Biogaas on gaas, mis tekib biomassi kääritamisel. IN looduslikud tingimused Biogaasi toodetakse pidevalt. Kaasaegses bioenergias on selle moodustumise looduslikud protsessid inimese kontrolli all. Biogaasi tootmine toimub biogaasijaamades spetsiaalsete seadmete abil. Toodetav biogaas koosneb metaanist (üle 50%) ja süsinikdioksiidist ning vähesel määral lisanditest (vesinik ja vesiniksulfiid). Pärast biogaasi puhastamist C0 2-st (biogaasi uuendamine) saadakse biometaan – maagaasi täielik analoog.
Erinevalt päikese- ja tuuleenergiast saab biogaasi sarnaselt maagaasile salvestada ja tagada pidev elektritootmine, st täita elektrivõrgu tippkoormuse perioodidel olulist energiavarustuse ülesannet.
Biogaasi saab kasutada elektri- ja soojusenergia tootmiseks, autode tankimiseks (Rootsi suurlinnades tankitakse kohaliku biogaasiga munitsipaalbussiparki) ning seda saab süstida (pärast biometaaniks muutmist) olemasolevatesse gaasivõrkudesse ja hoidlatesse.
Miks me vajame biogaasi, kui meil on maagaas ja taristu selle tarnimiseks?
Esiteks valmistatakse biogaas biomassist, taastuvast taimsest materjalist – selle tootmine ja kasutamine jätab väiksema süsiniku jalajälje.
Teiseks saab (ja peaks) biogaasi tootmisel kasutama põllumajandusjäätmeid, mis hoiab ära reostuse keskkond ja suurendab selle tõhusust.
Euroopa biogaasitööstus on viimastel aastatel kogenud kahekohalist kasvu. Biogaasist elektrit toodeti EL-is 2012. aastal 46 419 GWh, 2013. aastal - 52 327 GWh (võrdluseks: see energiakogus vastab ligikaudu Portugali aastasele elektritarbimisele). Üle poole Euroopa toodangust pärines Saksamaalt 111 , kus on 8700 biogaasijaama 112 .
Hiinat peetakse biogaasi tootmises maailmas liidriks, 113 kuid siin on täheldatav huvitav nähtus. Valdav osa Hiina biogaasist toodetakse maamajapidamistes oma tarbeks – kütteks, toiduvalmistamiseks ja mõnel juhul isegi elektri tootmiseks. Selliseid koduseid biogaasijaamu on 41 miljonit 114 ja valitsuse aktiivsel toel peaks nende arv 2020. aastaks ulatuma 80 miljonini.
Biogaasi tootmisel on keskkonna seisukohalt ihaldusväärseim looma- ja linnukasvatusjäätmete kasutamine. Nendes tööstusharudes tekib suures koguses vedelaid ja tahkeid jäätmeid, mille kõrvaldamisele peab eelnema eriti hoolikas töötlemine. Nõrga keskkonnakontrolliga riikides, sealhulgas Venemaal, võivad loomajäätmed mürgitada pinnast ja veekogusid. Nende jäätmete kasutamine biogaasi tootmiseks ning seejärel soojuse ja elektri tootmiseks on tegelikult strateegia, millest võidavad kõik. Ühelt poolt on keskkonnareostuse probleem suures osas likvideeritud, teisalt kindlustatakse talud ja nende keskkond “tasuta” energiaga.
Selline mõistlik lähenemine biogaasienergiale seisab aga silmitsi nii-öelda majandusliku reaalsusega. Fakt on see, et loomsetest jäätmetest biogaasi tootmine on kallim kui spetsiaalselt kasvatatud “energiajaamadest”, vajalik on lähteaine keerukam töötlemine koos vastavate täiendavate kapitalikuludega.
Saksamaa seisis sellele majanduslikule reaalsusele karmilt vastu. Valesti läbimõeldud poliitika biogaasiäri stimuleerimiseks aitas kaasa jäätmete mitteringlussevõtule Põllumajandus ning bioenergia suunamine energiataimede (eeskätt maisi) intensiivsele kasvatamisele põllumajandusmaadel hilisemaks elektri tootmiseks on viinud massilise biogaasielektrijaamade rajamiseni isegi keskkonnavööndites 115 . Bioenergia tootmiseks kasutatav maisi pind on viimase kümnendi jooksul kahekordistunud, suures osas teiste põllukultuuride arvelt 116 .
2014. aastal toimus Saksamaa biogaasipoliitikas suur korrigeerimine. jõustus 1. augustil uus väljaanne Taastuvenergia seadus (EEG), mis nõuab, et biogaasienergia edasiarendus põhineks jäätmete ringlussevõtul, mitte spetsiaalselt kasvatatud energiakultuuride kasutamisel. Karmistamine kajastus ka soodustariifide alandamises ja suurte biogaasielektrijaamade rajamist piiravates finantsmeetmetes. Sarnaseid meetmeid kaalutakse praegu kogu Euroopa Liidus.
Seega edasine saatus Euroopa biogaasitööstus näib suures osas ebakindel. Võime üsna kindlalt eeldada, et olemasolevad võimsused ei vähene, kuid edasise laienemise tempot on raske ennustada. Olemasolevaid ametlikke Euroopa laienemisplaane (riiklikke taastuvenergia tegevuskavasid) pole aga keegi veel tühistanud. Need näevad 2020. aastaks ette biogaasi elektritootmise mahuks 65 000 GWh (aastane kasv keskmiselt 1,85 GWh) 117 . Sellise energiakoguse tootmiseks on vaja 28 miljonit kuupmeetrit biogaasi (maagaasi ekvivalent), mis on 5% Euroopa maagaasi tarbimisest.
Arvestada tuleks ka sellega, et sellistes suurtes arenenud põllumajandusega majandustes nagu praegu Prantsusmaal ja Hispaanias on biogaasiärisse tungimine äärmiselt madal. Seega jääb Prantsusmaa biogaasi tootmises 2013. aasta tulemuste järgi Itaaliale alla neli korda ja Saksamaa enam kui 14 korda. See on tegur, mis suurendab seatud kasvueesmärkide saavutamise tõenäosust.
