Miből lehet biogázt előállítani? Biogáz - mi az
A biogáz összetétele attól függően változik, hogy hogyan nyerik, és milyen alapanyagokat használnak fel. A legstabilabb a biogáz, amelyet biogáz üzemek felhasználásával állítanak elő, nyersanyagok baktériumok hatására történő fermentációjával. Nyersanyagként szerves hulladékot, szemetet és növényi hulladékot használnak fel. A nyers tömeg metánbontásában hidrolitikus, savképző és metánképző baktériumok vesznek részt. A szerves anyagok zsírokká, cukrokká és aminosavakra bomlása során, amelyek kölcsönhatásba lépnek a metanogén baktériumokkal, biogáz képződik.
A kapott biológiai gáz gázkeverék, amelyek közül a legnagyobb százalékban metán, szén-dioxid. Ezeken a gázokon kívül hidrogén, hidrogén-szulfid és mások is jelen vannak a készítményben. A biogáz lehet biometán vagy biohidrogén. A biometán a gáz analógja természetes eredetű. Alapja a metán. Az egyes gázok százalékos aránya változó.
A biogáz összetevői megközelítőleg a következő arányban vannak:
- Metán 40-70 százalék;
- Szén-dioxid 30-60 százalék;
- Hidrogén-szulfid 0-3 százalék;
- Hidrogén 0-1 százalék;
- Egyéb gázok 1-5 százalék.
A biogáz minősége közvetlenül függ a biomassza minőségétől és összetételétől. A nyers szubsztrát szénhidrát komponensei kevesebb metánt termelnek, mint a fehérjék és zsírok. Például a kukorica sok szénhidrátot tartalmaz, a metán legfeljebb 53 százaléka nyerhető belőle. A több zsírt tartalmazó nyersanyagok adják magas százalék metánt a biogázban, ezáltal növelve annak energiaértékét. A zsírtöbblet azonban a biogáz képződés folyamatának gátlásához, sőt teljes leállásához vezet, ezért a nyersanyag összetételét rendszeresen ellenőrizni kell. A 60%-os metántartalom értékes üzemanyaggá teszi a biogázt. A metán színtelen és szagtalan, könnyebb a levegőnél és nem mérgező. Égéskor vízgőz és szén-dioxid képződik. Az egyfokozatú biogáz üzemekben az alapanyagok lebontása egy fermentorban történik, ezért a biogáz gázkeverék. A kétlépcsős üzemek lehetővé teszik az első szakaszban a jelentéktelen gázok eltávolítását, a második szakaszban pedig a magas metán százalékos (több mint hetven százalékos) gáz előállítását.
A biológiai gáz összetétele a metán és a szén-dioxid mellett hidrogén-szulfidot is tartalmaz, amely agresszív hatással van a berendezésekre, a hengerekre és az égőkre. A klór és a fluor is agresszív. Ezért a hidrogén-szulfid és a halogéneket tartalmazó szénhidrogének eltávolítására szolgáló technológia nem biztosított. A kénmentes biológiai gáznak gyakorlatilag nincs jellegzetes szaga. A klórt és fluort tartalmazó szénhidrogének hiánya pedig kevésbé agresszívvé teszi a gázt. A biogáz szállításához célszerű tömöríteni vagy cseppfolyósítani. A cseppfolyósítás vagy tömörítés előtt a gázt teljesen megtisztítják a szennyeződésektől, kénhidrogéntől, szén-dioxidtól.
A biogáz összetétele lehetővé teszi alternatív energiaforrásként történő felhasználását, előállítása pedig megakadályozza a légkör környezetvédelmi szempontból fontos metántartalmának növekedését.
A bomló hulladéktermékekből és a biomasszából éghető gázok felszabadulását már a 17. században észlelték.
1776-ban Allesandro Volta tudós arra a következtetésre jutott, hogy kölcsönös kapcsolat van a bomló anyag tömege és a felszabaduló gáz térfogata között, majd később kiderült, hogy a keletkező biogáz fő éghető összetevője a metán.
Mivel az altalajból kivont fő összetevője a metán földgáz, majd a biogáz tanulmányozása során a fosszilis tüzelőanyagok alternatívájaként kezdtek megjelenni az ipari előállítására szolgáló létesítmények.
Az első dokumentált biogáz üzem 1859-ben épült Indiában, és Európában először, az Egyesült Királyságban 1895-ben használtak biogázt utcai lámpákban.
Az első biogáz üzem keresztmetszetét bemutató rajz A biogáz képződés biokémiai folyamatai
Az első kísérleti biogázüzemeket próba és hiba útján fejlesztették ki, anélkül, hogy az érintett folyamatokat valóban megértették volna. A mikrobiológia fejlődésével kiderült, hogy a gázfejlődés a hidrogén és a metán hatására megy végbe. biomassza fermentáció. Mivel az ilyen típusú fermentáció oxigénhez való hozzáférés nélkül megy végbe, a biomassza lebontásának metánfelszabadító folyamatát anaerobnak is nevezik.
Az anaerob emésztés természetesen a mocsári gáz képződésében megy végbe Más módon a biogáz szintézist a szerves anyagok biológiai lebomlásának (biológiai megsemmisítésének) nevezik szabad gáznemű felszabadulásával. metán (CH4). Az alábbiakban egy egyszerűsített képlet látható, amely bemutatja a szerves vegyületekből a vegyszerek felszabadulását a metanogén baktériumok élete során, amelyek az anyagcsere során metán melléktermék gázt bocsátanak ki:
Más szóval, a mikroszkopikus méretű baktériumok, amelyek a biomasszában és a biológiai hulladékban található szerves anyagokat fogyasztják, éghető gázt bocsátanak ki. De még a legkedvezőbb körülmények között sem történik meg azonnal az éghető gáz felszabadulása - először is szükség van a biomassza fermentációs folyamatára, amelynek bomlása bizonyos időtartamok alatt több szakaszban megy végbe.
A biogáz szintézis szakaszai
A metánkibocsátó metanogének szaporodásához és élettevékenységéhez tápközegre van szükség, amelyet egy biogáz üzemben más baktériumok korábbi generációi hoznak létre. Az első szakaszban a biomasszában jelenlévő fehérjék, zsírok és szénhidrátok hidrolitikus enzimek hatására egyszerű szerves vegyületekké bomlanak le: aminosavak, cukor, zsírsavak. Ez a szakasz acetogén baktériumok hatására megy végbe, és hidrolízisnek nevezik.
Különféle baktériumok láthatók mikroszkóp alatt A második szakaszban heteroacetogén baktériumok hatására a szerves vegyületek egy részének hidrolitikus oxidációja megy végbe, melynek eredményeként szén-dioxid, szabad hidrogén és acetát keletkezik.
Az első szakaszban nyert egyszerű szerves vegyületek oxidálatlan része a második szakaszban képződött acetáttal kölcsönhatásba lépve a legegyszerűbb szerves savakat képezi, amelyek a harmadik szakaszban metánt termelő baktériumok számára szükséges tápközeg.
Mikroorganizmusok életszakaszai a metán képződésében A harmadik szakaszban zajlik a biogáz termelés, amelynek intenzitása a következő fő tényezőktől függ:
- Biomassza összetétele;
- A tápközeg hőmérséklete;
- Nyomás a berendezésen belül;
- Sav-bázis egyensúly pH;
- A víz és a betöltött biomassza aránya;
- Az alapanyagok csiszolása és az aljzat keverésének gyakorisága;
- stimuláló és késleltető komponensek jelenléte a környezetben;
- A szén, foszfor, nitrogén és egyéb elemek aránya.
