„Pasidaryk pats“ metanas iš mėšlo. Biodujų gamyklų gamyba savo rankomis. Kas yra biodujos ir kaip jos susidaro?

Pasaulinėms energijos kainoms kylant, daugelis kaimo gyventojų galvoja apie alternatyvius būdus jas pakeisti. Kai kurie išradėjai įrengė vėjo generatorius, kad aprūpintų savo namus elektra. Bet kaip dėl dujų? Juk liūto dalis šildymo išlaidų tenka apmokėti už sunaudotas dujas. Žmonės pradėjo galvoti, kaip patys pasisemti dujų. Tam buvo sukurtas bioreaktorius, kuris veikia žemės ūkio atliekomis. Paprastam kaimo gyventojui tai labai brangus įrengimas. Tačiau kai kurie išradėjai teigia, kad beveik kiekvienas savo kiemo savininkas gali savo rankomis pasigaminti bioreaktorių.

Bioreaktoriaus veikimo principas

Bioreaktorius veikia su organinėmis atliekomis, todėl nuolatiniam jo veikimui reikalingas nuolatinis mėšlo ir kitų žemės ūkio atliekų buvimas. Įrenginyje gaminamos biodujos yra biologiškai švarus kuras, o jo charakteristikos yra panašios į gamtines dujas.

Bioreaktoriaus darbas – organines atliekas perdirbti į dujas ir trąšas. Tam jie kraunami į bioreaktoriaus baką, kur anaerobinės bakterijos apdoroja biomasę. Norint pasiekti tinkamą fermentaciją, oras neturi patekti į baką. Apdorojimo laikas priklauso nuo pakrautų atliekų kiekio. Išleidžiamas dujas sudaro 60 % metano ir 35 % anglies dioksido. Kitos priemaišos sudaro 5 proc. Susidariusios dujos išvalomos ir yra paruoštos naudoti buitiniuose prietaisuose.

Pastaba! Perdirbtos medžiagos išimamos iš rezervuaro ir naudojamos kaip trąšos žemės ūkyje, o jos vietoje kraunamos naujos atliekos.

Paprasto bioreaktoriaus projektavimas

Paprasčiausią įrenginį, kurį galite sukurti savo rankomis, sudaro perdirbimo reaktorius, pakrovimo bakas, įėjimo liukas, atliekų surinkimo liukas, vandens sandariklis ir dujų išmetimo vamzdis. Norint geriau suprasti, yra paprasto dizaino bioreaktoriaus schema.

Bioreaktorius pagamintas iš gelžbetonio arba metalinio konteinerio ir sumontuotas pasirinktoje kiemo vietoje. Svarbiausia, kad instaliacija būtų visiškai sandari. Talpyklos dydis priklauso nuo pastovaus perdirbimui skirtų atliekų kiekio, kuris pakraunamas 2/3 jos dydžio. Nuoroda: iš 1 tonos atliekų perdirbimo metu gaunama 100 m 3 dujų. Remiantis šiais skaičiavimais, nepatartina montuoti mažo konteinerio. Juk gaunamų dujų kiekis priklauso nuo perdirbimui pakrautų atliekų kiekio. Vienas pagrindinių rezervuaro įrenginių yra atliekų surinkimo liukas, kuris turi būti sandariai uždarytas.

Pastaba! Panaudotos atliekos turi būti nuolat iškraunamos. Siekiant užtikrinti, kad liukas nesideformuotų dėl dažno atidarymo ir nebūtų dujų nuotėkio, būtina numatyti patikimą jo konstrukciją.

Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas rezervuaro konstrukcijai. Sienos ir dugnas turi turėti tvirtą betoninį pagrindą. Pilant reikia atlikti armatūrą. Tirpalui sukietėjus, paviršius apdorojamas hidroizoliacinėmis medžiagomis. Bako viršus yra pagamintas iš ugniai atsparių plytų, paklotų ant metalinio rėmo.

Šildymas biomase

Nuolatinis reaktoriaus darbas priklauso nuo bakterijų, sukeliančių biomasės fermentaciją, aktyvumo. Šaltoje masėje jie yra ramybės režimu. Kai jis įkaista iki reikiamos temperatūros, bakterijos vėl pradės savo darbą. Optimali fermentacijos temperatūra yra +38 º C. Šiltuose regionuose lauko oro temperatūra yra pakankama, kad reaktorius veiktų be šildymo. O šaltiems regionams turėsite įrengti šildymo sistemą. Šią problemą gali išspręsti po konteineriu sumontuotas šildymo gyvatukas. Jis yra prijungtas prie šildymo sistemos ir čiaupai (arba termostatas) reguliuoja karšto vandens cirkuliaciją, kad būtų palaikoma norima temperatūra.

Pastaba! Taip pat, kaip pasirinktinai, galite sumontuoti gyvatuką su elektriniais šildymo elementais. Jie prijungti prie automatikos sistemos, kuri reguliuoja šildymo temperatūrą. Norėdami tai padaryti, galite naudoti įprastą automatizavimą iš karšto vandens katilų.

Maišytuvas bioreaktoriui

Veikiant reaktoriui, siekiant geresnio bakterijų aktyvumo, žaliava turi būti periodiškai maišoma. Šį vaidmenį gali atlikti maišytuvo pavidalo įrenginys. Jo ašmenys yra konteinerio viduje, o velenas išeina į išorę. Maišytuvą varo elektros variklis. Toje vietoje, kur išeina velenas, turi būti sandarikliai, palaikantys kameros sandarumą.

Pastaba! Kai kuriais atvejais sandarus elektros variklis montuojamas tiesiai į konteinerį.

Dujų priėmimas

Reakcijos metu susidariusios dujos išleidžiamos per dujų išleidimo vamzdį, prijungtą prie viršutinio dangčio. Jis tiekiamas per vamzdį į vandens sandariklį, kuris neleis oro patekti į dujas. Vandens sandarikliu išgrynintos dujos siunčiamos į dujų baką tolesniam transportavimui vartotojui. Norėdami pagerinti sistemą, galite įdiegti du dujų bakus. Šioje sistemoje kondensatas nusės pirmajame inde, o slėginės dujos pumpuojamos į antrąjį. Norint valdyti dujų slėgį, būtina sumontuoti manometrą ir išleidimo vožtuvą. Viršijus dujų slėgį vožtuvas atsidarys ir perteklius bus išleistas.

Mažus įrenginius galima montuoti ir namuose. Atskirai pasakysiu, kad biodujų gamyba savo rankomis nėra kažkoks naujas išradimas. Net senovėje biodujos buvo aktyviai gaminamos namuose Kinijoje. Ši šalis vis dar pirmauja pagal biodujų įrenginių skaičių. Bet čia kaip savo rankomis pasidaryti biodujų gamyklą, ko tam reikia, kiek tai kainuos - pabandysiu visa tai papasakoti šiame ir tolesniuose straipsniuose.

Preliminarus biodujų gamyklos skaičiavimas

Prieš pradėdami pirkti ar savarankiškai montuoti biodujų gamyklą, turite adekvačiai įvertinti žaliavų prieinamumą, jų rūšį, kokybę ir nepertraukiamo tiekimo galimybę. Ne kiekviena žaliava yra tinkama biodujoms gaminti. Netinkamos žaliavos:

• žaliavos su dideliu lignino kiekiu;
• žaliavos, kuriose yra spygliuočių medžių pjuvenų (su dervų)
• kai drėgmė viršija 94 %
• pūvantis mėšlas, taip pat žaliavos, kuriose yra pelėsių arba sintetinių ploviklių.

Jei žaliava tinkama perdirbti, galite pradėti nustatyti bioreaktoriaus tūrį. Bendras mezofilinio režimo (biomasės temperatūra svyruoja nuo 25-40 laipsnių, dažniausias režimas) žaliavų tūris neviršija 2/3 reaktoriaus tūrio. Paros dozė yra ne didesnė kaip 10% visos pakrautos žaliavos.