Biogaas on suurepärane alternatiiv tavalistele kütteõlidele. Artikkel sisaldab teavet biogaasi kasutamise ajaloo kohta ja soovitusi oma biogaasijaama loomiseks.
Meie elu oluliste komponentide hulgas suur tähtsus omavad energiaressursse, mille hinnad tõusevad peaaegu iga kuu. Iga talvehooaeg teeb augu sisse pere eelarved, mis sunnib neid kandma küttekulusid ja seega ka kütust katelde ja ahjude kütmiseks.
Aga mida me peaksime tegema, sest elekter, gaas, kivisüsi või küttepuud maksavad raha ja mida kaugemal on meie kodud suurtest energiamagistraalidest, seda kallimaks läheb nende küte. Samal ajal saab hankijatest ja tariifidest sõltumatut alternatiivset kütet ehitada biogaasile, mille tootmine ei nõua geoloogilisi uuringuid, kaevude puurimist ega kalleid pumpamisseadmeid.
Biogaasi on võimalik hankida praktiliselt kodus, tehes samal ajal minimaalseid, kiiresti tasuvaid kulusid - selle teema kohta leiate palju teavet meie artiklist.
Küte biogaasiga
Lugu
Huvi soojal aastaajal soodes tekkinud tuleohtlike gaaside vastu tekkis meie kaugete esivanemate seas – India, Hiina, Pärsia ja Assüüria arenenud kultuurid katsetasid biogaasiga üle 3 tuhande aasta tagasi.
Samal iidsel ajal hõimu-Euroopas märkasid alemann-švaablased, et soodesse eralduv gaas põles hästi - nad kütsid sellega oma onnid, varustasid neid nahktorude kaudu gaasiga ja põletasid neid kolletes. Švaablased pidasid biogaasi "draakonite hingeõhuks", mis nende arvates elas soodes.
Sajandeid ja aastatuhandeid hiljem koges biogaas oma teist avastust – 17. ja 18. sajandil pöörasid sellele kohe tähelepanu kaks Euroopa teadlast.
Oma aja kuulus keemik Jan Baptista van Helmont tegi kindlaks, et igasuguse biomassi lagunemise ajal tuleohtlik gaas, ning tunnustatud füüsik ja keemik Alessandro Volta lõi otsese seose biomassi koguse, milles toimuvad lagunemisprotsessid, ja vabaneva biogaasi koguse vahel.
1804. aastal avastas inglise keemik John Dalton metaani valemi ja neli aastat hiljem avastas inglane Humphry Davy selle osana rabagaasist.
Vasakul: Jan Baptista van Helmont. Paremal: Alessandro Volta
Huvi biogaasi praktilise kasutamise vastu tekkis gaasitänavavalgustuse arenedes - 19. sajandi lõpus valgustati Inglismaa Exeteri linna ühe linnaosa tänavaid kanalisatsioonikollektorist saadava gaasiga.
Metaani valem
20. sajandil sundis II maailmasõjast tingitud energiavajadus eurooplasi otsima alternatiivseid energiaallikaid. Biogaasijaamad, milles sõnnikust gaasi toodeti, levisid Saksamaal ja Prantsusmaal ning osaliselt ka Ida-Euroopas.
Kuid pärast Hitleri-vastase koalitsiooni riikide võitu unustati biogaas - elekter, maagaas ja naftasaadused katsid täielikult tööstuste ja elanikkonna vajadused.
NSV Liidus käsitleti biogaasi tootmise tehnoloogiat peamiselt akadeemilisest vaatenurgast ja seda ei peetud nõudluseks.
Tänane suhtumine alternatiivsed allikad energia on dramaatiliselt muutunud - need on muutunud huvitavaks, kuna tavapäraste energiaressursside hind kasvab aasta-aastalt.
Biogaas on oma olemuselt tõeline viis vältida klassikaliste energiaallikate tariife ja kulusid, hankida oma kütust, mis tahes eesmärgil ja piisavas koguses.
Kõige rohkem biogaasijaamu on loodud ja tegutsenud Hiinas: 40 miljonit keskmise ja väike võimsus, on toodetava metaani maht umbes 27 miljardit m3 aastas.
Biogaas - mis see on
See on gaasisegu, mis koosneb peamiselt metaanist (sisaldus 50–85%), süsinikdioksiidist (sisaldus 15–50%) ja muudest gaasidest palju väiksemates protsentides. Biogaasi toodab kolme tüüpi bakteritest koosnev meeskond, mis toitub biomassist – hüdrolüüsibakterid, mis toodavad toitu hapet moodustavatele bakteritele, mis omakorda annavad toitu metaani tootvatele bakteritele, mis moodustavad biogaasi.
Biogaasi keemiline koostis
Originaali kääritamine orgaaniline materjal(näiteks sõnnik), mille saadus on biogaas, läbib ilma juurdepääsuta väliskeskkonnale ja seda nimetatakse anaeroobseks.
Maaelanikele, kes kasutavad seda põldude ja juurviljaaedade väetamiseks, on hästi teada veel üks sellise kääritamise toode, mida nimetatakse kompostihuumuseks, kuid need, mis on toodetud aastal. kompostihunnikuid biogaasi ja soojusenergiat tavaliselt ei kasutata – ja asjata!
Millised tegurid määravad suurema metaanisisaldusega biogaasi saagise?
Esiteks sõltub see temperatuurist. Mida kõrgem on nende keskkonna temperatuur, seda suurem on orgaanilist ainet käärivate bakterite aktiivsus. miinustemperatuurid Käärimine aeglustub või peatub täielikult.
Sel põhjusel on biogaasi tootmine kõige levinum Aafrika ja Aasia riikides, mis asuvad subtroopikas ja troopikas. Venemaa kliimas nõuab biogaasi saamine ja sellele alternatiivkütusena täielik üleminek bioreaktori soojusisolatsiooni ja kasutuselevõttu. soe vesi orgaanilise aine massi, kui välisõhu temperatuur langeb alla nulli.
