui jäätmejaama ehitamine. Kuid loomulikult on kõikidest reeglitest erandeid, seega tuleks enne biogaasile ülemineku otsustamist välja arvutada kuupmeetri hind ja tasuvusaeg. See on praegu kõik, kirjutage kommentaaridesse küsimused

Kuna tehnoloogiad arenevad kiiresti edasi, võivad paljud orgaanilised jäätmed saada biogaasi tootmise tooraineks. Allpool on toodud biogaasi saagise näitajad erinevat tüüpi orgaanilisest toorainest.

Tabel 1. Biogaasi toodang orgaanilisest toorainest

Veiste sõnnik

Kogu maailmas on kõige populaarsemad need, mis hõlmavad lehmasõnniku kasutamist baastoorainena. Ühe veisepea pidamine võimaldab anda 6,6–35 tonni vedelsõnnikut aastas. Sellest toorainekogusest saab töödelda 257–1785 m 3 biogaasi. Kütteväärtuse parameetri järgi vastavad need näitajad: 193–1339 kuupmeetrit maagaasi, 157–1089 kg bensiini, 185–1285 kg kütteõli, 380–2642 kg küttepuid.

Lehmasõnniku biogaasi tootmiseks kasutamise üks peamisi eeliseid on metaani tootvate bakterite kolooniate olemasolu veiste seedetraktis. See tähendab, et puudub vajadus mikroorganismide täiendavaks viimiseks substraati ja seega pole vaja täiendavaid investeeringuid. Samas võimaldab sõnniku homogeenne struktuur seda tüüpi toorainet kasutada pideva tsükliga seadmetes. Biogaasi tootmine on veelgi tõhusam, kui kääritavale biomassile lisatakse veise uriini.

Sigade ja lammaste sõnnik

Erinevalt veistest peetakse nende rühmade loomi ruumides, kus pole betoonpõrandat, mistõttu on biogaasi tootmise protsessid siin mõnevõrra keerulised. Sea- ja lambasõnniku kasutamine pideva tsükliga seadmetes ei ole võimalik, lubatud on ainult doseeritud laadimine. Koos seda tüüpi toormassiga satuvad taimejäätmed sageli bioreaktoritesse, mis võib oluliselt pikendada nende töötlemisperioodi.

lindude väljaheited

Lindude väljaheidete efektiivseks kasutamiseks biogaasi tootmisel on soovitatav varustada linnupuurid ahventega, kuna see võimaldab koguda väljaheiteid suurtes kogustes. Märkimisväärsete koguste biogaasi saamiseks tuleks lindude väljaheited segada lehmade lägaga, mis välistab liigse ammoniaagi eraldumise substraadist. Lindude väljaheidete kasutamise tunnuseks biogaasi tootmisel on vajadus juurutada kaheastmeline hüdrolüüsireaktorit kasutav tehnoloogia. See on vajalik happesuse taseme kontrollimiseks, vastasel juhul võivad substraadi bakterid surra.

Väljaheited

Väljaheidete tõhusaks töötlemiseks on vaja minimeerida vee kogust ühe sanitaarseadme kohta: see ei tohi ületada 1 liitrit korraga.

Viimaste aastate teadusuuringute abil õnnestus kindlaks teha, et biogaasi, kui selle tootmiseks kasutatakse väljaheiteid, läheb koos võtmeelementidega (eelkõige metaaniga) biogaasiks palju ohtlikke ühendeid, mis aitavad kaasa keskkonnareostusele. Näiteks selliste toorainete metaankääritamisel kõrgel temperatuuril reovee bioloogilistes puhastusjaamades leiti peaaegu kõigis gaasifaasi proovides umbes 90 µg / m 3 arseeni, 80 µg / m 3 antimoni, 10 µg / m 3 elavhõbedat, 500 µg/m 3 telluuri, 900 µg/m 3 tina, 700 µg/m 3 pliid. Nimetatud elemente esindavad autolüüsiprotsessidele iseloomulikud tetra- ja dimetüülitud ühendid. Tuvastatud näitajad ületavad tõsiselt nende elementide MPC, mis viitab vajadusele põhjalikumalt läheneda väljaheidete biogaasiks töötlemise probleemile.