A biogáz üzem fő alkotóelemeinek sematikus ábrázolása Optimális alapanyag összetétel a biogáz előállításához
Mivel fehérjéket, zsírokat és szénhidrátokat minden növényi vagy állati eredetű biomassza, valamint a hulladéktermékek és az élelmiszeripar tartalmaz, a tudományos laboratóriumok és ipari üzemek mellett a biogáz beszerzése otthon is lehetséges.
De egy barkácsoló otthoni telepítés esetén nagyon nehéz lesz ellenőrizni a fent leírt paramétereket. Az alábbi videó egy otthoni ipari biogázüzem példáját mutatja be:
A téma folytatásaként a következő cikk részletesen ismerteti a meglévő biogáz-generátor- és házi készítésű biogáz-üzemtípusokat, amelyeket a kézművesek saját kezűleg készítenek.
Ebben a szakaszban érdemes felidézni, hogy a biogáz éghető és robbanó, és a túlzott nyomás a biogáz üzemet egy későbbi gázrobbanással felszakíthatja. Ezért az elsődleges szabályozott paraméternek a beépítési nyomásnak és a szerkezet tömítettségének kell lennie.
Példák biogáz-előállítás nyersanyagaira A biogáz maximális mennyisége állati zsírokból nyerhető - körülbelül 1500 m3 / tonna nyersanyag 87%-os metánkoncentráció mellett. Szintén jelentős biogázhozam érhető el túlfőzött növényi olajból - körülbelül 1200 m3 68%-os CH4-koncentráció mellett.
Lényegesen kevesebb biogáz nyerhető a különböző növények magjából 500 m3 - 54% CH4 (zab) és 644 m3 - 65,7% CH4 (repce) között. A kukorica, fű és egyéb növények silójából 450-100 m3 nyerhető átlagosan 55-50%-os metánkoncentráció mellett.
Lehetséges biogáz előállítás különféle magvakból és gyökérnövényekből Biogáz állati hulladékból
Az állati trágyából sokkal kisebb a gázkibocsátás, mivel a táplálékcsatornán való áthaladás után a salakanyagokban kicsi a tápanyag mennyisége a metánképző mikroorganizmusok számára.
Mivel a madár emésztőrendszerét úgy alakították ki, hogy a legtöbb tápanyagot gyorsan felvegye a táplálékból, gyakori székletürítéssel a repülés megkönnyítése érdekében, az alomból származó biogáz lesz a legnagyobb – körülbelül 100 m3 65%-os CH4 mellett.
A biogázüzem alkalmazása a baromfitelepeken a legelőnyösebb, ahol probléma van a madárürülék elszállításával Míg a nagy trágya marha a legalacsonyabb biogáz hozamú, átlagosan 25 m3 55%-os CH4 mellett, az emésztőrendszernek köszönhetően, amelyet úgy alakítottak ki, hogy az élelmiszerek ismételt rágásával hosszú időn keresztül maximalizálja a tápanyagok kivonását a takarmányból.
A trágyából származó biogáz hozama nő, ha almot és takarmánymaradványokat keverünk. A trágya páratartalma és frissessége is számít - részletesebb adatokhoz speciális táblázatokat kell tanulmányoznia.
Lehetséges biogáz előállítás haszonállat trágyából A víz minősége és a szennyeződések jelenléte nagyban befolyásolja az erjedés sebességét és a biogáz metánkoncentrációját. Erősen klórozott csapvíz trágya hígítására használt gátolja az erjedési folyamatot.
Ha az istállók tisztítása során baktériumölő szereket és vegyi tisztítószereket használnak, akkor a biogázüzemben a reakciók sebessége jelentősen lelassul. Ugyanezen okból az alacsony jövedelmezőség és a tisztítószerek magas koncentrációja miatt jelentős nehézségek merülnek fel az emberi lakhatásból származó szennyvíz elgázosítása során.
Az élőlények hulladéktermékeiből származó biogáz alacsony hozama ellenére a saját készítésű biogázüzemekben trágyát kell hozzáadni más típusú nyersanyagokhoz, hogy az összes szükséges baktériumtípus szubsztrátumában szaporodjanak, amelyek eredetileg az emésztőrendszerben élnek.
A biogáz előállításához baktériumokat tartalmazó trágyát kell hozzáadni az aljzathoz A biogáz keverék összetétele
Mint fentebb említettük, a bioszintézis folyamatának különböző szakaszaiban a metán mellett szén-dioxid és hidrogén is felszabadul. Ezenkívül a nyersanyagoktól függően ammónia és hidrogén-szulfid bocsát ki. Bár a hidrogén éghető, illékonysága nem teszi lehetővé ennek a gáznak a használatát szabványos gázberendezésekben.
Az ammónia és a hidrogén-szulfid mérgező vegyületek, amelyek mind a biogázüzemben lévő baktériumokat, mind a környezetet károsítják. A szén-dioxid ballaszt, nagy mennyisége a keverékben jelentősen csökkenti a biogáz éghetőségét és fűtőértékét.
A szennyeződések átlagos százalékos aránya a különböző alapanyagokból előállított biogázban Nyilvánvalóan amiatt egy nagy szám szennyeződések esetén a biogáz használata a hagyományos kazánokban és kályhákban csak körültekintés után lehetséges tisztítás szintetizált gázkeverék. A keletkező biogáz tisztítása több lépcsőben történik, de szinte lehetetlen tökéletesen tiszta metánt elérni, a lényeg, hogy a szennyeződések koncentrációja ne lépje túl a megállapított normákat.
Az égő biogáz lángjának tisztának kell lennie, mint minden biológiai energiának A tisztítás első szakaszában a biogáz egy vízszűrőn halad át, ahol a legtöbb szén-dioxid, ammónia és különféle aromás vegyületek feloldódnak. A nagy koncentrációjú oldott szén-dioxidot és ammóniát tartalmazó vizet algák termesztésére lehet használni, amelyekből pedig biogázt állítanak elő egy biogáz üzemben.
Biogáz tisztító rendszerek ipari biogáz üzemben A víztisztítás után a biogáz a kénhidrogén tisztító szűrőbe kerül. A legegyszerűbb egy fémforgácsból és fűrészporból készült szűrő, amelyre kén rakódik le. Az ipari szűrők speciális katalizátorokat és kénlecsapó oldatokat használnak. legjobb minőség A biogázt egy membránszűrőn való áthaladás után nyerik, ahol a nem kívánt szennyeződések molekulái molekuláris szinten kiszűrődnek.
Biogáz tisztítása tiszta metánná membránszűrő segítségével Egyes tényezők biogáz-kibocsátásra gyakorolt hatásának leírása
Az erjedés sebességének és a biogáz felszabadulás intenzitásának meghatározásához az egyik döntő tényező a keverék hőmérséklete. Szüksége van egy hőmérőre, de inkább egy elektromos érzékelőre a hőmérséklet szabályozásához.
