Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Farmy každoročně čelí problému likvidace hnoje. Nikde není spousta peněz, které jsou potřebné pro organizaci jeho odstranění a likvidace. Ale existuje způsob, který vám umožní nejen ušetřit peníze, ale také nutit tento přírodní produkt sloužit sám.

Promyšlené majitelé již dlouho praktikují ekotechnologii, která umožňuje získávat bioplyn z hnoje a používat výsledek jako palivo.

Proto v našem materiálu budeme diskutovat o technologii výroby bioplynu, budeme také hovořit o tom, jak vybudovat bioenergetiku.

Výhody využití biotechnologie

Technologie výroby biopaliv z různých přírodních zdrojů není nová. Výzkum v této oblasti začal koncem 18. století a úspěšně se rozvinul v 19. století. V Sovětském svazu vznikla první bioenergetická elektrárna ve čtyřicátých letech minulého století.

Biotechnologie se již dlouho používá v mnoha zemích, ale dnes jsou obzvláště důležité. V důsledku zhoršení ekologické situace na planetě a vysokých nákladů na energii se mnozí dívají na alternativní zdroje energie a tepla.

Technologie zpracování hnoje do bioplynu snižuje množství škodlivých emisí metanu do atmosféry a získává další zdroj tepelné energie

Samozřejmě, že hnoj je velmi cenným hnojivem, a pokud jsou na farmě dvě krávy, nejsou s jeho použitím žádné problémy. Další věc, pokud jde o farmy s velkými a středně velkými hospodářskými zvířaty, kde se každoročně vyrábí tuny plodného a hnijícího biologického materiálu.

Aby se hnoj stal kvalitním hnojivem, potřebujeme oblasti s určitým teplotním režimem, což jsou další výdaje. Mnoho zemědělců je proto ukládá tam, kde je to nutné, a pak je odveze na pole.

V závislosti na objemu vyrobených surovin za den by měly být zvoleny rozměry zařízení a stupeň jeho automatizace.

Pokud nejsou dodrženy podmínky skladování, vypařuje se hnůj až 40% dusíku a hlavní část fosforu, což výrazně zhoršuje jeho ukazatele kvality. Navíc se do atmosféry vypouští metanový plyn, což má negativní vliv na ekologickou situaci planety.

Moderní biotechnologie umožňují nejen neutralizovat škodlivé účinky metanu na ekologickou situaci, ale také přispět k prospěchu člověka a zároveň přinést značné ekonomické výhody. V důsledku zpracování hnoje se vytváří bioplyn, z něhož pak můžete získat tisíce kilowattů energie a výrobní odpad je velmi cenným anaerobním hnojivem.

Organizace systému pro výrobu bioplynu je pro farmy ekonomicky oprávněná. Pokud pouze dvě krávy dávají suroviny, je lepší použít je jako hnojivo. Plyn získaný zpracováním hnoje poskytne teplo a energii. Po čištění může být dodáván do sporáku a kotel čerpán do válce používaného generátorem Konstrukčně, nejjednodušší zpracovatelský závod lze snadno postavit vlastníma rukama. Jeho hlavním orgánem je bioreaktor, který musí být dobře hydro a tepelně izolován. Pro ty, kteří chtějí zkrátit konstrukci systému, je vhodná plastová výrobní kapacita. Používá stejné principy konstrukce a izolace.

Mechanismus tvorby plynu z organických surovin

Bioplyn je těkavá látka bez barvy a vůně, která obsahuje až 70% metanu. Svými indikátory kvality se blíží tradičnímu typu paliva - zemnímu plynu. Má dobrou výhřevnost, 1 m 3 bioplynu vydává tolik tepla, kolik je získáno spálením jednoho a půl kilogramu uhlí.

Vděčíme za tvorbu bioplynu anaerobním bakteriím, které aktivně pracují na rozkladu organických surovin, ve kterých se používá hnůj hospodářských zvířat, ptačí trus, odpad z rostlin.