Energiakultuurid

Valdav enamus rohelisi taimi annab erakordselt kõrge biogaasi saagi. Paljud eurooplased biogaasijaamad tegutseda maisisiloga. See on igati õigustatud, kuna 1 hektarilt saadud maisisilo võimaldab toota 7800–9100 m 3 biogaasi, mis vastab: 5850–6825 m3 maagaasile, 4758–5551 kg bensiinile, 5616–6552 kg kütustele. õli, 11544–13468 kg küttepuid.

Umbes 290–490 m 3 biogaasi toodab tonni erinevaid ürte, eriti suure saagikusega on aga ristik: 430–490 m 3 . Tonn kõrgekvaliteedilist kartulipealsete toorainet on võimeline andma ka kuni 490 m 3, tonn peedipealseid - 75 kuni 200 m 3, tonn rukkikoristuse käigus saadud jäätmeid - 165 m 3, tonn lina ja kanepit - 360 m 3, tonn kaera põhku - 310 m 3.

Tuleb märkida, et energiakultuuride sihipärase kasvatamise korral biogaasi tootmiseks on vajadus investeerida raha nende külvamisse ja koristamisse. Selle poolest erinevad sellised kultuurid oluliselt teistest bioreaktorite tooraineallikatest. Selliseid kultuure pole vaja väetada. Mis puudutab köögiviljakasvatuse ja teraviljakasvatuse raiskamist, siis nende töötlemine biogaasiks on erakordselt kõrge majandusliku efektiivsusega.

"prügilagaas"

Tonnist kuivast SM-st saab kuni 200 m 3 biogaasi, millest üle 50% moodustab metaan. Metaani emissiooni aktiivsuse poolest on "prügilad" palju paremad kui mis tahes muud allikad. MSW kasutamine biogaasi tootmisel ei anna mitte ainult olulist majanduslikku efekti, vaid vähendab ka saastavate ühendite voolu atmosfääri.

Biogaasi tootmise tooraine kvalitatiivsed omadused

Biogaasi saagist ja metaani kontsentratsiooni selles iseloomustavad näitajad sõltuvad muuhulgas baastoorme niiskusesisaldusest. Soovitatav on hoida seda suvel 91% ja talvel 86%.

Kääritatud massidest on võimalik saada maksimaalselt biogaasi, tagades mikroorganismide piisavalt kõrge aktiivsuse. Seda ülesannet saab teostada ainult substraadi vajaliku viskoossusega. Metaankäärimisprotsessid aeglustuvad, kui tooraines on kuivi, suuri ja tahkeid elemente. Lisaks täheldatakse selliste elementide juuresolekul maakoore moodustumist, mis viib substraadi kihistumiseni ja biogaasi väljavoolu lakkamiseni. Selliste nähtuste välistamiseks purustatakse see enne toormassi laadimist bioreaktoritesse ja segatakse õrnalt.

Tooraine optimaalsed pH väärtused on parameetrid vahemikus 6,6–8,5. PH tõstmise praktiline rakendamine vajaliku tasemeni tagab purustatud marmorist valmistatud kompositsiooni doseeritud sisestamise aluspinnale.

Biogaasi saagise maksimeerimiseks saab substraadi kavitatsioonitöötlemise teel segada enamikku erinevat tüüpi tooraineid teiste tüüpidega. Samal ajal saavutatakse süsinikdioksiidi ja lämmastiku optimaalsed suhted: töödeldud biomassis tuleks neid anda vahekorras 16:10.

Seega tooraine valimisel biogaasijaamad on mõttekas pöörata suurt tähelepanu selle kvalitatiivsetele omadustele.

Biogaas- biomassi metaankääritamisel tekkiv gaas. Biomassi lagunemine toimub kolme tüüpi bakterite mõjul.

Toiduahelas toituvad järgnevad bakterid eelmiste jääkainetest.
Esimene tüüp on hüdrolüütilised bakterid, teine ​​hapet moodustav, kolmas metaani moodustav.
Biogaasi tootmisel ei osale mitte ainult metanogeenide klassi bakterid, vaid kõik kolm liiki. Käärimisprotsessi käigus toodetakse biojäätmetest biogaasi. Seda gaasi saab kasutada nagu tavalist maagaasi – kütteks, elektri tootmiseks. Seda saab kokku suruda, kasutada auto tankimiseks, koguda, pumbata. Tegelikult saate omaniku ja täisomanikuna oma gaasikaevu ja sellest tulu. Te ei pea veel oma installatsiooni kuskil registreerima.

