Как да получите биогаз от оборски тор: преглед на основните принципи и дизайн на производствено предприятие

Механизмът на образуване на газ от органични суровини

Биогазът е безцветно и без мирис летливо вещество, което съдържа до 70% метан. По своите качествени показатели се доближава до традиционния вид гориво – природния газ. Има добра калоричност, 1м3 биогаз отделя толкова топлина, колкото се получава при изгарянето на килограм и половина въглища.

Дължим образуването на биогаз на анаеробни бактерии, които активно работят върху разлагането на органични суровини, които се използват като оборски тор от селскостопански животни, птичи изпражнения, отпадъци от всякакви растения.

При самостоятелно произведен биогаз могат да се използват птичи изпражнения и отпадъчни продукти от дребно и едро добитък. Суровината може да се използва в чиста форма и под формата на смес с включване на трева, зеленина, стара хартия

За да се активира процесът, е необходимо да се създадат благоприятни условия за жизнената дейност на бактериите. Те трябва да са подобни на тези, в които се развиват микроорганизми в естествен резервоар – в стомаха на животните, където е топло и няма кислород.

Всъщност това са двете основни условия, които допринасят за чудотворното превръщане на гниещата оборска маса в екологично гориво и ценни торове.

За да получите биогаз, се нуждаете от запечатан реактор без достъп на въздух, където ще се извършва процесът на ферментация на оборския тор и неговото разлагане на компоненти:

• метан (до 70%);
• въглероден диоксид (около 30%);
• други газообразни вещества (1-2%).

Получените газове се издигат до горната част на резервоара, откъдето след това се изпомпват, а остатъчният продукт се утаява - висококачествен органичен тор, който в резултат на преработката е запазил всички ценни вещества в оборския тор. - азот и фосфор, и е загубил значителна част от патогенните микроорганизми.

Реакторът за биогаз трябва да има напълно херметичен дизайн, в който няма кислород, в противен случай процесът на разлагане на оборския тор ще бъде изключително бавен

Второто важно условие за ефективното разлагане на оборския тор и образуването на биогаз е спазването на температурния режим. Бактериите, участващи в процеса, се активират при температура от +30 градуса

Освен това оборският тор съдържа два вида бактерии:

• мезофилни.Тяхната жизнена активност протича при температура от +30 - +40 градуса;
• топлолюбиви. За тяхното възпроизвеждане е необходимо да се спазва температурният режим от +50 (+60) градуса.

Времето за обработка на суровините в растения от първия тип зависи от състава на сместа и варира от 12 до 30 дни. В същото време 1 литър полезна площ на реактора дава 2 литра биогориво. При използване на инсталации от втори тип времето за производство на крайния продукт се намалява до три дни, а количеството биогаз се увеличава до 4,5 литра.

Ефективността на термофилните растения е видима с невъоръжено око, но цената на тяхната поддръжка е много висока, така че преди да изберете един или друг метод за получаване на биогаз, е необходимо внимателно да изчислите всичко

Въпреки факта, че ефективността на термофилните инсталации е десет пъти по-висока, те се използват много по-рядко, тъй като поддържането на високи температури в реактора е свързано с високи разходи.

Поддръжката и поддръжката на мезофилните растения е по-евтина, така че повечето ферми ги използват за производство на биогаз.

Биогазът според критериите за енергиен потенциал е малко по-нисък от обичайното газово гориво. Той обаче съдържа изпарения на сярна киселина, чието наличие трябва да се има предвид при избора на материали за изграждане на инсталацията.

Предимства от използването на биотехнология

Технологията за получаване на биогорива от различни природни източници не е нова. Изследванията в тази област започват в края на 18 век и успешно се развиват през 19 век. В Съветския съюз първата биоенергийна централа е създадена през четиридесетте години на миналия век.

Биотехнологиите отдавна се използват в много страни, но днес те са от особено значение.Поради влошаващата се екологична ситуация на планетата и високата цена на енергията, мнозина насочват погледа си към алтернативни източници на енергия и топлина.

Разбира се, оборският тор е много ценен тор и ако във фермата има две крави, тогава няма проблеми с използването му. Друго нещо е, когато става дума за ферми с едър и среден добитък, където се образуват тонове зловонен и гниещ биологичен материал годишно.

