Kā ražot gāzi mājās. Pašu biogāze mājās

Daudzi mājsaimniecību īpašnieki ir nobažījušies par to, kā samazināt izmaksas par mājas apkuri, ēdiena gatavošanu un elektroenerģijas piegādi. Daļa no tiem jau ir savām rokām uzbūvējuši biogāzes stacijas un daļēji vai pilnībā izolējušies no enerģijas piegādātājiem. Izrādās, privātmājā dabūt gandrīz bezmaksas degvielu nav īpaši grūti.

Kas ir biogāze un kā to var izmantot?

Viensētu saimnieki zina: liekot kaudzē jebkuru augu materiālu, putnu mēslus un kūtsmēslus, ar laiku var iegūt vērtīgu organisko mēslojumu. Taču retais no viņiem zina, ka biomasa nesadalās pati, bet gan dažādu baktēriju ietekmē.

Apstrādājot bioloģisko substrātu, šie sīkie mikroorganismi atbrīvo atkritumu produktus, tostarp gāzu maisījumu. Lielāko daļu (apmēram 70%) veido metāns – tā pati gāze, kas deg mājsaimniecības krāšņu un apkures katlu degļos.

Ideja par šādu ekodegvielu izmantošanu dažādām ekonomiskām vajadzībām nav jauna. Ierīces tā ieguvei tika izmantotas senajā Ķīnā. Padomju novatori arī pētīja iespēju izmantot biogāzi pagājušā gadsimta 60. gados. Taču 2000. gadu sākumā tehnoloģija piedzīvoja īstu atdzimšanu. Šobrīd biogāzes stacijas aktīvi tiek izmantotas Eiropā un ASV māju apkurei un citām vajadzībām.

Kā darbojas biogāzes stacija?

Biogāzes ražošanas iekārtas darbības princips ir pavisam vienkāršs:

• Ar ūdeni atšķaidītu biomasu iekrauj noslēgtā traukā, kur tā sāk “rūgt” un izdalīt gāzes;
• tvertnes saturs tiek regulāri atjaunināts - tiek notecinātas baktēriju pārstrādātās izejvielas un pievienotas svaigas (vidēji aptuveni 5-10% dienā);
• Tvertnes augšējā daļā uzkrātā gāze pa speciālu cauruli tiek piegādāta gāzes savācējam, bet pēc tam - sadzīves tehnikai.

Biogāzes stacijas diagramma.

Kādas izejvielas ir piemērotas bioreaktoram?

Iekārtas biogāzes ražošanai ir izdevīgas tikai tur, kur katru dienu tiek papildināta svaiga organiskā viela - kūtsmēsli vai mājlopu un mājputnu mēsli. Bioreaktorā varat pievienot arī sasmalcinātu zāli, galotnes, lapas un sadzīves atkritumus (jo īpaši dārzeņu mizas).

Instalācijas efektivitāte lielā mērā ir atkarīga no iekraušanas izejmateriāla veida. Ir pierādīts, ka ar vienādu masu vislielāko biogāzes iznākumu iegūst no cūku kūtsmēsliem un tītaru mēsliem. Savukārt govju ekskrementi un skābbarības atkritumi vienai un tai pašai kravai rada mazāk gāzes.

Bioizejvielu izmantošana mājas apkurei.

Ko nevar izmantot biogāzes stacijā?

Ir faktori, kas var būtiski samazināt anaerobo baktēriju aktivitāti vai pat pilnībā apturēt biogāzes ražošanas procesu. Izejvielas, kas satur:

• antibiotikas;
• pelējums;
• sintētiskie mazgāšanas līdzekļi, šķīdinātāji un citas “ķīmiskas vielas”;
• sveķi (ieskaitot skuju koku zāģu skaidas).

Ir neefektīvi izmantot jau trūdošus kūtsmēslus - var iekraut tikai svaigus vai iepriekš izžāvētus atkritumus. Tāpat nedrīkst pieļaut, ka izejmateriāli kļūst pieūdeņoti – 95% rādītājs jau tiek uzskatīts par kritisku. Tomēr biomasai vēl ir jāpievieno neliels daudzums tīra ūdens, lai atvieglotu tās ielādi un paātrinātu fermentācijas procesu. Kūtsmēslus un atkritumus atšķaida līdz plānas mannas putras konsistencei.

Biogāzes stacija mājām

Mūsdienās rūpniecībā jau tiek ražotas iekārtas biogāzes ražošanai rūpnieciskā mērogā. To iegāde un uzstādīšana ir dārga, šādas iekārtas privātās mājsaimniecībās atmaksājas ne ātrāk kā pēc 7-10 gadiem, ja pārstrādei izmanto lielu daudzumu organisko vielu. Pieredze rāda, ka prasmīgs saimnieks, ja vēlas, savām rokām un no vispieejamākajiem materiāliem var uzbūvēt nelielu biogāzes staciju privātmājai.

Apstrādes bunkura sagatavošana

Pirmkārt, jums būs nepieciešams hermētiski noslēgts cilindrisks trauks. Protams, var izmantot lielus katlus vai katlus, taču to mazais tilpums neļaus sasniegt pietiekamu gāzes ražošanu. Tāpēc šiem nolūkiem visbiežāk tiek izmantotas plastmasas mucas ar tilpumu no 1 m³ līdz 10 m³.

Jūs varat izveidot vienu pats. PVC loksnes ir nopērkamas, ar pietiekamu izturību un izturību pret agresīvu vidi, tās var viegli piemetināt vēlamās konfigurācijas konstrukcijā. Pietiekama tilpuma metāla mucu var izmantot arī kā bunkuru. Tiesa, būs jāveic pretkorozijas pasākumi – no iekšpuses un ārpuses jāpārklāj ar mitrumizturīgu krāsu. Ja tvertne ir izgatavota no nerūsējošā tērauda, ​​tas nav nepieciešams.

Gāzes izplūdes sistēma

Gāzes izplūdes caurule ir uzstādīta mucas augšējā daļā (parasti vākā) - šeit tā uzkrājas saskaņā ar fizikas likumiem. Pa pieslēgtu cauruli biogāze tiek piegādāta ūdens blīvējumam, tad uzglabāšanas tvertnei (pēc izvēles, izmantojot kompresoru balonā) un sadzīves tehnikai. Tāpat ir ieteicams uzstādīt atlaišanas vārstu pie gāzes izplūdes atveres - ja spiediens tvertnes iekšpusē kļūst pārāk augsts, tas atbrīvos lieko gāzi.

