Kako dobiti bioplin iz gnojiva: pregled osnovnih načela i dizajn proizvodnog postrojenja

Poljoprivrednici se godišnje suočavaju sa problemom zbrinjavanja gnojiva. Značajna sredstva koja su potrebna za organiziranje njegovog izvoza i ukopa nisu nigdje. Ali postoji način da ne samo da uštedite novac, već i natjerate da ovaj prirodni proizvod poslužite u svoje dobro.

Ljubitelji vlasništva već dugo koriste ekotehnologiju koja im omogućuje dobivanje bioplina iz gnojiva i dobivanje rezultata kao goriva.

Stoga će se naš materijal usredotočiti na tehnologiju proizvodnje bioplina, razgovarat ćemo i o tome kako izgraditi bioenergetsku instalaciju.

Prednosti upotrebe biotehnologije

tehnologija proizvodnja biogoriva iz različitih prirodnih izvora nije novo. Istraživanja na ovom području započela su krajem 18. stoljeća, a uspješno se razvijala u 19. stoljeću. U Sovjetskom Savezu, prva bioenergetska postrojenja nastala su četrdesetih godina prošlog stoljeća.

Biotehnologije se dugo koriste u mnogim zemljama, ali danas one dobivaju poseban značaj. Zbog pogoršanja stanja okoliša na planeti i visokih troškova energije, mnogi okreću pogled prema alternativnim izvorima energije i topline.

Tehnologija za preradu stajskog gnoja u bioplin omogućava smanjenje količine štetnih emisija metana u atmosferu i dobivanje dodatnog izvora toplinske energije

Naravno, stajski gnoj je vrlo vrijedno gnojivo, a ako na farmi imaju dvije krave, onda nema problema s njegovom uporabom. Još jedna stvar kada su u pitanju farme s velikim i srednjim stokom, gdje se godišnje formiraju tone gnojeg i trulog biološkog materijala.

Da bi se gnoj pretvorio u visokokvalitetno gnojivo, potrebna su vam područja s određenim temperaturnim režimom, a to je dodatni trošak. Stoga ga mnogi poljoprivrednici skladište tamo gdje je potrebno, a potom ga odvode na polja.

Ovisno o količini proizvedenih sirovina dnevno, treba odabrati dimenzije instalacije i stupanj njegove automatizacije

Ako se ne poštuju uvjeti skladištenja, do 40% dušika i glavni dio fosfora nestaju iz gnoja, što značajno pogoršava njegove pokazatelje kvalitete. Osim toga, plin metan ispušta se u atmosferu, što negativno utječe na ekološku situaciju planete.

Suvremena biotehnologija omogućava ne samo neutralizirati štetne učinke metana na okolinu, već i učiniti da on služi u korist čovjeka, istodobno izvlačeći znatne ekonomske koristi. Kao rezultat toga Nastaje gnojenje koji prerađuje biopliniz kojeg tada možete dobiti tisuće kW energije, a otpadni proizvodi su vrlo vrijedno anaerobno gnojivo.

Mehanizam tvorbe plina iz organskih sirovina

Bioplin je isparljiva tvar bez boje ili bilo kakvog mirisa, a sadrži do 70% metana. Po svojim pokazateljima kvalitete približava se tradicionalnoj vrsti goriva - prirodnom plinu. Ima dobru kalorijsku vrijednost, 1m³ bioplin emitira onoliko topline koliko se dobije spaljivanjem jednog i pol kilograma ugljena.

Formiranje bioplina dugujemo anaerobnim bakterijama, koje aktivno rade na razgradnji organskih sirovina, koje se koriste za gnojenje domaćih životinja, izmet ptica, otpad iz bilo koje biljke.

U samostalnoj proizvodnji bioplina mogu se koristiti ptičji izmet i otpadni proizvodi male i velike stoke. Sirovine se mogu koristiti u čistom obliku i u obliku mješavine s uključenjem trave, lišća, starog papira

Za aktiviranje procesa potrebno je stvoriti povoljne uvjete za život bakterija. Oni bi trebali biti slični onima u kojima se mikroorganizmi razvijaju u prirodnom rezervoaru - u želucu životinja, gdje ima topline i nema kisika.

Zapravo, to su dva glavna uvjeta koja pridonose čudesnoj pretvorbi trulog gnoja u ekološki prihvatljivo gorivo i vrijedna gnojiva.

Za dobivanje bioplina potreban je zapečaćeni reaktor bez pristupa zraka, gdje će se odvijati proces fermentacije gnoja i njegova raspada na komponente:

• metan (do 70%);
• ugljični dioksid (približno 30%);
• ostale plinovite tvari (1-2%).