За да се превърне оборският тор във висококачествен тор, са необходими площи с определен температурен режим, а това са допълнителни разходи. Затова много фермери го съхраняват, където е необходимо, и след това го изнасят на полето.

При неспазване на условията за съхранение от оборския тор се изпарява до 40% от азота и основната част от фосфора, което значително влошава неговите качествени показатели. Освен това в атмосферата се отделя газ метан, което оказва негативно влияние върху екологичната ситуация на планетата.

Съвременните биотехнологии позволяват не само да се неутрализира вредното въздействие на метана върху околната среда, но и да се накара да служи в полза на човека, като същевременно извлича значителни икономически ползи. В резултат на преработката на оборския тор се образува биогаз, от който след това могат да се получат хиляди kW енергия, а производствените отпадъци са много ценен анаеробен тор.

Галерия със снимки Снимка от Организирането на система за производство на биогаз е икономически изгодно за фермите. Ако само две крави осигуряват суровина, по-добре е да я използвате като тор.Газът, получен от преработката на оборски тор, ще осигури топлина и енергия.След почистване може да се достави към печката и котела, изпомпва се в цилиндъра, използван от електрическия генератор.Конструктивно най-простата преработвателна инсталация е лесна за изграждане със собствените си ръце. Основният й орган е биореактор, който трябва да бъде добре хидро- и топлоизолиран.За тези, които желаят да намалят времето за изграждане на системата, е подходящ фабрично изработен пластмасов контейнер. При използването му се прилагат сходни принципи на изграждане и изолация. Фермите са основни доставчици на суровини за производство на биогаз Получаване и използване на газообразни биогорива Изграждане на преработвателно предприятие собственоръчно Готов пластмасов контейнер в биореакторно устройство

2 Биореактор за преработка на органични отпадъци

Биореактор се използва за изхвърляне на биологични отпадъци за получаване на органични торове и в същото време биогаз. Инсталацията BUG, ​​която има няколко модификации, стана широко разпространена. Те се различават по представянето си.

Стандартната инсталация за биогаз включва следното оборудване за преработка на оборски тор и други органични отпадъци:

• контейнер за хомогенизиране;
• товарачи на течни и твърди суровини;
• система за сигурност;
• апаратура и автоматизация с визуализация;
• биореактор с газдържател;
• смесители и сепаратори;
• помпена станция;
• системи за отопление и смесване на вода;
• газова система.

2.1 Процеси, протичащи в биореактора

Биореакторът се състои от три разделени секции:

Инсталации за биогаз

• обувка;
• работещ;
• разтоварване.

Вътрешната повърхност на реактора не е гладка, а е направена под формата на тръбен контейнер. Това допринася за ускоряване и по-пълно протичане на процеса на обработка. От приемната секция субстратът, преработен в хомогенна биомаса и смесен с вода през технологичния люк, постъпва в биореактора.

Горната средна част на работния участък също е снабдена с херметичен люк, върху който има устройства за наблюдение на нивото на биомасата, вземане на проби от биогаз и неговото налягане. Когато налягането вътре в реактора се увеличи, компресорът се включва автоматично, което предотвратява спукването на резервоара. Компресорът изпомпва биогаза от реактора до резервоара за газ. В биореактора е монтиран нагревателен елемент, който поддържа температурата, необходима за ферментацията на биомасата.

В работната секция на реактора температурата винаги е по-висока, отколкото в другите две секции. Това гарантира пълнотата на цикъла на химическия процес и повишава производителността. В тази част на реактора биомасата се смесва непрекъснато, което предотвратява образуването на плаваща кора, която предотвратява изтичането на биогаза.

Напълно обработеният субстрат влиза в разтоварващата секция на биореактора. Тук се извършва окончателното отделяне на газовите остатъци и течните торове.

Инсталациите за обработка на оборски тор, птичи изпражнения и други органични отпадъци от всякакъв вид действие са широко търсени и използвани в селското стопанство. Инсталациите за биогаз се използват в градските комунални услуги за изхвърляне на органични отпадъци и производство на биогаз за топлинна енергия.

Плюсове и минуси на биологичния метод

Проектирането на инсталации за биогаз е отговорен етап, следователно, преди да вземете окончателно решение, е по-добре да претеглите плюсовете и минусите на този метод.

