Gübreden biyogaz nasıl üretilir: Bir üretim tesisinin temel prensiplerine ve tasarımına genel bakış

Çiftçiler her yıl gübre imha sorunuyla karşı karşıya kalıyor.Onun kaldırılmasını ve gömülmesini organize etmek için gereken önemli miktarda fon boşa harcanıyor. Ancak yalnızca paradan tasarruf etmenizi değil, aynı zamanda bu doğal ürünün size fayda sağlamasını da sağlayacak bir yol var.

Tutumlu işletme sahipleri, gübreden biyogaz elde etmeyi ve sonucu yakıt olarak kullanmayı mümkün kılan eko-teknolojiyi uzun süredir uygulamaya koyuyorlar.

Bu nedenle materyalimizde biyogaz üretme teknolojisinden bahsedeceğimiz gibi biyoenerji tesisinin nasıl kurulacağından da bahsedeceğiz.

Biyoteknoloji kullanmanın avantajları

Teknoloji biyoyakıt elde etmek çeşitli doğal kaynaklardan elde edilmesi yeni değildir. Bu alandaki araştırmalar 18. yüzyılın sonlarında başlamış ve 19. yüzyılda başarıyla gelişmiştir. Sovyetler Birliği'nde ilk biyoenerji tesisi geçen yüzyılın kırklı yıllarında kuruldu.

Biyoteknolojiler uzun süredir birçok ülkede kullanılmaktadır ancak günümüzde özel bir önem kazanmaktadır. Gezegendeki kötüleşen çevresel durum ve yüksek enerji maliyeti nedeniyle pek çok kişi dikkatini alternatif enerji ve ısı kaynaklarına çeviriyor.

Gübreyi biyogaza dönüştürme teknolojisi, atmosfere zararlı metan emisyonlarının miktarını azaltmayı ve ek bir termal enerji kaynağı elde etmeyi mümkün kılar.

Elbette gübre çok değerli bir gübredir ve çiftlikte iki inek varsa kullanımında herhangi bir sorun yaşanmaz. Her yıl tonlarca kötü kokulu ve çürüyen biyolojik malzemenin üretildiği, büyük ve orta ölçekli hayvanların bulunduğu çiftlikler söz konusu olduğunda ise durum farklı.

Gübrenin kaliteli gübreye dönüşmesi için belli sıcaklık rejimine sahip alanlara ihtiyaç vardır ve bu ekstra bir masraftır. Bu nedenle birçok çiftçi onu mümkün olan her yerde saklıyor ve daha sonra tarlalara götürüyor.

Günde üretilen hammadde hacmine bağlı olarak tesisin boyutları ve otomasyon derecesi seçilmelidir.

Depolama koşulları karşılanmazsa, gübreden% 40'a kadar nitrojen ve fosforun büyük kısmı buharlaşır ve bu da kalite göstergelerini önemli ölçüde kötüleştirir. Ayrıca atmosfere metan gazı salınıyor ve bu da gezegenin çevre durumunu olumsuz etkiliyor.

Modern biyoteknolojiler, metanın yalnızca çevre üzerindeki zararlı etkilerini nötralize etmekle kalmıyor, aynı zamanda insanların yararına hizmet etmesini ve önemli ekonomik faydalar elde edilmesini de mümkün kılıyor. Sonuç olarak gübrenin işlenmesi biyogaz üretirbinlerce kW'lık enerji elde edilebiliyor ve üretim atığı çok değerli bir anaerobik gübreyi temsil ediyor.

Organik hammaddelerden gaz oluşum mekanizması

Biyogaz, %70'e kadar metan içeren, renksiz ve kokusuz uçucu bir maddedir. Kalite göstergeleri açısından geleneksel yakıt türü olan doğalgaza yaklaşmaktadır. İyi bir kalorifik değere sahiptir, 1m³ Biyogaz, bir buçuk kilo kömürün yakılmasıyla üretilen ısı kadar ısı üretiyor.

Biyogazın oluşumunu, çiftlik hayvanı gübresi, kuş pisliği ve her türlü bitki atığı gibi organik hammaddeleri ayrıştırmak için aktif olarak çalışan anaerobik bakterilere borçluyuz.