Rezultirajući plinovi dižu se u spremnik, odakle se potom ispumpavaju, a rezidualni proizvod se taloži - visokokvalitetno organsko gnojivo koje je zadržalo sve vrijedne tvari koje se nalaze u gnoju - dušik i fosfor te je uslijed obrade izgubio značajan dio patogenih mikroorganizama.

Bioplinski reaktor mora imati potpuno zapečaćenu strukturu u kojoj nema kisika, inače će proces raspadanja gnoja biti izuzetno spor

Drugi važan uvjet za učinkovito razgradnju stajskog gnoja i stvaranje bioplina je poštivanje temperaturnog režima. Bakterije koje sudjeluju u procesu aktiviraju se na temperaturi od +30 stupnjeva.

Štoviše, u gnoju se nalaze dvije vrste bakterija:

• mezofilne. Njihova vitalna aktivnost događa se na temperaturi od +30 - +40 stupnjeva;
• termofilne. Za njihovu reprodukciju potrebno je promatrati temperaturni režim od +50 (+60) stupnjeva.

Vrijeme obrade sirovina u biljkama prve vrste ovisi o sastavu smjese i kreće se od 12 do 30 dana. Istovremeno, 1 litra korisnog područja reaktora daje 2 litre biogoriva. Kada se koriste postrojenja drugog tipa, vrijeme proizvodnje konačnog proizvoda skraćuje se na tri dana, a količina bioplina povećava se na 4,5 litre.

Učinkovitost termofilnih postrojenja vidljiva je golim okom, međutim, troškovi njihovog održavanja su vrlo visoki, pa prije nego što odaberete ovu ili onu metodu proizvodnje bioplina, morate pažljivo izračunati sve

Unatoč činjenici da je učinkovitost termofilnih postrojenja deset puta veća, oni se koriste puno rjeđe, jer je održavanje visokih temperatura u reaktoru povezano s velikim troškovima.

Održavanje i održavanje postrojenja mezofilnog tipa je jeftinije, pa ih većina farmi koristi za proizvodnju bioplina.

Prema kriterijima energetskog potencijala, bioplin je nešto inferiorniji od klasičnog plinskog goriva. Međutim, on sadrži sulfatne pare, čija prisutnost treba uzeti u obzir pri odabiru materijala za izgradnju instalacije

Proračuni učinkovitosti bioplina

Procijeniti sve prednosti korištenja alternativnih biogoriva pomoći će jednostavni izračuni. Jedna krava težina 500 kg dnevno proizvede oko 35-40 kg stajskog gnoja. Ova količina je dovoljna da dobijete oko 1,5 m³ bioplin, iz kojeg je zauzvrat moguće proizvesti 3 kW / h električne energije.

Pomoću podataka iz tablice lako je izračunati koliko m³ bioplin se može dobiti na izlazu u skladu s stokom dostupnom na farmi

Za dobivanje biogoriva možete koristiti ili jednu vrstu organske sirovine ili mješavinu nekoliko sastojaka koji imaju sadržaj vlage od 85-90%. Važno je da ne sadrže vanjske kemijske nečistoće koje nepovoljno utječu na proces prerade.

Najjednostavniji recept za smjesu izumio je 2000. godine jedan ruski seljak iz regije Lipetsk, koji je vlastitim rukama izgradio najjednostavnije postrojenje za proizvodnju bioplina. Pomiješao je 1500 kg kravljeg stajskog gnoja s 3.500 kg otpada iz različitih biljaka, dodao vodu (oko 65% mase svih sastojaka) i zagrijao smjesu na 35 stupnjeva.

Dva tjedna kasnije besplatno je gorivo spremno. Ova mala instalacija proizvela je 40 m³ plina dnevno, što je bilo dovoljno za grijanje kuće i zgrada domaćinstava šest mjeseci.

Mogućnosti za postrojenja za biogorivo

Nakon provedbe izračuna potrebno je utvrditi kako se postrojenje napravi kako bi se bioplin dobio u skladu s potrebama njegovog gospodarstva. Ako je broj stoke mali, tada je prikladna najjednostavnija opcija, koju je lako napraviti iz improviziranih sredstava vlastitim rukama.

Na velikim farmama koje imaju stalni izvor velike količine sirovina preporučljivo je izgraditi industrijski automatizirani sustav bioplina. U ovom slučaju, to je teško moguće bez uključivanja stručnjaka koji će razviti projekt i montirati instalaciju na profesionalnoj razini.