Izejvielu piegādes un izkraušanas sistēma

Lai nodrošinātu nepārtrauktu gāzu maisījuma ražošanu, substrātā esošās baktērijas pastāvīgi (ik dienu) "jābaro", tas ir, jāpievieno svaigi kūtsmēsli vai citas organiskas vielas. Savukārt jau apstrādātās izejvielas no bunkura ir jāizvāc, lai tās neaizņemtu bioreaktorā lietderīgu vietu.

Lai to izdarītu, mucā tiek izveidoti divi caurumi - viens (izkraušanai) gandrīz apakšā, otrs (iekraušanai) augstāks. Tajos tiek metinātas (lodētas, pielīmētas) caurules ar diametru vismaz 300 mm. Iekraušanas cauruļvads ir vērsts uz augšu un aprīkots ar piltuvi, un noteka ir sakārtota tā, lai būtu ērti savākt apstrādāto vircu (to vēlāk var izmantot kā mēslojumu). Savienojumi ir noslēgti.

Apsildes sistēma

Bunkura siltumizolācija.

Ja bioreaktors ir uzstādīts ārpus telpām vai neapsildāmā telpā (kas nepieciešams drošības apsvērumu dēļ), tad tam jābūt nodrošinātam ar siltumizolāciju un pamatnes apsildi. Pirmais nosacījums tiek sasniegts, mucu “aptinot” ar jebkuru izolācijas materiālu vai padziļinot to zemē.

Kas attiecas uz apkuri, varat apsvērt dažādas iespējas. Daži amatnieki iekšpusē uzstāda caurules, pa kurām ūdens cirkulē no apkures sistēmas, un uzstāda tās gar mucas sienām spoles veidā. Citi ievieto reaktoru lielākā tvertnē ar ūdeni iekšā, ko silda elektriskie sildītāji. Pirmā iespēja ir ērtāka un daudz ekonomiskāka.

Lai optimizētu reaktora darbību, ir nepieciešams uzturēt tā satura temperatūru noteiktā līmenī (vismaz 38⁰C). Bet, ja tas paaugstinās virs 55⁰C, tad gāzi veidojošās baktērijas vienkārši “gatavosies” un fermentācijas process apstāsies.

Sajaukšanas sistēma

Kā liecina prakse, konstrukcijās jebkuras konfigurācijas manuālais maisītājs ievērojami palielina bioreaktora efektivitāti. Ass, pie kuras ir metinātas (ieskrūvētas) “maisītāja” asmeņi, tiek noņemta caur mucas vāku. Pēc tam uz tā tiek uzlikts vārtu rokturis, un caurums tiek rūpīgi noslēgts. Tomēr mājas amatnieki ne vienmēr aprīko fermentatorus ar šādām ierīcēm.

Biogāzes ražošana

Kad iekārta ir gatava, tajā tiek iekrauta biomasa, kas atšķaidīta ar ūdeni proporcijā aptuveni 2:3. Lielie atkritumi ir jāsadrupina - maksimālais frakcijas izmērs nedrīkst pārsniegt 10 mm. Pēc tam vāks tiek aizvērts – atliek tikai gaidīt, kamēr maisījums sāks “rūgt” un izdalīties biogāzei. Optimālos apstākļos pirmā degvielas padeve tiek novērota vairākas dienas pēc iekraušanas.

Par to, ka gāze ir “iesākusies”, var spriest pēc raksturīgās rīstīšanas skaņas ūdens blīvē. Tajā pašā laikā ir jāpārbauda mucas noplūde. To dara, izmantojot parasto ziepju šķīdumu – to uzklāj uz visām locītavām un novēro, vai neparādās burbuļi.

Pirmā bioizejvielu atjaunināšana jāveic apmēram pēc divām nedēļām. Pēc tam, kad biomasa ir ielejama piltuvē, no izplūdes caurules izplūdīs tāds pats daudzums organisko vielu atkritumu. Pēc tam šo procedūru veic katru dienu vai ik pēc divām dienām.

Cik ilgi saglabājas iegūtā biogāze?

Mazā saimniecībā biogāzes stacija nebūs absolūta alternatīva dabasgāzei un citiem pieejamiem enerģijas avotiem. Piemēram, izmantojot ierīci ar 1 m³ ietilpību, jūs varat iegūt degvielu tikai pāris stundu gatavošanai nelielai ģimenei.

Bet ar 5 m³ bioreaktoru jau ir iespējams apsildīt telpu 50 m² platībā, bet tā darbība būs jāuztur, katru dienu iekraujot izejvielas, kuru svars ir vismaz 300 kg. Lai to izdarītu, saimniecībā jābūt apmēram desmit cūkām, piecām govīm un pāris desmitiem vistu.

Amatnieki, kuriem ir izdevies patstāvīgi izgatavot strādājošas biogāzes stacijas, internetā dalās video ar meistarklasēm:

Jūs varat iegūt lētu enerģijas avotu pats, mājās - jums tikai jāsamontē biogāzes stacija. Ja jūs saprotat tā darbības principu un struktūru, tad to nav grūti izdarīt. Tā ražotais maisījums satur lielu daudzumu metāna (atkarībā no iekrautās izejvielas - līdz 70%), tāpēc tam ir plašs pielietojums.

Automašīnu cilindru, kas darbojas ar gāzi kā degvielu apkures katliem, uzpildīšana nav pilnīgs visu iespējamo gatavā produkta izmantošanas iespēju saraksts. Mūsu stāsts ir par to, kā ar savām rokām uzstādīt biogāzes staciju.

Ir vairāki ierīces modeļi. Izvēloties konkrētu inženiertehnisko risinājumu, jums ir jāsaprot, cik šī iekārta ir piemērota vietējiem apstākļiem. Tas ir galvenais uzstādīšanas iespējamības novērtēšanas kritērijs. Turklāt jums ir savas iespējas, tas ir, kāda veida izejvielas un kādā apjomā jūs varat izmantot, ko jūs varat darīt ar savām rokām.

