Како направити биореактор својим рукама

Упутство за самоградњу

Ако нема искуства у склапању сложених система, има смисла покупити на мрежи или развити најједноставнији цртеж биогас постројења за приватну кућу.

Што је дизајн једноставнији, то је поузданији и издржљивији. Касније, када вештине изградње и руковања системом постану доступне, биће могуће преправити опрему или монтирати додатну инсталацију.

Скупе индустријске структуре укључују системе за мешање биомасе, аутоматско грејање, пречишћавање гаса итд. Опрема за домаћинство није тако тешка.Боље је саставити једноставну инсталацију, а затим додати елементе који треба да настану.

Приликом израчунавања запремине ферментора, вреди се фокусирати на 5 кубних метара. Таква инсталација вам омогућава да добијете количину гаса потребну за загревање приватне куће површине 50 квадратних метара, ако се као извор топлоте користи гасни котао или пећ.

Ово је просечан показатељ, јер калоријска вредност биогаса обично није већа од 6000 кцал/м3.

Да би процес ферментације текао мање-више стабилно, потребно је постићи исправан температурни режим. Да би се то урадило, биореактор се уграђује у земљану јаму или је унапред осмишљена поуздана топлотна изолација. Стално загревање подлоге може се обезбедити постављањем цеви за грејање воде испод основе ферментора

Изградња биогас постројења може се поделити у неколико фаза.

Фаза 1 - припрема јаме за биореактор

Скоро цео биогас постројење се налази под земљом, тако да много зависи од тога како је јама ископана и завршена. Постоји неколико опција за јачање зидова и заптивање јаме - пластични, бетонски, полимерни прстенови.

Најбоље решење је купити готове полимерне прстенове са празним дном. Они ће коштати више од импровизованих материјала, али није потребно додатно заптивање. Полимери су осетљиви на механички стрес, али се не плаше влаге и хемијски агресивних супстанци. Не могу се поправити, али ако је потребно, могу се лако заменити.

Интензитет ферментације супстрата и излаз гаса зависе од припреме зидова и дна биореактора, па се јама пажљиво ојачава, изолује и затвара. Ово је најтежа и дуготрајна фаза рада.

Фаза 2 - уређење одводње гаса

Куповина и уградња специјалних мешалица за биогас постројења је скупа. Систем се може смањити у цени опремањем одвода гаса. То је вертикално постављене полимерне канализационе цеви, у којима је направљено много рупа.

Приликом израчунавања дужине дренажних цеви треба се руководити планираном дубином пуњења биореактора. Врхови цеви морају бити изнад овог нивоа.

За одвод гаса можете одабрати металне или полимерне цеви. Први су јачи, док су други отпорнији на хемијски напад. Боље је дати предност полимерима, јер. метал ће брзо зарђати и иструнути

Супстрат се може одмах убацити у готов биореактор. Покривен је филмом тако да је гас који се ослобађа током процеса ферментације под благим притиском. Када купола буде спремна, обезбедиће нормално снабдевање биометаном кроз излазну цев.

Фаза 3 - уградња куполе и цеви

Завршна фаза у монтажи најједноставнијег постројења за биогас је уградња врха куполе. На највишој тачки куполе постављена је цев за одвод гаса и повучена до резервоара за гас, што је неопходно.

Капацитет биореактора је затворен чврстим поклопцем. Да би се спречило мешање биометана са ваздухом, опремљен је водени печат. Такође служи за пречишћавање гаса. Неопходно је обезбедити отпусни вентил који ће радити ако је притисак у ферментору превисок.

Више о томе како направити биогас од стајњака прочитајте у овом материјалу.

Слободни простор биореактора у одређеној мери обавља функције складишта гаса, али то није довољно за безбедан рад постројења.Гас се мора стално трошити, иначе је могућа експлозија од надпритиска испод куполе

Општи принципи

Биогас је производ који се добија разградњом органске материје. У процесу распадања/ферментације ослобађају се гасови, прикупљањем којих можете задовољити потребе сопственог домаћинства. Опрема у којој се одвија овај процес назива се „биогас постројење“.