Dijagram jasno pokazuje kako djeluje industrijski automatizirani kompleks za proizvodnju bioplina. Izgradnju takve razmjera može se organizirati odjednom na nekoliko farmi u blizini

Danas postoji desetak tvrtki koje mogu ponuditi mnogo mogućnosti: od gotovih rješenja do razvoja pojedinačnog projekta.Da biste smanjili troškove izgradnje, možete surađivati ​​sa susjednim farmama (ako su dostupne u blizini) i izgraditi jednu jedinicu za svu proizvodnju bioplina.

Treba napomenuti da je za izgradnju čak i male instalacije potrebno izraditi odgovarajuće dokumente, napraviti dijagram toka, plan za postavljanje opreme i ventilaciju (ako je oprema instalirana u sobi), proći postupke odobrenja sa SES-om, vatrogasnom i plinskom inspekcijom.

Mini postrojenje za proizvodnju plina za potrebe malog privatnog gospodarstva može se izvesti vlastitom rukom, usredotočivši se na dizajn i specifičnosti instalacija uređaja, proizvedenih u industrijskom obimu.

Dizajn postrojenja za preradu gnoja i biljnih organskih tvari u bioplin ne razlikuje se po složenosti. Izvornik koji je izdala industrija sasvim je prikladan kao predložak za izgradnju vlastite mini tvornice

Nezavisni obrtnici koji odluče započeti izgradnju vlastite instalacije moraju se naručiti spremnikom za vodu, vodovodnim cijevima ili kanalizacijskim plastičnim cijevima, kutnim zavojima, brtvama i cilindrom za spremanje plina primljenog u instalaciju.

Značajke bioplinskog sustava

Punopravna bioplinska elektrana složen je sustav koji se sastoji od:

1. Bioreaktor, gdje je proces raspadanja gnoja;
2. Automatizirani sustav za dovod organskog otpada;
3. Uređaji za miješanje biomase;
4. Oprema za održavanje optimalnih temperaturnih uvjeta;
5. Spremnik za plin - spremnici za plin;
6. Prijemnik čvrstog otpada.

Sve gore navedene stavke ugrađuju se u industrijska postrojenja koja rade u automatskom načinu rada. Domaći reaktori u pravilu imaju pojednostavljeniji dizajn.

Dijagram prikazuje glavne komponente automatiziranog sustava za bioplin. Volumen reaktora ovisi o dnevnom unosu organskih sirovina. Za potpuno funkcioniranje instalacije, reaktor treba napuniti na dvije trećine

Načelo rada instalacije

Glavni element sustava je bioreaktor.Postoji nekoliko opcija za njegovo izvršavanje, glavna stvar je osigurati nepropusnost strukture i eliminirati ulazak kisika. Može se izraditi u obliku metalnog spremnika različitih oblika (obično cilindričnog) koji se nalazi na površini. Često se u te svrhe koriste 50 ccm praznih spremnika goriva.

Možete kupiti gotove spremnike sklopivog dizajna. Njihova prednost je mogućnost brzog rastavljanja i, ako je potrebno, prijevoz do drugog mjesta. Preporučljivo je koristiti industrijske površinske instalacije na velikim farmama u kojima je stalan priljev velike količine organskih sirovina.

Za manje seoske farme prikladnija je opcija postavljanja podzemnih spremnika. Podzemni bunker izgrađen je od opeke ili betona. U zemlju možete ukopati gotove spremnike, na primjer, metalne bačve, nehrđajući čelik ili PVC. Moguće je i površinsko podmetanje na ulici ili u posebno određenoj sobi s dobrom ventilacijom.

Za proizvodnju bioplinskog postrojenja, gotovi PVC spremnici mogu se kupiti i instalirati u sobi opremljenoj ventilacijskim sustavom

Bez obzira gdje se i kako nalazi reaktor, opremljen je spremnikom za punjenje gnoja. Prije utovara sirovine mora se podvrgnuti preliminarnoj pripremi: ona se drobi u frakcije ne više od 0,7 mm i razrjeđuje vodom. U idealnom slučaju sadržaj vlage u podlozi treba biti oko 90%.

Automatizirana postrojenja industrijskog tipa opremljena su sustavom za napajanje, uključujući prijemnik, u kojem se smjesa dovodi do potrebne vlage, cjevovod za opskrbu vodom i pumpnu jedinicu za ispumpavanje mase u bioreaktor.

U kućnim instalacijama koriste se zasebni spremnici za pripremu supstrata, gdje se otpad drobi i miješa s vodom. Zatim se masa ubaci u pretinac za primanje. U reaktorima koji se nalaze pod zemljom izvlači se spremnik za primanje supstrata, pripremljena smjesa gravitacijom teče kroz cjevovod u komoru za fermentaciju.

