Kmetje se vsako leto srečujejo s problemom odlaganja gnoja. Veliko sredstev, potrebnih za organizacijo odstranjevanja in pokopa, nikjer. Vendar obstaja način, da ne samo prihranite denar, ampak tudi naredite, da boste ta naravni izdelek služili v svoje dobro.
Vneti lastniki že dolgo v praksi uporabljajo ekotehnologijo, ki jim omogoča pridobivanje bioplina iz gnoja in rezultat uporabijo kot gorivo.
Zato se bomo v svojem materialu osredotočili na tehnologijo za proizvodnjo bioplina, govorili pa bomo tudi o tem, kako zgraditi bioenergetsko napravo.
Prednosti uporabe biotehnologije
Tehnologija pridobivanja biogoriv iz različnih naravnih virov ni nova. Raziskave na tem področju so se začele v poznem 18. stoletju in uspešno razvijale v 19. stoletju. V Sovjetski zvezi je bila prva bioenergetska elektrarna nastala v štiridesetih letih prejšnjega stoletja.
Biotehnologije se že dolgo uporabljajo v mnogih državah, danes pa dobivajo poseben pomen. Zaradi poslabšanja okoljskih razmer na planetu in visokih stroškov energije mnogi obračajo pogled na alternativne vire energije in toplote.
Tehnologija za predelavo gnoja v bioplin omogoča zmanjšanje količine škodljivih emisij metana v ozračje in pridobivanje dodatnega vira toplotne energije
Seveda je gnoj zelo dragoceno gnojilo in če ima kmetija dve kravi, potem z njegovo uporabo ni težav. Druga stvar, ko gre za kmetije z veliko in srednje živine, kjer se na leto ustvarijo tone gnilega in gnilega biološkega materiala.
Da bi se gnoj spremenil v kakovostno gnojilo, potrebujete območja z določenim temperaturnim režimom in to je dodaten strošek. Zato ga mnogi kmetje shranijo, kjer je potrebno, in ga nato odpeljejo na njive.
Glede na količino surovin, ustvarjenih na dan, je treba izbrati dimenzije naprave in stopnjo njene avtomatizacije
Če pogoji za skladiščenje niso upoštevani, do 40% dušika in glavnega fosforja izgine iz gnoja, kar bistveno poslabša njegove kazalnike kakovosti. Poleg tega se v ozračje sprošča plin metan, kar negativno vpliva na ekološke razmere planeta.
Sodobne biotehnologije omogočajo ne le nevtralizacijo škodljivih vplivov metana na okoljske razmere, temveč tudi njegovo korist v korist človeka, hkrati pa prinašajo velike gospodarske koristi. Kot rezultat predelave gnoja nastane bioplin, iz katerega lahko nato dobimo na tisoče kW energije, proizvodni odpadki pa so zelo dragoceno anaerobno gnojilo.
Galerija slik
Fotografija s
Kmetije - glavni dobavitelji surovin za proizvodnjo bioplina
Proizvodnja in uporaba plinastih biogoriv
Naredite gradbeno napravo za recikliranje
Pripravljena plastična posoda v napravi za bioreaktorje
Mehanizem tvorbe plinov iz organskih surovin
Bioplin je hlapna snov brez barve ali kakršnega koli vonja, ki vsebuje do 70% metana. Po svojih kazalnikih kakovosti se približuje tradicionalni vrsti goriva - zemeljski plin. Ima dobro kalorično vrednost, 1m3 bioplin oddaja toliko toplote, kolikor jo dobimo s kurjenjem enega in pol kilograma premoga.
Oblikovanje bioplina smo dolžni anaerobnim bakterijam, ki aktivno delujejo na razgradnji organskih surovin, ki se uporabljajo za gnojenje kmečkih živali, ptičje iztrebke, odpadke iz vseh rastlin.
Pri samostojni proizvodnji bioplina se lahko uporabljajo ptičje iztrebke in odpadni proizvodi majhne in velike živine. Surovine se lahko uporabljajo v čisti obliki in v obliki mešanice s travo, listjem, starim papirjem
Za aktiviranje procesa je potrebno ustvariti ugodne pogoje za življenje bakterij.Morali bi biti podobni tistim, v katerih se mikroorganizmi razvijejo v naravnem rezervoarju - v želodcu živali, kjer toplota in kisik nista.