У неким случајевима, излаз гаса је прекомеран, онда се складишти у резервоарима за гас - за употребу у периоду његове недовољне количине. Уз правилну организацију гасног процеса, може бити превише гаса, онда се његов вишак може продати. Други извор прихода су ферментисани остаци. Ово је високо ефикасно и безбедно ђубриво - у процесу ферментације већина микроорганизама умире, семе биљака губи способност клијања, јаја паразита постају неодржива. Извоз оваквих ђубрива на њиве позитивно утиче на продуктивност.

Услови за производњу гаса

Процес стварања биогаса настаје услед виталне активности различитих врста бактерија које се налазе у самом отпаду. Али да би активно „радили“, потребно је да створе одређене услове: влажност и температуру. За њихово стварање гради се биогас постројење. Ово је комплекс уређаја, чија је основа биореактор, у коме долази до разлагања отпада, што је праћено формирањем гаса.

Организација циклуса прераде стајњака и биљног отпада у биогас

Постоје три начина прераде стајњака у биогас:

• Психофилни режим. Температура у биогас постројењу је од +5°Ц до +20°Ц. У таквим условима, процес разлагања је спор, формира се много гаса, његов квалитет је низак.
• мезофилни.Јединица улази у овај режим на температурама од +30°Ц до +40°Ц. У овом случају, мезофилне бактерије се активно размножавају. У овом случају се формира више гаса, процес обраде траје мање времена - од 10 до 20 дана.
• Термофилни. Ове бактерије се размножавају на температурама изнад +50°Ц. Процес је најбржи (3-5 дана), принос гаса је највећи (у идеалним условима може се добити до 4,5 литара гаса од 1 кг испоруке). Већина референтних табела за принос гаса из прераде дате су посебно за овај режим, тако да када користите друге режиме, вреди извршити подешавање према доле.

Најтеже у биогас постројењима је термофилни режим. Ово захтева квалитетну топлотну изолацију биогас постројења, грејање и систем контроле температуре. Али на излазу добијамо максималну количину биогаса. Још једна карактеристика термофилне обраде је немогућност поновног пуњења. Преостала два режима - психофилни и мезофилни - омогућавају вам да свакодневно додајете свежу порцију припремљених сировина. Али, у термофилном режиму, кратко време обраде омогућава да се биореактор подели на зоне у којима ће се прерађивати његов део сировина са различитим временима пуњења.

Принцип рада биореактора

Шематски дијаграм биогас постројења Биореактор ради на органском отпаду, па је за његов континуирани рад неопходно стално присуство стајњака и другог пољопривредног отпада. Биогас који производи постројење је биолошки чисто гориво, а по перформансама је сличан природном гасу.

Рад биореактора је прерада органског отпада у гас и ђубриво. Да би се то урадило, они се стављају у биореакторски резервоар, где анаеробне бактерије прерађују биомасу. Да би се постигла правилна ферментација, ваздух не сме да улази у резервоар. Време обраде зависи од количине утовареног отпада. Емитовани гас се састоји од метана 60%, а угљен-диоксида - 35%. Остале нечистоће чине 5%. Добијени гас се пречишћава, а затим је спреман за употребу у кућним апаратима.

Додатни захтеви за сировине

Озбиљан проблем са којим се суочавају фарме које су инсталирале савремену опрему за производњу биогаса је то што сировина не би требало да садржи чврсте инклузије, камен, орах, комад жице или даске који случајно уђу у масу ће зачепити цевовод, онемогућити скупе фекалне пумпа или миксер.

