Технология за производство на биогаз, Алтернативни енергийни източници

Биогазът е газ, произведен от метанова ферментация на биомаса. Разграждането на биомасата става под въздействието на бактерии. Тази технология е изключително перспективна и икономически изгодна. Представяме на вашето внимание описание на технологията и процеса на производство на биогаз.

Цели на използването на технологията за биогаз:

Производство на висококалорична енергия
Производство на висококачествени торове
Намаляване на интензивността на миризмите
Намаляване на агресивното корозивно действие
Подобрени дебити
Намаляване на замърсяването на въздуха с амоняк и метан
Предотвратяване на загуба на хранителни вещества
Намаляване на излугването на нитрати
По-добра адаптивност към консумацията на растения
По-добро здраве на растенията
Хигиена на гной
Намалена способност за покълване на семената на плевелите
Рециклиране на органични отпадъци
Спестяване на разходи за свързване към канализацията

Биогазът се образува от бактерии по време на разграждането на органичен материал при анаеробни (без достъп на въздух) условия и представлява смес от метан и други газове в следните пропорции:

Метан CH4 40 - 70%
Въглероден диоксид CO2 30 – 60%
Други газове 1 - 5%
Водород H2 0 - 1%
Сероводород H2S 0 - 3%

Състав на биогаз

Калоричността на един кубичен метър биогаз, в зависимост от съдържанието на метан, е 20-25 MJ / m3, което е еквивалентно на изгаряне на 0,6-0,8 литра бензин, 1,3-1,7 kg дърва за огрев или използване на 5-7 kW електроенергия.

Процес на биологична ферментация

По време на ферментацията на суровините в инсталациите за биогаз, бактериите, които произвеждатметан, разграждат органичните вещества и връщат продуктите от разлагането под формата на биогаз и други компоненти в околната среда. Познаването на процеса на смилане е от съществено значение за проектирането, изграждането и експлоатацията на инсталации за биогаз.

Състав на суровините и производство на биогаз

По принцип всички органични вещества са обект на процеси на ферментация и разлагане. Въпреки това, в прости инсталации за биогаз е за предпочитане да се обработват само хомогенни и течни органични отпадъци: екскременти и урина от добитък, свине и птици.

В по-сложните инсталации за биогаз могат да се преработват и други видове органични отпадъци - растителни остатъци и твърди отпадъци. Количеството произведен биогаз зависи от вида на използваната суровина и температурата на процеса на смилане.

Производство

Има промишлени и занаятчийски съоръжения. Промишлените инсталации се различават от занаятчийските по наличието на механизация, отоплителни системи, хомогенизация и автоматизация. Най-разпространеният промишлен метод е анаеробното смилане в биореактори.

Принципът на работа на инсталацията

Биомасата (отпадъци или зелена маса) периодично се подава в реактора с помощта на помпена станция или товарач. Реакторът е отопляем и изолиран резервоар, оборудван със смесители. Материалът на индустриалния резервоар най-често е стоманобетон или стомана с покритие. В малки инсталации понякога се използват композитни материали. В реактора живеят полезни бактерии, които се хранят с биомаса. Биогазът е продукт на жизнената дейност на бактериите. За поддържане на живота на бактериите е необходимо захранване с храна, нагряване до 35-38 ° C и периодично смесване. Полученият биогаз се натрупва в хранилище (газов резервоар), след което преминава през пречиствателната система и се подава къмконсуматори (котел или електрогенератор). Реакторът работи без достъп на въздух, херметизиран е и неопасен.

За ферментацията на някои видове суровини в чист вид е необходима специална двустепенна технология. Например, птичи изпражнения, дестилаторна утайка не се преработват в биогаз в конвенционален реактор. За преработката на такива суровини е необходим допълнителен реактор за хидролиза. Такъв реактор ви позволява да контролирате нивото на киселинност, така че бактериите не умират поради увеличаване на съдържанието на киселини или основи. Възможно е същите субстрати да се обработват по едноетапна технология, но с коферментация (смесване) с други видове суровини, например с оборски тор или силаж.

Фактори, влияещи върху процеса на ферментация:

температура
Влажност
ниво на pH
Съотношение C : N : P
Повърхност на частиците на суровината
Честота на подхранване на субстрата
Забавители
Стимулиращи добавки

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 кора, образувана от големи частици, увлечени от издигащите се газови мехурчета, след известно време може да стане достатъчно твърда, за да попречи 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 да се разбърква периодично най-малко веднъж на ден и за предпочитане до шест пъти. Смесването може да се извършва чрез механични устройства, хидравлични средства (рециркулация под действието на помпа), под налягане на пневматична система(частична рециркулация на биогаз) или чрез различни методи на самосмесване.

Ферментаторът е разположен в яма с диаметър около 4 m и дълбочина 2 m (обем около 21 m3), облицована отвътре с покривна ламарина, споена два пъти. Първо чрез електрическо заваряване, а след това, за надеждност, чрез газ. За антикорозионна защита вътрешната повърхност на резервоара е покрита със смола. За такава сграда не се нуждаете от генерални планове, но разбира се, не можете да направите без детайлен проект на инсталацията.

Извън горния ръб на ферментатора е направен пръстеновиден жлеб от бетон с дълбочина около 1 m, който действа като воден затвор. В този канал, пълен с вода, се плъзга вертикалната част на камбаната, която затваря резервоара. Камбаната е с височина около 2,5 м, изработена от 2 мм ламарина. В горната му част се събира газ.

Ферментаторът се зарежда с около 12 m3 пресен оборски тор, върху който се налива кравешка урина (без добавяне на вода). Генераторът започва работа 7 дни след зареждане.

Друга инсталация има подобно оформление (вижте фиг.). Нейният ферментатор е направен в яма с квадратно напречно сечение с размери 2×2 и дълбочина около 2,5 m.

Ямата е облицована със стоманобетонни плочи с дебелина 10-12 см, измазани с цимент и покрити 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 по четири вертикални водача, монтирани на бетонен резервоар.

Височината на камбаната е приблизително 3 м, от които 0,5 м са потопени в жлеба.

При първото зареждане във ферментатора бяха заредени 8 m3 пресен кравешки тор, а отгоре бяха изсипани около 400 литра кравешка урина.

След 7-8 дни инсталацията вече е напълно осигуренасобственици на газ.