Biogaasi koostis ja kvaliteet

50-87% metaani, 13-50% CO2, vähesel määral H2 ja H2S lisandeid. Pärast biogaasi puhastamist CO2-st saadakse biometaan; see on maagaasi täielik analoog, erinevus on ainult päritolus.
Kuna biogaasist saab energiat ainult metaan, on otstarbekas kirjeldada gaasi kvaliteeti, gaasi saagist ja kogust, omistada kõik metaanile, selle standardiseeritud näitajatega.

Gaaside maht sõltub temperatuurist ja rõhust. Kõrge temperatuur toob kaasa gaasi paisumise ja kütteväärtuse vähenemise koos mahuga ja vastupidi. Niiskuse suurenemisega väheneb ka gaasi kütteväärtus. Et gaasiväljundeid oleks võimalik omavahel võrrelda, on vaja need korreleerida normaalolekuga (temperatuur 0 C, õhurõhk 1 bar, gaasi suhteline õhuniiskus 0%). Üldjuhul väljendatakse gaasitootmise andmeid liitrites (l) või kuupmeetrites metaani kilogrammi orgaanilise kuivaine (oDM) kohta; see on palju täpsem ja kõnekam kui andmed biogaasi kuupmeetrites värske substraadi kuupmeetrites.

Tooraine biogaasi tootmiseks

Biogaasi tootmiseks sobivate orgaaniliste jäätmete loetelu: sõnnik, lindude väljaheited, teravili ja melass pärast alkoholi joomist, õlle terad, peedimass, fekaalimuda, kala- ja tapamajade jäätmed (veri, rasv, sisikond, canyga), rohi, olmejäätmed jäätmed, meiereide jäätmed - soolatud ja magus vadak, biodiisli tootmise jäätmed - tehniline glütseriin biodiisli tootmisel rapsiseemnetest, mahla tootmise jäätmed - puuviljad, marjad, köögiviljad, viinamarjajäägid, vetikad, tärklise ja melassi tootmise jäätmed - viljaliha ja siirup, kartulitöötlemisjäätmed, laastude tootmine - koored, kestad, mädamugulad, kohvimass.

Kasuliku biogaasi arvutamine talus

Biogaasi saagis sõltub kuivainesisaldusest ja kasutatava lähteaine tüübist. Tonnist veisesõnnikust saadakse 50-65 m3 60% metaanisisaldusega biogaasi, 150-500 m3 biogaasi erinevat tüüpi taimedelt metaanisisaldusega kuni 70%. Rasvast saab maksimaalselt biogaasi - 1300 m3 metaanisisaldusega kuni 87%.
Seal on teoreetiline (füüsiliselt võimalik) ja tehniliselt teostatav gaasi väljund. 1950.-1970. aastatel oli tehniliselt võimalik gaasi saagis vaid 20-30% teoreetilisest. Tänapäeval võimaldab ensüümide, tooraine kunstliku lagundamise võimendajate (ultraheli- või vedelkavitaatorite) ja muude seadmete kasutamine tõsta biogaasi saagist tavatehases 60%-lt 95%-le.

Biogaasi arvutustes kasutatakse kuivaine (CB või inglise keeles TS) või kuivjäägi (CO) mõistet. Biomassis sisalduv vesi iseenesest gaasi ei tooda.
Praktikas saadakse 1 kg kuivainest 300 kuni 500 liitrit biogaasi.

Konkreetsest lähteainest biogaasi saagise arvutamiseks on vaja läbi viia laboriuuringud või vaadata võrdlusandmeid ning seejärel määrata rasvade, valkude ja süsivesikute sisaldus. Viimase määramisel on oluline teada kiiresti lagunevate (fruktoos, suhkur, sahharoos, tärklis) ja raskestilagunevate ainete (tselluloos, hemitselluloos, ligniin) protsenti.