Pravzaprav sta to dva glavna pogoja, ki prispevata k čudežni preobrazju gnilega gnoja v okolju prijazno gorivo in dragocena gnojila.
Za pridobivanje bioplina je potreben zapečaten reaktor brez dostopa do zraka, kjer bo potekal proces fermentacije gnoja in razkroj na komponente:
- metan (do 70%);
- ogljikov dioksid (približno 30%);
- druge plinaste snovi (1-2%).
Plini, ki nastanejo, se dvigajo po rezervoarju, od koder jih nato izčrpajo, ostanki proizvoda pa se usedejo - visokokakovostno organsko gnojilo, ki je obdržalo vse dragocene snovi, ki jih najdemo v gnoju - dušik in fosfor, in je zaradi predelave izgubil pomemben del patogenih mikroorganizmov.
Bioplinski reaktor mora imeti popolnoma zaprto strukturo, v kateri ni kisika, sicer bo proces razgradnje gnoja izredno počasen
Drugi pomemben pogoj za učinkovito razgradnjo gnoja in nastajanje bioplina je skladnost s temperaturnim režimom. Bakterije, ki sodelujejo v procesu, se aktivirajo pri temperaturi +30 stopinj.
Poleg tega v gnoju vsebuje dve vrsti bakterij:
- mezofilni. Njihova vitalna aktivnost se pojavi pri temperaturi +30 - +40 stopinj;
- termofilne. Za njihovo razmnoževanje je potrebno upoštevati temperaturni režim +50 (+60) stopinj.
Čas obdelave surovin v rastlinah prve vrste je odvisen od sestave mešanice in znaša od 12 do 30 dni. Hkrati 1 liter uporabne površine reaktorja daje 2 litra biogoriva. Pri uporabi naprav druge vrste se čas proizvodnje končnega izdelka skrajša na tri dni, količina bioplina pa se poveča na 4,5 litra.
Učinkovitost termofilnih rastlin je vidna s prostim očesom, vendar so stroški njihovega vzdrževanja zelo visoki, zato preden izberete to ali ono metodo pridobivanja bioplina, morate natančno izračunati vse
Kljub temu, da je učinkovitost termofilnih naprav desetkrat večja, jih uporabljamo veliko manj pogosto, saj je vzdrževanje visokih temperatur v reaktorju povezano z visokimi stroški.
Vzdrževanje in vzdrževanje obratov mezofilnega tipa je cenejše, zato jih večina kmetij uporablja za proizvodnjo bioplina.
Po kriterijih energetskega potenciala je bioplin nekoliko slabši od običajnega plinskega goriva. Vendar vsebuje sulfatne hlape, katerih prisotnost je treba upoštevati pri izbiri materialov za konstrukcijo naprave
Izračuni učinkovitosti bioplina
Preprosti izračuni bodo pomagali oceniti vse prednosti uporabe alternativnih biogoriv. Ena krava, ki tehta 500 kg, proizvede približno 35-40 kg gnoja na dan. Ta količina je dovolj, da dobimo približno 1,5 m3 bioplin, iz katerega pa je mogoče proizvesti 3 kW / h električne energije.
S pomočjo podatkov iz tabele je enostavno izračunati, koliko m3 bioplin je mogoče dobiti na izhodu v skladu z živino, ki je na voljo na kmetiji
Za pridobivanje biogoriv lahko uporabite bodisi eno vrsto organske surovine bodisi mešanico več sestavnih delov z vsebnostjo vlage 85-90%. Pomembno je, da ne vsebujejo tujih kemičnih nečistoč, ki škodljivo vplivajo na postopek obdelave.
Najenostavnejši recept za mešanico je leta 2000 izumil en ruski kmet iz lipeške regije, ki je zgradil z lastnimi rokami najpreprostejši obrat za proizvodnjo bioplina. 1500 kg kravjega gnoja je pomešal s 3.500 kg odpadkov iz različnih rastlin, dodal vodo (približno 65% teže vseh sestavin) in mešanico segrel na 35 stopinj.