Az ipari biogázüzemekben a hőmérsékleti rendszert és egyéb paramétereket speciális szabályozók szabályozzák. Néha a reakcióhő elegendő a fenntartásához optimális hőmérséklet, de leggyakrabban az aljzatot fel kell melegíteni, különösen a hideg évszakban.
Számítógépes biogáz üzem vezérlő gázanalizátorokkal A hőmérsékleti rendszer szerint háromféle anaerob fermentáció létezik:
- Fűtés nélkül működő pszichofil létesítmények, ahol a hőmérsékletet spontán módon 15-25ºC-on tartják. Meleg éghajlatú országokban használják;
- Mezofil, további enyhe melegítést igényel a 25-40ºC hőmérséklet fenntartásához. A nemzedék után kialakult környezetbarát műtrágyákban a leggazdagabb összetételűek, ezért optimálisan alkalmasak kisgazdaságok számára;
- Energiaigényes termofil biogázüzemek 40ºC feletti, maximum 90ºC-os hőmérséklet fenntartására. Ezen a hőmérsékleten a keletkező műtrágyákban a kórokozó baktériumok elpusztulnak, és a legnagyobb hozamú biogáz keletkezik, ezért széles körben használják a biogáz ipari előállításában.
Termofil biogázüzem reaktorának hőszigetelése A hőmérséklettel együtt nagyon fontos akkora, mint a szilárd trágya, a hulladék és a biomassza részecskék. Minél kisebbek a nyersanyag részecskék, annál nagyobb a baktériumok érintkezési területe a tápközeggel. Ezért az alapanyagok elkészítésében a legfontosabb az őrlés.
A baktériumok élelmiszerrel való érintkezése a bioszintézis folyamatában a mikroorganizmusok salakanyagainak felhalmozódása miatt gátolt. Ezért az erjesztési folyamat során a szubsztrát időben történő összekeverése is jelentős tényező a biomassza elgázosítása szempontjából. Példa egy ipari biogáz üzemre, amely minden paramétert szabályoz:
A biogáz termelés jövedelmezősége
Németország vezető szerepet tölt be a termesztett nyersanyagokból és az állattartó telepek hulladékából származó kiváló minőségű biogáz előállításában. A gázbioszintézis jövedelmezőségét egyrészt az energiahordozók magas költsége, másrészt az ösztönző kormányzati programok elérhetősége határozza meg.
A biogáz-technológiák bevezetésének ösztönzése egyszerre jelent jelentős támogatást a termelőktől származó környezeti energiaforrások vásárlásához, és lenyűgöző összegű bírságot a feldolgozatlan trágyával történő környezetszennyezésért.
Környezetbarát biogáz komplexum egy gazdaságilag fejlett országban India és Kína szegény falvaiban a félig kézműves biogázüzemek tulajdonosai gyakorlatilag nem tisztítják a gázt, azonnal kályhában vagy gázégőben elégetik. Ezekben az országokban a biogáz háztartási hulladékból és speciálisan termesztett növényi nyersanyagokból történő előállítása megtérül a gazdálkodók alacsony kézi munkaköltsége és maguk az üzemek alacsony költsége miatt, amelyek nélkülözik a drága tisztítórendszereket és a komplex automatizált vezérlő- és irányítási rendszereket. .
Példa félig kézműves biogázüzemekre Ázsia szegény falvaiban A sajtóban és az interneten sok vidám szalagcímet lehet találni, mint pl.: „Költségtakarékosság biogáz üzemmel”, „Trágyából ingyen energia”, „Biogáz saját kezűleg”, de a gyakorlatban a megtérülési elvárások drága berendezések és költségek eltérnek a valóságtól. Ennek oka az összes paraméter szabályozásának nehézsége, valamint az optimális fermentációs sebességhez szükséges melegítés. Példa egy optimista hírre:
A következő cikkben saját készítésű erőművekre mutatunk be példákat a valós körülmények között megvalósuló gázkibocsátás bemutatásával, és mindenki saját maga döntheti el saját képességei és energiatarifái alapján az önálló biogáztermelés jövedelmezőségét.
Az önálló biogáztermelés jelentős előnye a jó minőségű, környezetbarát műtrágya másodlagos előállítása. Az alábbi videóban a mester elmagyarázza a biogáz és a műtrágya beszerzésének elméleti alapjait.
Állandó promóciókgázárak, a strukturális válságok és a piaci spekulációk a politikai instabilitás hátterében lendületet adtak a mesterséges gáztermelési technológiák fejlesztésének, a különféle iparágak hulladéktermékeinek felhasználásával. Két évtizedes gyors fejlődésa biogázipar hatalmasra nőtt, és a mérnökök műszakilag megalapozott megoldásokat fejlesztettek ki, hogy elegendő energiát állítsanak elő biohulladékból decentralizált módon.Ma több mint 7000 biogáz üzem működik Németországban, kapacitással500 kW/h-tól 2 MW/h-ig.A biogázt ben termelikbiogáz üzemek ahol biohulladék elérhető, illenergetikailag értékes növényi anyag.
Mi az a biogáz?
Biogáz - anaerob mikrobiológiai folyamat (metán fermentáció) eredményeként szerves eredetű anyagok természetes bomlásával nyert éghető gázkeverék általános elnevezése. Annak érdekében, hogy a bomlási folyamat ne több ezer évig tartson, hanem napokban számolható legyen, többféle baktérium élettevékenységéhez a legkedvezőbb feltételeket teremtenek.Az élet hőmérsékletét és a baktériumok "ételét" gondosan készítik elő. A bioreaktorba betöltött keveréket ún bioszubsztrát. A bioszubsztrátum leggyakrabban trágya és zúzott kukoricaszilázs keverékéből áll (a bal oldali képen).
Napjaink biogázüzemeit egyre inkább a háztartási szerves hulladékok újrahasznosítására tervezik, így a bioszubsztrát összetételét a biogáz üzemek számára egyedileg választják ki.
A biogáz felszabadulás folyamata egy kis ablakon keresztül figyelhető meg a fermentorban.
A biogáz üzemen belüli kémiai átalakulások folyamata a következő sémát tükrözi:
Kis buborékok a simán mozgó bioszubsztrátum felületén, ez a biogáz.
Biogáz mindig metán és más melléktermék gázok keveréke.A biogáz összetétele a következőket tartalmazza:
A biogáz üzemben használt bioszubsztrátum szerves komponenseinek típusától függően a biogáz összetétele eltérő lehet, a metán százalékos aránya magasabb vagy alacsonyabb lehet.
Mivel a biogáz 2/3-a metánból – a földgáz alapját képező éghető gázból – áll, energiaértéke (fajlagos égéshője) 60-70%. energia érték földgáz, vagyis körülbelül 7000 kcal/m 3 . 1 m-nek felel meg 3 biogáz 700 gramm fűtőolaj és 1,7 kg tűzifa lehet.
Összehasonlításképp:
- Egy szarvasmarha évente 300-500 m 3 biogázt termel
- Egy hektár réti fű - 6000-8000 m3 biogáz évente
- Egy ha takarmányrépa - 8000-12000 m3 biogáz évente
Miért használjunk biogázt?