Предимствата на такова производство включват:

1. Рационално оползотворяване на органичните отпадъци. Благодарение на инсталацията е възможно да се въведе в действие това, което иначе би било просто боклук, който замърсява околната среда.
2. Неизчерпаемост на суровините. Природният газ и въглищата рано или късно ще свършат, но за тези, които имат собствена икономика, постоянно ще се появяват необходимите отпадъци.
3. Малко количество въглероден диоксид. Той се отделя в атмосферата при използване на биогаз, но въглеродният диоксид не може да повлияе неблагоприятно на екологичната ситуация.
4. Непрекъсваема и ефективна работа на инсталациите за биогаз. За разлика от слънчевите колектори или вятърните мелници, производството на биогаз не зависи от външни условия.
5. Намален риск чрез използването на множество инсталации. Големите биореактори винаги са голяма заплаха, но те могат да бъдат елиминирани, като се направи система от няколко ферментатора.
6. Получаване на висококачествен тор.
7. Малки икономии на енергия.

Друг плюс е възможната полза за състоянието на почвата. Някои растения са засадени на мястото специално за биомаса. В този случай можете да изберете тези, които могат да подобрят качеството на почвата. Пример за това е соргото, което намалява ерозията му.

Всеки тип алтернативни източници има своите недостатъци. Инсталациите за биогаз не са изключение. Недостатъкът е:

• повишен риск от оборудване;
• разходи за енергия, необходими за преработката на суровини;
• пренебрежимо малък добив на биогаз поради малкия обем на битовите системи.

Най-трудното е да се направи инсталация за биогаз, проектирана за най-ефективния, топлофилен режим. Разходите в този случай обещават да бъдат сериозни. Такъв дизайн на инсталации за биогаз е най-добре да се остави на професионалист.

Събиране и обезвреждане на биогаз

Отстраняването на биогаза от реактора става през тръба, единият край на която е под покрива, а другият обикновено се спуска във водно уплътнение. Това е контейнер с вода, в който се изхвърля полученият биогаз. Във водното уплътнение има втора тръба - тя се намира над нивото на течността. В него излиза по-чист биогаз. На изхода на биореактора им е монтиран спирателен газов вентил. Най-добрият вариант е топката.

Какви материали могат да се използват за газопреносната система? Поцинковани метални тръби и газопроводи от HDPE или PPR. Те трябва да гарантират херметичността, шевовете и ставите се проверяват със сапунена пяна. Целият тръбопровод е сглобен от тръби и фитинги със същия диаметър. Без свивания или разширения.

Пречистване на примеси

Приблизителният състав на получения биогаз е както следва:

Приблизителен състав на биогаза

• метан - до 60%;
• въглероден диоксид - 35%;
• други газообразни вещества (включително сероводород, който придава на газа неприятна миризма) - 5%.

За да може биогазът да няма миризма и да гори добре, е необходимо да се отстранят въглеродния диоксид, сероводород и водни пари от него. Въглеродният диоксид се отстранява във водно уплътнение, ако към дъното на инсталацията се добави гасена вар. Такава отметка ще трябва периодично да се сменя (тъй като газът започне да гори по-зле, време е да го смените).

Обезводняването на газа може да се извърши по два начина – като се направят хидравлични уплътнения в газопровода – чрез вмъкване на извити участъци под хидравличните уплътнения в тръбата, в които ще се натрупва кондензат.Недостатъкът на този метод е необходимостта от редовно изпразване на водното уплътнение - при голямо количество събрана вода може да блокира преминаването на газ.

Вторият начин е да поставите филтър със силикагел. Принципът е същият като при водния уплътнител - газът се подава в силикагела, изсушен изпод капака. При този метод на сушене на биогаз силикагелът трябва да се суши периодично. За да направите това, трябва да се затопли известно време в микровълновата печка. Загрява се, влагата се изпарява. Можете да заспите и да използвате отново.

Филтър за пречистване на биогаз от сероводород

За отстраняване на сероводород се използва филтър, натоварен с метални стърготини. Можете да заредите стари метални кърпи за пране в контейнера. Пречистването става по абсолютно същия начин: газът се подава в долната част на контейнера, пълен с метал. Преминавайки, той се почиства от сероводород, събира се в горната свободна част на филтъра, откъдето се изхвърля през друга тръба/маркуч.