Bet kuriai žaliavai būdingi trys svarbūs parametrai:

• tankis;
• pelenų kiekis;
• drėgmės.

Paskutiniai du parametrai nustatomi pagal statistines lenteles. Žaliava skiedžiama vandeniu, kad būtų pasiekta 80-92% drėgmė. Vandens ir žaliavų kiekio santykis gali svyruoti nuo 1:3 iki 2:1. Tai daroma siekiant suteikti substratui reikiamą sklandumą. Tie. užtikrinti pagrindo praėjimą per vamzdžius ir galimybę jį maišyti. Mažoms biodujų gamykloms substrato tankis gali būti lygus vandens tankiui.

Pabandykime nustatyti reaktoriaus tūrį naudodami pavyzdį.

Tarkime, ūkyje yra 10 galvijų, 20 kiaulių ir 35 vištos. Per parą susidaro šie ekskrementai: 1 galvijai 55 kg, 1 kiaulė 4,5 kg ir vištiena 0,17 kg. Paros atliekų tūris bus: 10x55+20x4,5+0,17x35 = 550+90+5,95 =645,95 kg. Suapvalinkime iki 646 kg. Kiaulių ir galvijų ekskrementų drėgnumas – 86 proc., vištų išmatų – 75 proc. Kad vištienos mėšle būtų 85 % drėgmės, reikia įpilti 3,9 litro vandens (apie 4 kg).

Pasirodo, paros žaliavos pakrovimo dozė bus apie 650 kg. Pilna reaktoriaus apkrova: OS=10x0,65=6,5 tonos, o reaktoriaus tūris AR=1,5x6,5=9,75 m³. Tie. mums reikės 10 m³ tūrio reaktoriaus.

Biodujų išeigos skaičiavimas

Lentelė biodujų išeigai apskaičiuoti priklausomai nuo žaliavos rūšies.

Jei imtume tą patį pavyzdį, tada kiekvienos rūšies žaliavos masę padauginus iš atitinkamų lentelės duomenų ir susumavus visus tris komponentus, gauname maždaug 27-36,5 m³ per dieną biodujų išeiga.

Norint susidaryti supratimą apie reikiamą biodujų kiekį, pasakysiu, kad vidutinei 4 asmenų šeimai maisto ruošimui reikės 1,8-3,6 m³. 100 m² patalpai šildyti – 20 m³ biodujų per dieną.

Reaktoriaus montavimas ir gamyba

Kaip reaktorius gali būti naudojamas metalinis rezervuaras, plastikinis konteineris arba jis gali būti pastatytas iš plytų ar betono. Kai kuriuose šaltiniuose teigiama, kad pageidaujama cilindro forma, tačiau kvadratinėse konstrukcijose, pastatytose iš akmens ar plytų, dėl žaliavų slėgio susidaro įtrūkimai. Nepriklausomai nuo formos, medžiagos ir įrengimo vietos, reaktorius turi:

• būti nepralaidūs vandeniui ir dujoms. Oro ir dujų maišymas reaktoriuje neturėtų vykti. Tarp dangtelio ir korpuso turi būti tarpiklis, pagamintas iš sandarios medžiagos;
• būti šilumos izoliacija;
• atlaikyti visas apkrovas (dujų slėgį, svorį ir kt.);
• turi liuką remonto darbams atlikti.

Reaktoriaus formos montavimas ir parinkimas atliekamas individualiai kiekvienam ūkiui.

Gamybos tema „Pasidaryk pats“ biodujų gamykla labai platus. Todėl šiame straipsnyje aš sutelksiu dėmesį į tai. Kitame straipsnyje kalbėsime apie likusių biodujų gamyklos elementų pasirinkimą, kainas ir kur jį galima įsigyti.

Reikalingos privalomos medžiagos:

• du konteineriai;
• jungiamieji vamzdžiai;
• vožtuvai;
• dujų filtras;
• sandarumą užtikrinančios priemonės (klijai, derva, sandariklis ir kt.);

Pageidautina:

• maišyklė su elektros varikliu;
• temperatūros jutiklis;
• slėgio matuoklis;

Žemiau pateikta seka tinka pietiniams regionams. Eksploatacijai bet kokiomis sąlygomis reikėtų pridėti reaktoriaus šildymo sistemą, kuri užtikrins indo įkaitinimą iki 40 laipsnių Celsijaus ir padidins šilumos izoliaciją, pavyzdžiui, aptvėrus konstrukciją šiltnamiu. Šiltnamį patartina uždengti juoda plėvele. Taip pat patartina prie dujotiekio pridėti kondensato nuvedimo įrenginį.

Paprastos biodujų gamyklos sukūrimas:

1. Sukurkite saugojimo konteinerį. Parenkame rezervuarą, kuriame bus kaupiamos susidariusios biodujos. Rezervuaras pritvirtintas vožtuvu ir aprūpintas manometru. Jei dujų suvartojimas yra pastovus, tada dujų bako nereikia.
2. Izoliuokite konstrukciją duobės viduje.
3. Sumontuokite vamzdžius.Į duobę tieskite vamzdžius žaliavoms pakrauti ir komposto humusui iškrauti. Reaktoriaus rezervuare padarytos įleidimo ir išleidimo angos. Reaktorius dedamas į duobę. Vamzdžiai yra prijungti prie skylių. Vamzdžiai sandariai tvirtinami klijais ar kitomis tinkamomis priemonėmis. Vamzdžių skersmuo mažesnis nei 30 cm prisidės prie jų užsikimšimo. Pakrovimo vieta turėtų būti parinkta saulėtoje pusėje.
4. Įdiekite liuką. Rektorius, aprūpintas liuku, palengvina remonto ir priežiūros darbus. Liukas ir reaktoriaus indas turi būti sandarūs guma. Taip pat galite sumontuoti temperatūros, slėgio ir žaliavos lygio jutiklius.
5. Pasirinkite konteinerį bioreaktoriui. Pasirinktas indas turi būti patvarus – kadangi fermentacija išskiria daug energijos; turi gerą šilumos izoliaciją; būti atsparus orui ir vandeniui. Geriausiai tinka kiaušinio formos indai. Jei tokio reaktoriaus statyba yra problematiška, tada gera alternatyva būtų cilindrinis indas su užapvalintais kraštais. Kvadratinės formos konteineriai yra mažiau efektyvūs, nes sukietėjusi biomasė kaupsis kampuose, todėl fermentacija bus sunki.
6. Paruoškite duobę.
7. Pasirinkite būsimo įrenginio montavimo vietą. Vietą patartina rinktis pakankamai toli nuo namų ir tokią, kad būtų galima iškasti duobę. Įdėjus jį į duobę, galite žymiai sutaupyti šilumos izoliacijos, naudojant pigias medžiagas, tokias kaip molis.
8. Patikrinkite gautos konstrukcijos sandarumą.
9. Paleiskite sistemą.
10. Pridėti žaliavų. Laukiame apie dvi savaites, kol įvyks visi reikalingi procesai.Būtina sąlyga dujų degimui – atsikratyti anglies dvideginio. Tam tiks įprastas filtras iš techninės įrangos parduotuvės. Naminis filtras pagamintas iš 30 cm ilgio dujotiekio gabalo, užpildyto sausa mediena ir metalo drožlėmis.

Sudėtis ir rūšys

Biodujos – tai dujos, gautos trifazio biocheminio proceso ant biomasės, vykstančio sandariomis sąlygomis, rezultatas.

Biomasės skilimo procesas vyksta nuosekliai: iš pradžių ją veikia hidrolizinės bakterijos, vėliau rūgštį formuojančios bakterijos ir galiausiai metaną formuojančios bakterijos. Medžiaga mikroorganizmams kiekviename etape yra ankstesnio etapo veiklos produktas.

Išėjimo metu apytikslė biodujų sudėtis atrodo taip:

• metanas (nuo 50 iki 70%);
• anglies dioksidas (nuo 30 iki 40%);
• vandenilio sulfidas (~2%);
• vandenilis (~1%);
• amoniakas (~1%);

Proporcijų tikslumui įtakos turi naudojamos žaliavos ir dujų gamybos technologija. Metanas gali degti; kuo didesnis jo procentas, tuo geriau.