Biyogazın kendi kendine üretiminde kuş pislikleri ve küçük ve büyükbaş hayvanların atık ürünleri kullanılabilmektedir. Hammaddeler saf halde kullanılabileceği gibi çimen, yaprak, eski kağıt gibi karışımlar halinde de kullanılabilir.

Süreci aktive etmek için bakterilerin yaşamı için uygun koşullar yaratmak gerekir. Mikroorganizmaların doğal bir rezervuarda - sıcak ve oksijenin bulunmadığı hayvanların midesinde - geliştiğine benzer olmalıdırlar.

Aslında çürüyen gübrenin mucizevi bir şekilde çevre dostu yakıt ve değerli gübrelere dönüşmesine katkıda bulunan iki ana koşul bunlardır.

Biyogaz üretmek için, gübrenin fermantasyon sürecinin ve bileşenlere ayrışmasının gerçekleşeceği, havaya erişimi olmayan kapalı bir reaktöre ihtiyacınız vardır:

• metan (%70'e kadar);
• karbon dioksit (yaklaşık %30);
• diğer gaz halindeki maddeler (1-2%).

Ortaya çıkan gazlar kabın tepesine yükselir, buradan dışarı pompalanır ve kalan ürün çökelir - işleme sonucunda gübrede bulunan tüm değerli maddeleri tutan yüksek kaliteli organik gübre - Azot ve fosfor, patojen mikroorganizmaların önemli bir kısmını kaybetmiştir.

Biyogaz üretimine yönelik reaktör, içinde oksijen bulunmayan tamamen kapalı bir tasarıma sahip olmalıdır, aksi takdirde gübrenin ayrışma süreci son derece yavaş olacaktır.

Gübrenin etkili bir şekilde ayrışması ve biyogaz oluşumunun ikinci önemli koşulu sıcaklık rejimine uygunluktur. Sürece katılan bakteriler +30 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda aktive olur.

Ayrıca gübre iki tür bakteri içerir:

• mezofilik. Yaşam aktiviteleri +30 – +40 derece sıcaklıkta gerçekleşir;
• termofilik. Bunları çoğaltmak için +50 (+60) derecelik bir sıcaklık rejimini korumak gerekir.

Birinci tip tesislerde hammaddelerin işlenme süresi karışımın bileşimine bağlıdır ve 12 ila 30 gün arasında değişmektedir. Aynı zamanda 1 litre kullanışlı reaktör alanından 2 litre biyoyakıt üretilmektedir. İkinci tip tesislerin kullanılmasıyla nihai ürünün üretim süresi üç güne indirilir ve biyogaz miktarı 4,5 litreye çıkar.

Termofilik tesislerin verimliliği çıplak gözle görülebilir, ancak bakım maliyetleri çok yüksektir, bu nedenle biyogaz üretmenin bir veya başka yöntemini seçmeden önce her şeyi çok dikkatli hesaplamanız gerekir.

Termofilik tesislerin verimliliğinin onlarca kat daha yüksek olmasına rağmen, reaktörde yüksek sıcaklıkların muhafaza edilmesi yüksek maliyetlerle ilişkili olduğundan çok daha az kullanılırlar.

Mezofilik tipteki tesislerin bakımı ve bakımı daha ucuz olduğundan çoğu çiftlik bunları biyogaz üretmek için kullanır.

Enerji potansiyeli açısından biyogaz, geleneksel gaz yakıtına göre biraz daha düşüktür. Bununla birlikte, tesisin inşası için malzeme seçerken varlığı dikkate alınması gereken sülfürik asit dumanları içerir.

Biyogaz kullanımının verimliliğine ilişkin hesaplamalar

Basit hesaplamalar, alternatif biyoyakıt kullanmanın tüm faydalarını değerlendirmenize yardımcı olacaktır. 500 kg ağırlığındaki bir inek günde yaklaşık 35-40 kg gübre üretir. Bu miktar yaklaşık 1,5 m elde etmek için yeterlidir³ 3 kW/saat elektrik üretilebilen biyogaz.

Tablodaki verileri kullanarak kaç m2'yi hesaplamak kolaydır.³ Çiftlikte mevcut olan hayvan sayısına göre çıkışta biyogaz elde edilebilmektedir.