Biogāze rodas, sadaloties organiskajām vielām, bet tās “raža” (tilpuma izteiksmē) un līdz ar to arī iekārtas efektivitāte ir atkarīga no tā, kas tieši tajā tiek iekrauts. Tabulā sniegta atbilstoša informācija (orientējoši dati), kas palīdzēs noteikt konkrēta inženiertehniskā risinājuma izvēli. Noderētu arī dažas paskaidrojošas grafikas.

Dizaina iespējas

Ar manuālu izejvielu iekraušanu, bez karsēšanas un maisīšanas

Mājas lietošanai šis modelis tiek uzskatīts par ērtāko. Ar reaktora jaudu no 1 līdz 10 m³ katru dienu būs nepieciešami aptuveni 50–220 kg kūtsmēslu. Tas ir tas, kas jums jārīkojas, lemjot par konteinera izmēru.

Instalācija ir uzstādīta zemē, tāpēc tai būs nepieciešama neliela bedre. Vieta tiek izvēlēta atbilstoši tās aprēķinātajiem izmēriem. Visu ķēdes elementu sastāvu un mērķi nav grūti saprast.

Uzstādīšanas funkcija

Pēc reaktora uzstādīšanas uz vietas nepieciešams pārbaudīt tā hermētiskumu. Pēc tam metāls ir jākrāso (vēlams ar salizturīgu sastāvu) un jāizolē.

• Atkritumu izvešana notiek dabiski - vai nu jaunas porcijas pievienošanas procesā, vai arī tad, kad reaktorā ar aizvērtu vārstu ir gāzes pārpalikums. Tāpēc atkritumu savākšanas konteinera ietilpībai nevajadzētu būt mazākai par strādājošā.
• Neskatoties uz ierīces vienkāršību un pievilcību montēt pats, jo netiek nodrošināta masas sajaukšana un sildīšana, šī uzstādīšanas iespēja ir ieteicama darbam reģionos ar maigu klimatu, tas ir, galvenokārt Krievijas dienvidos. Lai gan ar augstas kvalitātes siltumizolāciju, apstākļos, kad pazemes ūdens slāņi ir dziļi, šis dizains ir diezgan piemērots vidējai zonai.

Bez karsēšanas, bet maisot

Gandrīz tas pats, tikai neliela modifikācija, kas ievērojami palielina instalācijas veiktspēju.

Kā izveidot mehānismu? Piemēram, kādam, kurš to ir samontējis ar savām rokām, tā nav problēma. Reaktorā būs jāuzstāda vārpsta ar lāpstiņām. Tāpēc ir nepieciešams uzstādīt atbalsta gultņus. Kā transmisijas saiti starp vārpstu un sviru ir labi izmantot ķēdi.

Biogāzes stacija var darboties gandrīz visos reģionos, izņemot ziemeļu reģionus. Bet atšķirībā no iepriekšējā modeļa tam nepieciešama uzraudzība.

Maisīšana + karsēšana

Termiskā ietekme uz biomasu palielina tajā notiekošo sadalīšanās un fermentācijas procesu intensitāti. Biogāzes iekārta ir daudzpusīgāka lietošanā, jo tā var darboties divos režīmos - mezofilajā un termofīlajā, tas ir, temperatūras diapazonā (aptuveni) 25 - 65 ºС (skat. grafikus augstāk).

Iepriekš redzamajā diagrammā katls darbojas ar iegūto gāzi, lai gan šī nav vienīgā iespēja. Biomasas sildīšanu var veikt dažādos veidos, atkarībā no tā, kā īpašniekam ērtāk to organizēt.

Automatizētās opcijas

Atšķirība starp šo shēmu ir tāda, ka tā ir savienota ar instalāciju. Tas ļauj uzkrāt gāzes rezerves, nevis izmantot to nekavējoties paredzētajam mērķim. Lietošanas ērtums ir saistīts arī ar to, ka gandrīz jebkurš temperatūras režīms ir piemērots intensīvai fermentācijai.

Šī instalācija ir vēl produktīvāka. Tas spēj pārstrādāt līdz 1,3 tonnām izejvielu dienā ar līdzīgu reaktora tilpumu. Iekraušana, sajaukšana - par to ir atbildīga pneimatika. Izplūdes kanāls ļauj izņemt atkritumus vai nu bunkurā īslaicīgai uzglabāšanai, vai mobilajos konteineros tūlītējai izvešanai. Piemēram, lai mēslotu laukus.

Šīs biogāzes stacijas iespējas nav piemērotas lietošanai mājās. To uzstādīšana, it īpaši ar savām rokām, ir daudz grūtāka. Bet mazai saimniecībai tas ir labs risinājums.

Mehanizētā biogāzes stacija

Atšķirība no iepriekšējiem modeļiem ir papildu tvertnē, kurā notiek iepriekšēja izejvielu masas sagatavošana.

Saspiestā biogāze tiek ievadīta iekraušanas piltuvē un pēc tam reaktorā. To izmanto arī apkurei.

Vienīgais, kas nepieciešams, montējot kādu no instalācijām ar savām rokām, ir precīzi inženiertehniskie aprēķini. Jums var būt nepieciešams konsultēties ar speciālistu. Citādi viss ir pavisam vienkārši. Ja kaut viens no lasītājiem sāk interesēties par biogāzes agregātu un pats to uzstāda, tad autors pie šī raksta nestrādāja velti. Veiksmi!

Tika prezentēts teorētiskais pamatojums metāna gāzes iegūšanai no biomasas anaerobās fermentācijas ceļā.

Tika skaidrota baktēriju loma organisko vielu pārveidošanā pakāpeniski, aprakstot nepieciešamos apstākļus intensīvākajai biogāzes ražošanai. Šajā rakstā tiks sniegtas praktiskas biogāzes staciju ieviešanas iespējas, kā arī dažu mājās gatavotu dizainu apraksts.