Газов държач и компресор

Пречистеният биогаз постъпва в резервоара за съхранение – газов резервоар. Може да бъде запечатана найлонова торбичка, пластмасов контейнер. Основното условие е газонепроницаемост, формата и материалът нямат значение. Биогазът се съхранява в резервоара за газ. От него, с помощта на компресор, газът под определено налягане (зададено от компресора) вече се подава към потребителя - към газова печка или котел. Този газ може да се използва и за генериране на електричество с помощта на генератор.

Една от опциите за газови резервоари

За да създадете стабилно налягане в системата след компресора, е желателно да инсталирате приемник - малко устройство за изравняване на скокове на налягане.

Какво е биогаз

Биогазът е безцветно и без мирис летливо вещество, което съдържа до 70% метан. По своите качествени показатели се доближава до традиционния вид гориво – природния газ. Има добра калоричност, 1м3 биогаз отделя толкова топлина, колкото се получава при изгарянето на килограм и половина въглища.

Дължим образуването на биогаз на анаеробни бактерии, които активно работят върху разлагането на органични суровини, които се използват като оборски тор от селскостопански животни, птичи изпражнения, отпадъци от всякакви растения.

При самостоятелно произведен биогаз могат да се използват птичи изпражнения и отпадъчни продукти от дребно и едро добитък. Суровината може да се използва в чиста форма и под формата на смес с включване на трева, зеленина, стара хартия

За да се активира процесът, е необходимо да се създадат благоприятни условия за жизнената дейност на бактериите. Те трябва да са подобни на тези, в които се развиват микроорганизми в естествен резервоар – в стомаха на животните, където е топло и няма кислород. Всъщност това са двете основни условия, които допринасят за чудотворното превръщане на гниещата оборска маса в екологично гориво и ценни торове.

Обща информация за биогаза

Извлечен от различни торове и птичи изпражнения, домашният биогаз се състои предимно от метан. Там той е от 50 до 80%, в зависимост от това чии отпадъчни продукти са използвани за производството.Същият метан, който гори в печките и котлите ни и за който понякога плащаме много пари според показанията на електромера.

За да дадем представа за количеството гориво, което теоретично може да се получи при отглеждане на животни у дома или на село, представяме таблица с данни за добива на биогаз и съдържанието на чист метан в него:

Останалите вещества (25-45%), които съставляват домашния биогаз, са въглероден диоксид (до 43%) и сероводород (1%). Също така в състава на горивото има азот, амоняк и кислород, но в малки количества. Между другото, благодарение на отделянето на сероводород и амоняк, бунището излъчва толкова позната „приятна“ миризма. Що се отнася до енергийното съдържание, 1 m3 метан може теоретично да освободи до 25 MJ (6,95 kW) топлинна енергия по време на горене. Специфичната топлина на изгаряне на биогаза зависи от съотношението на метана в неговия състав.

По природа той е устроен така, че биогазът от оборски тор се образува спонтанно и независимо дали искаме да го получим или не. Купчината оборски тор загнива в рамките на една година - една и половина, само като е на открито и дори при отрицателна температура. През цялото това време той отделя биогаз, но само в малки количества, тъй като процесът се удължава във времето. Причината са стотици видове микроорганизми, открити в животинските екскременти. Тоест, нищо не е необходимо, за да започне обгазяване, това ще се случи от само себе си. Но за да се оптимизира процеса и да се ускори, ще е необходимо специално оборудване, което ще бъде обсъдено по-късно.

Видео за получаване на биогаз от оборски тор

Как върви изграждането на подземен реактор, можете да видите във видеото:

Инсталация за производство на биогаз от оборски тор ще спести значително заплащане на топлинна и електрическа енергия и ще използва за добра кауза органичен материал, който има в изобилие във всяка ферма. Преди да започнете строителството, всичко трябва да бъде внимателно изчислено и подготвено.

Най-простият реактор може да бъде направен за няколко дни със собствените си ръце, като се използват налични инструменти. Ако фермата е голяма, тогава най-добре е да закупите готова инсталация или да се свържете със специалисти.