Tekintettel a magas energiaköltségekre, másrészt a mezőgazdaságból és az emberi életből származó szerves hulladék növekvő mennyiségére (ez minden megújuló energiaforrások), b a jógáz fontos termék - mint alternatív energia. A biogáz üzem legfontosabb funkciója- ez garantált energiabiztonság különálló termelésként (sertéstelepek, üvegházak, magtárak), kistelepülési léptékben pedig kulcsfontosságú életfenntartó létesítmény, amely teljes decentralizált áram- és hőellátást biztosít minden lakó számára. Ukrajna fejlődésének mai válságkörülményei között ez a tényező különösen erősödik.
Milyen előnyei vannak a biogáz üzemnek?
- Meleg. Amikor a biogázt égető kogenerátor motorját lehűtik, hő keletkezik meleg víz formájában. forró víz emberekkel és állatokkal rendelkező helyiségek fűtésére, üvegházak, úszómedencék fűtésére használják.
- Elektromosság. Független és garantált forrás. Nincs folyamatos áramszünet. Gáz égése a motorban belső égés meghajtja a generátor tengelyét, áramot termelve. Egy m3 biogázból körülbelül 2 kW villamos energia állítható elő.
- Földgáz. A modern biogázüzemeket egyre gyakrabban szerelik fel biogáz-kezelési modulokkal. Ennek eredményeként több technológiai műveletek a metántartalmat 90%-ra emeljük, az oldalgázokat eltávolítjuk. A biogáz szabványos földgáz lett, és háztartási célokra használható.
- szerves trágyák. A bioszubsztrát, miután eltávolítja belőle a gázt és baktériumokkal kezelte, környezetbarát, nitrátoktól, gyommagvaktól és kórokozó mikroflórától mentes folyékony műtrágya.
- Döntés környezetvédelmi kérdések . Trágya ártalmatlanítás. A biogáz üzemeket városi szennyvíztisztító telepeken, vidéken farmokon, baromfitelepeken, húsfeldolgozó üzemekben telepítik, hogy biztosítsák az energiafüggetlenséget, a termelési hulladékból történő villamosenergia- és hőtermelést.
A biogáz termelés lehetővé teszi a metán légkörbe történő kibocsátásának megakadályozását, a műtrágya felhasználás csökkentését, valamint a talajvíz szennyeződésének kockázatának kiküszöbölését.
Az ukrán gazdaság számára az a legfontosabb, hogy a biogáz a szerves hulladék feldolgozásának mellékterméke, a biogáz előállításának alapanyaga már a vállalkozásnál van, nem kell megvenni.
Miből működik egy biogáz üzem? - A hulladékon!
A következő nyersanyagokat használják fel: mezőgazdasági hulladék (trágya, állattartó telepek és komplexumok trágyája, növénytermesztési hulladék (siló)), vágóhídi hulladék, élelmiszeripari hulladék (vinasz, cellulóz), városi csatornahulladék. A biogáz termelés költségei csak a berendezések és a karbantartás üzemeltetési költségeihez kapcsolódnak. A közvetlen haszon a hő- és villamosenergia-megtakarításból, valamint az ásványi műtrágyák költségmegtakarításából fog állni a kiváló minőségű szerves trágyák gyártása miatt.
Ilyen létesítmények hiányában a hulladékelhelyezés nagy fejtörést okoz a vállalkozásoknak, a hulladék elszállításának, ártalmatlanításának magas anyagi és munkaköltsége, de a hulladék felhasználása és a bevezetett biogáz üzem ezt a problémát teljesen megoldja, ráadásul biztosítja a vállalkozás, ill. közeli települések villannyal, gázzal és hővel.
Egy állatból (szarvasmarhából) körülbelül 400-500 m3 biogáz nyerhető. Az energianövények felhasználásával hektáronként 6000-12000 (kukoricaszilázs/takarmányrépa) m3 biogáz beszerzése lehetséges. 1 m3 biogázból metántartalomtól függően 1,5-2,2 kW villamos energia termelhető.
Olyan kisméretű biogázüzemeket célszerű alkalmazni, ahol lehetőség van nyersanyagok beszerzésére és a keletkező termékek teljes körű hasznosítására. Sikeresen alkalmazzák azokat a berendezéseket, ahol hőre, gőzre, elektromos áramra vagy hidegre van szükség. A biogázüzemekhez általában elegendő nyersanyag áll rendelkezésreszennyvíztisztító telepek, szeméttelepek, sertéstelepek, baromfitelepek, tehénistállók – mindez megújuló energia. Ezt az energiát az iskolákban használják fel, egészségügyi intézmények, uszodák, kommunális hőerőművek, szállodák és hostelek, üzemek és gyárak.
Biogáz előállítási technológia. A modern állattenyésztési komplexumok magas termelési arányt biztosítanak. Az alkalmazott technológiai megoldások lehetővé teszik, hogy maguk a komplexumok helyiségeiben teljes mértékben megfeleljenek a jelenlegi egészségügyi és higiéniai szabványok követelményeinek.
Az egy helyen koncentrált nagy mennyiségű hígtrágya azonban jelentős környezeti problémákat okoz a komplexummal szomszédos területeken. Például a friss sertéstrágyát és az ürüléket a 3. veszélyességi osztályba sorolják. A környezetvédelmi kérdések a felügyeleti hatóságok ellenőrzése alatt állnak, a jogszabályok e kérdésekkel kapcsolatos követelményei folyamatosan szigorodnak.
A Biocomplex átfogó megoldást kínál a hígtrágya ártalmatlanítására, amely magában foglalja a gyorsított feldolgozást a modern biogáz üzemekben (BGU). A feldolgozás során gyorsított módban a szerves anyagok természetes bomlásának folyamatai gázok felszabadulásával járnak, beleértve: metán, CO2, kén stb. Csak a keletkező gáz nem kerül a légkörbe, üvegházhatást okozva, hanem speciális gáztermelő (kogenerációs) létesítményekbe kerül, amelyek elektromos és hőenergiát termelnek.
Biogáz – éghető gáz, amely a biomassza anaerob metános lebontása során keletkezik, és főként metánból (55-75%), szén-dioxidból (25-45%) és hidrogén-szulfidból, ammóniából, nitrogén-oxidokból és egyéb szennyeződésekből (kevesebb, mint 1%) áll.
A biomassza lebomlása kémiai és fizikai folyamatok, valamint a 3 fő baktériumcsoport szimbiotikus aktivitása eredményeként megy végbe, míg egyes baktériumcsoportok anyagcseretermékei más csoportok élelmiszertermékei, meghatározott sorrendben.
Az első csoport - hidrolitikus baktériumok, a második - savképző, a harmadik - metánképző.
A biogáz termelés alapanyagaként felhasználható ökológiai agráripari ill Háztartási hulladékés növényi anyagok.
A biogáz előállításához használt agráripari komplex hulladékok leggyakoribb típusai:
- sertés és szarvasmarha trágya, baromfi ürülék;
- szarvasmarha komplexumok takarmánytáblázatának maradékai;
- zöldségfélék teteje;
- nem megfelelő gabona- és zöldségtermés, cukorrépa, kukorica;
- pép és melasz;
- liszt, pellet, finom szemcsék, embriók;
- sörszemek, malátacsírák, fehérjeiszap;
- a keményítő-melaszelő gyártás hulladékai;
- törkölygyümölcs és zöldség;
- szérum;
- stb.
|
Nyersanyag forrás |
Nyersanyag típusa |
Nyersanyag mennyisége évente, m3 (tonna) |
Biogáz mennyisége, m3 |
| 1 készpénzes tehén | Ágyatlan hígtrágya | ||
| 1 hízómalac | Ágyatlan hígtrágya | ||
| 1 hízóbika | Almazott szilárd trágya | ||
| 1 ló | Almazott szilárd trágya | ||
| 100 csirke | Száraz alom | ||
| 1 ha szántó | Friss kukoricaszilázs | ||
| 1 ha szántó | Cukorrépa | ||
| 1 ha szántó | Friss szemes szilázs | ||
| 1 ha szántó | Friss fű szilázs |
Az egy biogáz üzemben (BGU) a biogáz előállításához felhasznált szubsztrátumok (hulladékfajták) száma egytől tízig vagy még több is lehet.