Bioreaktorisse paigutatud orgaaniline materjal peab olema bioloogiliselt lagunev, sinna tuleb viia oluline kogus vett - kuni 90% orgaanilise aine massist. Oluline punkt orgaaniline keskkond on neutraalne, selle koostises puuduvad bakterite arengut takistavad komponendid, nagu puhastus- ja pesuvahendid ning antibiootikumid.
Biogaasi saab peaaegu kõigist majanduslikku ja taimset päritolu jäätmetest, Reovesi, sõnnik jne.
Orgaanilise aine anaeroobse kääritamise protsess toimib kõige paremini, kui pH väärtus on vahemikus 6,8–8,0 – kõrge happesus aeglustab biogaasi teket, sest bakterid on hõivatud hapete tarbimisega ja süsihappegaasi tootmisega, mis neutraliseerib happesuse.
Lämmastiku ja süsiniku suhe bioreaktoris tuleb arvutada 1:30 - sel juhul saavad bakterid vajaliku koguse süsihappegaasi ning metaani sisaldus biogaasis on suurim.
Piisavalt kõrge metaanisisaldusega biogaasi parim saagis saavutatakse, kui kääritavas orgaanilises aines on temperatuur vahemikus 32–35 °C, biogaasil järjest kõrgemad väärtused.süsihappegaasi sisaldus suureneb, selle kvaliteet langeb.
Metaani tootvad bakterid jagunevad kolme rühma: psührofiilsed, efektiivsed temperatuuril +5 kuni +20 °C; mesofiilsed, nende temperatuurivahemik on +30 kuni +42 °C; termofiilne, töötab režiimis +54 kuni +56 °C. Biogaasi tarbija jaoks pakuvad suurimat huvi mesofiilsed ja termofiilsed bakterid, mis fermenteerivad orgaanilist ainet suurema gaasisaagiga.
Mesofiilne fermentatsioon on vähem tundlik temperatuurimuutustele paari kraadi võrra optimaalsest temperatuurivahemikust ja vajab vähem energiat orgaanilise materjali soojendamiseks bioreaktoris.
Selle puuduseks võrreldes termofiilse kääritamisega on väiksem gaasisaagis, pikem orgaanilise substraadi täieliku töötlemise periood (umbes 25 päeva), tekkiv lagunenud orgaaniline materjal võib sisaldada kahjulikku taimestikku, kuna madal temperatuur bioreaktoris ei taga 100%. steriilsus.
Reaktorisisese temperatuuri tõstmine ja hoidmine termofiilsetele bakteritele vastuvõetaval tasemel tagab suurima biogaasi saagi, orgaanilise aine täielik käärimine toimub 12 päevaga, orgaanilise substraadi lagunemissaadused on täiesti steriilsed.
Negatiivsed omadused: termofiilsete bakterite jaoks vastuvõetava temperatuurivahemiku ületamine 2 kraadi võrra vähendab gaasi saagist; suur küttevajadus, mille tagajärjel - märkimisväärsed energiakulud.
Bioreaktori sisu tuleb segada kaks korda päevas, vastasel juhul tekib selle pinnale koorik, mis tekitab biogaasile barjääri. Lisaks selle kõrvaldamisele võimaldab segamine ühtlustada temperatuuri ja happesuse taset orgaanilise massi sees.
Pideva tsükliga bioreaktorites tekib suurim biogaasi saagis käärimise läbinud orgaanilise aine samaaegsel mahalaadimisel ja uue orgaanilise aine laadimisel mahalaaditava mahuga võrdses koguses.
Väikestes bioreaktorites, mida tavaliselt kasutatakse suvilafarmides, on iga päev vaja ekstraheerida ja lisada orgaanilist ainet mahus, mis on ligikaudu 5% käärituskambri sisemisest mahust.
Biogaasi saagis sõltub otseselt bioreaktorisse paigutatud orgaanilise substraadi tüübist (keskmised andmed kuiva substraadi massi kg kohta on toodud allpool):
- hobusesõnnikust saadakse 0,27 m3 biogaasi, metaanisisaldus 57%;
- veisesõnnik toodab 0,3 m3 biogaasi, metaanisisaldus 65%;
- värskest veisesõnnikust saadakse 0,05 m3 68% metaanisisaldusega biogaasi;
- kana väljaheited- 0,5 m3, metaani sisaldus selles on 60%;
- sea sõnnik- 0,57 m3, metaani osakaal on 70%;
- lambasõnnik - 0,6 m3 metaanisisaldusega 70%;
- nisu põhk - 0,27 m3, metaanisisaldusega 58%;
- maisi põhk - 0,45 m3, metaanisisaldus 58%;
- muru - 0,55 m3, metaanisisaldusega 70%;
- puitlehestik - 0,27 m3, metaani osakaal 58%;
- rasv - 1,3 m3, metaanisisaldus 88%.
Biogaasijaamad
Need seadmed koosnevad järgmistest põhielementidest - reaktor, orgaanilise laadimispunker, biogaasi väljalaskeava ja kääritatud orgaanilise aine tühjenduspunker.
Vastavalt projekti tüübile on biogaasijaamad järgmist tüüpi:
- ilma kuumutamata ja reaktoris kääritatud orgaanilist ainet segamata;
- ilma kuumutamata, kuid orgaanilise massi segamisega;
- kuumutamise ja segamisega;
- kuumutamise, segamise ja seadmetega, mis võimaldavad kontrollida ja juhtida käärimisprotsessi.
Esimest tüüpi biogaasijaam sobib väiketalu ja on mõeldud psührofiilsetele bakteritele: bioreaktori sisemaht on 1–10 m3 (töötleb 50–200 kg sõnnikut ööpäevas), minimaalsed seadmed, tekkiv biogaas ei ole salvestatud - see läheb kohe seda tarbivatele kodumasinatele.
Seda paigaldust saab kasutada ainult lõunapoolsetes piirkondades, see on ette nähtud sisetemperatuurile 5–20 °C. Kääritatud orgaanilise aine eemaldamine toimub samaaegselt uue partii laadimisega, vedu viiakse konteinerisse, mille maht peab olema võrdne või suurem kui bioreaktori siseruumala. Mahuti sisu hoitakse selles kuni väetatud pinnasesse viimiseni.