Опции за инсталации за биогорива

След извършване на изчисленията е необходимо да се реши как да се направи инсталация, за да се получи биогаз в съответствие с нуждите на вашата ферма. Ако добитъкът е малък, тогава е подходящ най-простият вариант, който е лесно да се направи от импровизирани средства със собствените си ръце.

За големите ферми, които имат постоянен източник на голямо количество суровини, е препоръчително да се изгради индустриална автоматизирана биогазова система. В този случай е малко вероятно да се направи без участието на специалисти, които ще разработят проекта и ще монтират инсталацията на професионално ниво.

Днес има десетки компании, които могат да предложат най-различни възможности: от готови решения до разработването на индивидуален проект. За да намалите разходите за строителство, можете да си сътрудничите със съседни ферми (ако има такива наблизо) и да построите една инсталация за биогаз за всички.

Трябва да се отбележи, че за изграждането дори на малка инсталация е необходимо да се изготвят съответните документи, да се направи технологична схема, план за разполагане на оборудването и вентилацията (ако оборудването е инсталирано на закрито), да се премине през процедури за съгласуване със СЕС, пожарна и газова инспекция.

Мини-завод за производство на газ за покриване на нуждите на малко частно домакинство може да бъде направен със собствените си ръце, като се фокусира върху дизайна и спецификата на инсталирането на инсталации, произведени в промишлен мащаб.

Независимите майстори, които решат да започнат изграждането на собствена инсталация, трябва да се запасят с резервоар за вода, водопроводни или канализационни пластмасови тръби, ъглови завои, уплътнения и цилиндър за съхранение на газа, получен в инсталацията.

Галерия с изображения Снимка от Основният елемент на бъдещата инсталация е пластмасов резервоар с плътно заточен капак. На снимката има капацитет от 700 l, трябва да бъде подготвен за работа: маркирайте и начертайте отвори за вход на тръби. Ще са необходими PVC тръби за влизане в резервоара, адаптер като фуния, пластмасови ъгли, маркуч за подаване на вода към резервоара, лепило, фитинг за закрепването му към него е по-удобно да очертаете контура на дупката с помощта на тръба, която ще бъде вкарана в него. Отворът трябва да се изреже с най-голямо внимание.Тръбите се вкарват внимателно в изрязаните отвори. Те не трябва да бъдат повредени от ръбове, получени в резултат на процеса на рязане. Съединението се запълва с лепило и уплътнител. Тръбата, предназначена за зареждане на суровини за обработка, се монтира така, че между дъното на контейнера и долния му ръб остават 2–5 см. Адаптерът се използва като фуния за зареждане на суровини, защото.съоръжението, което се изгражда, е предназначено да обработва остатъци от храна. Необходима е по-голяма фуния и тръби за зареждане на оборски тор.По същия начин се оформя отвор и се монтира хоризонтална изходяща тръба. Ръбът на тръбата, вмъкната в резервоара, е снабден с ъгъл. В капака се изрязва отвор, в който се монтира маркуч за подаване на водата, необходима за преработката Стъпка 1: Самоделна мини инсталация за биогаз Стъпка 2: Свързващи части за преносим монтаж PVC тръби в отвора, изрязан в резервоара Стъпка 5: Правила за монтаж на тръбата за зареждане на суровините Стъпка 6: Монтаж на адаптера като фуния върху тръбата Стъпка 7: Монтиране и фиксиране на изходната тръба на инсталацията

Изграждане на типична инсталация за биогаз

Блокът се състои от няколко технологични звена.

реактор

Представлява интегралния стоманобетонен капацитет, тапициран с топлоизолация с няколко технологични отвора. Реакторът трябва да бъде херметически затворен, за да се предотврати навлизането на въздух във вътрешността му.

Система за хранене с биомаса

За зареждане на суровини заводът е оборудван с бункер. Тук отпадъците се подават ръчно или с помощта на конвейер.

Също така към реактора се подава тръба с гореща вода.

Агитатори

Смесващите лопатки са монтирани на вертикален вал, чийто ствол излиза през запечатан отвор в капака на реактора.

Устройството се задвижва от електродвигател през редуктор.

Двигателят може да се включва ръчно или автоматично.

Автоматизирана отоплителна система

Отоплението е монтирано в долната част на реактора. Топлоносителят може да бъде вода или електричество. Нагревателните елементи се включват от термостат, настроен на определена температура.