V samostatné výrobě bioplynového hnoje lze použít hnůj a odpadní produkty malých a velkých hospodářských zvířat. Suroviny mohou být použity v čisté formě a ve formě směsi se začleněním trávy, listí, starého papíru

Pro aktivaci procesu je nutné vytvořit příznivé podmínky pro fungování bakterií. Měly by být podobné těm, ve kterých se v přirozeném rezervoáru vyvíjejí mikroorganismy - v žaludku zvířat, kde je teplý a neexistuje žádný kyslík.

Ve skutečnosti se jedná o dvě hlavní podmínky, které přispívají k zázračné přeměně hnijícího hnoje na životní prostředí šetrné palivo a cenná hnojiva.

Pro získání bioplynu je nutný uzavřený reaktor bez přístupu vzduchu, kde bude probíhat proces fermentace hnoje a jeho rozklad na složky:

  • metanu (až 70%);
  • oxid uhličitý (asi 30%);
  • jiné plynné látky (1-2%).

Výsledné plyny stoupají na vrchol nádrže, odkud jsou pak čerpány, a zbytkový produkt, vysoce kvalitní organické hnojivo, které si uchovalo všechny hodnotné látky nalezené v hnoji - dusíku a fosforu, a v důsledku zpracování ztratilo podstatnou část patogenů.

Bioplynový reaktor musí mít zcela utěsněnou strukturu, která postrádá kyslík, jinak bude proces rozkladu hnoje extrémně pomalý.

Druhou důležitou podmínkou pro efektivní rozklad hnoje a tvorbu bioplynu - dodržování teplotního režimu. Bakterie zapojené do procesu se aktivují při teplotě +30 ° C.

Hnůj navíc obsahuje dva druhy bakterií:

  • mezofilní. Jejich živobytí se vyskytuje při teplotě +30 - +40 stupňů;
  • termofilní. Pro jejich reprodukci je nutné dodržet teplotní režim +50 (+60) stupňů.

Doba zpracování surovin v závodech prvního typu závisí na složení směsi a pohybuje se od 12 do 30 dnů. Současně 1 litr užitné plochy reaktoru poskytuje 2 litry biopaliva. Při použití zařízení druhého typu se doba výroby konečného produktu zkracuje na tři dny a množství bioplynu vzroste na 4, 5 litru.

Účinnost termofilních instalací je viditelná pouhým okem, avšak náklady na jejich provoz jsou velmi vysoké, proto je před výběrem způsobu získávání bioplynu nutné pečlivě spočítat vše

Navzdory skutečnosti, že účinnost termofilních zařízení je desetkrát vyšší, používají se mnohem méně často, protože udržování vysokých teplot v reaktoru vyžaduje vysoké náklady.

Údržba a údržba rostlin mesofilního typu je levnější, takže většina zemědělských podniků je využívá pro výrobu bioplynu.

Podle kritérií energetického potenciálu je bioplyn o něco menší než konvenční plynné palivo. Obsahuje však sulfátové výpary, které je třeba vzít v úvahu při výběru materiálů pro instalaci.

Výpočet účinnosti bioplynu

Jednoduché výpočty pomohou posoudit všechny výhody používání alternativních biopaliv. Jedna kráva o hmotnosti 500 kg produkuje denně 35-40 kg hnoje. Toto množství postačuje na výrobu asi 1, 5 m 3 bioplynu, z něhož lze generovat 3 kW / h elektřiny.

Pomocí údajů z tabulky je snadné spočítat, kolik m 3 bioplynu lze získat na výstupu v souladu s počtem hospodářských zvířat na farmě.

Pro získání biopaliv můžete použít jak jeden druh organické suroviny, tak směsi několika složek s obsahem vlhkosti 85-90%. Je důležité, aby neobsahovaly cizí chemické nečistoty, které by nepříznivě ovlivnily proces recyklace.

