Инсталации за производство на биогаз, Полезни направи си сам
Напоследък нетрадиционните, от техническа гледна точка, източници на енергия привличат все повече внимание: слънчева радиация, морски приливи и вълни и много други. Някои от тях, като вятъра, са били широко използвани в миналото, а днес преживяват прераждане. Един от „забравените” видове суровини е биогазът, използван в древен Китай и „открит” отново в наше време.
Какво е биогаз?
Този термин се отнася до газообразен продукт, получен в резултат на анаеробна, т.е. протичаща без достъп на въздух, ферментация (прегряване) на органични вещества от различен произход. Във всяка селска ферма през годината се събира значително количество оборски тор, растителни върхове и различни отпадъци.
Обикновено след разлагане се използват като органичен тор. Малко хора обаче знаят колко биогаз и топлина се отделят по време на ферментацията. Но тази енергия може да служи добре и на селяните.
Биогазът е смес от газове. Основните му компоненти са метан (CH4) - 55-70% и въглероден диоксид (CO2) - 28-43%, както и други газове в много малки количества, като сероводород (H2S).
Средно 1 kg органична материя, 70% биоразградима, произвежда 0,18 kg метан, 0,32 kg въглероден диоксид, 0,2 kg вода и 0,3 kg неразградим остатък.
Фактори, влияещи върху производството на биогаз
Тъй като разлагането на органичните отпадъци се дължи на дейността на определени видове бактерии, околната среда оказва значително влияние върху тях. По този начин количеството произведен газ до голяма степен зависи от температурата: колкото по-топло е, толкова по-висока е скоростта и степента на ферментация на органичните суровини. Точноследователно е вероятно първите инсталации за биогаз да са се появили в страни с топъл климат. Въпреки това, използването на надеждна топлоизолация, а понякога и нагрята вода, позволява да се овладее изграждането на генератори за биогаз в райони, където през зимата температурата пада до -20 o C. Има определени изисквания към суровините: те трябва да са подходящи за развитието на бактерии, да съдържат биоразградими органични вещества и да съдържат голямо количество вода (90-94%). Желателно е средата да е неутрална и без вещества, които пречат на действието на бактериите: например сапун, прахове за пране, антибиотици.
Производство на биогаз
За производството на биогаз могат да се използват растителни и битови отпадъци, оборски тор, отпадни води и др.. По време на процеса на ферментация течността в резервоара има тенденция да се разделя на три фракции. Горната е кора, образувана от големи частици, отнесени от издигащите се газови мехурчета, след известно време може да стане доста твърда и да пречи на освобождаването на биогаз. Течността се натрупва в средната част на ферментатора, а долната, подобна на кал фракция се утаява.
Най-активни са бактериите в средната зона. Следователно съдържанието на резервоара трябва периодично да се смесва - поне веднъж на ден, а за предпочитане до шест пъти.
Смесването може да се извърши чрез механични средства, чрез хидравлични средства (рециркулация на помпа), чрез налягане от пневматична система (частична рециркулация на биогаз) или чрез различни методи на самосмесване.
Инсталации за биогаз
Камбаната е с височина около 2,5м - изработена от ламарина 2мм. В горната му част се събира газ.
Авторът на този проект е избрал опцията за събиране на газ, за разлика от други инсталациис помощта на тръба, разположена вътре във ферментатора и имаща три подземни разклонения - до три ферми. В допълнение, водата в жлеба на водния затвор тече, което предотвратява заледяването през зимата. Ферментаторът се зарежда с около 12 m 3 пресен оборски тор, върху който се залива кравешка урина (без добавяне на вода).
Генераторът започва работа 7 дни след зареждане.
Друга настройка има подобно оформление (фиг. 1B). Ферментаторът му се прави в яма с квадратно напречно сечение с размери 2х2 и дълбочина около 2,5 м. Ямата е облицована със стоманобетонни плочи с дебелина 10-12 см, измазани с цимент и залепени със смола за плътност. Жлебът на водния затвор с дълбочина около 50 см също е бетонен, камбаната е заварена от покривно желязо и може да се плъзга свободно на четири "уши" по четири вертикални водача, монтирани върху бетонен резервоар. Височината на камбаната е приблизително 3 м, от които 0,5 м са потопени в жлеба.
При първото пълнене във ферментатора се зареждат 8 m 3 пресен кравешки тор, а отгоре се измиват около 400 литра кравешка урина. След 7 - 8 дни инсталацията вече напълно осигурява газ на собствениците.
Генератор на биогаз, предназначен да приема 6 m3 смесен тор (от крави, овце и свине), има подобна конструкция. Това беше достатъчно, за да се осигури нормалната работа на газова печка с три горелки и фурна.