Biogáz projektek az agráripari szektorban a következő lehetőségek egyikével hozhatók létre:
- biogáz előállítása egyéni vállalkozás hulladékából (például állattartó telepről származó trágya, cukorgyárból származó bagasz, szeszfőzde lepárlása);
- biogáz termelés különböző vállalkozások hulladékai alapján, a projekt külön vállalkozáshoz vagy külön elhelyezett központosított biogázüzemhez való kapcsolásával;
- biogáz termelés túlnyomórészt energetikai erőművek felhasználásával, külön elhelyezett biogáz üzemekben.
A biogáz energiafelhasználásának legelterjedtebb módja a gázdugattyús motorokban történő égetés egy mini-CHP részeként, villamos energia és hő előállításával.
Létezik különféle lehetőségeket biogáz állomások technológiai sémái- a felhasznált hordozók típusától és típusától függően. Az előkészület alkalmazása számos esetben lehetővé teszi a bioreaktorokban a nyersanyagok lebomlási sebességének és mértékének növelését, és ennek következtében a teljes biogáz hozam növelését. Több tulajdonságukban eltérő szubsztrátum alkalmazása esetén, például folyékony és szilárd hulladék, felhalmozódásuk, előzetes előkészítésük (frakciókra bontás, őrlés, melegítés, homogenizálás, biokémiai vagy biológiai kezelés stb.) külön-külön történik, miután amelyeket vagy összekevernek a bioreaktorokba betáplálás előtt, vagy külön áramokban táplálják be.
Fő építőkockák Egy tipikus biogáz üzem diagramjai a következők:
- rendszer az aljzatok fogadására és előzetes előkészítésére;
- rendszer a szubsztrátumok létesítményen belüli szállítására;
- keverőrendszerrel ellátott bioreaktorok (fermentátorok);
- bioreaktor fűtési rendszer;
- rendszer a biogáz eltávolítására és tisztítására a hidrogén-szulfid és a nedvesség szennyeződéseitől;
- tárolótartályok fermentált tömeg és biogáz számára;
- programvezérlési és technológiai folyamatok automatizálási rendszere.
A BSU technológiai sémái eltérőek a feldolgozott hordozók típusától és számától, a végső céltermékek típusától és minőségétől, a beszállító cég egyik vagy másik alkalmazott „know-how-jától” függően. technológiai megoldásés számos egyéb tényező. Manapság a legelterjedtebbek a többféle szubsztrátum egylépcsős fermentációjával kapcsolatos rendszerek, amelyek közül az egyik általában a trágya.
A biogáz-technológiák fejlődésével az alkalmazott műszaki megoldások egyre összetettebbé válnak a kétlépcsős sémák felé, amit esetenként bizonyos típusú szubsztrátumok hatékony feldolgozásának technológiai igénye és a munkavégzés általános hatékonyságának növekedése indokol. bioreaktorok térfogata.
A biogáz termelés sajátossága az, hogy a metánbaktériumok csak abszolút száraz szerves anyagokból tudják előállítani. Ezért a gyártás első szakaszának feladata olyan szubsztrátumkeverék létrehozása, amely rendelkezik megnövekedett tartalom szerves anyag, és ugyanakkor pumpálható is. Ez egy 10-12% szilárdanyag-tartalmú szubsztrátum. A megoldást úgy érik el, hogy a felesleges nedvességet csavaros elválasztókkal választják le.
A hígtrágya a termelő létesítményekből kerül a tartályba, búvárkeverővel homogenizálják, majd búvárszivattyúval a csigás szeparátorok szeparáló műhelyébe táplálják. A folyékony frakciót külön tartályba gyűjtik. A szilárd frakciót a szilárd nyersanyag adagolóba töltjük.
A szubsztrátum fermentorba történő betöltési ütemtervének megfelelően, a kidolgozott program szerint a szivattyú időszakosan bekapcsol, amely a folyékony frakciót juttatja a fermentorba, és ezzel egyidejűleg bekapcsolja a szilárd nyersanyag betöltőjét. Alternatív megoldásként a folyékony frakciót keverőfunkciós szilárd adagolóba adagolhatjuk, majd a kész keveréket a kidolgozott töltési program szerint a fermentorba adagoljuk A zárványok rövidek. Ez azért történik, hogy megakadályozzuk a szerves szubsztrát túlzott bejutását a fermentorba, mivel ez felboríthatja az anyagok egyensúlyát és destabilizálhatja a folyamatot a fermentorban. Ezzel egyidejűleg a szivattyúk is bekapcsolnak, amelyek a fermentorból az utófermentálóba, az utófermentorból pedig a fermentor tárolóba (lagúnába) pumpálják a fermentort, hogy megakadályozzák a fermentor és az utófermentáló túltöltését.
A fermentorban és az utófermentorban található emésztési masszákat összekeverik, hogy biztosítsák a baktériumok egyenletes eloszlását a tartályok teljes térfogatában. A keveréshez speciális kialakítású, alacsony fordulatszámú keverőket használnak.
A fermentorban a szubsztrát megtalálása során a baktériumok a biogázüzem által termelt teljes biogáz akár 80%-át is felszabadítják. A biogáz többi része a kondicionálóban szabadul fel.
A kibocsátott biogáz stabil mennyiségének biztosításában fontos szerepet játszik a fermentorban és az utófermentorban lévő folyadék hőmérséklete. A folyamat általában mezofil módban megy végbe, 41-43 °C hőmérsékleten. A stabil hőmérséklet fenntartását a fermentorok és fermentorok belsejében speciális cső alakú fűtőberendezések, valamint a falak és csővezetékek megbízható hőszigetelése biztosítja. A fermentátumból kilépő biogáz magas kéntartalmú. A biogáz kénből történő tisztítása speciális baktériumok segítségével történik, amelyek a fermentorok és az utófermentátorok belsejében fagerendás boltozatra fektetett szigetelés felületén laknak.
A biogáz felhalmozása gáztartóban történik, amely a fermentor felülete és a fermentort és a fermentort felülről borító elasztikus nagy szilárdságú anyag között van kialakítva. Az anyag erős nyúlási képességgel rendelkezik (a szilárdság csökkentése nélkül), ami a biogáz felhalmozódásával jelentősen növeli a gáztartály kapacitását. A gáztartály túltöltése és az anyag felszakadása megakadályozására biztonsági szelep található.