Tā kā enerģijas cenas aug un daudziem lopkopības saimniecību un mazo saimniecību īpašniekiem ir problēmas ar atkritumu izvešanu, pārdošanā ir kļuvuši industriālie kompleksi biogāzes ražošanai un nelielas biogāzes stacijas privātmājām. Izmantojot meklētājprogrammas, interneta lietotājs var viegli atrast pieejamu gatavu risinājumu, lai biogāzes stacija un tās cena atbilstu vajadzībām, sazināties ar iekārtu piegādātājiem un vienoties par biogāzes ģeneratora izbūvi mājās vai saimniecībā.

Rūpnieciskais komplekss biogāzes ražošanai

Bioreaktors - biogāzes stacijas pamats

Tvertni, kurā notiek biomasas anaerobā sadalīšanās, sauc bioreaktors, fermentators vai metāna tvertne. Bioreaktori var būt pilnībā noslēgti, ar fiksētu vai peldošu kupolu, un tiem ir niršanas zvana konstrukcija. Zvanu psihrofilajiem (nav nepieciešama karsēšana) bioreaktoriem ir atvērta rezervuāra forma ar šķidru biomasu, kurā ir iegremdēts konteiners cilindra vai zvana formā, kurā tiek savākta biogāze.

Savāktā biogāze rada spiedienu uz balonu, izraisot tā pacelšanos virs tvertnes. Tādējādi zvans kalpo arī kā gāzes turētājs - pagaidu krātuve radītajai gāzei.

Peldošā kupola bioreaktors

Biogāzes reaktora zvanveida konstrukcijas trūkums ir neiespējamība sajaukt substrātu un uzsildīt to gada aukstajos periodos. Negatīvs faktors ir arī spēcīga smaka un antisanitāri apstākļi, ko rada pamatnes daļas atklātā virsma.

Turklāt daļa no iegūtās gāzes izplūdīs atmosfērā, piesārņojot vidi. Tāpēc šos bioreaktorus izmanto tikai amatniecības biogāzes stacijās nabadzīgās valstīs ar karstu klimatu.

Vēl viens peldošā kupola bioreaktora piemērs

Lai novērstu vides piesārņojumu un novērstu nepatīkamas smakas, reaktori biogāzes stacijās mājām un lielajām rūpniecībām ir projektēti ar fiksētu kupolu. Konstrukcijas formai gāzes veidošanās procesā nav lielas nozīmes, taču, izmantojot balonu ar kupolveida jumtu, tiek panākts ievērojams būvmateriālu ietaupījums. Bioreaktori ar fiksētu kupolu ir aprīkoti ar caurulēm jaunu biomasas daļu pievienošanai un izlietotā substrāta atlasei.

Fiksēta kupola bioreaktora veids

Galvenie biogāzes staciju veidi

Tā kā vispieņemamākais dizains ir fiksēts kupols, lielākā daļa gatavo bioreaktoru risinājumu ir šāda veida. Atkarībā no iekraušanas metodes bioreaktoriem ir dažādas konstrukcijas un tie ir sadalīti:

• Uz porcijām, ar visas biomasas vienreizēju iekraušanu un sekojošu pilnīgu izkraušanu pēc izejvielu apstrādes. Galvenais šāda veida bioreaktora trūkums ir nevienmērīga gāzes izdalīšanās substrāta apstrādes laikā;
• nepārtraukta izejvielu iekraušana un izkraušana, tādējādi panākot vienmērīgu biogāzes izplūdi. Pateicoties bioreaktora konstrukcijai, iekraušanas un izkraušanas laikā biogāzes ražošana neapstājas un nenotiek noplūdes, jo caurules, pa kurām tiek pievienota un izņemta biomasa, ir izgatavotas ūdens blīvējuma veidā, kas novērš gāzes noplūdi.

Partijas bioreaktora piemērs

Sērijveida biogāzes reaktoriem var būt jebkura konstrukcija, kas novērš gāzes noplūdi. Piemēram, savulaik Austrālijā bija populāras kanāla metāna tvertnes ar elastīgu piepūšamo jumtu, kur neliels pārspiediens bioreaktora iekšienē uzpūta no izturīga polipropilēna veidotu burbuli. Kad tika sasniegts noteikts spiediena līmenis bioreaktora iekšienē, tika ieslēgts kompresors, kas izsūknēja saražoto biogāzi.

Kanālu bioreaktori ar elastīgu gāzes turētāju

Fermentācijas veids šajā biogāzes stacijā var būt mezofils (zema karsēšana). Tā kā piepūšamā kupola platība ir liela, kanālu bioreaktorus var uzstādīt tikai apsildāmās telpās vai reģionos ar karstu klimatu. Konstrukcijas priekšrocība ir tāda, ka nav nepieciešams starpuztvērējs, bet liels trūkums ir elastīgā kupola neaizsargātība pret mehāniskiem bojājumiem.

Lielu kanālu bioreaktors ar elastīgu gāzes tvertni

Pēdējā laikā popularitāti gūst sērijveida bioreaktori ar kūtsmēslu sauso fermentāciju, nepievienojot substrātam ūdeni. Tā kā kūtsmēsliem ir savs mitrums, ar to pietiks organismu mūžam, lai gan reakciju intensitāte samazināsies.

Sausā tipa bioreaktori izskatās kā noslēgta garāža ar cieši aizvērtām durvīm. Biomasa tiek ielādēta reaktorā, izmantojot priekšējo iekrāvēju, un tā paliek šajā stāvoklī, līdz ir pabeigts pilns gāzes veidošanās cikls (apmēram sešus mēnešus), bez nepieciešamības pievienot substrātu vai to sajaukt.

Sērijveida bioreaktors ar iekraušanu caur hermētiski noslēgtām durvīm

DIY biogāzes stacija

Jāatzīmē, ka lielākajā daļā bioreaktoru, kā likums, ir noslēgta tikai gāzes veidošanās zona, un šķidrā biomasa pie ieplūdes un izplūdes ir zem atmosfēras spiediena. Pārmērīgs spiediens bioreaktora iekšienē izspiež daļa šķidrā substrāta nonāk sprauslās, tāpēc biomasas līmenis tajās ir nedaudz augstāks nekā konteinera iekšpusē.