Мора се рећи да дати подаци о максималном издању гаса из хране одговарају идеалним лабораторијским условима. Да би се ове бројке приближиле у стварној производњи, потребно је поштовати низ услова: одржавати потребну температуру, периодично мешати фино млевене сировине, додавати адитиве који активирају ферментацију итд. На импровизованој инсталацији, састављеној према препорукама чланака о „добијању биогаса сопственим рукама“, једва можете да достигнете 20% максималног нивоа, високотехнолошке инсталације могу да постигну вредности ​​​​​​​​​​

Довољно објективни подаци о максималном приносу биогаса за различите врсте сировина

Произвођачи и модели

Припремили смо кратак преглед најпопуларнијих модела руских произвођача, јер се не разликују од својих страних колега.

Поред тога, неки произвођачи нуде комплетну листу компоненти потребних за стварање потпуно аутономног постројења за биогас, док други производе само биореактор и неке повезане уређаје.

БиоМасх-20

Биогас постројење Пројектантског бироа Климов је погодно за прераду стајњака/ђубрива са садржајем влаге ≤90% укупне тежине 300–700 кг дневно уз додатак постељине (максимално 20% масе).

Биореактор је направљен од полиетилена, тако да не захтева одржавање и поправку.

Заједно са реактором се испоручују главни гасни држач и пумпа за његово пумпање (максимални притисак 2,8 МПа). Захваљујући тако високом притиску, гас се може пумпати у обичне гасне боце.

Такође у комплету:

• гасни генератор топлоте који производи 100 кВ дневно;
• електрогенератор на метан снаге 11 кВ;
• комплетан сет опреме за загревање дигестора;
• комплетан сет цевовода.

Серија "БИО"

Ове јединице које производи Агробиогас су дизајниране за прераду стајњака/измета тежине 10-350 тона дневно (у зависности од модела).

Предност ове серије је релативно ниска цена, међутим, само минимални сет опреме је укључен у пакет, тако да ће резервоари за гас и још много тога морати да се купују посебно.

Серија "СБГ"

Ову серију биогасних комплекса производи компанија Киров СелкхозБиоГаз.

Захваљујући индивидуалном приступу сваком клијенту, компанија нуди не само готове комплете, већ и производњу таквих производа за специфичне услове.

Асортиман модела укључује инсталације способне да прераде од 100 килограма до 1000 тона измета дневно.

Пакет укључује сву неопходну опрему за постављање пуноправне линије за прераду стајњака у гас и пречишћавање производа.

Серија "БУГ"

Серију биогас постројења "БУГ" производи удружење предузећа "БМП". Ова серија укључује биореакторе мале запремине (0,5–12 м3) опремљене држачима гаса капацитета 1–2 м3.

Дакле, главни купци ове серије биогас постројења за производњу стајњака и стајњака су мале фарме или домаћинства са великим бројем птица/стоке.

Серија "БГР"

Серију биогасних постројења "БГР" производи предузеће "БиоГасРуссиа" које се налази у Јаранску. Најмања јединица ове серије (БГР-12) је способна да преради 500-900 кг измета дневно, а запремина њеног биореактора је 12 м3.

Запремина реактора и маса дневног уноса стајњака за већа постројења ове серије се договарају појединачно, захваљујући чему купац добија апарат или чак постројење које најбоље одговара његовим потребама.

Као део постројења велике запремине, могу се укључити и вертикални и хоризонтални дигестори, о томе се расправља приликом наручивања.

Поред тога, БиоГасРуссиа нуди читав низ неопходне опреме, захваљујући којој постројење за биогас може да ради у потпуно аутономном режиму - без прикључења на електричне или гасне мреже.

Начини опремања инсталације грејањем

Постоји неколико начина за уградњу грејања у биореактор.

• Један од њих укључује повезивање станице на систем грејања. Ово се ради у облику завојнице. Његову уградњу треба извршити испод реактора.
• Друга метода укључује уградњу електричног грејног елемента у подножје резервоара.
• Други начин организовања грејања подразумева коришћење електричних система грејања за загревање резервоара.