Ako se reaktor nalazi na zemlji ili u zatvorenom prostoru, ulazna cijev s prijemnim uređajem može se nalaziti na donjoj strani spremnika. Također je moguće cijev dovesti u gornji dio, a na vrat staviti zvono. U tom će slučaju biomasu morati pumpati.

U bioreaktoru je potrebno predvidjeti i ispust koji je napravljen gotovo na dnu spremnika na suprotnoj strani ulaznog spremnika. Pri podzemnom postavljanju odvodna cijev je postavljena koso prema gore i vodi do spremnika za otpad u obliku kutije pravokutnog oblika. Njegov gornji rub trebao bi biti ispod razine ulaznog otvora.

Ulazne i odvodne cijevi smještene su nagibno prema gore na različitim stranama spremnika, dok bi kompenzacijski spremnik u koji otpad ulazi trebao biti niži od spremnika za primanje.

Postupak se odvija na sljedeći način: ulazni spremnik prima novu seriju supstrata, koji se ulijeva u reaktor, a ista količina potrošene mase uspijeva se kroz cijev do prijemnika otpada, odakle se kasnije skuplja i koristi kao visokokvalitetno bio-gnojivo.

Skladištenje bioplina provodi se u spremniku za plin. Najčešće se nalazi izravno na krovu reaktora i ima oblik kupole ili konusa. Izrađena je od krovnog željeza, a zatim je, kako bi se spriječili korozivni procesi, obojana s nekoliko slojeva uljane boje.

U industrijskim postrojenjima, dizajniranim za primanje velike količine plina, spremnik za plin često se izrađuje u obliku zasebnog spremnika koji je s reaktorom spojen cjevovodom.

Plin dobiven kao rezultat fermentacije nije pogodan za upotrebu, jer sadrži veliku količinu vodene pare i u tom obliku neće sagorjeti. Da biste ga očistili od frakcija vode, plin se propušta kroz vodenu brtvu.Da biste to učinili, iz spremnika za plin uklanja se cijev, kroz koju bioplin ulazi u spremnik s vodom, a odatle se putem plastične ili metalne cijevi dovodi do potrošača.

Shema instalacije smještene pod zemljom. Ulaz i izlaz moraju biti smješteni na suprotnim stranama spremnika. Nad reaktorom se nalazi vodni zatvarač kroz koji se proizvedeni plin propušta u odvod

U nekim se slučajevima za pohranu plina koriste posebne plinske vrećice izrađene od polivinilklorida. Vreće se postavljaju pored jedinice i postepeno se pune plinom. Kako se punjenje elastični materijal napuhava, a volumen vrećica povećava, omogućavajući privremenu uštedu veće količine konačnog proizvoda.

Uvjeti za učinkovit rad bioreaktora

Za učinkovit rad postrojenja i intenzivno odvajanje bioplina nužna je ujednačena fermentacija organskog supstrata. Smjesa treba biti u stalnom pokretu. Inače, na njemu se formira kora, proces razgradnje usporava, što rezultira sa manje plina nego što se prvotno izračunalo.

Da bi se osiguralo aktivno miješanje biomase, potopni ili nagibni mikseri opremljeni električnim pogonom ugrađuju se u gornji ili bočni dio tipičnog reaktora. U obrtničkim instalacijama miješanje se vrši mehanički pomoću uređaja nalik kućnoj miješalici. Može se upravljati ručno ili opremiti električnim pogonom.

S vertikalnim rasporedom reaktora, ručica miješalice prikazana je u gornjem dijelu instalacije. Ako je spremnik postavljen vodoravno, puž je također smješten u vodoravnoj ravnini, a drška je smještena sa strane bioreaktora

Jedan od najvažnijih uvjeta za proizvodnju bioplina je održavanje potrebne temperature u reaktoru. Grijanje se može obaviti na više načina. U stacionarnim instalacijama koriste se automatizirani sustavi grijanja koji se uključuju kad temperatura padne ispod unaprijed određene razine i isključe se kada je postavljena potrebna temperatura.

Za grijanje možete koristiti plinski kotlovi, izvršite izravno grijanje električnim grijačima ili integrirajte grijaći element u bazu spremnika.

Da biste smanjili gubitak topline, preporuča se izgraditi mali okvir oko reaktora slojem staklene vune ili pokriti instalaciju toplinskom izolacijom. Ima dobra svojstva toplinske izolacije. polistirenska pjena i ostale njezine sorte.