Sarkanās līnijas diagrammā norāda līmeņu atšķirību bioreaktorā un caurulēs

Šo paštaisīto bioreaktoru dizainu iecienījuši tautas amatnieki, kuri patstāvīgi ar savām rokām izgatavo mājas vajadzībām biogāzes iekārtas, ļaujot atkārtoti manuāli ielādēt un izkraut substrātu. Izgatavojot bioreaktorus ar savām rokām, daudzi amatnieki eksperimentē ar pilnībā noslēgtiem konteineriem, kā gāzes turētāju izmantojot vairākas gumijas caurules no lielu transportlīdzekļu riepām.

No traktora iekšējām kamerām izgatavota gāzes turētāja rasējums

Zemāk redzamajā video kāds pašdarinātas biogāzes ražošanas entuziasts, piemēram, izmantojot mucas, kas pildītas ar putnu izkārnījumiem, pierāda iespēju reāli saražot deggāzi mājās, putnu novietnes atkritumus pārstrādājot noderīgā mēslojumā. Vienīgais, ko var pievienot šajā video aprakstītajam dizainam, ir tas, ka mājās gatavotam bioreaktoram ir jāuzstāda manometrs un drošības vārsts.

Bioreaktora produktivitātes aprēķini

Biogāzes daudzumu nosaka izmantoto izejvielu masa un kvalitāte. Internetā var atrast tabulas, kurās norādīts dažādu dzīvnieku radīto atkritumu daudzums, taču saimniekiem, kuriem katru dienu ir jāizved kūtsmēsli, šī teorija nav noderīga, jo, pateicoties savai praksei, viņi zina kūtsmēslu daudzumu un masu. nākotnes substrāts. Pamatojoties uz katru dienu atjaunojamo izejvielu pieejamību, ir iespējams aprēķināt nepieciešamo bioreaktora tilpumu un diennakts biogāzes ražošana.

Tabula dažu dzīvnieku kūtsmēslu daudzuma iegūšanai ar aptuvenu biogāzes iznākuma aprēķinu

Pēc aprēķinu veikšanas un bioreaktora projekta apstiprināšanas var sākties tā būvniecība. Materiāls var būt zemē ieliets dzelzsbetona konteiners vai ķieģeļu mūris, kas noslēgts ar īpašu pārklājumu, ko izmanto peldbaseinu apstrādei.

Mājas biogāzes stacijas galveno tvertni iespējams uzbūvēt arī no dzelzs, kas pārklāts ar pretkorozijas materiālu. Mazie rūpnieciskie bioreaktori bieži tiek izgatavoti no liela apjoma, ķīmiski izturīgām plastmasas tvertnēm.

Bioreaktora izbūve no ķieģeļu mūra

Rūpnieciskajās biogāzes stacijās substrāta ķīmiskā sastāva un tā skābuma līmeņa koriģēšanai tiek izmantotas elektroniskās vadības sistēmas un dažādi reaģenti, kā arī biomasai tiek pievienotas speciālas vielas - fermenti un vitamīni, kas stimulē mikroorganismu vairošanos un vitālo aktivitāti bioreaktora iekšienē. . Mikrobioloģijas attīstības procesā tiek radīti arvien stabilāki un efektīvāki metanogēno baktēriju celmi, kurus var iegādāties no biogāzes ražošanā iesaistītajiem uzņēmumiem.

Grafikā redzams, ka, izmantojot fermentus, maksimālā biogāzes ieguve notiek divas reizes ātrāk

Nepieciešamība pēc biogāzes atsūknēšanas un attīrīšanas

Pastāvīga gāzes ražošana jebkuras konstrukcijas bioreaktorā rada nepieciešamību izsūknēt biogāzi. Dažas primitīvas biogāzes stacijas var sadedzināt iegūto gāzi tieši tuvumā uzstādītā degli, bet pārmērīga spiediena nestabilitāte bioreaktorā var izraisīt liesmas izzušanu ar sekojošu izdalīšanos. indīga gāze. Šādas primitīvas biogāzes iekārtas izmantošana, kas savienota ar plīti, ir kategoriski nepieņemama, jo pastāv iespēja saindēties ar neattīrītas biogāzes toksiskajām sastāvdaļām.

Degļa liesmai, dedzinot biogāzi, jābūt tīrai, vienmērīgai un stabilai.

Tāpēc gandrīz jebkura biogāzes uzstādīšanas shēma ietver gāzes uzglabāšanas tvertnes un gāzes attīrīšanas sistēmu. Kā mājās gatavotu tīrīšanas kompleksu varat izmantot ūdens filtru un paštaisītu trauku, kas piepildīts ar metāla skaidām, vai iegādāties profesionālas filtrēšanas sistēmas. No riepu kamerām var izgatavot konteineru biogāzes pagaidu uzglabāšanai, no kuriem gāze ik pa laikam ar kompresoru tiek izsūknēta standarta propāna balonos uzglabāšanai un turpmākai lietošanai.

Dažās Āfrikas valstīs biogāzes uzglabāšanai un transportēšanai izmanto piepūšamos gāzes turētājus spilvena formā.

Uzlabotu bioreaktoru ar peldošu kupolu var uzskatīt par alternatīvu obligātai gāzes tvertnes izmantošanai. Uzlabojums sastāv no koncentriskas starpsienas pievienošanas, kas veido ūdens kabatu, kas darbojas kā ūdens blīvējums un novērš biomasas saskari ar gaisu. Spiediens peldošā kupola iekšpusē būs atkarīgs no tā svara. Izlaižot gāzi caur tīrīšanas sistēmu un reduktoru, to var izmantot mājsaimniecības krāsnī, periodiski izvadot to no bioreaktora.

Bioreaktors ar peldošu kupolu un ūdens kabatu

Substrāta slīpēšana un sajaukšana bioreaktorā

Biomasas maisīšana ir svarīga biogāzes ražošanas procesa sastāvdaļa, nodrošinot baktērijām piekļuvi barības vielām, kas var būt salipušas biogāzes apakšā. Lai biomasas daļiņas labāk sajauktos bioreaktorā, tās pirms iekraušanas metāna tvertnē ir mehāniski vai manuāli jāsadrupina. Pašlaik rūpnieciskajās un mājās ražotajās biogāzes stacijās tiek izmantotas trīs substrāta sajaukšanas metodes:

1. mehāniskie maisītāji, ko darbina ar elektromotoru vai manuāli;
2. cirkulācijas sajaukšana, izmantojot sūkni vai dzenskrūvi, kas sūknē substrātu bioreaktora iekšpusē;
3. burbuļošana, izmantojot šķidrās biomasas attīrīšanu ar esošo biogāzi. Šīs metodes trūkums ir putu veidošanās uz pamatnes virsmas.