Ако користите аутоматизоване системе за организовање грејања, онда ће се уређај укључити без ваше помоћи када хладна биомаса уђе у реактор. Када се сировина загреје до подешене температуре, систем грејања ће се искључити.

Да бисте сопственим рукама направили висококвалитетно постројење за биогас, потребно је припремити цртеже пре почетка рада, на које се морате фокусирати приликом извођења радова. Грејни елементи се могу монтирати у котлове за топлу воду, тако да морате водити рачуна о куповини неопходне гасне опреме.

Да бисте повећали количину произведеног биогаса, поред грејања, своје постројење можете опремити и уређајем за мешање биомасе. Да бисте то урадили, мораћете да проведете неко време и направите уређај који ће радити на исти начин као и обичан миксер за домаћинство. Уз помоћ осовине ће се покренути. Потоњи се мора извући кроз рупе на поклопцу.

Како изградити биореактор (инсталацију) својим рукама

Биогасна постројења која издвајају гас из стајњака могу се лако саставити сопственим рукама на сопственој локацији. Пре састављања биореактора за прераду стајњака, вреди нацртати цртеже и пажљиво проучити све нијансе, јер. Контејнер који садржи велику количину експлозивног гаса може бити извор велике опасности ако се неправилно користи или ако постоје грешке у дизајну инсталације.

Биогас схема

Капацитет биореактора се израчунава на основу количине сировине која се користи за производњу метана. Да би услови рада били оптимални, посуда реактора се пуни отпадом најмање две трећине. У ове сврхе се користи дубока рупа. Да би непропусност била висока, зидови јаме су ојачани бетоном или ојачани пластиком, понекад се у јаму уграђују бетонски прстенови. Површина зидова се третира растворима за изолацију влаге. Непропусност је неопходан услов за ефикасан рад инсталације. Што је контејнер боље изолован, то је већи квалитет и количина произведеног гаса. Поред тога, производи распадања отпада су токсични и, ако исцуре, могу бити штетни по здравље.

У контејнер за отпад је уграђена мешалица. Одговоран је за мешање отпада током ферментације, спречавајући неравномерну расподелу сировина и стварање коре. Након мешалице, у гасификатор стајњака се монтира дренажна конструкција која олакшава уклањање гаса у резервоар и спречава цурење. Неопходно је уклонити гас из безбедносних разлога, као и побољшати квалитет ђубрива која преостају у реактору након завршене прераде. У доњем делу реактора направљена је рупа за излаз истрошених сировина. Рупа је опремљена чврстим поклопцем тако да опрема остаје херметички затворена.

Како обезбедити активност биомасе

За правилну ферментацију биомасе најбоље је загрејати смешу. У јужним регионима температура ваздуха доприноси почетку ферментације. Ако живиш даље северно или у средњој траци, можете повезати додатне грејне елементе.

За почетак процеса потребна је температура од 38 степени.Постоји неколико начина да се то обезбеди:

• Намотај испод реактора, повезан са системом грејања;
• Грејни елементи унутар резервоара;
• Директно загревање резервоара електричним грејачима.

Биолошка маса већ садржи бактерије које су потребне за производњу биогаса. Пробуде се и почињу да раде када температура ваздуха порасте.

Најбоље их је загревати аутоматским системима грејања. Укључују се када хладна маса уђе у реактор и аутоматски се искључују када температура достигне жељену вредност. Такви системи се уграђују у котлове за грејање воде, могу се купити у продавницама гасне опреме.

Ако обезбедите загревање на 30-40 степени, онда ће за обраду бити потребно 12-30 дана. Зависи од састава и запремине масе. Када се загреје на 50 степени, активност бактерија се повећава, а обрада траје 3-7 дана. Недостатак таквих инсталација је висока цена одржавања високе температуре. Они су упоредиви са количином примљеног горива, тако да систем постаје неефикасан.

Други начин за активирање анаеробних бактерија је мешање биомасе. Можете самостално уградити шахтове у котао и изнети ручку споља да промешате масу ако је потребно. Али много је згодније дизајнирати аутоматски систем који ће мешати масу без вашег учешћа.