Senovės kultūros, siekiančios daugiau nei tris tūkstančius metų (Indija, Persija ar Asirija), turi patirties naudojant degiąsias pelkių dujas. Mokslinis pagrindas susiformavo daug vėliau. Cheminę metano CH 4 formulę atrado mokslininkas Johnas Daltonas, o metano buvimą pelkių dujose atrado Humphry Davy. Antrasis pasaulinis karas suvaidino svarbų vaidmenį plėtojant alternatyviosios energijos pramonę, todėl kariaujančioms šalims reikėjo didžiulio energijos išteklių poreikio.

SSRS turėtos didžiulės naftos ir gamtinių dujų atsargos lėmė kitų energijos gamybos technologijų paklausą, biodujų tyrimai daugiausia buvo akademinio mokslo tema. Šiuo metu situacija taip pasikeitė, kad be pramoninės įvairių rūšių kuro gamybos, biodujų gamyklą savo reikmėms gali sukurti kiekvienas.

– įrangos komplektas, skirtas gaminti biodujas iš organinių žaliavų.

Pagal tiekiamos žaliavos tipą išskiriami šie biodujų įrenginių tipai:

• su maitinimu porcijomis;
• su nuolatiniu pašaru;

Biodujų jėgainės su nuolatiniu žaliavų tiekimu yra efektyvesnės.

Pagal žaliavų apdorojimo tipą:

1. Nėra automatinio maišymožaliavos ir palaikyti reikiamą temperatūrą – kompleksai su minimalia įranga, tinkami smulkiems ūkiams (1 diagrama).
2. Su automatiniu maišymu, tačiau nepalaikant reikiamos temperatūros – aptarnauja ir smulkius ūkius, efektyviau nei ankstesnis tipas.
3. Su reikiamos temperatūros palaikymu, bet be automatinio maišymo.
4. Su automatiniu žaliavų maišymu ir temperatūros palaikymu.

Veikimo principas

Organinių žaliavų pavertimo biodujomis procesas vadinamas fermentacija.Žaliavos kraunamos į specialų konteinerį, kuris užtikrina patikimą biomasės apsaugą nuo deguonies. Įvykis, įvykęs be deguonies įsikišimo, vadinamas anaerobiniu.

Specialių bakterijų įtakoje fermentacija pradeda vykti anaerobinėje aplinkoje. Vykstant fermentacijai žaliava pasidengia pluta, kurią reikia reguliariai naikinti. Naikinimas atliekamas kruopščiai maišant.

Turinį reikia maišyti bent du kartus per dieną, nepažeidžiant proceso sandarumo. Be plutos pašalinimo, maišymas leidžia tolygiai paskirstyti rūgštingumą ir temperatūrą organinės masės viduje. Dėl šių manipuliacijų susidaro biodujos.

Susidariusios dujos surenkamos į dujų baką ir iš ten vamzdžiais pristatomos vartotojui. Biotrąšos, gautos perdirbus žaliavą, gali būti naudojamos kaip maisto priedas gyvūnams arba dedamos į dirvą. Šios trąšos vadinamos komposto humusu.

Biodujų gamyklą sudaro šie elementai:

• homogenizavimo bakas;
• reaktorius;
• maišytuvai;
• rezervuaras (dujų laikiklis);
• šildymo ir vandens maišymo kompleksas;
• dujų kompleksas;
• siurblių kompleksas;
• separatorius;
• valdymo jutikliai;
• Instrumentuotė ir automatizavimas su vizualizacija;
• saugos sistema;

Pramoninio tipo biodujų gamyklos pavyzdys parodytas 2 diagramoje.

Naudojamos žaliavos

Skilus bet kokiai gyvūninei ar augalinei medžiagai, išsiskirs įvairaus laipsnio degiosios dujos. Įvairių kompozicijų mišiniai puikiai tinka žaliavoms: mėšlui, šiaudams, žolei, įvairioms atliekoms ir kt. Cheminei reakcijai reikalinga 70 % drėgmė, todėl žaliava turi būti skiedžiama vandeniu.

Valymo priemonių, chloro ir skalbimo miltelių buvimas organinėje biomasėje yra nepriimtinas, nes jie trukdo cheminėms reakcijoms ir gali pažeisti reaktorių. Taip pat reaktoriui netinka žaliavos su spygliuočių medžių pjuvenomis (turinčios dervų), turinčios didelę lignino dalį ir viršijančios 94% drėgmės slenkstį.

Daržovių. Augalinės žaliavos puikiai tinka biodujoms gaminti. Šviežia žolė duoda didžiausią kuro išeigą – iš tonos žaliavos gaunama apie 250 m 3 dujų, kurių metano dalis sudaro 70 %. Kukurūzų silosas kiek mažesnis – 220 m3. Burokėlių viršūnės – 180 m3.

Beveik bet kuris augalas, šienas ar dumbliai gali būti naudojami kaip biomasė. Taikymo trūkumas yra gamybos ciklo trukmė. Biodujų gavimo procesas trunka iki dviejų mėnesių. Žaliavos turi būti smulkiai sumaltos.

Gyvūnas. Atliekos iš perdirbimo įmonių, pieno gamyklų, skerdyklų ir kt. Tinka biodujų jėgainei. Didžiausią kuro išeigą užtikrina gyvuliniai riebalai - 1500 m 3 biodujų, kurių metano dalis sudaro 87%. Pagrindinis trūkumas yra trūkumas. Gyvulinės žaliavos taip pat turi būti sumaltos.

Ekskrementai. Pagrindinis mėšlo privalumas yra jo pigumas ir lengvas prieinamumas. Trūkumas – biodujų kiekis ir kokybė žemesnė nei iš kitų žaliavų rūšių. Arklių ir karvių ekskrementus galima apdoroti nedelsiant. Gamybos ciklas truks maždaug dvi savaites ir pagamins 60 m3 produkcijos su 60 % metano.

Vištienos ir kiaulių mėšlo tiesiogiai naudoti negalima, nes jie yra toksiški. Norint pradėti fermentacijos procesą, jie turi būti sumaišyti su silosu. Taip pat galima naudoti žmonių atliekas, tačiau nuotekos netinka, nes išmatų kiekis yra mažas.

Darbo schemos

1 schema – biodujų gamykla be automatinio žaliavų maišymo:

2 schema – pramoninė biodujų gamykla:

Kylančios energijos kainos verčia susimąstyti apie galimybę jomis apsirūpinti patiems. Vienas iš variantų – biodujų jėgainė. Jo pagalba iš mėšlo, išmatų ir augalų liekanų gaunamos biodujos, kurias išvalius galima panaudoti dujiniams prietaisams (krosnėms, katilams), pumpuoti į balionus ir panaudoti kaip kuras automobiliams ar elektros generatoriams. Apskritai mėšlą perdirbus į biodujas galima patenkinti visus namo ar ūkio energijos poreikius.

Biodujų gamyklos statyba yra būdas savarankiškai aprūpinti energijos ištekliais

Bendri principai

Biodujos – tai produktas, gaunamas skaidant organines medžiagas. Puvimo/fermentacijos metu išsiskiria dujos, kurias surinkę galite patenkinti savo namų ūkio poreikius. Įranga, kurioje vyksta šis procesas, vadinama „biodujų gamykla“.

Biodujų susidarymo procesas vyksta dėl įvairių bakterijų, esančių pačiose atliekose, gyvybinės veiklos. Tačiau norint, kad jie aktyviai „dirbtų“, jiems reikia sukurti tam tikras sąlygas: drėgmę ir temperatūrą. Joms sukurti statoma biodujų jėgainė. Tai prietaisų kompleksas, kurio pagrindas yra bioreaktorius, kuriame vyksta atliekų skilimas, kurį lydi dujų susidarymas.