Biyoyakıt elde etmek için, bir tür organik hammadde veya %85-90 nem oranına sahip birkaç bileşenin karışımlarını kullanabilirsiniz. İşleme sürecini olumsuz etkileyen yabancı kimyasal safsızlıklar içermemeleri önemlidir.

Karışımın en basit tarifi, 2000 yılında kendi elleriyle basit bir biyogaz üretimi tesisi inşa eden Lipetsk bölgesinden bir Rus adam tarafından icat edildi.1.500 kg inek gübresini 3.500 kg çeşitli bitki atığıyla karıştırdı, su ekledi (tüm bileşenlerin ağırlığının yaklaşık %65'i) ve karışımı 35 dereceye kadar ısıttı.

İki hafta içinde bedava yakıt hazır. Bu küçük kurulum 40 m üretti³ altı ay boyunca evi ve ek binaları ısıtmaya yetecek kadar günlük gaz.

Biyoyakıt üretim tesisleri için seçenekler

Hesaplamaları yaptıktan sonra çiftliğinizin ihtiyacına uygun biyogaz elde edebilmek için kurulumun nasıl yapılacağına karar vermeniz gerekmektedir. Hayvan sayısı azsa, mevcut malzemelerden kendi ellerinizle yapılması kolay olan en basit seçenek uygundur.

Sürekli olarak büyük miktarda hammadde kaynağına sahip olan büyük çiftlikler için, endüstriyel otomatikleştirilmiş bir biyogaz sisteminin kurulması tavsiye edilir. Bu durumda, projeyi geliştirecek ve kurulumu profesyonel düzeyde kuracak uzmanların katılımı olmadan bunu yapmak pek mümkün olmayacaktır.

Diyagram, biyogaz üretimine yönelik endüstriyel otomasyonlu bir kompleksin nasıl çalıştığını açıkça göstermektedir. Yakınlarda bulunan birkaç çiftlik için böyle bir ölçekte inşaat organize edilebilir

Bugün birçok seçenek sunabilen düzinelerce şirket var: hazır çözümlerden bireysel bir projenin geliştirilmesine kadar. İnşaat maliyetini azaltmak için komşu çiftliklerle (yakınlarda varsa) işbirliği yapabilir ve hepsi için biyogaz üretimi için tek bir tesis inşa edebilirsiniz.

Küçük bir kurulum bile inşa etmek için ilgili belgelerin hazırlanması, teknolojik bir şema yapılması, ekipmanın yerleştirilmesi ve havalandırma için bir plan yapılması (ekipman iç mekana monte edilmişse) ve onay prosedürlerinden geçmenin gerekli olduğu unutulmamalıdır. SES, yangın ve gaz muayenesi ile.

Küçük bir özel hanenin ihtiyaçlarını karşılamak için gaz üretimine yönelik bir mini tesis, endüstriyel ölçekte üretilen tesislerin tasarımına ve özel tasarımına odaklanarak kendi ellerinizle yapılabilir.

Gübre ve bitki organik maddelerinin biyogaza dönüştürülmesine yönelik tesislerin tasarımları karmaşık değildir. Endüstri tarafından üretilen orijinal, kendi mini fabrikanızı inşa etmek için bir şablon olarak oldukça uygundur.

Kendi kurulumunu kurmaya karar veren bağımsız ustaların, tesiste üretilen gazı depolamak için bir su deposu, su temini veya kanalizasyon plastik boruları, köşe dirsekleri, contalar ve bir silindir stoklamaları gerekir.

Biyogaz sisteminin özellikleri

Tam bir biyogaz tesisi aşağıdakilerden oluşan karmaşık bir sistemdir:

1. Gübrenin ayrışma sürecinin gerçekleştiği biyoreaktör;
2. Otomatik organik atık tedarik sistemi;
3. Biyokütle karıştırma cihazları;
4. Optimum sıcaklık koşullarını koruyan ekipmanlar;
5. Gaz tankları – gaz depolama tankları;
6. Atık katı atık için alıcı.

Yukarıdaki elemanların tümü, otomatik modda çalışan endüstriyel tesislere kuruludur. Ev tipi reaktörler kural olarak daha basitleştirilmiş bir tasarıma sahiptir.

Diyagram, otomatik bir biyogaz sisteminin ana bileşenlerini göstermektedir.Reaktörün hacmi günlük organik hammadde alımına bağlıdır. Tesisatın tam olarak çalışabilmesi için reaktörün hacminin üçte ikisine kadar doldurulması gerekmektedir.