Da biste opremili sustav grijanja na biomasu, moguće je izvući cjevovod iz grijanja kuće, koji se napaja reaktorom

Određivanje potrebnog volumena

Volumen reaktora se određuje na temelju dnevne količine gnoja proizvedenog na farmi. Također je potrebno uzeti u obzir vrstu sirovine, temperaturu i vrijeme fermentacije. Da bi instalacija u potpunosti radila, spremnik se napuni do 85-90% volumena, a najmanje 10% mora ostati bez ispuštanja plina.

Proces raspadanja organskih tvari u mezofilnom postrojenju pri prosječnoj temperaturi od 35 stupnjeva traje 12 dana, nakon čega se fermentirani ostaci uklanjaju, a reaktor se puni novim dijelom supstrata. Budući da se otpad razrjeđuje vodom do 90% prije slanja u reaktor, količina tekućine mora se uzeti u obzir i pri određivanju dnevnog opterećenja.

Na temelju gornjih pokazatelja, volumen reaktora bit će jednak dnevnoj količini pripremljenog supstrata (stajskog gnoja) pomnoženo sa 12 (vrijeme potrebno za raspadanje biomase) i povećano za 10% (količina slobodnog spremnika).

Podzemna gradnja

Sada razgovarajmo o najjednostavnijoj instalaciji koja vam omogućuje da dobijete bioplin kod kuće po najnižoj cijeni. Razmislite o izgradnji podzemnog sustava.Da biste ga napravili, morate iskopati rupu, njezina baza i zidovi izlijeni se pojačanim ekspandiranim glinenim betonom.

Na suprotnim stranama komore ubacuju se ulazni i izlazni otvori na koje su montirane nagnute cijevi za opskrbu supstrata i ispumpavanje potrošene mase.

Izlazna cijev promjera oko 7 cm trebala bi biti gotovo na samom dnu spremnika, drugi je njegov kraj ugrađen u kompenzacijsku posudu pravokutnog oblika, u koju će se pumpati otpad. Cjevovod za opskrbu supstrata udaljen je oko 50 cm od dna i promjera je 25-35 cm. Gornji dio cijevi ulazi u odjeljak za prijem sirovina.

Reaktor mora biti potpuno brtvljen. Da bi se isključila mogućnost prodiranja zraka, spremnik mora biti pokriven slojem hidroizolacije od bitumena

Gornji dio spremnika je držač plina s kupolom ili stožastog oblika. Izrađena je od metalnih limova ili krovnog željeza. Također je moguće dovršiti konstrukciju zidanjem, koje je zatim prekriveno čeličnom mrežom i ožbukano. Na vrhu spremnika za plin morate napraviti zapečaćen otvor, uklonite plinsku cijev koja prolazi kroz brtvu za vodu i instalirajte ventil za oslobađanje tlaka plina.

Za miješanje supstrata moguće je opremiti instalaciju sustavom odvodnje koji djeluje na principu prosipanja. Da biste to učinili, okomito pričvrstite plastične cijevi unutar strukture tako da je njihov gornji rub viši od sloja podloge. Napravite puno rupa u njima. Plin pod pritiskom će pasti, a dižući se mjehurići plina miješat će biomasu u spremniku.

Ako ne želite graditi betonski bunker, možete kupiti gotov PVC spremnik. Za održavanje topline mora biti okružen slojem toplinske izolacije - polistirenske pjene. Dno jame izliveno je armiranim betonom slojem od 10 cm. Ako spremnik ne prelazi 3 m3, mogu se koristiti spremnici izrađeni od polivinilklorida.

Zaključci i korisni video na temu

Kako napraviti najjednostavniju instalaciju iz obične bačve, naučit ćete ako gledate video:

Kako izgleda izgradnja podzemnog reaktora, možete vidjeti u videu:

Kako se gnoj ubacuje u podzemnu instalaciju, prikazano je u sljedećem videu:

Postrojenje za proizvodnju bioplina iz stajskog gnojiva značajno će uštedjeti na plaćanju topline i električne energije i dobro će poslužiti organskim materijalom, kojeg ima u izobilju na svakoj farmi. Prije početka gradnje potrebno je pažljivo izračunati i pripremiti sve.

Najjednostavniji reaktor možete napraviti u nekoliko dana vlastitim rukama, koristeći improvizirane alate. Ako je farma velika, najbolje je kupiti gotovu instalaciju ili se posavjetovati sa stručnjakom.

Ako imate bilo kakvih pitanja prilikom upoznavanja s predstavljenim informacijama ili imate prijedloge koje želite podijeliti s posjetiteljima web stranice, molimo ostavite komentare u polju ispod.