Teise tüübi konstruktsioon on mõeldud ka väiketaludele, selle tootlikkus on veidi kõrgem kui esimest tüüpi biogaasijaamadel - seadmetes on käsitsi või mehaanilise ajamiga segamisseade.
Kolmandat tüüpi biogaasijaamad on lisaks segamisseadmele varustatud bioreaktori sundküttega, soojaveeboiler töötab biogaasijaamas toodetud alternatiivkütusel. Metaani toodavad sellistes seadmetes mesofiilsed ja termofiilsed bakterid, olenevalt kuumutamise intensiivsusest ja temperatuuritasemest reaktoris.
Biogaasijaama skemaatiline diagramm: 1 - substraadi soojendamine; 2 - täitekael; 3 - bioreaktori võimsus; 4 - käsimikser; 5 - konteiner kondensaadi kogumiseks; 6 - gaasiventiil; 7 - paak töödeldud massi jaoks; 8 - kaitseklapp; 9 - filter; 10 - gaasikatel; 11 - gaasiventiil; 12 - gaasitarbijad; 13 - veetihend
Viimane biogaasijaamade tüüp on kõige keerulisem ja mõeldud mitmele biogaasi tarbijale, jaamade konstruktsioon sisaldab elektrilist kontaktmanomeetrit, kaitseklappi, kuumaveeboilerit, kompressorit (orgaanilise aine pneumaatiline segamine), vastuvõtja, gaasipaak, gaasireduktor ja väljalaskeava biogaasi laadimiseks transporti. Need paigaldised töötavad pidevalt, võimaldavad tänu täpselt reguleeritavale küttele seadistada mis tahes kolmest temperatuuritingimusest ning biogaasi valik toimub automaatselt.
DIY biogaasijaam
Biogaasijaamades toodetava biogaasi kütteväärtus on ligikaudu 5500 kcal/m3, mis on veidi madalam maagaasi kütteväärtusest (7000 kcal/m3). 50 m2 elamu kütmiseks ja kasutusse gaasipliit nelja põletiga kulub tunnis keskmiselt 4 m3 biogaasi.
Venemaa turul pakutavad tööstuslikud biogaasi tootmistehased maksavad alates 200 000 rubla. - vaatamata nende näiliselt kõrgele hinnale tasub märkida, et need paigaldused on täpselt arvutatud laaditud orgaanilise substraadi mahu järgi ja neile kehtib tootja garantii.
Kui soovid ise biogaasijaama luua, siis lisainfo on Sulle!
Bioreaktori vorm
Parim kuju oleks selle jaoks ovaalne (munakujuline), kuid sellise reaktori ehitamine on äärmiselt keeruline. Silindrilist bioreaktorit, mille ülemine ja alumine osa on valmistatud koonuse või poolringi kujul, on lihtsam kujundada.
Tellistest või betoonist ruudukujulised või ristkülikukujulised reaktorid on ebaefektiivsed, sest substraadi surve tõttu tekivad aja jooksul nurkadesse praod ning neisse koguneb ka kõvenenud orgaanilisi killukesi, mis segavad käärimisprotsessi.
Terasest bioreaktori mahutid on õhutihedad, vastupidavad kõrgele rõhule ja neid pole nii raske ehitada. Nende puuduseks on see, et need on nõrgalt roostekindlad ja vajavad pealekandmist siseseintele. kaitsev kate, näiteks vaigud. Terasest bioreaktori väliskülg tuleb põhjalikult puhastada ja värvida kahes kihis.
Betoonist, tellistest või kivist bioreaktori mahutid tuleb seest hoolikalt katta vaigukihiga, mis tagab nende tõhusa vee- ja gaasiläbilaskvuse, talub umbes 60 °C temperatuuri ning vesiniksulfiidi ja orgaaniliste hapete agressiivsust.
Lisaks vaigule võite reaktori sisepindade kaitsmiseks kasutada parafiini, mis on lahjendatud 4% mootoriõliga (uus) või petrooleumiga ja kuumutatud temperatuurini 120–150 ° C - bioreaktori pindu tuleb kuumutada põletiga. enne neile parafiinikihi kandmist.
Bioreaktori loomisel võib kasutada roostetundlikke plastmahuteid, vaid piisavalt tugevate seintega kõvasid. Pehmet plastikut saab kasutada ainult soojal aastaajal, kuna külma ilmaga on sellele raske isolatsiooni kinnitada ja selle seinad pole piisavalt tugevad. Plastikust bioreaktoreid saab kasutada ainult orgaanilise aine psührofiilseks kääritamiseks.
Bioreaktori asukoht
Selle paigutus on planeeritud sõltuvalt vaba ruum objektil, kaugus elamutest, jäätmete ja loomade asukoht jne. Maapealse, täielikult või osaliselt sukeldatud bioreaktori planeerimine sõltub tasemest põhjavesi, orgaanilise substraadi reaktori mahutisse sisestamise ja väljutamise mugavus.
Optimaalne oleks paigutada reaktori anum maapinnast madalamale - säästetakse orgaanilise substraadi sisestamise seadmeid, soojusisolatsioon suureneb oluliselt, mille jaoks saate kasutada odavad materjalid(õled, savi).
Bioreaktori seadmed
Reaktori paak peab olema varustatud luugiga, mille abil saab teha remondi- ja hooldustöid. Bioreaktori korpuse ja luugikaane vahele on vaja asetada kummist tihend või hermeetiku kiht. Bioreaktori varustamine temperatuurianduriga on valikuline, kuid äärmiselt mugav, siserõhk ja orgaanilise substraadi tase.
Bioreaktori soojusisolatsioon
Selle puudumine ei võimalda biogaasijaama tööd aasta läbi, ainult sooja ilmaga. Maetud või poolmaetud bioreaktori isoleerimiseks kasutatakse savi, põhku, kuivsõnnikut ja räbu. Isolatsioon paigaldatakse kihtidena - maetud reaktori paigaldamisel kaetakse süvend PVC-kile kihiga, mis takistab otsekontakti soojusisolatsioonimaterjal mullaga.