Kurulumun çalışma prensibi

Sistemin ana elemanı biyoreaktördür. Uygulanması için çeşitli seçenekler vardır, asıl önemli olan yapının sıkılığını sağlamak ve oksijen girişini önlemektir. Yüzeye yerleştirilmiş çeşitli şekillerde (genellikle silindirik) metal bir kap şeklinde yapılabilir. Bu amaçlar için genellikle 50 cc'lik boş yakıt depoları kullanılır.

Hazır katlanabilir kaplar satın alabilirsiniz. Avantajları, hızlı bir şekilde sökülmesi ve gerekirse başka bir yere nakledilmesidir. Büyük miktarlarda organik hammaddenin sürekli akışının olduğu büyük çiftliklerde endüstriyel yüzey kurulumlarının kullanılması tavsiye edilir.

Küçük çiftlikler için tankın yer altına yerleştirilmesi seçeneği daha uygundur. Yeraltı sığınağı tuğla veya betondan yapılmıştır. Hazır kapları, örneğin metal, paslanmaz çelik veya PVC'den yapılmış varilleri toprağa gömebilirsiniz. Bunları yüzeysel olarak sokağa veya iyi havalandırılan özel olarak belirlenmiş bir odaya yerleştirmek de mümkündür.

Biyogaz üretim tesisi kurmak için hazır PVC kaplar satın alıp havalandırma sistemi olan bir odaya kurabilirsiniz.

Reaktörün yeri ve şekli ne olursa olsun, gübre yükleme bunkeriyle donatılmıştır. Hammaddeyi yüklemeden önce ön hazırlığa tabi tutulmalıdır: 0,7 mm'den büyük olmayan parçalar halinde ezilir ve suyla seyreltilir. İdeal olarak alt tabaka nemi yaklaşık %90 olmalıdır.

Otomatik endüstriyel tip tesisler, karışımın gerekli nem seviyesine getirildiği bir alıcı, bir su besleme boru hattı ve kütlenin biyoreaktöre pompalanması için bir pompa ünitesi dahil olmak üzere bir hammadde besleme sistemi ile donatılmıştır.

Alt tabakanın hazırlanmasına yönelik ev kurulumlarında, atıkların ezilip suyla karıştırıldığı ayrı kaplar kullanılır. Daha sonra kütle alıcı bölmeye yüklenir. Yeraltında bulunan reaktörlerde, substratı almak için hazne dışarı çıkarılır ve hazırlanan karışım, yerçekimi ile bir boru hattı üzerinden fermantasyon odasına akar.

Reaktör zeminde veya kapalı alanda bulunuyorsa, alıcı cihazla birlikte giriş borusu tankın alt tarafına yerleştirilebilir. Boruyu en üste getirip boynuna soket takmak da mümkündür. Bu durumda biyokütlenin bir pompa kullanılarak sağlanması gerekecektir.

Biyoreaktörde, giriş hunisinin karşı tarafında neredeyse kabın dibinde yapılan bir çıkış deliğinin sağlanması da gereklidir. Yer altına yerleştirildiğinde çıkış borusu eğik olarak yukarıya doğru kurulur ve dikdörtgen kutu şeklinde bir atık haznesine açılır. Üst kenarı giriş seviyesinin altında olmalıdır.

Giriş ve çıkış boruları tankın farklı taraflarında eğik olarak yukarıya doğru yerleştirilmiştir, atıkların girdiği dengeleme tankı ise alım hunisinin altında olmalıdır.

Proses şu şekilde ilerler: giriş hunisi, reaktöre akan yeni bir substrat yığınını alır, aynı zamanda aynı miktarda atık kütlesi bir boru yoluyla atık alıcısına yükselir ve daha sonra oradan kepçeyle alınır ve kullanılır. Yüksek kaliteli bir biyogübre olarak.

Biyogaz bir gaz tankında depolanır. Çoğu zaman doğrudan reaktörün çatısında bulunur ve kubbe veya koni şeklindedir. Çatı kaplama demirinden yapılır ve daha sonra korozyon işlemlerini önlemek için birkaç kat yağlı boya ile boyanır.