Nejjednodušší recept na směs byl vynalezen v roce 2000 ruským rolníkem z oblasti Lipetsk, který si s vlastními rukama postavil nejjednodušší zařízení pro získávání bioplynu. Míchal 1500 kg kravského hnoje s 3500 kg odpadu z různých rostlin, přidal vodu (asi 65% hmotnostních všech složek) a směs zahřál na 35 stupňů.

Ve dvou týdnech je připraveno palivo zdarma. Tato malá instalace vyrobila 40 m 3 plynu denně, což bylo dost na to, aby teplo domu a hospodářských budov bylo zahříváno půl roku.

Možnosti instalace biopaliv

Po výpočtech je nutné rozhodnout, jak provést instalaci za účelem získání bioplynu v souladu s potřebami vaší farmy. Pokud je počet hospodářských zvířat malý, pak bude nejjednodušší možnost, která se dá snadno udělat z improvizovaných prostředků, vlastníma rukama.

Velké farmy, které mají stálý zdroj velkých množství surovin, je vhodné vybudovat průmyslový automatizovaný bioplynový systém. V tomto případě je nepravděpodobné, že by to bylo možné bez zapojení odborníků, kteří budou projekt vyvíjet a instalovat instalaci na profesionální úrovni.

Diagram graficky znázorňuje, jak funguje průmyslový automatizovaný komplex pro výrobu bioplynu. Budova takového měřítka může být organizována najednou několika farmami umístěnými v blízkosti.

Dnes existují desítky firem, které mohou nabídnout řadu možností: od hotových řešení až po vývoj individuálního projektu. Pro snížení nákladů na výstavbu můžete spolupracovat se sousedními farmami (pokud jsou v blízkosti) a vybudovat jeden pro všechny bioplynové stanice.

Je třeba poznamenat, že pro výstavbu i malé instalace je nutné vypracovat příslušné dokumenty, vytvořit technologický plán, plán umístění zařízení a větrání (pokud je zařízení instalováno v interiéru), projít schvalovacími procedurami se SES, požární a plynovou kontrolou.

Mini-závod na výrobu plynu, který splňuje potřeby malého soukromého podniku, může být prováděn osobně, se zaměřením na konstrukci a specifika instalací zařízení vyráběných v průmyslovém měřítku.

Návrhy zařízení na zpracování hnoje a rostlinných organických látek do bioplynu nejsou komplikované. Vydáno původním průmyslem je docela vhodné jako šablona pro budování vlastního mini-závodu

Nezávislí řemeslníci, kteří se rozhodnou vybudovat vlastní instalaci, je třeba zásobit na vodní nádrži, instalatérských nebo kanalizačních plastových trubkách, rohových ohybech, těsněních a balónu pro skladování plynu vyrobeného v zařízení.

Hlavním prvkem budoucí instalace je plastová nádrž s pevně uzavřeným víkem. Fotografie má kapacitu 700 litrů, musí být připravena k práci: označte a vytažte otvory pro vstup potrubí Budete potřebovat PVC trubky pro vstup do nádrže, adaptér jako nálevku, plastové rohy, hadici pro přívod vody do nádrže, lepidlo, kování pro upevnění ve víku a ventil pro uzavření Je vhodnější načrtnout obrys otvorů pomocí trubky, která v něm navine. Otvor by měl být vyříznut s maximální opatrností. Trubky jsou pečlivě vloženy do vyříznutých otvorů. Nesmí být poškozeny otřepy vzniklými při řezání. Spojka je naplněna lepidlem a tmelem Trubka určená pro nakládání surovin pro zpracování je instalována tak, aby mezi dnem nádrže a jejím spodním okrajem byly 2 až 5 cm Od té doby se používá adaptér jako násypka pro nakládání surovin Konstrukce jednotky je určena pro zpracování zbytků potravin. K naložení hnoje je zapotřebí násypka a potrubí. Podobně je vytvořen otvor a je instalována horizontální výfuková trubka. Okraj trubky vložený do nádrže je opatřen rohem Do víka je vyříznut otvor, do kterého je instalována hadice, která dodává vodu potřebnou pro recyklaci.