Dva tedna pozneje je brezplačno gorivo pripravljeno. Ta majhna inštalacija je proizvedla 40 m3 plina na dan, kar je bilo dovolj za ogrevanje hiše in poslopja šest mesecev.
Možnosti za naprave za biogoriva
Po opravljenih izračunih se je treba odločiti, kako narediti napravo, da bi pridobili bioplin v skladu s potrebami vaše kmetije. Če je število živine majhno, je primerna najpreprostejša možnost, ki jo je enostavno izdelati iz improviziranih materialov z lastnimi rokami.
Pri velikih kmetijah, ki imajo stalni vir velike količine surovin, je priporočljivo graditi industrijski avtomatiziran sistem bioplina. V tem primeru skoraj ni mogoče, če ne bi sodelovali strokovnjaki, ki bodo razvili projekt in montirali namestitev na profesionalni ravni.
Diagram jasno prikazuje, kako deluje industrijski avtomatizirani kompleks za proizvodnjo bioplina. Gradnjo takšnega obsega lahko hkrati organizira več kmetij, ki se nahajajo v bližini
Danes obstaja na desetine podjetij, ki lahko ponudijo veliko možnosti: od že pripravljenih rešitev do razvoja posameznega projekta. Če želite zmanjšati stroške gradnje, lahko sodelujete s sosednjimi kmetijami (če so na voljo v bližini) in zgradite eno enoto za vso proizvodnjo bioplina.
Treba je opozoriti, da je za gradnjo še tako majhne napeljave potrebno sestaviti ustrezne dokumente, narediti načrt poteka, načrt umestitve opreme in prezračevanja (če je oprema nameščena v prostoru), opraviti postopke odobritve s SES, požarno in plinsko inšpekcijo.
Mini obrat za proizvodnjo plina za potrebe majhnega zasebnega gospodarstva se lahko izvede z lastnimi rokami, pri čemer se osredotoči na zasnovo in posebnosti naprav naprav, izdelane v industrijskem obsegu.
Zasnova naprav za predelavo gnoja in rastlinske organske snovi v bioplin ni težavna. Izvirnik, ki ga izda industrija, je povsem primeren kot predloga za gradnjo lastne mini tovarne
Neodvisni obrtniki, ki se odločijo za začetek gradnje lastne inštalacije, se morajo založiti z rezervoarjem za vodo, vodovodnimi ali kanalizacijskimi plastičnimi cevmi, vogalnimi ovinki, tesnili in jeklenko za shranjevanje plina, prejetega v instalaciji.
Galerija slik
Fotografija s
Glavni element prihodnje namestitve je plastični rezervoar s pokrovom. Na fotografiji je prostornina 700 l, treba ga je pripraviti za delo: označite in narišite luknje za vhod cevi
Za vstop v posodo boste potrebovali PVC cevi, adapter kot lijak, plastične vogale, cev za dovajanje vode v posodo, lepilo, okovje za pritrditev v pokrov in ventil za zapiranje
Obris lukenj je bolj priročno zarisati s pomočjo cevi, ki se bo vanjo zavila. Luknjo je treba rezati z največjo natančnostjo.
Cevi so previdno vstavljene v izrezane luknje. Ne smejo jih poškodovati burve, ki so posledica postopka rezanja. Spoj je napolnjen z lepilom in tesnilnim sredstvom
Cev, namenjena za natovarjanje surovin za predelavo, je nameščena tako, da je med dnom rezervoarja in njegovim spodnjim robom od 2 do 5 cm
Adapter se uporablja kot lijak za nalaganje surovin, ker Enota v gradnji je namenjena predelavi ostankov hrane. Za nalaganje gnoja je potrebno več lijaka in cevi
Podobno se oblikuje luknja in se namesti vodoravna izpušna cev. Rob cevi, pripeljan v rezervoar, je opremljen z vogalom
V pokrovu je izrezana luknja, v katero je nameščena cev, ki oskrbuje vodo, potrebno za predelavo
1. korak: Domača mini obrat za proizvodnjo bioplina
2. korak: Povezovanje delov za prenosno namestitev
3. korak: Oblikovanje lukenj za vnos plastičnih cevi
4. korak: PVC cev namestite v luknjo, ki je v rezervoarju
5. korak: Pravila za namestitev dovodne cevi
6. korak: Namestite adapter kot lijak na cevi
7. korak: Namestitev in pritrditev izpušne cevi instalacije
8. korak: Pritrdite cev za dovod vode na pokrov
Značilnosti bioplinskega sistema
Polnovredna bioplinska naprava je kompleksen sistem, sestavljen iz:
- Bioreaktor, kjer je postopek razgradnje gnoja;
- Samodejni sistem za krmljenje organskih odpadkov;
- Naprave za mešanje biomase;
- Oprema za vzdrževanje optimalnih temperaturnih razmer;
- Rezervoarji za plin - rezervoarji za plin;
- Sprejemnik trdnih odpadkov.