Büyük miktarlarda gaz üretmek üzere tasarlanan endüstriyel tesislerde, gaz tankı genellikle reaktöre bir boru hattıyla bağlanan ayrı bir tank şeklinde inşa edilir.

Fermantasyonla üretilen gaz, büyük miktarda su buharı içerdiğinden ve bu haliyle yanmayacağından kullanıma uygun değildir. Gazı su fraksiyonlarından arındırmak için, gaz bir su contasından geçirilir. Bunu yapmak için, gaz tankından biyogazın su dolu bir kaba girdiği bir boru çıkarılır ve buradan plastik veya metal bir boru aracılığıyla tüketicilere verilir.

Yeraltında bulunan kurulum şeması. Giriş ve çıkış açıklıkları kabın karşıt taraflarında bulunmalıdır. Reaktörün üzerinde, elde edilen gazın kuruması için geçirildiği bir su contası bulunmaktadır.

Bazı durumlarda gazı depolamak için polivinil klorürden yapılmış özel gaz tutucu torbalar kullanılır. Torbalar tesisin yanına yerleştirilir ve yavaş yavaş gazla doldurulur.Dolduruldukça elastik malzeme şişer ve torbaların hacmi artar, bu da gerektiğinde nihai ürünün daha fazlasını geçici olarak saklamanıza olanak tanır.

Bir biyoreaktörün verimli çalışması için koşullar

Tesisin verimli çalışması ve biyogazın yoğun şekilde salınması için organik substratın tek tip fermantasyonu gereklidir. Karışım sürekli hareket halinde olmalıdır. Aksi takdirde üzerinde bir kabuk oluşur, ayrışma süreci yavaşlar ve bunun sonucunda başlangıçta hesaplanandan daha az gaz üretilir.

Biyokütlenin aktif karışımını sağlamak için, tipik bir reaktörün üst veya yan kısmına elektrikli tahrikle donatılmış dalgıç veya eğimli karıştırıcılar monte edilir. Ev yapımı kurulumlarda karıştırma, ev tipi miksere benzeyen bir cihaz kullanılarak mekanik olarak yapılır. Manuel olarak kontrol edilebilir veya elektrikli bir tahrikle donatılabilir.

Reaktör dikey olarak yerleştirildiğinde karıştırıcı kolu tesisatın üst kısmında bulunur. Konteyner yatay olarak monte edilirse, burgu da yatay bir düzlemde bulunur ve tutamak biyoreaktörün yan tarafında bulunur.

Biyogaz üretiminin en önemli şartlarından biri reaktör içerisinde gerekli sıcaklığın muhafaza edilmesidir. Isıtma birkaç yolla gerçekleştirilebilir. Sabit tesislerde, sıcaklık önceden belirlenen bir seviyenin altına düştüğünde devreye giren ve gerekli sıcaklığa ulaşıldığında kapanan otomatik ısıtma sistemleri kullanılır.

Isıtma amaçlı kullanılabilir gaz kazanları, elektrikli ısıtma cihazlarıyla doğrudan ısıtma yapın veya kabın tabanına bir ısıtma elemanı yerleştirin.

Isı kaybını azaltmak için, reaktörün etrafına bir cam yünü tabakası ile küçük bir çerçeve yapılması veya tesisin ısı yalıtımı ile kaplanması tavsiye edilir. İyi ısı yalıtım özelliklerine sahiptir genleşmiş polistiren ve diğer çeşitleri.

Biyokütle ısıtma sistemi kurmak için, reaktör tarafından desteklenen ev ısıtma sisteminden bir boru hattı çalıştırabilirsiniz.

Gerekli hacmin belirlenmesi

Reaktörün hacmi çiftlikte üretilen günlük gübre miktarına göre belirlenmektedir. Hammaddenin türünü, sıcaklığını ve fermantasyon süresini de hesaba katmak gerekir. Tesisatın tam olarak çalışabilmesi için konteyner hacminin %85-90'ına kadar doldurulur, gazın çıkması için en az %10'unun serbest kalması gerekir.

Ortalama 35 derecelik bir sıcaklıkta mezofilik bir tesiste organik maddenin ayrışması işlemi 12 gün sürer, bundan sonra fermente edilmiş kalıntılar çıkarılır ve reaktör, substratın yeni bir kısmı ile doldurulur. Atıklar reaktöre gönderilmeden önce %90'a kadar su ile seyreltildiğinden, günlük yükün belirlenmesinde sıvı miktarının da dikkate alınması gerekir.