A biogáz ezután a kogenerációs erőműbe kerül. A kapcsolt energiatermelő erőmű (CHP) olyan egység, amelyben a termelés elektromos energia biogázzal hajtott gázdugattyús motorral hajtott generátorok. A biogázzal működő kogenerátorok szerkezeti eltérésekkel rendelkeznek a hagyományos gázgenerátoros motorokhoz képest, mivel a biogáz nagyon kimerült üzemanyag. A generátorok által megtermelt elektromos energia magát a biogázüzem elektromos berendezéseit látja el árammal, és minden ezen felül a közeli fogyasztókhoz kerül. A kogenerátorok hűtésére használt folyadék energiája a megtermelt hőenergia mínusz a kazánberendezések veszteségei. A megtermelt hőenergiát részben fermentorok és utófermentátorok fűtésére használják fel, a többit a közeli fogyasztókhoz is eljuttatják. megy
A biogáz földgáz szintű tisztítására további berendezéseket lehet telepíteni, azonban ez a berendezés drága, és csak akkor használható, ha a biogázüzem célja nem hő- és villamosenergia-termelés, hanem gázdugattyús motorokhoz üzemanyag előállítása. . A bevált és leggyakrabban alkalmazott biogáz-kezelési technológiák a vízabszorpció, a nyomás alatti hordozó adszorpció, a kémiai kicsapás és a membránleválasztás.
A biogáz üzem energiahatékonysága nagymértékben függ mind a választott technológiától, a főszerkezetek anyagától és kialakításától, mind éghajlati viszonyok a helyük szerinti területen. Az átlagos hőenergia-fogyasztás a bioreaktorok fűtéséhez mérsékelt éghajlati zóna a kogenerátorok által megtermelt energia 15-30%-a (bruttó).
A biogáztüzelésű CHP-vel működő biogázkomplexum összesített energiahatékonysága átlagosan 75-80%. Abban az esetben, ha a villamosenergia-termelés során a kapcsolt energiatermelő erőműtől kapott hő teljes mennyisége nem fogyasztható el (gyakori helyzet a külső hőfogyasztók hiánya miatt), az a légkörbe kerül. Ebben az esetben egy biogáz hőerőmű energiahatékonysága a teljes biogáz energiának csak 35%-a.
A biogáz üzemek főbb teljesítménymutatói jelentősen eltérhetnek, amit nagyban meghatároznak a felhasznált aljzatok, az elfogadott technológiai előírások, üzemeltetési gyakorlat, valamint az egyes létesítmények által elvégzett feladatok.
A trágyafeldolgozás folyamata nem haladja meg a 40 napot. A feldolgozás eredményeként kapott fermentátum szagtalan, kiváló szerves trágya, amelyben a növények által felvett tápanyagok legmagasabb fokú mineralizációját sikerült elérni.
Az emésztést rendszerint folyékony és szilárd frakciókra választják szét csavaros elválasztókkal. A folyékony frakciót a lagúnákba küldik, ahol felhalmozódnak a talajra való kijuttatásig. A szilárd frakciót műtrágyaként is használják. Ha további szárítást, granulálást és csomagolást alkalmaznak a szilárd frakcióra, akkor az alkalmas lesz hosszú távú tárolásra és nagy távolságra történő szállításra.
Biogáz előállítása és energiafelhasználása számos ésszerű és a világgyakorlat által megerősített előnnyel rendelkezik, nevezetesen:
- Megújuló energiaforrás (RES). A megújuló biomasszát biogáz előállítására használják.
- A biogáz előállításához felhasznált nyersanyagok széles skálája lehetővé teszi biogáz üzemek építését gyakorlatilag mindenhol a mezőgazdasági termelés és a technológiailag kapcsolódó iparágak koncentrált területén.
- A biogáz energiafelhasználási módok sokoldalúsága mind elektromos és/vagy hőenergia előállítására a keletkezés helyén, mind pedig a gázszállító hálózathoz kapcsolódó bármely létesítményben (tisztított biogáz ebbe a hálózatba történő betáplálása esetén), valamint mint az autók motorüzemanyagaként.
- A biogázból történő villamosenergia-termelés egész éves stabilitása lehetővé teszi a hálózat csúcsterheléseinek fedezését, ideértve az instabil megújuló energiaforrások, például nap- és szélerőművek alkalmazása esetén is.
- Munkahelyek létrehozása piaci lánc kialakításával a biomassza beszállítóktól az energetikai létesítmények üzemeltetőiig.
- A környezetre gyakorolt negatív hatások csökkentése a hulladékok feldolgozása és semlegesítése révén a biogáz reaktorokban történő szabályozott rothasztás révén. A biogáz-technológiák a szerves hulladék semlegesítésének egyik fő és legracionálisabb módja. A biogáz projektek segítenek csökkenteni az üvegházhatású gázok légkörbe történő kibocsátását.
- A biogáz reaktorban erjesztett massza mezőgazdasági területeken történő felhasználásának agrotechnikai hatása a talajok szerkezetének javításában, a szerves eredetű tápanyagok bejuttatása révén regenerálódásban, termőképességük növelésében nyilvánul meg. A szerves trágyák piacának fejlesztése, ideértve a biogáz reaktorokban feldolgozott tömegből is, a jövőben hozzájárul a környezetbarát mezőgazdasági termékek piacának fejlődéséhez és versenyképességének növeléséhez.
Becsült egységnyi beruházási költségek
BSU 75 kWel. ~ 9.000 €/kWh.
BSU 150 kWel. ~ 6.500 €/kWh.
BSU 250 kWel. ~ 6.000 €/kWh.
BSU bis 500 kWel. ~ 4.500 €/kWh.
BGU 1 MWtel. ~ 3.500 €/kWh.
A megtermelt villamos- és hőenergia nemcsak a komplexum, hanem a szomszédos infrastruktúra igényeit is kielégítheti. Sőt, a BSU alapanyagai ingyenesek, ami magas gazdasági hatékonyság a megtérülési idő (4-7 év) lejárta után. A BSU-nál előállított energia költsége idővel nem növekszik, hanem éppen ellenkezőleg, csökken.
A biogáz szerves anyagok (például: szalma; gyomok; állati és emberi ürülék; szemét; háztartási és ipari szennyvízből származó szerves hulladék stb.) anaerob körülmények között végzett fermentációja (erjesztése) eredményeként nyert gáz. A biogáz előállítása különböző típusú mikroorganizmusokat foglal magában, amelyek különböző számú katabolikus funkciót töltenek be.
A biogáz összetétele.
A biogáz több mint fele metánból (CH 4) áll. A metán a biogáz körülbelül 60%-át teszi ki. Ezenkívül a biogáz körülbelül 35%-ban szén-dioxidot (CO 2) tartalmaz, valamint egyéb gázokat, például vízgőzt, hidrogén-szulfidot, szén-monoxidot, nitrogént és másokat. A különböző körülmények között nyert biogáz összetétele eltérő. Tehát az emberi ürülékből, trágyából, vágási hulladékból származó biogáz akár 70% metánt, a növényi maradványokból pedig általában körülbelül 55% metánt tartalmaz.
A biogáz mikrobiológiája.
A biogáz fermentáció az érintett baktériumok mikrobiális fajtáitól függően három szakaszra osztható:
Az elsőt a bakteriális fermentáció kezdetének nevezik. A különféle szerves baktériumok szaporodva extracelluláris enzimeket választanak ki, amelyek fő szerepe az összetett szerves vegyületek elpusztítása egyszerű anyagok hidrolízisével. Például poliszacharidok monoszacharidok; fehérjét peptidekké vagy aminosavakká; zsírokat glicerinné és zsírsavakra.