Vsi zgoraj navedeni elementi so nameščeni v industrijskih obratih, ki delujejo v avtomatskem načinu. Domači reaktorji imajo praviloma bolj poenostavljeno zasnovo.
Diagram prikazuje glavne sestavne dele avtomatskega sistema za bioplin. Prostornina reaktorja je odvisna od dnevnega vnosa organskih surovin. Za popolno delovanje naprave je treba reaktor napolniti v dveh tretjinah prostornine
Načelo delovanja namestitve
Glavni element sistema je bioreaktor. Obstaja več možnosti za njegovo izvedbo, glavna stvar je zagotoviti tesnost strukture in preprečiti vstop kisika. Lahko je izdelan v obliki kovinske posode različnih oblik (običajno valjaste), ki se nahaja na površini. Pogosto se v te namene uporabljajo 50 ccm prazne posode za gorivo.
Lahko kupite že pripravljene posode zložljive zasnove. Njihova prednost je možnost hitrega razstavljanja in, če je potrebno, prevoza do drugega kraja. Priporočljivo je uporabljati industrijske površinske instalacije na velikih kmetijah, kjer je stalen dotok velike količine organskih surovin.
Za manjše kmetije je primernejša možnost namestitve podzemnih rezervoarjev. Podzemni bunker je zgrajen iz opeke ali betona. V zemljo lahko kopate že pripravljene posode, na primer sodčke iz kovine, nerjavečega jekla ali PVC-ja. Možno jih je tudi površinsko obdelovati na ulici ali v posebej določenem prostoru z dobrim prezračevanjem.
Za izdelavo bioplinske naprave je mogoče v prostoru, opremljenem s prezračevalnim sistemom, kupiti in montirati že pripravljene PVC posode
Ne glede na to, kje in kako se nahaja reaktor, je opremljen z lijakom za nalaganje gnoja. Pred nalaganjem surovine je treba opraviti predhodno pripravo: zdrobiti jo v frakcije, ki ne presega 0,7 mm, in jo razredčimo z vodo. V idealnem primeru mora biti vlaga podlage približno 90%.
Avtomatizirane naprave industrijskega tipa so opremljene s sistemom za dovajanje, vključno s sprejemnikom, v katerem se mešanica dovede do potrebne vlage, cevovodom za oskrbo z vodo in črpalno enoto za črpanje mase v bioreaktor.
V hišnih napravah se za pripravo substrata uporabljajo ločene posode, kjer se odpadki drobijo in mešajo z vodo. Nato se masa naloži v sprejemni prostor. V reaktorjih, ki se nahajajo pod zemljo, se izvleče rezervoar za sprejem substrata, pripravljena mešanica z gravitacijo teče po cevovodu v komoro za fermentacijo.
Če se reaktor nahaja na tleh ali v zaprtih prostorih, se lahko dovodna cev s sprejemno napravo nahaja na spodnji strani rezervoarja. Možno je tudi pripeljati cev do zgornjega dela in na vrat postaviti zvonec. V tem primeru bo treba biomaso črpati.
V bioreaktorju je treba zagotoviti tudi odtok, ki je izdelan skoraj na dnu rezervoarja na nasprotni strani vhodnega koša. Za podzemno namestitev je odtočna cev nameščena poševno navzgor in vodi do posode za odpadke, ki je oblikovana kot škatla pravokotne oblike. Njen zgornji rob mora biti pod nivojem dotoka.