Yra trys mėšlo perdirbimo į biodujas režimai:

• Psichofilinis režimas. Temperatūra biodujų gamykloje nuo +5°C iki +20°C. Tokiomis sąlygomis skilimo procesas vyksta lėtai, susidaro daug dujų, o jų kokybė žema.
• Mezofilinis. Įrenginys pereina į šį režimą esant temperatūrai nuo +30°C iki +40°C. Šiuo atveju mezofilinės bakterijos aktyviai dauginasi. Tokiu atveju susidaro daugiau dujų, apdorojimo procesas trunka trumpiau – nuo ​​10 iki 20 dienų.
• Termofilinis. Šios bakterijos dauginasi esant temperatūrai nuo +50°C. Procesas vyksta greičiausiai (3-5 dienos), dujų išeiga didžiausia (idealiomis sąlygomis su 1 kg pristatymu galite gauti iki 4,5 l dujų). Dauguma apdorojant dujų išeigai skirtų informacinių lentelių yra pateiktos būtent šiam režimui, todėl naudojant kitus režimus verta atlikti mažesnį koregavimą.

Sunkiausia biodujų jėgainėse įgyvendinti termofilinį režimą. Tam reikalinga kokybiška biodujų gamyklos šilumos izoliacija, šildymas ir temperatūros reguliavimo sistema. Tačiau išeigoje gauname maksimalų biodujų kiekį. Kitas termofilinio apdorojimo bruožas yra papildomos apkrovos neįmanoma. Likę du režimai – psichofilinis ir mezofilinis – leidžia kasdien pridėti šviežią porciją paruoštų žaliavų. Tačiau termofiliniame režime trumpas apdorojimo laikas leidžia padalyti bioreaktorių į zonas, kuriose bus apdorojama jų žaliavų dalis su skirtingu pakrovimo laiku.

Biodujų gamyklos diagrama

Biodujų gamyklos pagrindas yra bioreaktorius arba bunkeris. Jame vyksta rūgimo procesas, jame kaupiasi susidariusios dujos. Taip pat yra pakrovimo ir iškrovimo bunkeris, susidarančios dujos išleidžiamos per vamzdį, įkištą į viršutinę dalį. Toliau seka dujų valymo sistema – jos valymas ir slėgio dujotiekyje padidinimas iki darbinio slėgio.

Mezofiliniam ir termofiliniam režimams taip pat reikalinga bioreaktoriaus šildymo sistema, kad būtų pasiekti reikiami režimai. Tam dažniausiai naudojami pagamintu kuru varomi dujiniai katilai. Iš jo į bioreaktorių eina vamzdynų sistema. Paprastai tai yra polimeriniai vamzdžiai, nes jie geriausiai atlaiko buvimą agresyvioje aplinkoje.

Biodujų gamyklai taip pat reikia medžiagos maišymo sistemos. Fermentacijos metu viršuje susidaro kieta pluta, nusėda sunkios dalelės. Visa tai kartu pablogina dujų susidarymo procesą. Maišytuvai reikalingi vienodai apdorotos masės būklei palaikyti. Jie gali būti mechaniniai arba net rankiniai. Jie gali būti paleisti pagal laikmatį arba rankiniu būdu. Viskas priklauso nuo to, kaip pagaminta biodujų jėgainė. Automatizuotos sistemos įrengimas yra brangesnis, tačiau eksploatuojant reikia skirti minimalų dėmesį.

Pagal vietos tipą biodujų gamykla gali būti:

• Antžeminis.
• Pusiau įleidžiamas.
• Įleistas.

Įgilintus įrengti brangiau – reikia atlikti daug kasimo darbų. Bet kai naudojami mūsų sąlygomis, jie yra geresni - lengviau organizuoti izoliaciją, o šildymo išlaidos mažesnės.

Ką galima perdirbti

Biodujų gamykla iš esmės yra visaėdė – gali būti apdorojama bet kokia organinė medžiaga. Tinka bet koks mėšlas ir šlapimas, augalų liekanos. Plovikliai, antibiotikai ir cheminės medžiagos neigiamai veikia procesą. Patartina kuo labiau sumažinti jų suvartojimą, nes jie žudo juos apdorojančią florą.

Galvijų mėšlas laikomas idealiu, nes jame yra daug mikroorganizmų. Jei ūkyje nėra karvių, kraunant bioreaktorių, patartina įpilti šiek tiek mėšlo, kad substratas būtų apgyvendintas reikiama mikroflora. Augalų liekanos iš anksto susmulkinamos ir praskiedžiamos vandeniu. Augalinės medžiagos ir ekskrementai sumaišomi bioreaktoriuje. Šio „įdaro“ apdorojimas užtrunka ilgiau, tačiau dienos pabaigoje, esant teisingam režimui, gauname didžiausią produkto išeigą.

Vietos nustatymas

Siekiant kuo labiau sumažinti proceso organizavimo išlaidas, tikslinga biodujų gamyklą statyti arti atliekų šaltinio – šalia pastatų, kuriuose laikomi naminiai paukščiai ar gyvūnai. Patartina sukurti konstrukciją taip, kad apkrova vyktų gravitacijos būdu. Iš tvarto ar kiaulidės šlaite galima nutiesti vamzdyną, kuriuo mėšlas gravitacijos būdu tekės į bunkerį. Tai labai supaprastina reaktoriaus priežiūros ir mėšlo šalinimo užduotį.

Patartina biodujų gamyklą išdėstyti taip, kad atliekos iš ūkio galėtų tekėti gravitacijos būdu

Paprastai pastatai su gyvūnais yra tam tikru atstumu nuo gyvenamojo namo. Todėl susidariusias dujas reikės perduoti vartotojams. Tačiau nutiesti vieną dujotiekį pigiau ir lengviau nei organizuoti mėšlo transportavimo ir krovimo liniją.

Bioreaktorius

Mėšlo perdirbimo rezervuarams keliami gana griežti reikalavimai:

Visi šie reikalavimai statant biodujų gamyklą turi būti įvykdyti, nes užtikrina saugumą ir sukuria normalias sąlygas mėšlą perdirbti į biodujas.

Iš kokių medžiagų jis gali būti pagamintas?

Atsparumas agresyviai aplinkai yra pagrindinis reikalavimas medžiagoms, iš kurių galima pagaminti konteinerius. Substratas bioreaktoriuje gali būti rūgštus arba šarminis. Atitinkamai medžiaga, iš kurios pagamintas indas, turi gerai toleruoti įvairią aplinką.

Nedaug medžiagų atitinka šiuos prašymus. Pirmas dalykas, kuris ateina į galvą, yra metalas. Jis yra patvarus ir gali būti naudojamas bet kokios formos indams gaminti. Gerai tai, kad galite naudoti jau paruoštą konteinerį – kokį nors seną baką. Šiuo atveju biodujų gamyklos statyba užtruks labai mažai laiko. Metalo trūkumas yra tas, kad jis reaguoja su chemiškai aktyviomis medžiagomis ir pradeda byrėti. Norint neutralizuoti šį trūkumą, metalas padengiamas apsaugine danga.

Puikus pasirinkimas yra bioreaktoriaus talpykla, pagaminta iš polimero. Plastikas chemiškai neutralus, nepūva, nerūdija. Jums tereikia pasirinkti iš medžiagų, kurios gali atlaikyti užšalimą ir kaitinimą iki gana aukštos temperatūros. Reaktoriaus sienelės turi būti storos, geriausia – sustiprintos stiklo pluoštu. Tokie indai nėra pigūs, tačiau tarnauja ilgai.

Pigesnis variantas – biodujų gamykla su konteineriu iš plytų, betoninių blokelių ar akmens. Kad mūras atlaikytų dideles apkrovas, būtina mūrą armuoti (kas 3-5 eiles, priklausomai nuo sienos storio ir medžiagos). Užbaigus sienų statybos procesą, siekiant užtikrinti vandens ir dujų nepralaidumą, būtinas vėlesnis daugiasluoksnis sienų apdorojimas tiek viduje, tiek išorėje. Sienos tinkuotos cemento-smėlio kompozicija su reikalingas savybes suteikiančiais priedais (priedais).