ста је ово?

Биогас, који је еколошки прихватљиво гориво, добија се у биогас постројењима, јединицама, које представљају комплекс техничких структура и апарата комбинованих у јединствен технолошки циклус.

Комплетан сет биогас постројења може бити различит у зависности од његовог капацитета, врсте сировине и финалног производа добијеног у виду топлотне или електричне енергије, обе врсте енергије или само биогаса који се користи у кућне гасне пећи и као гориво за аутомобиле.

Стандардна инсталација се састоји од следећих компоненти и склопова:

• Резервоар за складиштење, у коме се акумулирају сировине које се користе за производњу биогаса;
• Мешалице и млинови различитих дизајна, деле велике фракције сировина на мање;
• Гасхолдер, херметички затворена посуда која служи као резервоар за складиштење насталог гаса;
• Реактор, контејнер или резервоар у коме се одвија процес формирања биогорива;
• Системи за снабдевање сировинама реактора постројења;
• Систем за преношење добијеног горива из реактора и држача гаса, даље у фазе прераде и конверзије у друге врсте енергије;
• Системи аутоматизације, заштите и управљања за производњу гаса и производа његове прераде.

На горњем дијаграму је конвенционално приказан технолошки циклус производње биогаса коришћењем течних и чврстих сировина, уз његову даљу прераду и производњу топлотне и електричне енергије.

Предности коришћења биотехнологије

Технологија добијања биогорива из различитих природних извора није нова. Истраживања у овој области започела су крајем 18. века, а успешно су се развијала у 19. веку. У Совјетском Савезу, прва биоенергија је створена четрдесетих година прошлог века.

Биотехнологије се дуго користе у многим земљама, али данас су од посебног значаја.Због погоршања еколошке ситуације на планети и високе цене енергије, многи окрећу поглед ка алтернативним изворима енергије и топлоте.

Технологија прераде стајњака у биогас омогућава смањење количине штетних емисија метана у атмосферу и добијање додатног извора топлотне енергије

Наравно, стајњак је веома вредно ђубриво, а ако на фарми постоје две краве, онда нема проблема са његовом употребом. Друга ствар је када су у питању фарме са крупним и средњим сточним фондом, где се годишње формирају тоне смрдљивог и трулог биолошког материјала.

Да би се стајњак претворио у висококвалитетно ђубриво, потребна су подручја са одређеним температурним режимом, а то су додатни трошкови. Због тога га многи фармери складиште тамо где је потребно, а затим га однесу на њиве.

У зависности од количине произведених сировина дневно, потребно је одабрати димензије инсталације и степен њене аутоматизације.

Ако се не поштују услови складиштења, из стајњака испарава до 40% азота и главни део фосфора, што значајно погоршава његове показатеље квалитета. Осим тога, гас метан се ослобађа у атмосферу, што негативно утиче на еколошку ситуацију планете.

Савремене биотехнологије омогућавају не само да се неутралишу штетни утицаји метана на животну средину, већ и да он служи за добробит човека, уз извлачење значајних економских користи.Као резултат прераде стајњака настаје биогас из којег се потом могу добити хиљаде кВ енергије, а производни отпад је веома вредно анаеробно ђубриво.

За и против биолошке методе

Дизајн биогас постројења је одговорна фаза, стога је пре доношења коначне одлуке боље одмерити предности и недостатке ове методе.

Предности такве производње укључују:

1. Рационално коришћење органског отпада. Захваљујући инсталацији, могуће је спровести у дело оно што би иначе било само смеће које загађује животну средину.
2. Неисцрпност сировина. Природни гас и угаљ ће пре или касније нестати, али за оне који имају своју привреду стално ће се јављати неопходан отпад.
3. Мала количина угљен-диоксида. Испушта се у атмосферу приликом коришћења биогаса, али угљен-диоксид не може негативно утицати на еколошку ситуацију.
4. Несметан и ефикасан рад биогас постројења. За разлику од соларних колектора или ветрењача, производња биогаса не зависи од спољашњих услова.
5. Смањен ризик коришћењем више инсталација. Велики биореактори су увек велика претња, али се могу елиминисати прављењем система од неколико ферментора.
6. Добијање висококвалитетног ђубрива.
7. Мала уштеда енергије.