Bultiņa norāda sajaukšanas cirkulācijas skrūvi paštaisītā bioreaktorā

Substrāta mehānisko sajaukšanu bioreaktora iekšienē var veikt manuāli vai automātiski, ieslēdzot elektromotoru, izmantojot elektronisko taimeri. Biomasas maisīšanu ar ūdens strūklu vai burbuļošanu var veikt, tikai izmantojot manuāli vadāmus elektromotorus vai programmatūras algoritmu.

Šis bioreaktors ir aprīkots ar mehānisku maisīšanas ierīci.

Substrāta sildīšana mezofilajās un termofīlajās biogāzes stacijās

Gāzes veidošanās optimālā temperatūra ir substrāta temperatūra 35-50ºC robežās. Lai uzturētu šo temperatūru, dažādas apkures sistēmas- ūdens, tvaiks, elektrība. Temperatūras kontrole jāveic, izmantojot termostatu vai termopārus, kas savienoti ar izpildmehānismu, kas regulē bioreaktora sildīšanu.

Tāpat jāatceras, ka atklāta liesma pārkarsīs bioreaktora sienas, un iekšā esošā biomasa sadegs. Sadedzis substrāts samazinās siltuma pārnesi un sildīšanas kvalitāti, un bioreaktora karstā siena ātri sabruks. Viena no labākajām iespējām ir ūdens sildīšana no mājas apkures sistēmas atgaitas caurules. Nepieciešams uzstādīt elektrisko vārstu sistēmu, lai varētu atslēgt bioreaktora apkuri vai pieslēgt substrāta apkuri tieši no katla, ja ir pārāk auksts.

Elektrības un ūdens sildīšanas sistēma bioreaktoram

Substrāta sildīšana bioreaktorā, izmantojot sildelementus, būs izdevīga tikai tad, ja būs pieejama alternatīva elektrība, ko iegūst no vēja ģeneratora vai saules paneļiem. Šajā gadījumā sildelementus var tieši savienot ar ģeneratoru vai akumulatoru, kas no ķēdes izslēdz dārgus sprieguma pārveidotājus. Lai samazinātu siltuma zudumus un samazinātu izmaksas par substrāta sildīšanu bioreaktorā, nepieciešams to pēc iespējas vairāk izolēt, izmantojot dažādus izolācijas materiālus.

Bioreaktora siltināšana ar siltumizolācijas materiālu

Praktiski eksperimenti ir neizbēgami, būvējot biogāzes stacijas ar savām rokām

Neatkarīgi no tā, cik daudz literatūras lasa iesācējs biogāzes pašražošanas entuziasts un neatkarīgi no tā, cik daudz video viņš skatās, praksē viņam būs daudz jāmācās pašam, un rezultāti, kā likums, būs tālu no aprēķinātās.

Tāpēc daudzi iesācēji amatnieki biogāzes ražošanā iet neatkarīgu eksperimentu ceļu, sākot ar mazajiem konteineriem, nosakot, cik daudz gāzes saražo viņu mazā eksperimentālā biogāzes stacija no pieejamajām izejvielām. Komponenšu cenas, metāna izlaide un turpmākās izmaksas pilnvērtīgas strādājošas biogāzes stacijas būvniecībai noteiks tās rentabilitāti un iespējamību.

Augstāk redzamajā video meistars demonstrē savas biogāzes iekārtas iespējas, izmērot, cik daudz biogāzes tiek saražots vienā dienā. Viņa gadījumā, kad kompresora uztvērējā tiek iesūknētas astoņas atmosfēras, iegūtās gāzes tilpums pēc pārrēķina, ņemot vērā 24 litru konteinera tilpumu, būs aptuveni 0,2 m².

Šis biogāzes apjoms, kas iegūts no divsimt litru mucas, nav ievērojams, taču, kā redzams nākamajā šī meistara video, ar šo gāzes daudzumu pietiek stundas vienas plīts degļa sadedzināšanai (15 minūtes reizinātas ar četrām atmosfērām cilindra, kas ir divreiz lielāks par uztvērēju).

Citā zemāk esošajā video meistars stāsta par biogāzes un bioloģiski tīra mēslošanas līdzekļu ražošanu, apstrādājot organiskos atkritumus biogāzes stacijā. Jāpatur prātā, ka vides mēslošanas līdzekļu vērtība var pārsniegt iegūtās gāzes izmaksas, un tad biogāze kļūs par noderīgu blakusproduktu kvalitatīva mēslojuma ražošanas procesā. Vēl viena noderīga bioloģisko izejvielu īpašība ir iespēja tās uzglabāt noteiktu laiku, lai tās izmantotu īstajā laikā.

Biogāze ir gāzu maisījums, kas veidojas organisko vielu sadalīšanās laikā ar anaerobām baktērijām. Biogāze ir viegli uzliesmojoša un degot rada tīru liesmu, tāpēc to var izmantot ne tikai ēdiena gatavošanai, bet arī iekšdedzes dzinējiem (piemēram, elektroenerģijas ražošanai).

Biogāzes stacijas priekšrocības mājās:
– viegli iegūt biogāzi mājas apstākļos, neizmantojot dārgas iekārtas;
– lieliska alternatīva enerģija tiem, kuru mājvieta atrodas tālu no civilizācijas, vai tiem, kuri vēlas būt neatkarīgi no valsts;
– pieejamās izejvielas (kūtsmēsli, virtuves atkritumi, sasmalcināta veģetācija utt.);
– rūpes par vidi, jo organisko vielu sadalīšanās procesā dabā atmosfērā nonāk gāze, kas rada siltumnīcas efektu, un šajā gadījumā tiks sadedzināta biogāze, radot CO2;
– mēslošanas līdzekļu ražošana kā biogāzes stacijas blakusprodukts.