Reaktoriaus dydžio nustatymas

Reaktoriaus tūris priklauso nuo pasirinktos temperatūros mėšlui perdirbti į biodujas. Dažniausiai pasirenkamas mezofilinis – jį lengviau prižiūrėti ir tai leidžia kasdien perkrauti reaktorių. Biodujų gamyba pasiekus normalų režimą (apie 2 dienas) yra stabili, be šuolių ar nuosmukių (kai susidaro normalios sąlygos). Šiuo atveju prasminga biodujų gamyklos tūrį skaičiuoti priklausomai nuo ūkyje per parą susidarančio mėšlo kiekio. Viskas nesunkiai apskaičiuojama remiantis vidutiniais statistiniais duomenimis.

Mėšlo skilimas mezofilinėje temperatūroje trunka nuo 10 iki 20 dienų. Atitinkamai tūris apskaičiuojamas padauginus iš 10 arba 20. Skaičiuojant būtina atsižvelgti į vandens kiekį, kuris būtinas, kad substratas būtų idealus – jo drėgnumas turi būti 85-90%. Rastas tūris padidinamas 50%, nes maksimali apkrova neturi viršyti 2/3 bako tūrio - dujos turi kauptis po lubomis.

Pavyzdžiui, ūkyje yra 5 karvės, 10 kiaulių ir 40 vištų. Rezultatas yra 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Kad vištienos mėšlas padidėtų iki 85% drėgnumo, reikia įpilti šiek tiek daugiau nei 5 litrus vandens (tai dar 5 kg). Bendras svoris 331,8 kg. Apdorojimui per 20 dienų jums reikia: 331,8 kg * 20 = 6636 kg - apie 7 kubinius metrus tik substratui. Rastą skaičių padauginame iš 1,5 (padidėja 50%), gauname 10,5 kub. Tai bus apskaičiuota biodujų gamyklos reaktoriaus tūrio vertė.

Pakrovimo ir iškrovimo liukai veda tiesiai į bioreaktoriaus baką. Kad substratas būtų tolygiai paskirstytas visame plote, jie gaminami priešinguose konteinerio galuose.

Įrengiant biodujų gamyklą giliai, pakrovimo ir iškrovimo vamzdžiai prie korpuso artėja smailiu kampu. Be to, apatinis vamzdžio galas turi būti žemiau skysčio lygio reaktoriuje. Tai neleidžia orui patekti į konteinerį. Taip pat ant vamzdžių, kurie įprastoje padėtyje uždaromi, montuojami sukamieji arba uždarymo vožtuvai. Jie atsidaro tik pakrovimo ar iškrovimo metu.

Kadangi mėšle gali būti didelių skeveldrų (kraiko elementų, žolės stiebų ir kt.), mažo skersmens vamzdžiai dažnai užsikemša. Todėl pakrovimui ir iškrovimui jie turi būti 20-30 cm skersmens, įrengti prieš biodujų gamyklos šiltinimo darbų pradžią, tačiau įrengus konteinerį vietoje.

Patogiausias biodujų gamyklos darbo režimas yra reguliarus substrato pakrovimas ir iškrovimas. Šią operaciją galima atlikti kartą per dieną arba kartą per dvi dienas. Mėšlas ir kiti komponentai preliminariai surenkami į rezervuarą, kur atnešami iki reikiamos būklės – susmulkinami, jei reikia, drėkinami ir sumaišomi. Patogumui šiame inde gali būti mechaninė maišyklė. Paruoštas substratas pilamas į priėmimo liuką. Jei priėmimo indą pastatysite saulėje, substratas bus iš anksto pašildytas, o tai sumažins reikiamos temperatūros palaikymo išlaidas.

Patartina skaičiuoti priėmimo bunkerio montavimo gylį, kad atliekos į jį patektų gravitacijos būdu. Tas pats pasakytina ir apie iškrovimą į bioreaktorių. Geriausias atvejis, jei paruoštas substratas juda gravitacijos būdu. O ruošimo metu jį atitvers langinė.

Siekiant užtikrinti biodujų gamyklos sandarumą, priėmimo bunkeryje ir iškrovimo zonoje esantys liukai turi turėti sandarinantį guminį tarpiklį. Kuo mažiau oro talpoje, tuo švaresnės bus dujos išleidimo angoje.

Biodujų surinkimas ir išvežimas

Biodujos iš reaktoriaus pašalinamos vamzdžiu, kurio vienas galas yra po stogu, kitas dažniausiai nuleidžiamas į vandens sandariklį. Tai talpa su vandeniu, į kurią išleidžiamos susidariusios biodujos. Vandens sandariklyje yra antras vamzdis - jis yra virš skysčio lygio. Į jį išeina švaresnės biodujos. Jų bioreaktoriaus išleidimo angoje įrengiamas dujų uždarymo vožtuvas. Geriausias variantas yra rutulinis.

Kokios medžiagos gali būti naudojamos dujų perdavimo sistemai? Cinkuoti metaliniai vamzdžiai ir dujotiekiai iš HDPE arba PPR. Jie turi užtikrinti sandarumą, siūlės ir sujungimai tikrinami muilo putomis. Visas vamzdynas surenkamas iš tokio paties skersmens vamzdžių ir jungiamųjų detalių. Jokių susitraukimų ar išsiplėtimų.

Valymas nuo nešvarumų

Apytikslė susidariusių biodujų sudėtis yra:

• metanas - iki 60%;
• anglies dioksidas - 35%;
• kitos dujinės medžiagos (įskaitant vandenilio sulfidą, kuris dujoms suteikia nemalonų kvapą) – 5 proc.

Kad biodujos būtų bekvapės ir gerai degtų, iš jų būtina pašalinti anglies dvideginį, sieros vandenilį, vandens garus. Anglies dioksidas pašalinamas vandens sandarikliu, jei į įrenginio dugną įpilama gesintų kalkių. Tokią žymę teks periodiškai keisti (kai tik dujos pradės degti blogiau, laikas ją keisti).

Dujų džiovinimas gali būti atliekamas dviem būdais – dujotiekyje darant vandens sandariklius – į vamzdį po vandens sandarikliais įstatant lenktas atkarpas, kuriose kaupsis kondensatas. Šio metodo trūkumas yra būtinybė reguliariai ištuštinti vandens sandariklį - jei yra daug surinkto vandens, jis gali blokuoti dujų praėjimą.

Antrasis būdas yra įdiegti filtrą su silikageliu. Principas toks pat kaip ir vandens sandariklio – dujos tiekiamos į silikagelį ir išdžiovinamos iš po dangčio. Naudojant šį biodujų džiovinimo būdą, silikagelis turi būti periodiškai džiovinamas. Norėdami tai padaryti, turite kurį laiką pašildyti mikrobangų krosnelėje. Jis įkaista, o drėgmė išgaruoja. Galite jį užpildyti ir vėl naudoti.

Vandenilio sulfidui pašalinti naudojamas filtras, pakrautas metalo drožlėmis. Į konteinerį galite įkelti senus metalinius šveitiklius. Valymas vyksta lygiai taip pat: dujos tiekiamos į apatinę metalu užpildytą talpyklos dalį. Jam praeinant, jis išvalomas nuo sieros vandenilio, susikaupusio viršutinėje laisvoje filtro dalyje, iš kurios išleidžiamas per kitą vamzdį/žarną.

Dujų bakas ir kompresorius

Išvalytos biodujos patenka į rezervuarą – dujų laikiklį. Tai gali būti sandarus plastikinis maišelis arba plastikinis indas. Pagrindinė sąlyga – sandarumas dujoms, forma ir medžiaga neturi reikšmės. Dujų laikiklis kaupia biodujų atsargas. Iš jo kompresoriaus pagalba tam tikro slėgio (nustatyta kompresoriaus) dujos tiekiamos vartotojui - į dujinę viryklę ar katilą. Šios dujos taip pat gali būti naudojamos elektros energijai gaminti naudojant generatorių.