Још један плус је могућа корист за стање тла. Неке биљке су посађене на локацији посебно за биомасу. У овом случају можете одабрати оне који могу побољшати квалитет тла. Пример је сирак, који смањује његову ерозију.

Свака врста алтернативних извора има своје недостатке. Биогас постројења нису изузетак. Лоша страна је:

• повећан ризик од опреме;
• трошкови енергије потребни за прераду сировина;
• занемарљив излаз биогаса због мале запремине домаћих система.

Најтеже је направити биогас постројење дизајнирано за најефикаснији, термофилни режим. Трошкови у овом случају обећавају да ће бити озбиљни. Такав дизајн биогас постројења најбоље је препустити професионалцима.

Какве услове треба да створи биоинсталација?

Најважнији услови који обезбеђују најудобније услове за активност метаногена су:

• недостатак снабдевања кисеоником (затегнутост);
• константна температура која одговара врсти процеса који се одвијају у реактору;
• подесиви прилив свежег материјала;
• подесиво уклањање гаса и отпада одвојено за течне и чврсте фракције;
• редовно мешање садржаја, спречавање раздвајања на чврсту и течну фракцију.

Непропусност треба комбиновати са могућношћу одржавања и поправке унутрашњег простора, јер су садржаји биореактора веома агресивне супстанце.

Да би се створила довољна температура, која у већини случајева знатно премашује спољашњу температуру, дигестори су изоловани и опремљени грејним елементима.

Да би производња метана била на високом нивоу, потребно је благовремено уклањати отпад овог процеса, односно процесну воду и муљ (сапропел). Ово се ради помоћу цеви и хидрауличних заптивки или других уређаја за закључавање који спречавају излазак генерисаног гаса.

Мешање се врши механички, доводећи цео садржај дигестора у кружно и вертикално кретање, због чега се одвојени слојеви различите густине мешају и формирају један слој са истим садржајем влаге у било којој области.

Шта је биогас и како се може користити?

Власници окућница знају да састављањем било које биљне сировине, птичјег измета и стајњака, након неког времена можете добити драгоцено органско ђубриво. Али мало њих зна да се биомаса не разграђује сама, већ под утицајем разних бактерија.

Прерађујући биолошки супстрат, ови сићушни микроорганизми ослобађају отпадне производе, укључујући мешавину гасова. Највећи део (око 70%) је метан - исти гас који гори у горионицима кућних пећи и котлова за грејање.

Идеја да се оваква еко-горива користе за различите потребе домаћинства није нова. Уређаји за његово вађење коришћени су у древној Кини. Могућност коришћења биогаса истраживали су и совјетски иноватори 60-их година прошлог века. Али технологија је доживела прави препород почетком 2000-их. Тренутно се биогасна постројења активно користе у Европи и САД за грејање дома и друге потребе.

Препоручена запремина биореактора

За одређивање потребне запремине реактора за прераду биомасе потребно је израчунати количину произведеног стајњака током дана. Обавезно је узети у обзир врсту коришћених сировина, температурни режим који ће се одржавати у инсталацији. Резервоар који се користи треба да буде напуњен до 85-90% запремине. Преосталих 10% је неопходно за акумулацију добијеног биолошког гаса.

Трајање циклуса обраде се нужно узима у обзир. Када се температура одржава на +35 ° Ц, то је 12 дана. Не смемо заборавити да се коришћене сировине разблажују водом пре слања у реактор. Због тога се његова количина узима у обзир пре израчунавања запремине резервоара.