Enne bioreaktori paigaldamist valatakse süvendi põhja põhk, selle peale asetatakse savikiht, seejärel asetatakse bioreaktor. Pärast seda täidetakse kõik vabad alad reaktori paagi ja PVC-kilega vooderdatud süvendi vahel peaaegu paagi lõpuni põhuga ning peale valatakse 300 mm kiht räbuga segatud savi.
Bioreaktorisse laadimise ja sealt mahalaadimise torude läbimõõt peab olema vähemalt 300 mm, muidu need ummistuvad. Reaktoris anaeroobsete tingimuste säilitamiseks peaks igaüks neist olema varustatud kruvi- või poolpöördeventiilidega. Orgaanilise ainega varustamise punkri maht peaks olenevalt biogaasijaama tüübist olema võrdne sisendtooraine päevase mahuga.
Söötepunker peaks olema peale asetatud päikseline pool bioreaktor, kuna see tõstab sisestatud orgaanilise substraadi temperatuuri, kiirendades fermentatsiooniprotsesse. Kui biogaasijaam on otse farmiga ühendatud, tuleks punker paigutada selle konstruktsiooni alla nii, et orgaaniline substraat satuks sinna gravitatsiooni mõjul.
Orgaanilise substraadi laadimise ja mahalaadimise torujuhtmed peaksid asuma bioreaktori vastaskülgedel - sel juhul jaotuvad sisendtoorained ühtlaselt ning kääritatud orgaaniline aine on gravitatsioonijõudude ja massi mõjul kergesti eemaldatav. värskest substraadist.
Orgaanilise aine peale- ja mahalaadimiseks mõeldud torustiku augud ja paigaldamine tuleks lõpetada enne bioreaktori paigaldamist paigalduskohta ja enne sellele soojusisolatsioonikihtide paigaldamist. Bioreaktori sisemahu tihedus saavutatakse sellega, et torude sisendid paiknevad terava nurga all, samas kui vedeliku tase reaktoris on torude sisenemiskohtadest kõrgem - hüdrauliline tihend blokeerib õhu juurdepääsu.
Lihtsaim viis uue ja kääritatud orgaanilise materjali sisseviimiseks ja kääritatud orgaanilise materjali eemaldamiseks on ülevooluprintsiip, st reaktori orgaanilise aine taseme tõstmine uue portsjoni sisestamisel eemaldab substraati läbi tühjendustoru mahus, mis on võrdne reaktori mahuga. tutvustatud materjali.
Kui orgaanilise aine kiire laadimine on vajalik ja materjali raskusjõu abil sisestamise efektiivsus on reljeefi ebatäiuslikkuse tõttu madal, tuleb paigaldada pumpad. On kaks meetodit: kuiv, mille puhul pump paigaldatakse laadimistoru sisse ja orgaaniline materjal siseneb pumpa läbi vertikaalne toru, selle poolt pumbatud; märg, mille puhul pump on paigaldatud laadimispunkrisse, selle käitamist teostab mootor, mis on paigaldatud ka punkrisse (läbilaskmatusse korpusesse) või läbi võlli, mootor aga on paigaldatud punkrist väljapoole.
Kuidas koguda biogaasi
See süsteem sisaldab gaasijuhe, gaasi jaotamine tarbijatele, sulgeventiilid, kondensaadi kogumismahutid, kaitseklapp, vastuvõtja, kompressor, gaasifilter, gaasihoidik ja gaasitarbimisseadmed. Süsteemi paigaldamine toimub alles pärast seda, kui bioreaktor on oma asukohta täielikult paigaldatud.
Biogaasi kogumise väljalaskeava asub reaktori kõrgeimas punktis, sellega on järjestikku ühendatud: tihendatud konteiner kondensaadi kogumiseks; kaitseklapp ja veetihend - veega anum, mille gaasitoru sissepääs on tehtud allpool veetaset, väljalaskeava - ülal (gaasitoru toru veetihendi ees peaks olema painutatud nii, et vesi ei tungiks reaktor), mis ei lase gaasil liikuda vastupidises suunas.
Orgaanilise substraadi kääritamisel tekkiv biogaas sisaldab olulisel määral veeauru, mis moodustab piki gaasitoru seinu kondensaadi ja mõnel juhul blokeerib gaasi voolu tarbijateni.
Kuna gaasitorustikku on keeruline ehitada nii, et reaktori poole jääks kogu pikkuses kalle, kuhu voolaks kondensaat, on vaja paigaldada veetihendid mahutite kujul igasse selle madalasse kohta. lõigud. Biogaasijaama töötamise ajal on perioodiliselt vaja neist osa vett eemaldada, vastasel juhul blokeerib selle tase gaasivoolu täielikult.
Gaasitorustik peab olema ehitatud sama läbimõõduga ja sama tüüpi torudega, samuti peavad kõik süsteemi klapid ja elemendid olema sama läbimõõduga. Terastorud läbimõõduga 12-18 mm on rakendatavad väikese ja keskmise võimsusega biogaasijaamadele, sellise läbimõõduga torude kaudu etteantava biogaasi voolukiirus ei tohiks ületada 1 m3/h (voolukiirusel 0,5 m3/h, torud läbimõõduga 12 mm pikkuse kohta ei ole lubatud üle 60 m).
Sama tingimus kehtib ka gaasijuhtmes kasutamisel. plasttorud Lisaks tuleb need torud paigaldada 250 mm maapinnast allapoole, kuna nende plast on tundlik päikesevalgus ja kaotab mõju all päikesekiirgus tugevus.
Gaasitoru paigaldamisel tuleb hoolikalt jälgida, et lekkeid ei esineks ja liitekohad oleksid gaasitihedad – kontrollimine toimub seebilahusega.
