Sådan produceres biogas fra gylle: en oversigt over de grundlæggende principper og design af et produktionsanlæg

Landmænd står årligt over for problemet med bortskaffelse af gødning.De betydelige midler, der kræves til at organisere dens fjernelse og begravelse, er spildt. Men der er en måde, der giver dig mulighed for ikke kun at spare dine penge, men også at få dette naturlige produkt til at tjene dig til din fordel.

Sparsomme ejere har længe brugt økoteknologi, der gør det muligt at få biogas fra gylle og bruge resultatet som brændstof.

Derfor vil vi i vores materiale tale om teknologien til at producere biogas, og vi vil også tale om, hvordan man bygger et bioenergianlæg.

Fordele ved at bruge bioteknologi

Teknologi skaffe biobrændstof fra forskellige naturlige kilder er ikke nyt. Forskning på dette område begyndte i slutningen af ​​det 18. århundrede og udviklede sig med succes i det 19. århundrede. I Sovjetunionen blev det første bioenergianlæg skabt i fyrrerne af forrige århundrede.

Bioteknologier har længe været brugt i mange lande, men i dag får de særlig betydning. På grund af den forværrede miljøsituation på planeten og de høje energiomkostninger, retter mange deres opmærksomhed mod alternative energi- og varmekilder.

Teknologien til forarbejdning af husdyrgødning til biogas gør det muligt at reducere mængden af ​​skadelige metan-emissioner til atmosfæren og opnå en ekstra kilde til termisk energi

Selvfølgelig er gødning en meget værdifuld gødning, og hvis der er to køer på gården, så er der ingen problemer med brugen. En anden sag er det, når det kommer til gårde med store og mellemstore husdyr, hvor der produceres tonsvis af ildelugtende og rådnende biologisk materiale om året.

For at gødning skal blive til gødning af høj kvalitet, er der behov for områder med et bestemt temperaturregime, og det er en ekstra udgift. Derfor opbevarer mange landmænd det, hvor de kan, og tager det så med ud på markerne.

Afhængigt af mængden af ​​råmaterialer, der genereres pr. dag, skal dimensionerne af installationen og graden af ​​dens automatisering vælges

Hvis opbevaringsbetingelserne ikke er opfyldt, fordamper op til 40% af nitrogen og hovedparten af ​​fosfor fra gødning, hvilket væsentligt forværrer dets kvalitetsindikatorer. Derudover frigives metangas til atmosfæren, hvilket har en negativ indvirkning på planetens miljøsituation.

Moderne bioteknologier gør det muligt ikke kun at neutralisere de skadelige virkninger af metan på miljøet, men også at få det til at tjene til gavn for mennesker, samtidig med at det høster betydelige økonomiske fordele. Som resultat forarbejdning af gylle giver biogas, hvorfra der så kan hentes tusindvis af kW energi, og produktionsaffaldet repræsenterer en meget værdifuld anaerob gødning.

Mekanisme for gasdannelse fra organiske råstoffer

Biogas er et flygtigt stof uden farve eller lugt, som indeholder op til 70 % metan. Med hensyn til dets kvalitetsindikatorer nærmer den sig den traditionelle type brændstof - naturgas. Har en god brændværdi, 1m³ biogas producerer lige så meget varme, som der produceres ved afbrænding af halvandet kilo kul.

Dannelsen af ​​biogas skylder vi anaerobe bakterier, som aktivt arbejder på at nedbryde organiske råvarer, som omfatter husdyrgødning, fugleklatter og eventuelt planteaffald.

Ved egenproduktion af biogas kan der anvendes fugleklatter og affaldsprodukter fra små og store husdyr. Råvarer kan bruges i ren form eller i form af en blanding, herunder græs, løv, gammelt papir

For at aktivere processen er det nødvendigt at skabe gunstige betingelser for bakteriers liv. De skal ligne dem, hvor mikroorganismer udvikler sig i et naturligt reservoir - i dyrenes mave, hvor det er varmt, og der ikke er ilt.

Det er faktisk de to hovedbetingelser, der bidrager til den mirakuløse forvandling af rådnende gødning til miljøvenligt brændstof og værdifuld gødning.

For at producere biogas har du brug for en forseglet reaktor uden adgang til luft, hvor processen med fermentering af gødning og dens nedbrydning til komponenter vil finde sted:

• metan (op til 70%);
• carbondioxid (ca. 30%);
• andre gasformige stoffer (1-2%).