Bet papildus priekšrocībām, biogāzes stacijai ir savi trūkumi:
– baktērijas darbojas 18-40 grādu temperatūrā, tāpēc vasarā var iegūt biogāzi. Nosiltinot biogāzes staciju un aprīkojot to ar apkuri, biogāzi var iegūt pavasara-rudens periodā, taču siltināšanas un apkures izmaksas var dzēst saņemtos labumus.
– ir nepieciešams pastāvīgi ieviest jaunas izejvielas un līdz ar to novadīt mēslojumu.

Lai ar savām rokām izgatavotu biogāzes iekārtu, mums būs nepieciešams:
1. Divas 200l mucas
2. 30-60l muca, vai liels plastmasas spainis
3. Plastmasas kanalizācijas caurules
4. Gāzes šļūtene
5. Celtnis

Skaidrības labad došu mājas biogāzes uzstādīšanas shēma

Biogāzes stacijas darbības princips. Reaktorā tiek iekrautas izejvielas (kūtsmēsli, virtuves atkritumi, sasmalcināta veģetācija utt.) un ūdens. Biogāzes stacija darbu sāks nevis uzreiz, bet pēc dažām dienām, kad anaerobo baktēriju skaits pieaugs līdz maksimumam.

Anaerobo baktēriju dzīves laikā izdalās biogāze, kas tiks savākta mucas augšējā punktā (šajā vietā jāatrodas krānam). No reaktora biogāze caur gāzes šļūteni nonāk kolektorā.

Kolektors ir 200 litru ūdens muca, un tajā apgriezts spainis gāzes savākšanai, kā arī gāzes krāsns darbībai nepieciešamā spiediena radīšanai. Kad gāze ieplūst, spainis peldēs. Ja biogāzes daudzums ir lielāks nekā plastmasas spainī var būt, tad gāze vienkārši iznāks pa ūdeni.

Par reaktora izgatavošanu Jums būs nepieciešama 200 litru aizzīmogota muca. Mucas augšējā daļā mēs izveidojam vairākus caurumus un uzstādām:
– Plastmasas caurule izejvielu ieliešanai. Caurules galā ir jāuzstāda pāreja uz lielu cauruli (sava ​​veida lejkanna, izejvielu ieliešanas ērtībai)
– Plastmasas caurule mēslojuma novadīšanai. Tā kā biogāzes stacija nav mūžīgā kustība, ir nepieciešams pastāvīgi pievienot izejvielas. Ieviešot jaunas izejvielas, pārpalikums (jau pārstrādātās izejvielas - mēslojums) tiks izvadīts caur kanalizācijas cauruli.
– Krāns biogāzes mucas augstākajā punktā.

Ražojot reaktoru, ir ļoti svarīgi, lai visi savienojumi būtu noslēgti, pretējā gadījumā zem radītā spiediena var izplūst gāze. Drenāžas caurulei jāatrodas zem gāzes krāna uzstādīšanas līmeņa. Drenāžas un uzpildes caurulēm jābūt cieši noslēgtām, kad tās netiek izmantotas.

Lai izgatavotu kolektoru, jums būs nepieciešama 200 litru plastmasas muca bez vāka. Ielejiet mucā 3/4 ūdens un uzstādiet citu mucu otrādi, mazāka tilpuma. Mazākas mucas apakšā izgriezām veidgabalu šļūtenes pievienošanai no reaktora un krānu šļūtenes pievienošanai, kas iet uz gāzes krāsni.

Lai iepildītu izejvielas, atveriet ieplūdes un iztukšošanas atveres un piepildiet izejvielas. Vislabāk ir izmantot ūdenī atšķaidītu kūtsmēslu. Vislabāk ir izmantot lietus ūdeni vai nosēdinātu ūdeni, lai hlora saturs no ūdens padeves nesamazinās baktēriju kolonijas. Tāpat, ja izmantojat virtuves lūžņus, noteikti turiet prom mazgāšanas līdzekļus, olu čaumalas, kaulus un sīpolu mizas, jo tie var pasliktināt biogāzes stacijas darbību.

Biogāzei pašai ir ļoti nepatīkama smaka, bet degot nav nekādas smakas. Dedzinot gāzi, nesajaucoties ar gaisu, iegūsit dzeltenu liesmu ar sodrējiem, kas viegli kūpinās pannas dibenu.

Sajaucot biogāzi ar gaisu un pēc tam aizdedzinot, iegūsit tīru zilu liesmu bez sodrējiem. Tā, piemēram, rūpnīcas gāzes krāsnīs instrukcijās teikts, ka, pārejot no maiņstrāvas gāzes uz pudelēs pildītu gāzi un otrādi, ir jāmaina strūklas (kas atšķiras pēc urbuma diametra), pretējā gadījumā deglis kūp. Alternatīvi, jūs varat izmantot laboratorijas Bunsen deglis.

Ja jums nav laboratorijas degļa, varat to viegli izveidot no caurules gabala, pamatnē izurbjot caurumus. Tādējādi gāze, kas iet caur cauruli, sajaucas ar gaisu, un caurules izejā mēs iegūsim jauktu gāzi.

Varat eksperimentēt ar koka gabaliem kā strūklu, uzasinot tos, lai tie atgādinātu zīmuli, un urbjot tajos dažāda diametra caurumus. Tādā veidā var iegūt optimālo lāpas izmēru.

Eksperimentam kā plīts tika izmantots vecs bārbekjū, apakšā tika izgriezta bedre un uzstādīts Bunsen deglis. Un vēlāk bārbekjū tika aizstāts ar viena degļa plīti.

Lai radītu gāzes spiedienu, uz kolektora tiek uzlikts atsvars (maza muca gāzes savākšanai). Piemēram, ja iestatāt 5 kg slodzi, tad 1 litru ūdens var uzvārīt 15 minūtēs. Ja iestatāt slodzi 10 kg, tad 1 litrs ūdens uzvārīsies 10 minūtēs.

Apkopojot, jāatzīmē, ka paštaisīta biogāzes stacija ražo biogāzi 30 minūšu degļa darbības laikā dienā, ja izejviela ir kūtsmēsli. Ja kā izejvielu izmantojat virtuves lūžņus, tad produktivitāte ir tikai 15 minūtes dienā.