Norint sukurti stabilų slėgį sistemoje po kompresoriaus, patartina įrengti imtuvą - nedidelį įtaisą slėgio šuolių išlyginimui.

Maišymo įrenginiai

Kad biodujų gamykla veiktų normaliai, būtina reguliariai maišyti skystį bioreaktoriuje. Šis paprastas procesas išsprendžia daugybę problemų:

• sumaišo šviežią krovinio dalį su bakterijų kolonija;
• skatina susidarančių dujų išsiskyrimą;
• išlygina skysčio temperatūrą, neįskaitant šiltesnių ir šaltesnių vietų;
• palaiko substrato vienalytiškumą, neleidžia kai kuriems komponentams nusėsti ar plaukti.

Paprastai nedidelėje naminėje biodujų gamykloje yra mechaniniai maišytuvai, kuriuos varo raumenų jėga. Didelio tūrio sistemose maišytuvai gali būti varomi varikliais, kurie įjungiami laikmačiu.

Antrasis būdas – maišyti skystį, pro jį praleidžiant dalį susidariusių dujų. Tam išėjus iš metatanko įrengiamas trišakis ir dalis dujų nuteka į apatinę reaktoriaus dalį, kur išeina per vamzdelį su skylutėmis. Ši dujų dalis negali būti laikoma suvartojimu, nes jos vis tiek vėl patenka į sistemą ir dėl to patenka į dujų baką.

Trečias maišymo būdas – išmatų siurbliais substratas išpumpuojamas iš apatinės dalies ir pilamas į viršų. Šio metodo trūkumas yra jo priklausomybė nuo elektros energijos prieinamumo.

Šildymo sistema ir šilumos izoliacija

Nekaitinant apdoroto skysčio, psichofilinės bakterijos dauginsis. Apdorojimo procesas šiuo atveju užtruks 30 dienų, o dujų išeiga bus nedidelė. Vasarą, jei yra šilumos izoliacija ir apkrovos pašildymas, galima pasiekti iki 40 laipsnių temperatūrą, kai prasideda mezofilinių bakterijų vystymasis, tačiau žiemą toks įrenginys praktiškai neveikia - procesai vyksta labai vangiai. . Žemesnėje nei +5°C temperatūroje jie praktiškai užšąla.

Ką šildyti ir kur dėti

Norėdami gauti geriausius rezultatus, naudokite šildymą. Racionaliausias yra vandens šildymas iš katilo. Katilas gali veikti elektra, kietuoju ar skystuoju kuru, taip pat galite jį šildyti pagamintomis biodujomis. Maksimali temperatūra, iki kurios reikia pašildyti vandenį, yra +60°C. Karštesni vamzdžiai gali sukelti dalelių prilipimą prie paviršiaus ir sumažinti šildymo efektyvumą.

Taip pat galite naudoti tiesioginį šildymą - įdėkite kaitinimo elementus, bet, pirma, sunku organizuoti maišymą, antra, substratas prilips prie paviršiaus, sumažindamas šilumos perdavimą, kaitinimo elementai greitai perdegs

Biodujų gamyklą galima šildyti naudojant standartinius šildymo radiatorius, tiesiog į gyvatuką susuktus vamzdžius arba suvirintus registrus. Geriau naudoti polimerinius vamzdžius - metalo-plastiko arba polipropileno. Tinka ir gofruoti nerūdijančio plieno vamzdžiai, juos lengviau montuoti, ypač cilindriniuose vertikaliuose bioreaktoriuose, tačiau banguotas paviršius išprovokuoja nuosėdų lipnumą, o tai nelabai gerai perduoda šilumą.

Siekiant sumažinti dalelių nusėdimo ant kaitinimo elementų galimybę, jie yra maišyklės zonoje. Tik šiuo atveju viskas turi būti suprojektuota taip, kad maišytuvas negalėtų liesti vamzdžių. Dažnai atrodo, kad šildytuvus geriau dėti apačioje, tačiau praktika parodė, kad dėl dugne esančių nuosėdų toks šildymas yra neefektyvus. Taigi racionaliau šildytuvus statyti ant biodujų gamyklos metatanko sienelių.

Vandens šildymo būdai

Priklausomai nuo vamzdžių išdėstymo būdo, šildymas gali būti išorinis arba vidinis. Įrengus viduje, šildymas yra efektyvus, tačiau šildytuvų remontas ir priežiūra neįmanoma nesustabdžius ir neišsiurbus sistemos. Todėl ypatingas dėmesys skiriamas medžiagų parinkimui ir sujungimų kokybei.

Šildymas padidina biodujų gamyklos našumą ir sumažina žaliavų apdorojimo laiką

Kai šildytuvai yra išorėje, reikia daugiau šilumos (biodujų gamyklos turinio šildymo kaina yra daug didesnė), nes daug šilumos sunaudojama šildant sienas. Tačiau sistemą visada galima remontuoti, o šildymas vienodesnis, nes aplinka šildoma nuo sienų. Kitas šio sprendimo privalumas – maišyklės negali pažeisti šildymo sistemos.

Kaip izoliuoti

Pirmiausia ant duobės dugno pilamas išlyginamasis smėlio sluoksnis, tada šilumą izoliuojantis sluoksnis. Tai gali būti molis, sumaišytas su šiaudais ir keramzitas, šlakas. Visus šiuos komponentus galima maišyti ir supilti atskirais sluoksniais. Jie išlyginami iki horizonto ir įrengiamas biodujų jėgainės pajėgumas.

Bioreaktoriaus šonus galima apšiltinti šiuolaikinėmis medžiagomis arba klasikiniais senamadiškais metodais. Vienas iš senamadiškų būdų – dengimas moliu ir šiaudais. Taikyti keliais sluoksniais.

Šiuolaikinės medžiagos yra didelio tankio ekstruzinis polistireninis putplastis, mažo tankio akytojo betono blokeliai ir kt. Technologiškai pažangiausias šiuo atveju yra poliuretano putos (PPU), tačiau jo pritaikymo paslaugos nėra pigios. Tačiau rezultatas yra vientisa šilumos izoliacija, kuri sumažina šildymo išlaidas. Yra ir kita šilumą izoliuojanti medžiaga – putplasčio stiklas. Jis labai brangus plokštėse, bet jo drožlės ar trupiniai kainuoja labai nedaug, o pagal charakteristikas beveik idealus: nesugeria drėgmės, nebijo užšalimo, gerai toleruoja statines apkrovas, turi mažą šilumos laidumą.

Tarkime, jūsų kaime gamtinių dujų nebuvo ir niekada nebus. Ir net jei yra, tai kainuoja. Nors tai yra eilės tvarka pigiau nei brangus šildymas elektra ir skystuoju kuru. Artimiausias granulių gamybos cechas yra už poros šimtų kilometrų, o transportas brangus. Kasmet vis sunkiau nusipirkti malkų, o kūrenti jomis – vargas. Atsižvelgiant į tai, idėja gauti nemokamų biodujų savo kieme iš piktžolių, vištų išmatų, mėgstamos kiaulės mėšlo ar savininko prieglaudos turinio atrodo labai viliojanti. Viskas, ką jums reikia padaryti, tai padaryti bioreaktorių! Per televiziją kalbama apie tai, kaip taupūs vokiečių ūkininkai šildo save „mėšlo“ ištekliais, o dabar jiems nebereikia jokio „Gazpromo“. Čia galioja posakis „nuima plėvelę nuo išmatų“. Internete gausu straipsnių ir vaizdo įrašų temomis „biodujos iš biomasės“ ir „pasidaryk pats biodujų gamykla“. Tačiau apie praktinį technologijos pritaikymą žinome mažai: visi kalba apie biodujų gamybą namuose, tačiau konkrečių pavyzdžių kaime, taip pat legendinį Yo-Mobile kelyje, mažai kas matė. Pabandykime išsiaiškinti, kodėl taip yra ir kokios yra pažangių bioenergijos technologijų perspektyvos kaimo vietovėse.