Vlastnosti bioplynového systému

Kompletní bioplynová stanice je komplexní systém skládající se z:

  1. Bioreaktor, kde probíhá proces rozkladu hnoje;
  2. Automatizovaný systém zásobování organickým odpadem;
  3. Zařízení pro míchání biomasy;
  4. Zařízení pro udržení optimální teploty;
  5. Zásobník plynu - zásobníky plynu;
  6. Odpadní pevný odpad.

Všechny výše uvedené prvky jsou instalovány v průmyslových provozech v automatickém režimu. Domácí reaktory mají zpravidla jednodušší konstrukci.

Diagram zobrazuje hlavní komponenty automatizovaného systému bioplynu. Objem reaktoru závisí na denním příjmu organických surovin. Pro plný provoz zařízení musí být reaktor naplněn do dvou třetin objemu

Princip instalace

Hlavním prvkem systému je bioreaktor. Existuje několik možností pro jeho provedení, hlavní věc - zajistit těsnost konstrukce a vyloučit vniknutí kyslíku. Může být vyroben ve formě kovové nádoby různých tvarů (obvykle válcových) umístěných na povrchu. Pro tyto účely se často používá 50 m3 prázdných palivových nádrží.

Můžete si koupit ready-made kontejnery skládací design. Jejich výhodou je schopnost rychlého rozebrání a v případě potřeby přeprava na jiné místo. Průmyslová instalace je vhodná pro velké farmy, kde dochází k neustálému přísunu velkých množství organických surovin.

Pro malé zemědělské usedlosti je vhodnější podzemní umístění nádrže. Podzemní bunkr je postaven z cihel nebo betonu. Hotové kontejnery můžete pohřbít v zemi, jako jsou kovové, nerezové nebo PVC bubny. Je také možné jejich umístění na ulici nebo ve speciálně určené místnosti s dobrou ventilací.

Pro výrobu zařízení na výrobu bioplynu můžete zakoupit hotové PVC kontejnery a instalovat je do místnosti vybavené větracím systémem

Bez ohledu na to, kde a jak je reaktor umístěn, je zásobován zásobníkem pro nakládání hnoje. Před naložením suroviny se musí předběžně připravit: rozmělní se na frakce ne větší než 0, 7 mm a zředí se vodou. V ideálním případě by měla být vlhkost podkladu asi 90%.

Automatizované instalace průmyslového typu jsou vybaveny systémem zásobování surovinami, včetně přijímače, ve kterém je směs přiváděna na potřebné zvlhčování, potrubí pro přívod vody a čerpací zařízení pro přenos hmoty do bioreaktoru.

V domácích instalacích se používají samostatné nádoby pro přípravu podkladu, kde se odpad rozdrcuje a míchá s vodou. Pak se hmota naloží do přijímací komory. V reaktorech umístěných pod zemí je vynášen bunkr pro příjem substrátu, připravená směs proudí gravitačně potrubím do fermentační komory.

Pokud je reaktor umístěn na zemi nebo uvnitř, může být vstupní trubka s přijímacím zařízením umístěna na spodní straně nádrže. Je také možné přivést trubku do horní části a na krk dát zvonek. V tomto případě musí být biomasa dodávána pomocí čerpadla.

V bioreaktoru je také nutné opatřit výstup, který je vytvořen prakticky na dně nádrže na opačné straně vstupní přihrádky. Když je umístění výstupního potrubí do podzemí umístěno šikmo nahoru a vede k nádobě na odpad, ve tvaru pravoúhlé krabice. Horní okraj musí být pod úrovní vstupu.

Vstupní a výstupní potrubí jsou uspořádány šikmo nahoru na protilehlých stranách nádrže, zatímco vyrovnávací nádrž, do které se odpad dodává, musí být pod úložnou nádobou.