Dovodne in odvodne cevi so nameščene poševno navzgor na različnih straneh rezervoarja, medtem ko mora biti kompenzacijski rezervoar, v katerega vstopajo odpadki, nižji od sprejemnega rezervoarja
Postopek se nadaljuje na naslednji način: vhodni rezervoar dobi novo serijo substrata, ki se izliva v reaktor, hkrati pa se enaka količina porabljene mase dovede do sprejemnika odpadkov, od koder se kasneje zajame in uporabi kot visokokakovostno bio-gnojilo.
Shranjevanje bioplina poteka v rezervoarju za plin. Najpogosteje se nahaja neposredno na strehi reaktorja in ima obliko kupole ali stožca. Izdelan je iz strešnega železa, nato pa ga, da preprečimo korozivne procese, pobarvamo z več plastmi oljne barve.
V industrijskih obratih, zasnovanih za sprejem večje količine plina, se rezervoar za plin pogosto izvaja v obliki ločenega rezervoarja, ki je z reaktorjem povezan s cevovodom.
Plin, ki nastane zaradi fermentacije, ni primeren za uporabo, saj vsebuje veliko količino vodne pare in v tej obliki ne bo gorel. Za čiščenje frakcij vode se plin pretaka skozi hidravlično ključavnico. Če želite to narediti, se iz rezervoarja za plin odstrani cev, skozi katero bioplin vstopi v rezervoar z vodo, od tam pa se prek plastične ali kovinske cevi dovaja potrošnikom.
Namestitveni diagram, ki se nahaja pod zemljo. Dovod in izpust morata biti nameščena na nasprotnih straneh rezervoarja. Nad reaktorjem se nahaja vodna zapora, skozi katero se proizvedeni plin pretaka v odtok
V nekaterih primerih se za shranjevanje plina uporabljajo posebne plinske vreče iz polivinilklorida. Vreče so postavljene poleg enote in postopoma napolnjene s plinom. Ko se polnjenje elastičen material napihne, poveča se tudi prostornina vrečk, kar vam omogoča, da začasno shranite večjo količino končnega izdelka.
Pogoji za učinkovito delovanje bioreaktorja
Za učinkovito obratovanje elektrarne in intenzivno pridobivanje bioplina je potrebna enakomerna fermentacija organskega substrata. Mešanica mora biti v stalnem gibanju. V nasprotnem primeru na njej nastane skorja, proces razgradnje upočasni, kar povzroči manj plina, kot je bilo prvotno izračunano.
Da bi zagotovili aktivno mešanje biomase, so v zgornji ali bočni del običajnega reaktorja nameščeni potopni ali nagnjeni mešalniki, opremljeni z električnim pogonom. V obrtniških napravah se mešanje izvaja mehansko s pomočjo naprave, ki spominja na gospodinjski mešalnik. Lahko se krmili ročno ali opremljen z električnim pogonom.
Z navpično postavitvijo reaktorja se ročaj mešalnika prikaže v zgornjem delu instalacije. Če je posoda nameščena vodoravno, je vijak nameščen tudi v vodoravni ravnini, ročaj pa je nameščen na strani bioreaktorja
Eden najpomembnejših pogojev za proizvodnjo bioplina je vzdrževanje potrebne temperature v reaktorju. Ogrevanje se lahko izvede na več načinov. V stacionarnih napravah se uporabljajo avtomatizirani ogrevalni sistemi, ki se vklopijo, ko temperatura pade pod vnaprej določeno raven, in se izklopijo, ko je nastavljena zahtevana temperatura.
Za ogrevanje lahko uporabite plinske kotle, neposredno ogrevate z električnimi grelnimi napravami ali vstavite grelni element v dno rezervoarja.
Za zmanjšanje toplotne izgube je priporočljivo, da okoli reaktorja zgradite majhen okvir s plastjo steklene volne ali namestite pokrov s toplotno izolacijo. Ekspandirani polistiren in druge njegove sorte imajo dobre lastnosti toplotne izolacije.
Za opremljanje ogrevalnega sistema na biomaso je mogoče iz ogrevanja hiše narisati cevovod, ki ga napaja reaktor
Določitev potrebne prostornine
Prostornina reaktorja se določi na podlagi dnevne količine gnoja, pridelanega na kmetiji. Upoštevati je treba tudi vrsto surovine, temperaturo in čas fermentacije. Da bi napeljava delovala v celoti, se rezervoar napolni do 85-90% prostornine, najmanj 10% mora ostati prostih, da plin uhaja.