Kaip būtų nuostabu: truputį pasvajojau ant klozeto, o virdulys jau virė

Kas yra biodujos + šiek tiek istorijos

Biodujos susidaro dėl nuoseklaus trijų etapų biomasės skaidymo (hidrolizės, rūgšties ir metano susidarymo) įvairių tipų bakterijoms. Naudingas degusis komponentas yra metanas, taip pat gali būti vandenilio.

Bakterijų skilimo procesas, kurio metu susidaro degus metanas

Didesniu ar mažesniu mastu degios dujos susidaro irstant bet kokiems gyvūninės ir augalinės kilmės likučiams.

Apytikslė biodujų sudėtis, specifinės komponentų proporcijos priklauso nuo naudojamų žaliavų ir technologijos

Žmonės jau seniai bando naudoti tokį natūralų kurą, viduramžių kronikose yra užuominų apie tai, kad dabartinės Vokietijos žemumų regionų gyventojai prieš tūkstantmetį gaudavo biodujų iš pūvančios augalijos, panardindami odinius kailius į pelkių srutas. Tamsiais viduramžiais ir net šviesuolio amžiais talentingiausi meteoristai, kurie specialiai parinktos dietos dėka sugebėjo laiku išleisti ir uždegti gausius metano butelius, kėlė nuolatinį publikos džiaugsmą nuotaikinguose mugės pasirodymuose. Pramoninės biodujų gamyklos su įvairia sėkme pradėtos statyti XIX amžiaus viduryje. SSRS praėjusio amžiaus 80-aisiais buvo priimta valstybinė pramonės plėtros programa, bet neįgyvendinta, nors buvo paleista keliolika gamybos įrenginių. Užsienyje biodujų gamybos technologija tobulinama ir gana aktyviai propaguojama, bendras veikiančių įrenginių skaičius siekia keliasdešimt tūkstančių. Išsivysčiusiose šalyse (EEB, JAV, Kanadoje, Australijoje) tai labai automatizuoti dideli kompleksai, besivystančiose šalyse (Kinija, Indija) – pusiau rankų darbo biodujų gamyklos namams ir smulkiems ūkiams.

Biodujų jėgainių skaičiaus Europos Sąjungoje procentas. Aiškiai matosi, kad technologija aktyviai vystosi tik Vokietijoje, priežastis – solidžios vyriausybės subsidijos ir mokesčių lengvatos

Kokie yra biodujų naudojimo būdai?

Aišku, kad jis naudojamas kaip kuras, nes dega. Pramoninių ir gyvenamųjų pastatų šildymas, elektros gamyba, maisto gaminimas. Tačiau ne viskas taip paprasta, kaip rodo „YouTube“ pasklidę vaizdo įrašai. Biodujos turi stabiliai degti šilumą gaminančiuose įrenginiuose. Norėdami tai padaryti, jo dujų aplinkos parametrai turi atitikti gana griežtus standartus. Metano kiekis turi būti ne mažesnis kaip 65 % (optimalus 90-95 %), vandenilio neturi būti, vandens garai pašalinti, anglies dioksidas, likę komponentai inertiški aukštai temperatūrai. Neįmanoma naudoti „gyvūnų mėšlo“ kilmės biodujų, neišvalytų nuo nemalonaus kvapo priemaišų, gyvenamuosiuose pastatuose.

Normalizuotas slėgis yra 12,5 baro, jei vertė mažesnė nei 8-10 barų, šiuolaikinių šildymo įrangos ir virtuvės įrangos modelių automatika sustabdo dujų tiekimą. Labai svarbu, kad į šilumos generatorių patenkančių dujų charakteristikos būtų stabilios. Jei slėgis šokinėja už normalių ribų, vožtuvas veiks ir turėsite jį vėl įjungti rankiniu būdu. Blogai, jei naudojate pasenusius dujinius prietaisus, kuriuose nėra dujų valdymo sistemos. Geriausiu atveju gali sugesti katilo degiklis. Blogiausias scenarijus – dujos užges, bet jų tiekimas nesustos. Ir tai jau kupina tragedijos. Apibendrinkime tai, kas pasakyta: biodujų charakteristikos turi būti suderintos iki reikiamų parametrų, griežtai laikytis saugos priemonių.

Supaprastinta biodujų gamybos technologinė grandinė. Svarbus etapas yra atskyrimas ir dujų atskyrimas

Kokios žaliavos naudojamos biodujoms gaminti

• Augalinės žaliavos puikiai tinka biodujoms gaminti: iš šviežios žolės galima gauti didžiausią kuro išeigą – iki 250 m3 iš tonos žaliavos, metano iki 70 proc. Kiek mažiau, iš kukurūzų siloso galima gauti iki 220 m3, iš burokėlių viršūnių – iki 180 m3. Tinka bet kokie žalieji augalai, gerai dumbliai ir šienas (100 m3 tonai), tačiau vertingus pašarus kurui prasminga naudoti tik tada, kai yra akivaizdus jų perteklius. Metano išeiga iš minkštimo, susidariusio gaminant sultis, aliejus ir biodyzeliną, yra nedidelė, tačiau medžiaga taip pat laisva. Augalinės žaliavos trūkumas – ilgas gamybos ciklas, 1,5-2 mėn. Iš celiuliozės ir kitų lėtai irstančių augalinių atliekų galima gauti biodujų, tačiau efektyvumas itin mažas, metano susidaro mažai, o gamybos ciklas labai ilgas. Baigdami sakome, kad augalinės žaliavos turi būti smulkiai pjaustytos.
• Taip pat tinka gyvulinės kilmės žaliavos: tradiciniai ragai ir kanopos, pieninių, skerdyklų ir perdirbimo įmonių atliekos, taip pat susmulkintos. Turtingiausia „rūda“ yra gyvuliniai riebalai, aukštos kokybės biodujų, kurių metano koncentracija iki 87 %, išeiga siekia 1500 m3 iš tonos. Tačiau gyvulinės žaliavos trūksta ir, kaip taisyklė, joms randama kitokio panaudojimo.

Degios dujos iš ekskrementų

• Mėšlas yra pigus ir gausiai prieinamas daugelyje ūkių, tačiau biodujų derlingumas ir kokybė yra žymiai mažesni nei kitų rūšių. Karvių paplotėlius ir arklių obuolius galima naudoti grynus, fermentacija prasideda iš karto, biodujų išeiga yra 60 m2 iš tonos žaliavos su mažu metano kiekiu (iki 60%). Gamybos ciklas trumpas, 10-15 dienų. Kiaulių mėšlas ir vištų mėšlas yra toksiški – kad galėtų vystytis naudingosios bakterijos, jis sumaišomas su augalinėmis atliekomis ir silosu. Didelę problemą kelia ploviklių kompozicijos ir aktyviosios paviršiaus medžiagos, kurios naudojamos valant gyvulininkystės pastatus. Kartu su antibiotikais, kurie dideliais kiekiais patenka į mėšlą, jie slopina bakterijų aplinką ir stabdo metano susidarymą. Dezinfekavimo priemonių nenaudoti visiškai neįmanoma, o žemės ūkio įmonės, investavusios į dujų gamybą iš mėšlo, yra priverstos ieškoti kompromiso tarp higienos ir gyvūnų ligų kontrolės, viena vertus, ir bioreaktorių produktyvumo palaikymo. kitas.
• Taip pat tinka žmogaus ekskrementai, visiškai laisvi. Tačiau įprastų nuotekų naudojimas yra nepelningas, išmatų koncentracija yra per maža, o dezinfekavimo ir paviršiaus aktyviųjų medžiagų koncentracija yra didelė. Technologai teigia, kad juos būtų galima naudoti tik tuo atveju, jei „produktai“ tekėtų tik iš unitazo į kanalizacijos sistemą, su sąlyga, kad dubuo nuplaunamas tik vienu litru vandens (standartinis 4/8 l). Ir, žinoma, be ploviklių.