A második szakaszt hidrogénnek nevezik. A hidrogén az ecetsavbaktériumok tevékenységének eredményeként képződik. Fő szerepük az ecetsav bakteriális lebontása szén-dioxid és hidrogén képzése céljából.
A harmadik szakaszt metanogénnek nevezik. Ez magában foglalja a metanogénként ismert baktériumfajtákat. Feladatuk, hogy ecetsavat, hidrogént és szén-dioxidot használjanak metán képzésére.
A biogáz fermentációhoz használt nyersanyagok osztályozása és jellemzői.
Szinte minden természetes szerves anyag felhasználható alapanyagként biogáz fermentációhoz. A biogáz előállításának fő nyersanyagai a szennyvíz: csatornázás; élelmiszer-, gyógyszer- és vegyipar. Vidéken ez a betakarítás során keletkező hulladék. Az eredetbeli különbségek miatt a képződés folyamata is eltérő, kémiai összetételés a biogáz szerkezete.
A biogáz nyersanyagforrásai eredettől függően:
1. Mezőgazdasági nyersanyagok.
Ezek az alapanyagok nitrogénben gazdag alapanyagokra és szénben gazdag alapanyagokra oszthatók.
Magas nitrogéntartalmú nyersanyagok:
emberi ürülék, trágya, madárürülék. A szén-nitrogén arány 25:1 vagy kevesebb. Az ilyen nyersanyagot az emberi vagy állati gyomor-bél traktus teljesen megemésztette. Általában nagy mennyiségű kis molekulatömegű vegyületet tartalmaz. Az ilyen nyersanyagokban lévő víz részben átalakult, és kis molekulatömegű vegyületek részévé vált. Ezt az alapanyagot a könnyű és gyors anaerob lebomlás jellemzi biogázzá. Valamint gazdag metánhozam.
Magas széntartalmú nyersanyagok:
szalma és héj. A szén-nitrogén arány 40:1. Magas a makromolekuláris vegyületek tartalma: cellulóz, hemicellulóz, pektin, lignin, növényi viaszok. Az anaerob bomlás meglehetősen lassú. A gáztermelés sebességének növelése érdekében az ilyen anyagok általában előkezelést igényelnek az erjesztés előtt.
2. Városi szerves vízhulladék.
Ide tartozik az emberi hulladék, szennyvíz, szerves hulladék, szerves ipari szennyvíz, iszap.
3. Vízinövények.
Tartalmazza a vízi jácintot, egyéb vízinövényeket és algákat. A termelési kapacitások becsült tervezett terhelését a napenergiától való nagymértékű függés jellemzi. Magas hozamuk van. A technológiai szervezés körültekintőbb megközelítést igényel. Az anaerob lebontás egyszerű. A metánciklus rövid. Az ilyen nyersanyagok sajátossága, hogy előkezelés nélkül lebeg a reaktorban. Ennek kiküszöbölésére az alapanyagot 2 napon belül enyhén szárítani vagy előkomposztálni kell.
A biogáz nyersanyagforrásai a páratartalom függvényében:
1. Szilárd nyersanyag:
szalma, viszonylag magas szárazanyag tartalmú szerves hulladék. Feldolgozásuk a száraz erjesztés módszerével történik. Nehézségek merülnek fel a nagy mennyiségű szilárd üledék eltávolításával a reaktorból. A felhasznált nyersanyag teljes mennyisége a szilárdanyag-tartalom (TS) és az illékony anyag (VS) összegeként fejezhető ki. Az illékony anyagok metánná alakíthatók. Az illékony anyagok kiszámításához nyersanyagmintát töltenek be egy tokos kemencébe 530-570 °C hőmérsékleten.
2. Folyékony nyersanyag:
friss ürülék, trágya, ürülék. Körülbelül 20% szárazanyagot tartalmaznak. Ezenkívül 10%-os víz hozzáadása szükséges ahhoz, hogy a száraz fermentáció során szilárd alapanyagokkal keveredjenek.
3. Közepes nedvességtartalmú szerves hulladékok:
az alkoholgyártás bárdjai, a cellulózgyárak szennyvizei stb. Az ilyen nyersanyagok különféle mennyiségű fehérjét, zsírt és szénhidrátot tartalmaznak, és jó alapanyagok a biogáz előállításához. Ehhez a nyersanyaghoz UASB típusú eszközöket (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - ascending anaerob process) használnak.
| Az erjesztett hulladék neve | Átlagos biogáz áramlási sebesség normál gáztermelés során (m 3 /m 3 /d) | Biogáz kibocsátás, m 3 /Kg/TS | Biogáz áramlási sebessége (a teljes biogáz-termelés %-ában) | |||
| 0-15d | 25-45d | 45-75d | 75-135d | |||
| száraz trágya | 0,20 | 0,12 | 11 | 33,8 | 20,9 | 34,3 |
| Vegyipari víz | 0,40 | 0,16 | 83 | 17 | 0 | 0 |
| Rogulnik (chilim, vízi gesztenye) | 0,38 | 0,20 | 23 | 45 | 32 | 0 |
| vizes saláta | 0,40 | 0,20 | 23 | 62 | 15 | 0 |
| Sertés trágya | 0,30 | 0,22 | 20 | 31,8 | 26 | 22,2 |
| Száraz fű | 0,20 | 0,21 | 13 | 11 | 43 | 33 |
| Szalma | 0,35 | 0,23 | 9 | 50 | 16 | 25 |
| emberi ürülék | 0,53 | 0,31 | 45 | 22 | 27,3 | 5,7 |
A metánerjesztés (fermentáció) folyamatának számítása.
Általános elvek a fermentációs mérnöki számítások a szerves nyersanyagok terhelésének növelésén és a metánciklus időtartamának csökkentésén alapulnak.
Nyersanyagok számítása ciklusonként.
Az alapanyagok rakodását a következők jellemzik: TS tömeghányad (%), VS tömeghányad (%), koncentráció KOI (KOI - kémiai oxigénigény, ami KOI - oxigén kémiai indexe) (Kg / m 3). A koncentráció a fermentációs eszközök típusától függ. Például a modern ipari szennyvízreaktorok UASB (upstream anaerob process). Szilárd alapanyagokhoz AF-et (anaerob szűrőket) használnak – jellemzően kevesebb, mint 1%. A biogáz alapanyagaként használt ipari hulladék leggyakrabban erősen koncentrált és hígításra szorul.
Sebességszámítás letöltése.
A reaktor napi terhelési mennyiségének meghatározásához: koncentráció KOI (Kg/m 3 ·d), TS (Kg/m 3 ·d), VS (Kg/m 3 ·d). Ezek a mutatók fontos mutatók a biogáz hatékonyságának értékeléséhez. Törekedni kell a terhelés korlátozására és egyben magas szint gáztermelés volumene.
A reaktortérfogat és a gázkibocsátás arányának kiszámítása.
Ez a mutató fontos mutató a reaktor hatékonyságának értékeléséhez. Kg/m 3-ben mérve d.
Biogáz kibocsátás egységnyi fermentációs tömegre vonatkoztatva.