De resulterende gasser stiger til toppen af ​​beholderen, hvorfra de derefter pumpes ud, og restproduktet sætter sig ned - organisk gødning af høj kvalitet, som som et resultat af forarbejdningen har tilbageholdt alle de værdifulde stoffer, der findes i gødningen - nitrogen og fosfor, og har mistet en betydelig del af sygdomsfremkaldende mikroorganismer.

Reaktoren til produktion af biogas skal have et fuldstændigt forseglet design, hvor der ikke er ilt, ellers vil processen med nedbrydning af gødning være ekstremt langsom

Den anden vigtige betingelse for effektiv nedbrydning af gødning og dannelse af biogas er overholdelse af temperaturregimet. Bakterier, der deltager i processen, aktiveres ved temperaturer fra +30 grader.

Desuden indeholder gødning to typer bakterier:

• mesofil. Deres livsaktivitet sker ved en temperatur på +30 – +40 grader;
• termofile. For at reproducere dem er det nødvendigt at opretholde et temperaturregime på +50 (+60) grader.

Behandlingstiden for råvarer i installationer af den første type afhænger af blandingens sammensætning og varierer fra 12 til 30 dage. Samtidig giver 1 liter nyttigt reaktorareal 2 liter biobrændsel. Ved brug af installationer af den anden type reduceres produktionstiden for slutproduktet til tre dage, og mængden af ​​biogas stiger til 4,5 liter.

Effektiviteten af ​​termofile planter er synlig for det blotte øje, men omkostningerne ved deres vedligeholdelse er meget høje, så før du vælger en eller anden metode til at producere biogas, skal du beregne alt meget omhyggeligt

På trods af at effektiviteten af ​​termofile anlæg er titusinder gange højere, bruges de meget sjældnere, da opretholdelse af høje temperaturer i reaktoren er forbundet med høje omkostninger.

Vedligeholdelse og vedligeholdelse af anlæg af mesofile type er billigere, så de fleste gårde bruger dem til at producere biogas.

Med hensyn til energipotentiale er biogas lidt ringere end konventionelt gasbrændstof. Det indeholder dog svovlsyredampe, hvis tilstedeværelse skal tages i betragtning ved valg af materialer til konstruktionen af ​​installationen

Beregninger af effektiviteten af ​​biogasanvendelse

Simple beregninger vil hjælpe dig med at vurdere alle fordelene ved at bruge alternative biobrændstoffer. En ko på 500 kg producerer cirka 35-40 kg gylle om dagen. Denne mængde er nok til at få omkring 1,5 m³ biogas, hvorfra der kan produceres 3 kW/h el.

Ved hjælp af data fra tabellen er det nemt at beregne, hvor mange m³ biogas kan opnås ved udgangen i overensstemmelse med antallet af husdyr til rådighed på bedriften

For at producere biobrændsel kan man bruge enten én type organisk råvare eller blandinger af flere komponenter med en luftfugtighed på 85-90 %. Det er vigtigt, at de ikke indeholder fremmede kemiske urenheder, som påvirker forarbejdningsprocessen negativt.

Den enkleste opskrift på blandingen blev opfundet tilbage i 2000 af en russisk mand fra Lipetsk-regionen, som med egne hænder byggede en simpel installation til fremstilling af biogas.Han blandede 1.500 kg kogødning med 3.500 kg forskelligt planteaffald, tilsatte vand (ca. 65 % af vægten af ​​alle ingredienser) og opvarmede blandingen til 35 grader.

Om to uger er gratis brændstof klar. Denne lille installation producerede 40 m³ gas om dagen, hvilket var nok til at opvarme hus og udhuse i seks måneder.

Muligheder for biobrændstofproduktionsanlæg

Efter at have foretaget beregningerne, skal du beslutte, hvordan du skal lave installationen for at opnå biogas i overensstemmelse med din bedrifts behov. Hvis antallet af husdyr er lille, er den enkleste mulighed egnet, som er let at lave med egne hænder fra tilgængelige materialer.

For store gårde, der har en konstant kilde til store mængder råmaterialer, er det tilrådeligt at bygge et industrielt automatiseret biogasanlæg. I dette tilfælde er det usandsynligt, at det vil være muligt at undvære involvering af specialister, der vil udvikle projektet og installere installationen på et professionelt niveau.