Papildomi reikalavimai žaliavoms

Rimta problema, su kuria susiduria ūkiai, įsirengę modernią biodujų gamybos įrangą – žaliavoje neturi būti kietų intarpų – netyčia į masę patekęs akmuo, veržlė, vielos gabalas ar lenta užkimš vamzdyną ir išjungs brangias išmatas. siurblys arba maišytuvas.

Reikia pasakyti, kad pateikti duomenys apie didžiausią dujų išeigą iš žaliavos atitinka idealias laboratorines sąlygas. Norint priartėti prie šių skaičių realioje gamyboje, turi būti įvykdytos kelios sąlygos: palaikyti reikiamą temperatūrą, periodiškai maišyti smulkiai sumaltas žaliavas, dėti fermentaciją aktyvinančių priedų ir kt. Laikinoje instaliacijoje, surinktoje pagal straipsnių rekomendacijas „gaminti biodujas savo rankomis“, vos įmanoma pasiekti 20% maksimalaus lygio, o aukštųjų technologijų įrenginiai leidžia pasiekti 60- 95 proc.

Gana objektyvūs duomenys apie didžiausią biodujų išeigą įvairių rūšių žaliavoms

Biodujų gamyklos projektavimas

• „Namų“ biodujų gamykla. Būtina turėti mažiausiai du sandarius indus, bioreaktorių ir talpyklą, į kurią dujos išleidžiamos per vamzdelį. Patartina turėti trečią indą, į kurį slėgiu bus pumpuojamos biodujos, tada antrajame iš dalies nusės drėgmė. Dizainas mažai kuo skiriasi nuo moonshine Still. Būtų gerai žaliavas nuolat maišyti, tam reikia maišytuvo ir elektros variklio arba sveiko, ištvermingo žmogaus. Neverta tikėtis didelio našumo ir geros biodujų kokybės.
• Pramoninis įrenginys biodujoms gaminti. Mes nesigilinsime į detales; geriau pateikti schemą:

Įrangą sudaro mažiausiai reaktorius ir dujų bakas, separatorius, maišytuvai, siurbliai, kompresorinė stotis, pastovios temperatūros palaikymo sistema, saugos įtaisai, valdymas. Procesams suintensyvinti taip pat naudojami kavitatoriai, aplinkos analizės ir aktyvatorių pridėjimo įrenginiai ir kt.

Susidariusių biodujų sudėtis turi būti normalizuota, po sandėliavimo jos tiekiamos į atskyrimo ir sorbcijos kolonėles, po to dujų talpykloje atkuriamos iki reikiamo slėgio ir tik tada patenka į vamzdyną, vedantį į šilumos generatorius.

Bioenergijos gamyba kaip modernaus gyvulininkystės komplekso dalis. Šiltnamių ir trąšų gamybos cecho įtraukimas padidina pelningumą.

Ar apsimoka gaminti biodujas?

Jau minėjome, kad išsivysčiusiose šalyse statomi dideli pramoniniai įrenginiai, o besivystančiose dažniausiai statomi maži, skirti smulkiems ūkiams. Paaiškinkime, kodėl taip yra:

• Neturtingos šalys. Laikinai įrengiant, atsižvelgiant į jo didžiulį neefektyvumą, visą darbą galima atlikti rankiniu būdu. Šalims, kuriose valstiečiams už sunkų darbą moka tik centus, tai turi naudos. Be to, šiltuose kraštuose derlių galima nuimti kelis kartus per metus, o pigios augalinės žaliavos gausu. Investicijos į paprastą sistemą yra palyginti nedidelės, žmonės noriai taikstės su žema biodujų kokybe. Savininkui pigiau prie vandens nutekėjimo katilo ar krosnies paskirti „prižiūrėtoją“, nei įsigyti biodujų normalizavimo įrangą.

Kinijos ūkininkai renka žaliavas biodujoms gaminti

• Turtingos šalys. Vokietijoje, pasaulyje pirmaujančioje biodujų gamybos srityje, beveik pusė paukštininkystės ir didelių gyvulininkystės ūkių patys gamina metaną. Procesai visiškai automatizuoti, aukšta biodujų kokybė, dideli gamybos pajėgumai. Atliekos žaliavos papildomai apdorojamos, mineralizuojamos, todėl ūkis gauna dezinfekuotas, neagresyvias kompleksines trąšas. Nepaisant didelių metano išeigų iš žaliavų ir nemažų energijos kainų, ekspertai teigia, kad ūkininkams biodujų energija yra pateisinama tik todėl, kad valstybė subsidijuoja 50% įrangos kainos. Papildomos naudos galima gauti gaminant elektrą iš dujų. Pirma, vyriausybė jį perka išpūstomis kainomis; antra, tokiu būdu galima sumažinti netolygios sezoninės biodujų gamybos pasekmes. Valstybė papildomai moka už žemių ekologinės būklės gerinimą dėl „minkštųjų“ trąšų, o ne agresyvaus mėšlo.

Biodujų gamyba Vokietijoje: ekologiška, estetiška, įmanoma tik dėl finansinės federalinės vyriausybės pagalbos

• Rusija. Bent jau mūsų šalyje vystosi ir biodujų energetika. Kartkartėmis žiniasklaida praneša apie kitos produkcijos paleidimą, duodamas interviu džiaugsmingas mokslininkas, dizaineris ar ūkio direktorius praneša, kad įrengimo atsipirkimo laikotarpis – vieneri metai. Tačiau gyvenimas daro savo korekcijas. Laikui bėgant paaiškėja, kad rengiant verslo planą nebuvo atsižvelgta į veiklos sąnaudas, praktiškai dujų išeiga yra daug mažesnė nei planuota, o fermentacijos laikas daug ilgesnis. Jau šešis mėnesius dirbusieji sako, kad investicijų atsipirkimo laikotarpis yra 5 metai. Ir po šio laiko žmonės paprastai stengiasi neduoti interviu. Deja, mūsų bioenergijos pramonę vykdo skirtingos komandos ir patikimų duomenų apie pelningumą Rusijos sąlygomis nėra. Apskritai galima daryti prielaidą, kad, atsižvelgiant į mažesnes nei Vakaruose energijos kainas ir vietinio kuro prieinamumą, biodujų gamyba mūsų šalyje yra ties pelningumo riba, o tai neprisideda prie jos plėtros be valstybės paramos.

Ar prasminga biokurą gaminti namuose?

Ar apsimoka gaminti biokurą namuose nedideliais kiekiais privačiame sklype? Jei turite keletą metalinių statinių ir kito geležies šlamšto, taip pat turite daug laisvo laiko ir nežinote, kaip jį tvarkyti - taip. Tačiau santaupos, deja, menkos. O investuoti į aukštųjų technologijų įrangą su mažais žaliavų kiekiais ir metano gamybą nėra prasmės jokiomis aplinkybėmis.

Kitas vaizdo įrašas iš vietinio Kulibino

Nemaišant žaliavų ir neaktyvinant rūgimo proceso metano išeiga bus ne didesnė nei 20% galimos. Tai reiškia, kad geriausiu atveju su 100 kg (bunkerio pakrovimas) pasirinktos žolės galite gauti 5 m3 dujų, neatsižvelgdami į suspaudimą. Ir bus gerai, jei metano kiekis viršys 50% ir tai nėra faktas, kad jis degs šilumos generatoriuje. Anot autoriaus, žaliavos kraunamos kasdien, tai yra jo gamybos ciklas yra viena diena. Tiesą sakant, reikalingas laikas yra 60 dienų. Išradėjo gauto biodujų kiekio, esančio 50 litrų talpos balione, kurį pavyko užpildyti, esant šaltam orui 15 kW galios šildymo katilui (apie 150 m2 gyvenamasis namas) užtenka 2 min. .

Besidomintiems galimybe gaminti biodujas, patariama atidžiai išstudijuoti problemą, ypač iš finansinės pusės, ir techniniais klausimais kreiptis į tokio darbo patirties turinčius specialistus. Labai vertinga bus praktinė informacija, gauta iš tų ūkių, kuriuose bioenergijos technologijos jau kurį laiką buvo naudojamos.