Proces probíhá následujícím způsobem: vstupní zásobník přijme novou dávku substrátu, který proudí do reaktoru, přičemž stejné množství odpadní hmoty stoupá potrubím do odpadní nádoby, odkud je později extrahováno a používáno jako vysoce kvalitní bio-hnojivo.

Skladování bioplynu probíhá u plynáren. Nejčastěji se nachází přímo na střeše reaktoru a má tvar kopule nebo kužele. Je vyrobena ze střešní železo a poté, aby se zabránilo korozivním procesům, je natřena několika vrstvami olejové barvy.

V průmyslových zařízeních určených k výrobě velkého množství plynu je držák plynu často prováděn jako samostatná nádrž připojená k reaktoru potrubím.

Plyn získaný v důsledku fermentace není vhodný pro použití, protože obsahuje velké množství vodní páry a v této formě nebude hořet. Pro jeho odstranění z frakcí vody se plyn vede přes vodní uzávěr. Za tímto účelem je z nádrže na plyn odebrána trubka, skrze kterou bioplyn vstupuje do nádrže vodou, a odtud je dodávána spotřebitelům plastovou nebo kovovou trubkou.

Instalační schéma se nachází v podzemí. Vstup a výstup musí být umístěn na protilehlých stranách nádrže. Nad reaktorem je vodotěsné těsnění, kterým je výsledný plyn veden k sušení.

V některých případech se pro skladování plynu používají speciální plynové vaky vyrobené z polyvinylchloridu. Tašky jsou umístěny vedle jednotky a postupně naplněny plynem. Jak náplň postupuje, elastický materiál se rozšiřuje a objem sáčků roste, což umožňuje v případě potřeby dočasně skladovat větší množství konečného produktu.

Podmínky pro efektivní provoz bioreaktoru

Pro efektivní provoz elektrárny a intenzivní extrakci bioplynu je nutné rovnoměrné kvašení organického substrátu. Směs by měla být v neustálém pohybu. Jinak se na něm tvoří kůra, proces rozkladu se zpomaluje a v důsledku toho je plyn menší než původně vypočítaný.

Aby bylo zajištěno aktivní míchání biomasy, jsou ponorné nebo naklápěcí míchačky instalovány na horní nebo boční straně typického reaktoru vybaveného elektrickým pohonem. V řemeslných instalacích se míchání provádí mechanicky pomocí zařízení, které se podobá domácímu mixéru. Lze jej ovládat ručně nebo s elektrickým pohonem.

Když je reaktor umístěn svisle, rukojeť míchadla je přivedena k horní části jednotky. Pokud je nádoba instalována vodorovně, šnekový dopravník je také umístěn v horizontální rovině a rukojeť je umístěna na straně bioreaktoru.

Jednou z nejdůležitějších podmínek pro získání bioplynu je udržení požadované teploty v reaktoru. Topení může být provedeno několika způsoby. Ve stacionárních instalacích se používají automatizované systémy vytápění, které se uvádějí do provozu, když teplota klesne pod předem stanovenou úroveň, a jsou vypnuty, když je stanovena požadovaná teplota.

Pro vytápění můžete použít plynové kotle, provádět přímé vytápění elektrickými ohřívači nebo vložit do základny nádrže topné těleso.

Pro snížení tepelných ztrát se doporučuje vytvořit malý reaktor s vrstvou skleněné vlny kolem reaktoru nebo pokrýt zařízení tepelnou izolací. Polystyrenová pěna a její další odrůdy mají dobré tepelně izolační vlastnosti.

K vybavení systému vytápění biomasou můžete vést potrubí z vytápění domu, které je napájeno z reaktoru

Stanovení požadovaného objemu

Objem reaktoru se stanoví na základě denního množství hnoje vyprodukovaného na farmě. Je také nutné vzít v úvahu druh surovin, teplotu a dobu fermentace. Aby byla jednotka plně funkční, kapacita je naplněna na 85-90% objemu, nejméně 10% musí zůstat volný pro výstup plynu.