Gaasifilter
Biogaas sisaldab väike kogus vesiniksulfiid, mille kombineerimisel veega tekib hape, mis korrodeerib aktiivselt metalli – sel põhjusel ei saa mootorites kasutada filtreerimata biogaasi sisepõlemine. Vahepeal saab vesiniksulfiidi gaasist eemaldada lihtsa filtri abil - 300 mm tükk gaasitoru täidetud metalli ja puidulaastude kuivseguga.
Pärast iga 2000 m3 sellisest filtrist läbinud biogaasi on vaja selle sisu välja tõmmata ja umbes tund aega vabas õhus hoida – laastud puhastatakse täielikult väävlist ja neid saab taaskasutada.
Sulgurliitmikud ja ventiilid
Bioreaktori vahetusse lähedusse on paigaldatud gaasi peaventiil, gaasitorusse tuleks paigaldada ventiil, et vabastada biogaas rõhul üle 0,5 kg/cm2. Gaasisüsteemi parimad ventiilid on kroomitud kuulventiilid, gaasisüsteemis ei saa kasutada torustiku jaoks mõeldud ventiile. Kuulkraani paigaldamine igale gaasitarbijale on kohustuslik.
Mehaaniline segamine
Väikese mahuga bioreaktorite jaoks segajad koos käsitsi ajam sobivad kõige paremini – need on disainilt lihtsad ja ei vaja eritingimused töötamise ajal. Mehhaaniliselt käitatav segisti on konstrueeritud nii - reaktori sees piki selle kesktelge asetatud horisontaalne või vertikaalne võll, mille külge on kinnitatud labad, mis pöörlemisel liigutavad bakteririkkaid orgaanilise aine masse kääritatud substraadi asukohast. laaditakse maha värske portsjoni pealelaadimise kohta.
Olge ettevaatlik – mikser peaks pöörlema ainult segamise suunas mahalaadimisalalt laadimisalale, metaani tootvate bakterite liikumine küpselt substraadilt äsja vastuvõetud substraadile kiirendab orgaanilise aine küpsemist ja biogaasi teket. kõrge metaanisisaldusega.
Kui tihti tuleb orgaanilist substraati bioreaktoris segada? Sagedus on vaja kindlaks määrata vaatluse teel, keskendudes biogaasi saagisele - liiga sagedane segamine häirib käärimist, kuna see häirib bakterite tegevust, lisaks põhjustab see töötlemata orgaanilise aine eraldumist. Keskmiselt peaks segamiste vaheline intervall olema 4 kuni 6 tundi.
Orgaanilise substraadi kuumutamine bioreaktoris
Ilma kütmiseta suudab reaktor biogaasi toota ainult psührofiilsel režiimil, mille tulemusel toodetakse vähem gaasi ja halvem väetise kvaliteet kui kõrgema temperatuuriga mesofiilse ja termofiilse töörežiimi korral.
Substraati saab soojendada kahel viisil: auruküte; orgaanilise aine kombinatsioon kuum vesi või kuumutades soojusvahetiga, milles ringleb kuum vesi(ei ole segatud orgaanilise materjaliga).
Aurukütte (otsekütte) tõsiseks puuduseks on vajadus lisada biogaasijaama aurutootmissüsteem, mis sisaldab süsteemi vee puhastamiseks selles sisalduvast soolast.
Aurutootmisjaam on kasulik ainult tõeliselt suured installatsioonid mis töötlevad suures koguses substraati, näiteks reovett. Lisaks ei võimalda auruga kuumutamine orgaanilise aine kuumutamistemperatuuri täpselt reguleerida, mistõttu võib see üle kuumeneda.
Bioreaktori jaama sees või väljaspool asuvad soojusvahetid soojendavad kaudselt reaktoris olevat orgaanilist ainet. Põranda (vundamendi) kaudu kütmise võimalusest tuleks kohe loobuda, kuna seda takistab tahke setete kogunemine bioreaktori põhja. Parim variant oleks paigaldada reaktorisse soojusvaheti, kuid seda moodustav materjal peab olema piisavalt tugev ja edukalt taluma segamisel orgaanilise aine survet.
Soojusvaheti suurem ala See soojendab orgaanilist ainet paremini ja ühtlasemalt, parandades seeläbi käärimisprotsessi. Välisküte, kuigi seinte soojuskao tõttu vähem efektiivne, on atraktiivne, kuna miski bioreaktori sees ei sega substraadi liikumist.
Soojusvaheti optimaalne temperatuur peaks olema umbes 60 °C, soojusvahetid ise on valmistatud radiaatori sektsioonide, spiraalide ja paralleelselt keevitatud torude kujul. Jahutusvedeliku temperatuuri hoidmine 60 °C juures vähendab hõljuvate osakeste kleepumise ohtu soojusvaheti seintele, mille kogunemine vähendab oluliselt soojusülekannet. Soojusvaheti optimaalne asukoht on segamislabade läheduses, sel juhul on orgaaniliste osakeste settimise oht selle pinnale minimaalne.
Bioreaktori küttetorustik on projekteeritud ja varustatud sarnaselt tavapärasele küttesüsteemile, st peavad olema täidetud tingimused jahutatud vee tagasijuhtimiseks süsteemi madalaimasse punkti ning selle kõrgeimates kohtades on vaja õhu väljalaskeklappe. Bioreaktoris oleva orgaanilise massi temperatuuri juhitakse termomeetriga, millega reaktor peaks olema varustatud.
Gaasipaagid biogaasi kogumiseks
Pideva gaasitarbimise korral pole nende järele vajadust, välja arvatud juhul, kui nendega saab gaasirõhku ühtlustada, mis parandab oluliselt põlemisprotsessi. Väikese võimsusega bioreaktorijaamade jaoks sobivad gaasihoidikuteks suuremahulised paralleelselt ühendatavad autokambrid.
Tõsisemad gaasipaagid, terasest või plastikust, valitakse konkreetse bioreaktori paigalduse jaoks - sisse parim variant Gaasipaak peab mahutama päevas toodetava biogaasi koguse. Gaasipaagi nõutav maht sõltub selle tüübist ja rõhust, mille jaoks see on projekteeritud, selle maht on reeglina 1/5...1/3 bioreaktori sisemahust.