Olles määranud ainete sisalduse, saate arvutada gaasi saagise iga aine kohta eraldi ja seejärel liita. Kui biogaasi seostati sõnnikuga (maal on selline olukord praegugi – küsisin Vologda oblastis Verhovazhjes taiga rajooni keskuses), kasutati mõistet "loomaüksus". Tänapäeval, kui biogaasi on saadud suvalisest orgaanilisest toorainest, on see kontseptsioon eemaldunud ja enam kasutust leidnud.

Kuid lisaks jäätmetele saab biogaasi toota spetsiaalselt kasvatatud energiakultuuridest, näiteks silomaisist või siilist, aga ka vetikatest. Gaasi väljund võib ulatuda kuni 500 m3 1 tonnist.

Prügilagaas on üks biogaasi liike. Saadud prügilatesse olmejäätmetest.

Keskkonnaaspekt biogaasi kasutamisel

Biogaasi tootmine aitab vältida metaani eraldumist atmosfääri. Metaan soodustab kasvuhooneefekti 21 korda rohkem kui CO2 segu ja püsib atmosfääris kuni 12 aastat. Metaani püüdmine ja leviku piiramine on parim lühiajaline viis globaalse soojenemise vältimiseks. Siin paljastatakse uuringute ristmikul veel üks, seni vähe uuritud teadusvaldkond.

Töödeldud sõnnikut, sõnnikut ja muid jäätmeid kasutatakse põllumajanduses väetisena. See vähendab keemiliste väetiste kasutamist, vähendab põhjavee koormust.

Biogaasi tootmine

Eristada tööstus- ja käsitööpaigaldisi.
Tööstuslikud rajatised erinevad käsitööna kasutatavatest mehhaniseerimise, küttesüsteemide, homogeniseerimise ja automatiseerimise poolest. Kõige tavalisem tööstuslik meetod on anaeroobne kääritamine kääritites.

Usaldusväärsel biogaasijaamal peavad olema vajalikud osad:

homogeniseerimispaak;
tahke (vedela) tooraine laadija;
otse reaktorisse;
segajad;
gasholder;
vee segamise ja küttesüsteem;
gaasisüsteem;
pumbajaam;
eraldaja;
juhtimisseadmed;
ohutussüsteem.

Biogaasijaama omadused

Tööstusettevõttes suunatakse jäätmed (tooraine) perioodiliselt reaktorisse pumbajaama või laaduri abil. Reaktor on köetav ja isoleeritud raudbetoonpaak, mis on varustatud segistitega.

Reaktoris “elavad” kasulikud bakterid, mis toituvad jäätmetest. Biogaas on bakterite elulise aktiivsuse saadus. Bakterite eluea säilitamiseks on vaja sööda - jäätmete tarnimist, kuumutamist temperatuurini 35 ° C ja perioodilist segamist. Saadud biogaas kogutakse hoidlasse (gaasimahuti), seejärel läbib see puhastussüsteemi ja tarnitakse tarbijatele (katel või elektrigeneraator). Reaktor töötab ilma õhu juurdepääsuta, on praktiliselt hermeetiline ja kahjutu.

Teatud tüüpi toorainete kääritamiseks puhtal kujul on vaja spetsiaalset kaheetapilise tehnoloogiat.

Näiteks lindude väljaheiteid, piiritusetehase jääke ei töödelda tavapärases reaktoris biogaasiks. Selliste toorainete töötlemiseks on vaja täiendavat hüdrolüüsireaktorit. See võimaldab teil kontrollida happesuse taset, nii et bakterid ei sure hapete või leeliste sisalduse suurenemise tõttu.

Olulised fermentatsiooniprotsessi mõjutavad tegurid:

Temperatuur;
keskkonna niiskus;
pH tase;
suhe C:N:P;
tooraineosakeste pindala;
substraadi toitesagedus;
ained, mis aeglustavad reaktsiooni;
stimuleerivad lisandid.

Biogaasi rakendus

Biogaasi kasutatakse kütusena elektri, soojuse või auru tootmiseks või sõidukikütusena. Biogaasijaamu saab kasutada puhastusseadmetena farmides, linnufarmides, piiritusetehastes, suhkruvabrikutes, lihakombinaatides ning erijuhtudel võivad need asendada isegi veterinaar- ja sanitaartehast, kus raip saab biogaasi tootmise asemel ladestada. liha- ja kondijahu.