Izdalītā gāze nav tik daudz, taču piekritīsiet, ka arī biogāzes stacija nav tik liela. Tāpēc, ja vēlaties palielināt saražotās gāzes daudzumu, jums būs jāpalielina reaktora un kolektora tilpumi.

Kolektora izmēri nav jāpalielina, ja biogāzi savlaicīgi iesūknējat citā tvertnē (piemēram, balonā). Visvienkāršāk to var izdarīt, izmantojot ledusskapja kompresoru, kuram ir viena ieeja un viena izeja. Mēs savienojam ieeju ar kolektoru, bet izeju - ar cilindru.

Kompresoru var aprīkot ar automatizāciju, piemēram, kad kolektors ir piepildīts ar gāzi, muca paceļas, aizver kontaktus, tādējādi ieslēdzot kompresoru. Un kompresors, savukārt, izslēdzās, kad muca nokritās līdz minimālajam līmenim.

Biogāzes stacijas reaktoram jābūt izgatavotam no plastmasas, bet nekādā gadījumā nav izgatavots no metāla, jo oksidatīvo procesu dēļ metāls ātri sarūsēs. Kā opciju varat izmantot liela apjoma plastmasas mucas (piemēram, Eurocube). Un, lai lielie mucu apjomi neaizņemtu daudz vietas pagalmā, tās var aprakt.

2016. gada 19. novembris Genādijs

Šeit, Serbijā un Eiropā kopumā, cilvēki nevēlas būt atkarīgi no enerģijas un gāzes uzņēmumiem, tāpēc viņi cenšas iegādāties alternatīvus enerģijas avotus. Vai tie būtu saules paneļi, siltuma kolektori vai biogāzes stacijas.

Kādreiz jau savā žurnālā runāju par rūpnieciskajām biogāzes stacijām, tagad mans stāsts ir par paštaisītu iekārtu, kas spēj ražot gāzi Jūsu mājai vai mājai. Darbības princips ir skaidrs no attēla. Es tikai sniegšu dažus paskaidrojumus un pastāstīšu dažu elementu mērķi.

Lai veiktu instalāciju, jums būs nepieciešams:

*Divas plastmasas mucas pa 200 litriem katrā (Serbijā šādās mucās kāpostus sālī), bet var būt arī metāla mucas dīzeļdegvielai.

* Pieci adapteri elementu savienošanai ar šļūteni, kuras biezums ir vismaz 13 mm.

* Plastmasas šļūtene (garums atkarībā no uzstādīšanas vajadzībām).

* Plastmasas spainis.

* Plastmasas tvertne 3 - 5 litri (automobiļu eļļai ar skrūvējamu vāciņu) avārijas vārstam.

* Divas plastmasas caurules ar diametru 5 cm.

1. elements - attēlā, BIO gāzes ģenerators

Tas sastāv no: noslēgtas mucas, divām plastmasas caurulēm un biogāzes izplūdes armatūras.

Ģeneratorā organiskā masa sadalās sabrukšanas procesā, izdalot 60% metāna un 40% SO2.

Caur pirmo plastmasas cauruli ar piltuvi ielej smalki sagrieztus biomasas atkritumus un sajauc ar ūdeni proporcijā 10% biomasas un 90% lietus ūdens (mīkstais ūdens).

Būtu labi, ja mēs varētu pievienot arī dabīgu svaigu kūtsmēslu maisījumu no govīm, cūkām un mājputniem, tādējādi ieviešot mikroorganismus, no kuriem atkarīga biogāzes ražošana. Ja tas neizdodas, varat pievienot nedaudz dubļu no upes vai dīķa, lai paātrinātu procesu.

Process aizņem apmēram 3 nedēļas, līdz veidojas gāzes. Jau agri pamanīsit, ka izdalās gāze, taču ņemiet vērā, ka tā ir SO2 – oglekļa dioksīds, kas nav uzliesmojošs. Tikai pēc 3 nedēļām veidojas metāns - biogāze.

Tvertnes apakšā laika gaitā parādās atliekas, kas ir lielisks dabīgais mēslojums dārzeņiem dārzkopībā.

Ideālā temperatūra ir no 12 līdz 36 grādiem, sargājiet mucu no tiešiem saules stariem ēnā un ziemā no sasalšanas. Paturiet prātā, ka šī ir “dzīva” muca, tas ir, tajā ir miljardiem mikroorganismu, kas strādā pie biomasas sadalīšanās procesa.

Ja BIO gāzes ģeneratoru “pārvārīsi” vai “saldēsi”, mikroorganismi pazudīs, tāpēc viss process būs jāsāk no jauna.

Attēlā 2. elements ir konteiners biogāzes savākšanai un ūdens blīvējums

Tas sastāv no atvērtas plastmasas mucas, spaiņa un diviem piederumiem (vārsts) gāzes plūsmai un svaram (birka).

Šajā konteinerā - 200 litru mucā, tiek savākta gāze, kā parādīts attēlā. Nodrošina vienkāršu un elastīgu risinājumu, netērējot gāzi. Turklāt ūdens darbojas arī kā filtrs, attīrot metānu no piemaisījumiem.

Ievērojiet, ka gāze ir pacēlusi ūdens tvertni, un tas norāda savāktās gāzes daudzumu.

Atsvara svars palīdzēs nodrošināt pietiekamu gāzes spiedienu, kas pēc tam tiek nosūtīts uz avārijas vārstu, elementu Nr.4.

Glabājiet šo trauku piepildītu ar ūdeni un sargājiet no sasalšanas.

3. elements - deglis

4. elements — avārijas vārsts

Avārijas vārsts sastāv no plastmasas ūdens tvertnes ar skrūvējamu vāciņu un diviem adapteriem.

Tukšas eļļas kannas automašīnai ir laba improvizācija.

Drošības vārsts ir paredzēts liesmas pārtveršanai, lai apturētu pretējo efektu. Avārijas vārsts atrodas starp 3. elementu - degli un gāzes savākšanas tvertni, 2. elementu.

Ir obligāti jāuzstāda avārijas vārsts, lai novērstu gāzes tvertnes aizdegšanos, negadījumu vai sprādzienu.