Terasest gaasipaak. Terasest gaasipaake on kolme tüüpi: madal rõhk, 0,01 kuni 0,05 kg/cm2; keskmine, 8–10 kg/cm2; kõrge, kuni 200 kg/cm2. Madalsurve terasest gaasipaake ei ole otstarbekas kasutada, need on parem asendada plastikust gaasimahutitega - need on kallid ja sobivad ainult siis, kui biogaasijaama ja tarbijaseadmete vahel on märkimisväärne vahemaa.
Madalrõhuga gaasimahuteid kasutatakse peamiselt päevase biogaasi väljundi ja selle tegeliku tarbimise vahe tasandamiseks.
Biogaas pumbatakse keskmise ja kõrgsurve terasest gaasimahutitesse kompressoriga, neid kasutatakse ainult keskmise ja suure võimsusega bioreaktorites.
Gaasipaagid peavad olema varustatud järgmiste juhtimis- ja mõõteseadmetega: kaitseklapp, veetihend, rõhualandaja ja manomeeter. Terasest gaasipaagid peavad olema maandatud!avaldatud
Kui teil on selle teema kohta küsimusi, esitage need meie projekti ekspertidele ja lugejatele.
Tööstusriikidest on Taanil biogaasi tootmisel ja kasutamisel liidrikoht. Selles riigis toodetud biogaas moodustab kuni 18% kogu energiabilansist. Absoluutarvudes on Saksamaal juhtiv koht keskmiste ja suurte installatsioonide (umbes 10 000) arvu poolest.
Itaalias praegu mitte riiklik programm biogaasijaamade arendamiseks, kuid Itaalia elektrifirma on kohustatud ostma biogaasist toodetud elektrit tarbijahinnast 80% kõrgema hinnaga. Austrias töötas kuni 1997. aastani 46 valdavalt farmi tüüpi biogaasijaama. 1997. aastal võeti kasutusele 10 farmi tüüpi käitist ja 5 suurt. Biogaasijaamade arvu plaanitakse suurendada 150-ni. Austrias puudub riiklik programm biogaasijaamade rajamise toetamiseks, kuid nende rajamist toetavad põllumajandus- ja keskkonnaministeeriumid. Rahalist toetust pakuvad föderaalsed põllumajandusorganisatsioonid ja pangad.
Põhjapoolsetes piirkondades kasutavad biogaasijaamad kütuse säästmiseks mesofiilset režiimi, mis suurendab reaktorite peetusaega ja töömahtu. Näitena võib tuua AB Enbomi (Soome) poolt välja töötatud biogaasijaamade projekteerimise, mis töötavad Lapimaa tingimustes kl temperatuuri tingimused käärimine 33°C.
Euroopa biogaasienergia arendamise tee puuduseks on seadusandlikul tasandil fikseeritud jäätmetega varustatuse puudumine tootmisrajatistes. Selle tulemusena on pärast tööjaamade arvu suurenemist ja jäätmepuuduse tekkimist järsult kasvanud käitatavate käitiste kulud, mis on tingitud jäätmete ostmisest või taimekasvatusmaterjalide ning nende kohaletoimetamise kuludest.
Valdav enamus biogaasijaamadest koguvad töötlemata jäätmeid, mis ühelt poolt süvenevad keskkonna olukord seevastu suurendab nende ladustamise ja transpordi kulusid. Aga Euroopa Liidus on juba jõustuma hakanud jäätmeseaduse muudatused, mis kohustavad biogaasijaamade omanikke käärinud massi väetiseks töötlema.
Indias, Vietnamis, Nepalis ja teistes riikides ehitatakse väikeseid (ühepere) biogaasijaamu. Neis tekkivat gaasi kasutatakse toiduvalmistamiseks. Indias on alates 1981. aastast paigaldatud 3,8 miljonit väikest biogaasijaama. Nepalis on programm biogaasi energia arendamise toetamiseks, tänu millele maapiirkonnad 2009. aasta lõpuks oli loodud 200 tuhat väikest biogaasijaama.
Hiina on praegu maailmas liider biogaasi tootmistehnoloogiate rakendamisel maapiirkondades. Rohkem kui 40 miljonit Hiina perekonda on juba oma kodudesse paigaldanud biogaasijaamad ja see arv kasvab igal aastal mitme miljoni võrra. Biogaasi kogutoodang on 10,2 miljardit m3/aastas, mis seab Hiina selle näitaja poolest maailmas esikohale. Lisaks on Hiinasse ehitatud 4000 suurt biogaasijaama, mis töötavad loomakasvatusfarmide jäätmete baasil ning biogaasitehnoloogiaid kasutavate põllumajandusettevõtete osakaal on 52%.
Hiina võimud loodavad tõsiselt biogaasile kui olulisele maapiirkondade elektrienergia allikale. Seega, kui seitsme aasta plaani lõpuks on koostootmisseadmete koguvõimsuseks 5,5 GW, siis aastaks 2030 peaks see tõusma 30 GW-ni ehk 6-kordseks, mis kindlustab külaelanike täies mahus elektri ja soojusega. omatoodang.
Kuid Hiina seadmetel on märkimisväärne puudus: saadud toote maksumus. Hiina paigaldise reaktori maht on tavaliselt vähemalt viis kuupmeetrit. Teine aspekt on paigalduse enda kõrge hind. Kulud kuluvad peamiselt kaevu kaevamisele ja suures mahus tootmisele tsemenditööd, paigaldage metallist kuppel-gaasihoidik. Kuna gaasipaagi raudkuppel on korrosioonile vastuvõtlik, on see seade mõeldud töötama vaid 8–10 aastat.
Järeldus
Kaasaegsed jäätmetöötlustehnoloogiad ei seisa paigal ja muutuvad üha tõhusamaks.