Diagrammet viser tydeligt, hvordan et industrielt automatiseret kompleks til produktion af biogas fungerer. Opførelse af en sådan skala kan organiseres for flere gårde i nærheden

I dag er der snesevis af virksomheder, der kan tilbyde mange muligheder: fra færdige løsninger til udvikling af et individuelt projekt. For at reducere byggeomkostningerne kan du samarbejde med nabogårde (hvis der er nogen i nærheden) og bygge én installation til produktion af biogas til dem alle.

Det skal bemærkes, at for at bygge selv en lille installation, er det nødvendigt at udarbejde de relevante dokumenter, lave et teknologisk diagram, en plan for placering af udstyr og ventilation (hvis udstyret er installeret indendørs) og gennemgå godkendelsesprocedurer med SES, brand- og gasinspektion.

Et minianlæg til produktion af gas til at dække behovene i en lille privat husholdning kan laves med dine egne hænder med fokus på design og specifikt design af installationer produceret i industriel skala.

Designet af installationer til forarbejdning af gylle og planteorganisk materiale til biogas er ikke kompliceret. Originalen produceret af industrien er ganske velegnet som skabelon til at bygge din egen minifabrik

Uafhængige håndværkere, der beslutter sig for at bygge deres egen installation, skal have en vandbeholder, vandforsynings- eller kloak-plastrør, hjørnebøjninger, tætninger og en cylinder til opbevaring af den producerede gas i installationen.

Egenskaber ved biogassystemet

Et komplet biogasanlæg er et komplekst system bestående af:

1. Bioreaktor, hvor processen med nedbrydning af gødning finder sted;
2. Automatiseret forsyningssystem for organisk affald;
3. Enheder til blanding af biomasse;
4. Udstyr til at opretholde optimale temperaturforhold;
5. Gastanke – gaslagertanke;
6. Modtager til affald af fast affald.

Alle ovenstående elementer er installeret i industrielle installationer, der kører i automatisk tilstand. Husholdningsreaktorer har som regel et mere forenklet design.

Diagrammet viser hovedkomponenterne i et automatiseret biogasanlæg.Reaktorens volumen afhænger af det daglige indtag af organiske råvarer. For at anlægget kan fungere fuldt ud, skal reaktoren fyldes til to tredjedele af dens volumen.

Driftsprincip for installationen

Hovedelementet i systemet er bioreaktoren. Der er flere muligheder for dens gennemførelse, det vigtigste er at sikre strukturens tæthed og forhindre indtrængen af ​​ilt. Det kan laves i form af en metalbeholder af forskellige former (normalt cylindrisk), placeret på overfladen. Ofte bruges 50 cc tomme brændstoftanke til disse formål.

Du kan købe færdige sammenklappelige beholdere. Deres fordel er evnen til hurtigt at adskille og om nødvendigt transportere til et andet sted. Det er tilrådeligt at anvende industrielle overfladeinstallationer på store gårde, hvor der er en konstant tilstrømning af store mængder økologiske råvarer.

For små gårde er muligheden for underjordisk placering af tanken mere egnet. En underjordisk bunker er bygget af mursten eller beton. Du kan nedgrave færdiglavede beholdere i jorden, for eksempel tønder af metal, rustfrit stål eller PVC. Det er også muligt at placere dem overfladisk på gaden eller i et særligt indrettet rum med god ventilation.

For at fremstille et biogasproduktionsanlæg kan du købe færdige PVC-beholdere og installere dem i et rum udstyret med et ventilationssystem

Uanset hvor og hvordan reaktoren er placeret, er den udstyret med en bunker til lastning af gylle. Før læsning af råmaterialet skal det gennemgå en foreløbig forberedelse: det knuses i fraktioner, der ikke er større end 0,7 mm og fortyndes med vand. Ideelt set bør substratets fugtighed være omkring 90%.

Automatiserede industrielle installationer er udstyret med et råmaterialeforsyningssystem, inklusive en modtager, hvor blandingen bringes til det nødvendige fugtniveau, en vandforsyningsrørledning og en pumpeenhed til at pumpe massen ind i bioreaktoren.

I hjemmeinstallationer til forberedelse af underlaget anvendes separate beholdere, hvor affaldet knuses og blandes med vand. Derefter fyldes massen i modtagerummet. I reaktorer placeret under jorden bringes tragten til modtagelse af substratet ud, og den forberedte blanding strømmer ved tyngdekraften gennem en rørledning ind i fermenteringskammeret.