Postopek razgradnje organskih snovi v mezofilni instalaciji pri povprečni temperaturi 35 stopinj traja od 12 dni, nakar se fermentirani ostanki odstranijo, reaktor pa napolni z novim delom substrata. Ker se odpadki pred pošiljanjem v reaktor razredčijo z vodo do 90%, je treba pri določanju dnevne obremenitve upoštevati tudi količino tekočine.
Na podlagi zgornjih kazalnikov bo prostornina reaktorja enaka dnevni količini pripravljenega substrata (gnoj z vodo), pomnoženo z 12 (čas, potreben za razpad biomase) in povečan za 10% (prosta prostornina rezervoarja).
Podzemna gradnja
Zdaj pa se pogovorimo o najpreprostejši namestitvi, ki vam omogoča, da pridobite bioplin doma z najnižjimi stroški. Razmislite o gradnji podzemnega sistema. Če ga želite narediti, morate izkopati luknjo, njegovo podlago in stene vlijemo z ojačanim ekspandiranim glinenim betonom.
Na nasprotnih straneh komore so vstavljene dovodne in izstopne odprtine, kjer so nameščene nagnjene cevi za dovajanje podlage in izčrpavanje porabljene mase.
Odtočna cev s premerom približno 7 cm mora biti nameščena skoraj na samem dnu rezervoarja, njen drugi konec je nameščen v kompenzacijskem vsebniku pravokotne oblike, v katerega se bodo odvajali odpadki. Cevovod za oskrbo s podlago je od dna približno 50 cm in ima premer 25-35 cm. Zgornji del cevi vstopi v predel za sprejem surovin.
Reaktor mora biti popolnoma zaprt. Če želite izključiti možnost vdora zraka, je treba posodo prekriti s plastjo bitumenske hidroizolacije
Zgornji del rezervoarja je držalo za plin s kupolo ali stožčasto obliko. Izdelana je iz kovinske pločevine ali strešnega železa. Konstrukcijo lahko tudi zaključite z zidom, ki je nato prekrit z jekleno mrežico in omet. Na vrhu rezervoarja za plin morate narediti zaprto loputo, odstraniti plinsko cev, ki poteka skozi vodno tesnilo, in namestiti ventil za razbremenitev tlaka plina.
Za mešanje substrata je mogoče napeljavo opremiti z drenažnim sistemom, ki deluje na principu škropljenja. Če želite to narediti, navpično pritrdite plastične cevi znotraj strukture, tako da je njihov zgornji rob višji od plasti podlage. Naredite veliko lukenj v njih. Plin pod pritiskom bo padal navzdol in naraščajoči plinski mehurčki bodo mešali biomaso v rezervoarju.
Če ne želite zgraditi betonskega bunkerja, lahko kupite že pripravljeno PVC posodo. Da bi ohranili toploto, jo moramo obdati okoli plasti toplotne izolacije - polistirenske pene. Dno jame se vlije z armiranim betonom s plastjo 10 cm, če prostornina reaktorja ne presega 3 m3, se lahko uporabijo rezervoarji iz polivinilklorida.
Kako poteka gradnja podzemnega reaktorja, si lahko ogledate v videu:
Kako se gnoj nalaga v podzemni napravi, je prikazano v naslednjem videoposnetku:
Obrat za proizvodnjo bioplina iz gnoja bo znatno prihranil pri plačilu toplote in električne energije ter tako dobro deloval organski material, ki ga je v vsaki kmetiji v izobilju. Pred začetkom gradnje je treba vse skrbno izračunati in pripraviti.
Najpreprostejši reaktor lahko v nekaj dneh naredite z lastnimi rokami z uporabo improviziranih orodij. Če je ekonomija velika, je najbolje kupiti že pripravljeno namestitev ali se posvetovati s strokovnjakom.
Če imate vprašanja pri seznanjanju s predstavljenimi informacijami ali imate predloge, ki jih želite deliti z obiskovalci spletnega mesta, pustite komentarje v spodnjem polju.