Proces rozkladu organické hmoty v mesofilním zařízení při průměrné teplotě 35 ° C trvá od 12 dnů, poté se fermentované zbytky odstraní a reaktor se naplní novou částí substrátu. Vzhledem k tomu, že odpad je před odesláním do reaktoru zředěn vodou až na 90%, musí být při určování denního zatížení zohledněno také množství kapaliny.

Na základě výše uvedených údajů bude objem reaktoru roven dennímu množství připraveného substrátu (hnoje s vodou) násobeného 12 (doba potřebná pro rozklad biomasy) a zvýšená o 10% (volný objem nádrže).

Podzemní stavba

Pojďme si promluvit o nejjednodušší instalaci, která umožňuje získat bioplyn doma s nejnižšími náklady. Zvažte stavbu podzemního systému. Aby to bylo nutné, musíte vykopat díru, její základna a stěny se nalijí vyztuženým betonovým betonem.

С противоположных сторон камеры выводятся входное и выходное отверстия, куда монтируются наклонные трубы для подачи субстрата и откачки отработанной массы.

Выходная труба диаметром примерно 7 см должна находиться практически у самого дна бункера, другой ее конец монтируется в компенсирующую емкость прямоугольной формы, в которую будут откачиваться отходы. Трубопровод для подачи субстрата располагается приблизительно на расстоянии 50 см от дна и имеет диаметр 25-35 см. Верхняя часть трубы входит в отсек для приема сырья.

Реактор должен быть полностью герметичным. Чтобы исключить возможность попадания воздуха, емкость необходимо покрыть слоем битумной гидроизоляции

Верхняя часть бункера – газгольдер, имеющий купольную или конусную форму. Он изготавливается из металлических листов или кровельного железа. Можно также конструкцию завершить кирпичной кладкой, которая затем оббивается стальной сеткой и штукатурится. Сверху газгольдера нужно сделать герметичный люк, вывести газовую трубу, проходящую через гидрозатвор и установить клапан для сброса давления газа.

Для перемешивания субстрата можно оборудовать установку дренажной системой, действующей по принципу барботажа. Для этого внутри конструкции вертикально закрепите пластиковые трубы, чтобы их верхний край был выше слоя субстрата. Проделайте в них множество отверстий. Газ под давлением будет опускаться вниз, а поднимаясь вверх, пузырьки газа будут перемешивать находящуюся в емкости биомассу.

Если вы не желаете заниматься строительством бетонного бункера, можно купить готовую емкость из ПВХ. Для сохранения тепла ее нужно обложить вокруг слоем теплоизоляции – пенополистиролом. Дно ямы заливается армированным бетоном слоем 10 см. Резервуары из поливинилхлорида допускается использовать, если объем реактора не превышает 3 м3.

Závěry a užitečné video na toto téma

Как сделать самую простейшую установку из обычной бочки, вы узнаете, если посмотрите видео:

Как происходит строительство подземного реактора, вы можете посмотреть в видеосюжете:

Как происходит загрузка навоза в подземную установку показано в следующем ролике:

Установка по получению биогаза из навоза позволит существенно сэкономить на оплате тепла и электроэнергии, и пустить на благое дело органический материал, который в избытке имеется в каждом фермерском хозяйстве. Прежде чем начать строительство, необходимо все тщательно просчитать и подготовить.

Простейший реактор можно сделать за несколько дней своими руками, используя подручные средства. Если хозяйство крупное, то лучше всего купить готовую установку или обратиться к специалистам.

Если при ознакомлении с представленной информацией у вас появились вопросы, или есть предложения которыми вы хотите поделиться с посетителями сайта, пожалуйста, оставляйте комментарии в расположенном ниже блоке.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Konstrukce