Друга инсталация се отличава с интересен конструктивен детайл: до ферментатора са положени три големи тракторни камери, свързани с него с помощта на Т-образен маркуч и свързани помежду си (фиг. 2). През нощта, когато биогазът не се използва и се натрупва под камбаната, има опасност последната да се преобърне поради свръхналягане. Каучукрезервоарът служи като допълнителен контейнер. Ферментатор с размери 2x2x1,5 m е напълно достатъчен за работата на две горелки, а с увеличаване на полезния обем на инсталацията до 1 m 3 можете да получите достатъчно биогаз за отопление на вашия дом.
Характеристика на тази опция за монтаж е конструкцията на камбана с височина 138 см и 150 см, изработена от гумирана тъкан, използвана за производството на надуваеми лодки. Ферментаторът представлява метален резервоар с размери 140x380 cm и обем 4,7 m 3 . Камбаната се вкарва в оборския тор, разположен във ферментатора на дълбочина най-малко 30 cm, за да осигури хидравлична бариера за изпускане на биогаз в атмосферата. В горната част на набъбващия резервоар има кран, свързан с маркуч; през него тече газ към газова печка с три горелки и колона за подгряване на вода. За осигуряване на оптимални условия за работа на ферментатора оборският тор се смесва с гореща вода.
Инсталацията показа най-добри резултати при съдържание на влага на суровината 90% и температура 30-35°C.
Парниковият ефект се използва и за загряване на ферментатора. Над контейнера е изградена метална рамка, покрита с полиетиленово фолио: при неблагоприятни метеорологични условия тя задържа топлината и ви позволява значително да ускорите процеса на разлагане на суровините.
В Румъния генераторите за биогаз се използват и в държавни или кооперативни стопанства. Ето един от тях. Разполага с два ферментатора с вместимост 203 m 3 всеки, покрити с рамка с полиетиленово фолио (фиг. 3). През зимата оборският тор се нагрява с гореща вода. Производителността на инсталацията е 300-480 m 3 газ на ден. Това количество е напълно достатъчно, за да задоволи всички нужди на местния агропромишлен комплекс.
Практически съвети
Както вече беше отбелязано, решаваща роля. в развитието на процеса на ферментациятемпературата играе роля: нагряването на суровините от 15 o C до 20 o C може да удвои производството на енергия. Поради това генераторите често имат специална система за отопление на суровината, но повечето инсталации не са оборудвани с нея; те използват само топлината, отделена при действителното разлагане на органичната материя. Едно от най-важните условия за нормалната работа на ферментатора е наличието на надеждна ТОПЛОИЗОЛАЦИЯ.
Освен това загубата на топлина по време на почистване и пълнене на бункера на ферментатора трябва да бъде сведена до минимум.
Също така е необходимо да се помни необходимостта от осигуряване на биохимичен баланс.Понякога скоростта на производство на киселини от бактерии е по-висока от скоростта на тяхното потребление от бактерии от втората група.В този случай киселинността на масата се увеличава и производството на биогаз намалява. Ситуацията може да се коригира или чрез намаляване на дневната част от суровината, или чрез увеличаване на нейната разтворимост (ако е възможно, с гореща вода), или накрая чрез добавяне на неутрализиращ агент - например варно мляко, миене или сода за пиене.
Производството на биогаз може да намалее поради дисбаланса между въглерод и азот. В този случай във ферментатора се въвеждат вещества, съдържащи азот - урина или в малко количество амониеви соли, обикновено използвани като химически торове (50 - 100 g на 1 m 3 суровина).
Като тръбопровод за транспортиране на биогаз от изхода в горната част на камбаната на инсталацията до потребителя могат да се използват както тръби (метални или пластмасови), така и гумени маркучи. Желателно е да се провеждат в дълбок изкоп, за да се изключат празнини поради замръзване на кондензирана вода през зимата. Ако газът се транспортира с помощта на маркуч през въздуха, тогава е необходимо специално устройство за източване на конденза.
Най-простата схема на такова устройство е U-образна тръба, прикрепена към маркуча в най-ниската му точка (фиг. 4). Дължината на свободния клон на тръбата (x) трябва да бъде по-голяма от налягането на биогаза, изразено в милиметри воден стълб. Когато кондензатът тече от тръбопровода в тръбата, водата изтича през свободния й край без изтичане на газ.
В горната част на камбаната също е препоръчително да се предвиди разклонителна тръба за монтиране на манометър, за да се прецени количеството на натрупания биогаз по стойността на налягането.
Експлоатационният опит на инсталациите показва, че използването на смес от различни органични вещества като суровина дава повече биогаз, отколкото при зареждане на ферментатора с един от компонентите. Съдържанието на влага в суровините се препоръчва леко да се намали през зимата (до 88-90%) и да се увеличи през лятото (92-94%). Водата, използвана за разреждане, трябва да е топла (за предпочитане 35-40°C).
Суровините се хранят на порции, поне веднъж на ден. След първото зареждане на ферментатора не е необичайно първо да се произведе биогаз, който съдържа повече от 60% въглероден диоксид и следователно не гори. Този газ се отстранява в атмосферата и след 1 до 3 дни инсталацията ще започне да функционира нормално.