Сепаратор

Както бе споменато по-горе, биогазът е смес от различни газове. Сепараторът ви позволява да отделите метана от примесите за последваща доставка до потребителя.

Основни принципи

Биогазът е продукт, който се получава от разлагането на органична материя. В процеса на гниене/ферментация се отделят газове, чрез събиране на които можете да задоволите нуждите на собственото си домакинство. Оборудването, в което се извършва този процес, се нарича „инсталация за биогаз“.

В някои случаи добивът на газ е прекомерен, след което се съхранява в газови резервоари - за използване през периода на недостатъчното му количество. При правилна организация на газовия процес може да има твърде много газ, тогава излишъкът му може да бъде продаден. Друг източник на доходи са ферментиралите остатъци. Това е високоефективен и безопасен тор - в процеса на ферментация повечето микроорганизми умират, семената на растенията губят способността си за покълване, яйцата на паразитите стават нежизнеспособни. Износът на такива торове в полетата има положителен ефект върху производителността.

Условия за производство на газ

Процесът на образуване на биогаз възниква поради жизнената активност на различни видове бактерии, които се съдържат в самите отпадъци. Но за да могат те активно да „работят“, те трябва да създадат определени условия: влажност и температура. За създаването им се изгражда завод за биогаз.Това е комплекс от устройства, чиято основа е биореактор, в който се извършва разлагането на отпадъците, което е придружено от образуване на газ.

Организиране на цикъла на преработка на оборски тор и растителни отпадъци в биогаз

Има три начина на преработка на оборски тор в биогаз:

• Психофилен режим. Температурата в инсталацията за биогаз е от +5°C до +20°C. При такива условия процесът на разлагане е бавен, образува се много газ, качеството му е ниско.
• мезофилни. Устройството влиза в този режим при температури от +30°C до +40°C. В този случай мезофилните бактерии активно се размножават. В този случай се образува повече газ, процесът на обработка отнема по-малко време - от 10 до 20 дни.
• Термофилни. Тези бактерии се размножават при температури над +50°C. Процесът е най-бърз (3-5 дни), добивът на газ е най-голям (при идеални условия могат да се получат до 4,5 литра газ от 1 кг доставка). Повечето референтни таблици за добива на газ от обработката са дадени специално за този режим, така че когато използвате други режими, си струва да направите корекция надолу.

Най-трудното в инсталациите за биогаз е термофилният режим. Това изисква висококачествена топлоизолация на биогазова инсталация, отопление и система за контрол на температурата. Но на изхода получаваме максимално количество биогаз. Друга особеност на термофилната обработка е невъзможността за презареждане. Останалите два режима - психофилен и мезофилен - ви позволяват да добавяте ежедневно свежа порция приготвени суровини. Но в термофилния режим краткото време за обработка дава възможност биореакторът да се раздели на зони, в които ще се обработва неговият дял от суровини с различно време на зареждане.

Какво е

Съставът на биогаза е подобен на природния газ, произвеждан в търговската мрежа. Етапи на производство на биогаз:

1. Биореакторът е контейнер, в който биологичната маса се обработва от анаеробни бактерии във вакуум.
2. След известно време се отделя газ, състоящ се от метан, въглероден диоксид, сероводород и други газообразни вещества.
3. Този газ се пречиства и се отстранява от реактора.
4. Преработената биомаса е отличен тор, който се отстранява от реактора за обогатяване на полетата.

Производството на биогаз у дома е възможно, при условие че живеете на село и имате достъп до животински отпадъци. Това е добър вариант за гориво за животновъдни ферми и селскостопански предприятия.

Предимството на биогаза е, че намалява емисиите на метан и осигурява източник на алтернативна енергия. В резултат на преработката на биомаса се образува тор за зеленчукови градини и ниви, което е допълнително предимство.

За да направите свой собствен биогаз, трябва да изградите биореактор за обработка на оборски тор, птичи изпражнения и други органични отпадъци. Като суровини се използват:

• отпадъчни води;
• слама;
• трева;
• речна тиня.

Използване на слама за производство на биогаз

Важно е да се предотврати навлизането на химически примеси в реактора, тъй като те пречат на процеса на преработка.