Verilen göstergelere göre, reaktörün hacmi, hazırlanan substratın (sulu gübre) günlük miktarının 12 (biyokütlenin ayrışması için gereken süre) ile çarpılması ve %10 (kabın serbest hacmi) arttırılmasına eşit olacaktır.

Yeraltı yapısının inşaatı

Şimdi, aşağıdakileri almanızı sağlayan en basit kurulumdan bahsedelim. evde biyogaz en düşük maliyetle. Bir yeraltı sistemi kurmayı düşünün. Bunu yapmak için bir delik kazmanız gerekir, tabanı ve duvarları güçlendirilmiş kil betonla doldurulur.

Giriş ve çıkış açıklıkları, alt tabakayı beslemek ve atık kütlesini dışarı pompalamak için eğimli boruların monte edildiği odanın karşıt taraflarında bulunur.

Yaklaşık 7 cm çapındaki çıkış borusu bunkerin neredeyse en altına yerleştirilmelidir, diğer ucu atıkların pompalanacağı dikdörtgen bir dengeleme tankına monte edilmelidir. Substratın beslenmesi için boru hattı tabandan yaklaşık 50 cm uzakta bulunur ve 25-35 cm çapındadır Borunun üst kısmı hammaddelerin alınması için bölmeye girer.

Reaktör tamamen kapatılmalıdır. Hava girişi olasılığını dışlamak için, konteyner bir bitümlü su yalıtım tabakası ile kaplanmalıdır.

Bunkerin üst kısmı kubbe veya koni şeklinde bir gaz tutucudur. Metal levhalardan veya çatı demirinden yapılmıştır. Yapıyı daha sonra çelik hasırla kaplanan ve sıvanan tuğla ile de tamamlayabilirsiniz. Gaz deposunun üstüne sızdırmaz bir kapak yapmanız, su contasından geçen gaz borusunu çıkarmanız ve gaz basıncını tahliye etmek için bir vana takmanız gerekir.

Alt tabakayı karıştırmak için tesisatı kabarcıklanma prensibine göre çalışan bir drenaj sistemi ile donatabilirsiniz. Bunu yapmak için, plastik boruları yapının içine, üst kenarları alt tabaka katmanının üzerinde olacak şekilde dikey olarak sabitleyin. Onlara çok sayıda delik açın. Basınç altındaki gaz aşağı düşecek ve yukarıya doğru yükselen gaz kabarcıkları kaptaki biyokütleyi karıştıracaktır.

Eğer beton bunker yaptırmak istemiyorsanız hazır PVC konteyner satın alabilirsiniz. Isıyı korumak için, bir ısı yalıtımı - polistiren köpük tabakası ile çevrelenmesi gerekir. Çukurun tabanı 10 cm'lik betonarme tabaka ile doldurulur.Reaktör hacmi 3 m3'ü geçmiyorsa polivinil klorürden yapılmış tanklar kullanılabilir.

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı videolar

Videoyu izlerseniz, sıradan bir varilden en basit kurulumun nasıl yapıldığını öğreneceksiniz:

Videoda bir yer altı reaktörünün inşasının nasıl gerçekleştiğini görebilirsiniz:

Aşağıdaki videoda gübrenin yer altı kurulumuna nasıl yüklendiği gösterilmektedir:

Gübreden biyogaz üretmeye yönelik bir kurulum, ısı ve elektrik maliyetlerinden önemli ölçüde tasarruf etmenize ve her çiftlikte bol miktarda bulunan organik materyali iyi bir amaç için kullanmanıza olanak sağlayacaktır. İnşaata başlamadan önce her şey dikkatlice hesaplanmalı ve hazırlanmalıdır.

En basit reaktör, mevcut malzemeler kullanılarak birkaç gün içinde kendi ellerinizle yapılabilir. Çiftlik büyükse, hazır bir kurulum satın almak veya uzmanlarla iletişime geçmek en iyisidir.

Sunulan bilgileri okurken site ziyaretçileriyle paylaşmak istediğiniz sorularınız veya önerileriniz varsa, lütfen aşağıdaki blokta yorumlarınızı bırakın.