Hvis reaktoren er placeret på jorden eller indendørs, kan indløbsrøret med modtageanordningen placeres i den nederste side af tanken. Det er også muligt at bringe røret til toppen og sætte en fatning på dens hals. I dette tilfælde skal biomassen tilføres ved hjælp af en pumpe.

Det er også nødvendigt at tilvejebringe et udløbshul i bioreaktoren, som er lavet næsten i bunden af ​​beholderen på den modsatte side af indgangstragten. Når det placeres under jorden, installeres udløbsrøret skråt opad og fører til en affaldsbeholder, formet som en rektangulær kasse. Dens øvre kant skal være under niveauet af indløbet.

Indløbs- og udløbsrør er placeret skråt opad på forskellige sider af tanken, mens udligningstanken, som affaldet kommer ind i, skal være under modtagetragten.

Processen forløber som følger: Indgangstragten modtager et nyt parti substrat, som strømmer ind i reaktoren, samtidig stiger den samme mængde affaldsmasse gennem et rør ind i affaldsmodtageren, hvorfra det efterfølgende øses ud og bruges som biogødning af høj kvalitet.

Biogas opbevares i en gastank. Oftest er den placeret direkte på reaktorens tag og har form som en kuppel eller kegle. Det er lavet af tagjern, og derefter males det med flere lag oliemaling for at forhindre korrosionsprocesser.

I industrielle installationer designet til at producere store mængder gas, er gastanken ofte konstrueret i form af en separat tank forbundet med reaktoren via en rørledning.

Gassen produceret ved gæring er ikke egnet til brug, fordi den indeholder en stor mængde vanddamp og vil ikke brænde i denne form. For at rense det fra vandfraktioner ledes gassen gennem en vandtætning. For at gøre dette fjernes et rør fra gastanken, hvorigennem biogassen kommer ind i en beholder med vand, og derfra leveres den til forbrugerne gennem et plast- eller metalrør.

Ordning for installation placeret under jorden. Indløbs- og udløbsåbningerne skal være placeret på modsatte sider af beholderen. Der er en vandforsegling over reaktoren, hvorigennem den resulterende gas ledes for at tørre.

I nogle tilfælde bruges specielle gasholderposer af polyvinylchlorid til opbevaring af gas. Poserne placeres ved siden af ​​installationen og fyldes gradvist med gas.Efterhånden som de fyldes, pustes det elastiske materiale op, og posernes volumen øges, så du midlertidigt kan opbevare mere af slutproduktet, hvis det er nødvendigt.

Betingelser for effektiv drift af en bioreaktor

For effektiv drift af installationen og intensiv frigivelse af biogas er ensartet fermentering af det organiske substrat nødvendig. Blandingen skal være i konstant bevægelse. Ellers dannes der en skorpe på den, nedbrydningsprocessen bremses, og som følge heraf produceres der mindre gas end oprindeligt beregnet.

For at sikre aktiv blanding af biomassen installeres dyk- eller skråblandere udstyret med et elektrisk drev i den øvre eller sidedel af en typisk reaktor. I hjemmelavede installationer udføres blanding mekanisk ved hjælp af en enhed, der ligner en husholdningsblander. Den kan styres manuelt eller udstyret med et elektrisk drev.

Når reaktoren er placeret lodret, er rørehåndtaget placeret i toppen af ​​installationen. Hvis beholderen er installeret vandret, er sneglen også placeret i et vandret plan, og håndtaget er placeret på siden af ​​bioreaktoren

En af de vigtigste betingelser for at producere biogas er at opretholde den nødvendige temperatur i reaktoren. Opvarmning kan udføres på flere måder. I stationære installationer anvendes automatiske varmesystemer, som tænder, når temperaturen falder til under et forudbestemt niveau, og slukker, når den ønskede temperatur er nået.

Kan bruges til opvarmning gaskedler, udfør direkte opvarmning med elektriske varmeanordninger eller indbygg et varmeelement i bunden af ​​beholderen.

For at reducere varmetabet anbefales det at bygge en lille ramme rundt om reaktoren med et lag glasuld eller dække installationen med termisk isolering. Har gode varmeisoleringsegenskaber ekspanderet polystyren og dets andre varianter.