Biogaasijaam lahendab orgaaniliste jäätmete kõrvaldamise ja reovee puhastamise probleemi, minimeerides sellega võimalikud trahvid sõnniku ladustamise ja äraveoga seotud keskkonnarikkumiste eest. Biogaasi kasutamine ei anna mitte ainult tootmiskulude olulist vähenemist, oma toodangu katkematut elektri- ja soojusvarustust, vaid ka võimaluse saada lisakasumit energia, soojuse ja bioväetiste müügist. Bioväetiste kasutamine aitab parandada mulla kvaliteeti ja suurendada põllukultuuride saaki. Tulemuseks on keskkonnasõbralikud taime- ja loomakasvatussaadused ning üldise keskkonna ja põllumaa reostuse vähenemine.
Sotsiaalprojekt Biobolsa pakub kohalikele põllumeestele lihtsaid biogaasijaamu, mis võimaldavad neil iseseisvalt orgaanilistest jäätmetest gaasi toota. 2010. aastal sai projekt alguse Mehhikost ning tänaseks areneb see aktiivselt 9 riigis Ladina-Ameerika ja Aafrika.
Biobolsa projekti idee tekkis juba 2007. aastal, kui noor mehhiklane Alex Eaton otsustas teha odava anaeroobse maagaasi bioreaktori. talud. 2010. aastaks oli Alex esitanud kõik patendid ja käivitanud täielikult esimese pilootprojekti. 
Mis on Biobolsa bioreaktor?
Põhimõtteliselt ei midagi keerulist, suured vastupidavad membraankotid pikkusega 15 meetrit, laiused 2 meetrit ja kõrgused üle 2 meetri. Nende maht on umbes 40 000 liitrit vedelikku ja võime töödelda kuni 1 tonni jäätmeid päevas. Neid on rohkemgi kompaktsed lahendused 2x2 meetrit väike pere, töötlevad nad kuni 20 kg jäätmeid. 
Sellise biogaasijaamaga suudab üks talupere nelja seaga toota piisavalt biogaasi köögis toiduvalmistamiseks. 
Põllumajandustootjad näevad sageli esimesel aastal 20-40% saagikuse kasvu ja see kasvab ainult igal aastal. 1000 seaga farmis on pere varustatud süsteemiga, mis suudab toota rohkem energiat, kui nad tarbivad, ja nad müüvad isegi elektri tagasi Mehhiko võrku. 
Selliste biogaasijaamade laialdane kasutuselevõtt avaldab soodsat mõju ka keskkonnale. Toiduorganisatsiooni FAO uuringute kohaselt tekitavad kaasaegsed põllumajandusettevõtted rohkem kasvuhoonegaase kui transport. See sektor saastab ka veeallikaid loomsete jäätmete, antibiootikumide, hormoonide, keemiliste väetiste ja põllukultuuride kasvatamiseks kasutatavate pestitsiididega. 
Biogaasijaamad muudavad metaani ja süsinikdioksiidi energiaks, vähendades põllumajandustegevusest tulenevaid kasvuhoonegaase ja orgaanilised väetised hoiab ära valgalade reostuse. Põllumehed, kes on oma kodu jõuallikana biogaasile üle läinud, ei sõltu fossiilkütustest ega lõika kütuse saamiseks puid. See aeglustab metsade raadamist ja parandab õhukvaliteeti.
Seega on biogaasijaamad maapere jaoks veidi enamat kui lihtsalt kotid. Eaton väidab, et ka selline lähenemine ärkab emotsionaalne sideümbritseva maailmaga ja põllumehed hakkavad omaks võtma jäätmete taaskasutamise kultuuri.
Erinevate sihtasutuste toel ja valitsusagentuurid, õnnestus Biobolsa loojatel tagada huvilistele osalised toetused. Ja see andis tõuke installatsioonide kasutuselevõtuks Ladina-Ameerika kõige vaesemates ja depressiivsemates piirkondades. Sel aastal on plaanis Aafrikas käivitada veel 2 pilootprojekti.
Biobolsa on saanud sotsiaalse ettevõtlusena mitmeid rahvusvahelisi auhindu, muuhulgas andis ettevõtluse arendusvõrgustik Network Hollandist välja 10 000 euro suuruse auhinna, mis andis võimsa tõuke projekti arengule.
"Meie hinnangul on ainuüksi Mesquique'is 4 miljonit kodu, mis võiksid potentsiaalselt kasutada biogaasijaamu," ütleb Alex Eaton.
Materjalide põhjal:
Hiinast pärit biogaasijaamad on kompleksid, mis on mõeldud erinevate loomsete jäätmete töötlemiseks, Toidutööstus, samuti orgaanilised. Töö põhineb orgaaniliste ainete kääritamise põhimõttel, mille tulemusena tekib biogaas, mille hulka kuulub metaani, süsinikdioksiid, vesiniksulfiid, vesinik ja lämmastik.
Tänapäeval on biogaas universaalne. Seda saab kasutada küttesüsteemides või jäätmekäitlus- ja -käitlussüsteemi lahutamatu osana.
Hiina on teatavasti ainuke riik maailmas, kus biogaasi on kasutatud väga pikka aega. Hiinast pärit biogaasijaamu eksporditi 19. sajandi lõpus isegi välja. Rohkem kui pool Hiina ühistranspordist sõidab biogaasikütusel. Esialgsed arendused olid loomulikult salastatud, kuid juba 1999. aastal töötas Hiinas ligikaudu 7 miljonit biogaasijaama.
Valitsuse strateegia selles valdkonnas seab eesmärgiks suurendada biokütuste käitiste tootmist 15% aastas. Tänaseks tänu mitmeaastasele kogemusele ja kaasaegsed tehnoloogiad, Hiinas toodetud biogaasijaamad on edukad mitte ainult Hiinas, vaid ka välismaal. Ja teised tootjariigid võtavad Hiina kogemusi üle. Samuti on viimasel ajal üha populaarsemaks muutunud asjaolu, et biogaasijaamu valmistavad tavalised inimesed oma kätega.
Biogaasijaamad Hiinast koduks või tootmiseks
Tellimuse saate esitada otse tootjalt Interneti kaudu. Veebipoodides saate vaadata biogaasijaamade arvustusi nendelt, kes on sarnaseid jaamu isiklikuks kasutamiseks juba ostnud. Samuti on tootja kodulehel sageli üleval hinnakirjad, kust saab vaadata biogaasi paigalduse hindu.