For at opsætte et biomassevarmeanlæg kan man køre en rørledning fra boligvarmeanlægget, som drives af reaktoren

Bestemmelse af den nødvendige volumen

Reaktorens volumen bestemmes ud fra den daglige mængde gødning, der produceres på bedriften. Det er også nødvendigt at tage hensyn til typen af ​​råmateriale, temperatur og gæringstid. For at installationen kan fungere fuldt ud, er beholderen fyldt til 85-90 % af volumen, mindst 10 % skal forblive fri for at gas kan slippe ud.

Processen med nedbrydning af organisk stof i en mesofil installation ved en gennemsnitstemperatur på 35 grader varer fra 12 dage, hvorefter de fermenterede rester fjernes, og reaktoren fyldes med en ny del af substratet. Da affald fortyndes med vand op til 90 %, inden det sendes til reaktoren, skal der også tages højde for væskemængden ved fastlæggelse af den daglige belastning.

Baseret på de givne indikatorer vil reaktorens volumen være lig med den daglige mængde forberedt substrat (gylle med vand) ganget med 12 (den nødvendige tid til biomassenedbrydning) og øget med 10 % (beholderens frie volumen).

Opførelse af en underjordisk struktur

Lad os nu tale om den enkleste installation, der giver dig mulighed for at få biogas derhjemme til den laveste pris. Overvej at bygge et underjordisk system. For at lave det skal du grave et hul, dets bund og vægge er fyldt med armeret ekspanderet lerbeton.

Indløbs- og udløbsåbninger er placeret på modsatte sider af kammeret, hvor der er monteret skrå rør til tilførsel af underlaget og udpumpning af affaldsmassen.

Udløbsrøret med en diameter på ca. 7 cm skal placeres næsten helt i bunden af ​​bunkeren, dets anden ende er monteret i en rektangulær kompensationstank, hvori affald vil blive pumpet. Rørledningen til forsyning af substratet er placeret cirka 50 cm fra bunden og har en diameter på 25-35 cm.. Den øverste del af røret går ind i rummet til modtagelse af råmaterialer.

Reaktoren skal være fuldstændig forseglet. For at udelukke muligheden for luftindtrængning skal beholderen dækkes med et lag af bitumen vandtætning

Den øverste del af bunkeren er en gasholder, som har en kuppel eller kegleform. Den er lavet af metalplader eller tagjern. Du kan også færdiggøre konstruktionen med murværk, som derefter beklædes med stålnet og pudses. Du skal lave en forseglet luge på toppen af ​​gastanken, fjerne gasrøret, der passerer gennem vandtætningen og installere en ventil for at aflaste gastrykket.

For at blande substratet kan du udstyre installationen med et drænsystem, der fungerer efter bobleprincippet. For at gøre dette skal du lodret fastgøre plastikrør inde i strukturen, så deres øvre kant er over substratlaget. Lav en masse huller i dem. Gas under tryk vil falde ned, og stiger op, vil gasbobler blande biomassen i beholderen.

Hvis du ikke ønsker at bygge en betonbunker, kan du købe en færdiglavet PVC-beholder. For at bevare varmen skal den være omgivet af et lag termisk isolering - polystyrenskum. Grubens bund er fyldt med et 10 cm lag armeret beton.Tanke af polyvinylchlorid kan anvendes, hvis reaktorvolumenet ikke overstiger 3 m3.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Du lærer, hvordan du laver den enkleste installation fra en almindelig tønde, hvis du ser videoen:

Du kan se, hvordan byggeriet af en underjordisk reaktor foregår i videoen:

Hvordan gylle læsses i en underjordisk installation er vist i følgende video:

Et anlæg til fremstilling af biogas fra husdyrgødning vil give dig mulighed for at spare betydeligt på varme- og el-udgifterne og bruge organisk materiale, som findes i overflod på hver gård, til et godt formål. Inden byggeriet påbegyndes, skal alt omhyggeligt beregnes og forberedes.

Den enkleste reaktor kan laves på få dage med egne hænder ved hjælp af tilgængelige materialer. Hvis gården er stor, er det bedst at købe en færdig installation eller kontakte specialister.

Hvis du, mens du læser de præsenterede oplysninger, har spørgsmål eller har forslag, som du gerne vil dele med besøgende på webstedet, bedes du skrive kommentarer i blokken nedenfor.