Ez a mutató a biogáz-termelés jelenlegi állapotát jellemzi. Például a gázkollektor térfogata 3 m 3. 10 kg/TS naponta szolgálják fel. A biogáz hozam 3/10 = 0,3 (m 3 /Kg/TS). A helyzettől függően az elméleti gázkibocsátás vagy a tényleges gázkibocsátás használható.
A biogáz elméleti hozamát a következő képletek határozzák meg:
Metántermelés (E):
E = 0,37 A + 0,49 B + 1,04 C.
Szén-dioxid termelés (D):
D = 0,37 A + 0,49 B + 0,36 C. Ahol A a szénhidráttartalom grammonként erjesztett anyag, B a fehérje, C a zsírtartalom
hidraulikus térfogat.
A hatékonyság növelése érdekében csökkenteni kell az erjesztési időt. Bizonyos mértékig összefüggés van a fermentáló mikroorganizmusok elvesztésével. Jelenleg néhány hatékony reaktor fermentációs ideje 12 nap vagy még ennél is rövidebb. A hidraulikus térfogatot úgy számítjuk ki, hogy megszámoljuk a napi nyersanyag-betöltés térfogatát attól a naptól kezdve, amikor a nyersanyag-betöltés elkezdődött, és ez a reaktorban való tartózkodási időtől függ. Például 35°C-os fermentációt, 8%-os takarmánykoncentrációt (teljes TS), 50 m 3 napi betáplálási térfogatot, 20 napos reaktor fermentációs időszakot terveznek. A hidraulikus térfogat: 50 20 \u003d 100 m 3.
Szerves szennyeződések eltávolítása.
A biogáz-termelésnek, mint minden biokémiai termelésnek, van hulladéka. A biokémiai termelésből származó hulladékok ellenőrizetlen hulladékkezelés esetén károsíthatják a környezetet. Például a szomszéd folyóba esés. A modern nagy biogázüzemek több ezer, sőt tízezer kilogramm hulladékot termelnek naponta. A nagy biogázüzemek minőségi összetételét és hulladékelhelyezési módjait a vállalkozások laboratóriumai és az állami környezetvédelmi szolgálat ellenőrzik. A kisüzemi biogázüzemek két okból nem rendelkeznek ilyen szabályozással: 1) mivel kevés a hulladék, kevés a környezetkárosító hatás. 2) Tartás kvalitatív elemzés a hulladékkezelés speciális laboratóriumi felszerelést és magasan képzett személyzetet igényel. A kistermelők nem rendelkeznek ezzel, és az állami szervek joggal tartják nem megfelelőnek az ilyen ellenőrzést.
A biogázreaktorokból származó hulladékok szennyezettségének mutatója a KOI (az oxigén kémiai indexe).
A következő matematikai összefüggést alkalmazzuk: KOI szerves terhelési sebesség Kg/m 3 ·d= KOI terhelési koncentráció (Kg/m 3) / hidraulikus tárolási idő (d).
Gázáramlási sebesség a reaktortérfogatban (kg/(m 3 d)) = biogáz kibocsátás (m 3 /kg) / KOI szerves terhelési sebesség kg/(m 3 d).
A biogáz erőművek előnyei:
a szilárd és folyékony hulladékoknak sajátos szaga van, ami taszítja a legyeket és a rágcsálókat;
hasznos végtermék - metán - előállításának képessége, amely tiszta és kényelmes üzemanyag;
az erjedés során a gyommagvak és a kórokozók egy része elpusztul;
az erjedés során a nitrogén, a foszfor, a kálium és a műtrágya egyéb összetevői szinte teljesen megőrződnek, a szerves nitrogén egy része ammónia-nitrogénné alakul, és ez növeli annak értékét;
a fermentációs maradékot takarmányként lehet felhasználni;
a biogáz fermentációhoz nincs szükség a levegőből származó oxigén felhasználására;
az anaerob iszap több hónapig is eltartható tápanyag hozzáadása nélkül, majd az alapanyag megrakásával gyorsan újraindulhat az erjedés.
A biogáz erőművek hátrányai:
összetett eszköz, és viszonylag nagy építési beruházást igényel;
magas szintű építkezés, irányítás és karbantartás szükséges;
az erjedés kezdeti anaerob terjedése lassú.
A metánerjesztési folyamat és a folyamatszabályozás jellemzői:
1. A biogáz előállításának hőmérséklete.
A biogáz előállításának hőmérséklete viszonylag széles, 4-65°C hőmérsékleti tartományban lehet. A hőmérséklet növekedésével a biogáz termelés üteme nő, de nem lineárisan. A 40-55°C hőmérséklet átmeneti zóna a különféle mikroorganizmusok – termofil és mezofil baktériumok – létfontosságú tevékenységéhez. A legnagyobb sebességű anaerob fermentáció szűk, 50-55°C hőmérséklet-tartományban megy végbe. 90 napig tartó 10°C-os fermentációs hőmérsékleten a gáz áramlási sebessége 59%, de ugyanez az áramlási sebesség 30°C-os fermentációs hőmérsékleten 27 nap alatt következik be.
A hirtelen hőmérséklet-változás jelentős hatással lesz a biogáz-termelésre. A biogáz üzem projektjének szükségszerűen biztosítania kell egy olyan paraméter szabályozását, mint a hőmérséklet. Az 5°C-ot meghaladó hőmérsékletváltozások jelentősen csökkentik a biogáz reaktor teljesítményét. Például, ha a biogázreaktorban a hőmérséklet hosszú ideig 35°C, majd váratlanul 20°C-ra csökkenne, akkor a biogázreaktor termelése szinte teljesen leállna.
2. Oltási anyag.
A metánerjedés befejezéséhez általában bizonyos mennyiségű és típusú mikroorganizmusra van szükség. A metán mikrobákban gazdag üledéket graft üledéknek nevezzük. A természetben elterjedt a biogáz erjesztés, és az oltóanyaggal ellátott helyek is elterjedtek. Ezek: szennyvíziszap, iszap, trágyagödrök fenéküledékei, különféle szennyvíziszapok, emésztési maradékok stb. A bőséges szervesanyag és a jó anaerob viszonyok miatt gazdag mikrobaközösségeket alkotnak.
Az új biogáz reaktorba első alkalommal hozzáadott vetőmag jelentősen csökkentheti a stagnálási időszakot. Egy új biogáz reaktorban kézi adagolás szükséges az oltóanyaggal. Az ipari hulladék alapanyagként való felhasználása során erre kiemelt figyelmet fordítanak.
3. Anaerob környezet.
Az anaerob környezetet az anaerobicitás mértéke határozza meg. A redoxpotenciált általában az Eh értékével jelöljük. Anaerob körülmények között az Eh negatív értéket mutat. Az anaerob metánbaktériumok esetében az Eh -300 és -350 mV között van. Egyes fakultatív savakat termelő baktériumok képesek normális életet élni Eh -100~+100mV mellett.
Az anaerob körülmények biztosítása érdekében a biogáz reaktorokat szorosan zárva kell építeni, hogy biztosítsák a vízzáróságot és a szivárgásmentességet. A nagy ipari biogáz reaktoroknál az Eh értéke mindig szabályozott. A kisüzemi biogáz reaktorok esetében ennek az értéknek a szabályozása gondot jelent a drága és összetett berendezések beszerzése miatt.
4. A közeg savasságának (pH) szabályozása a biogáz reaktorban.
A metanogéneknek egy nagyon szűk tartományon belüli pH-tartományra van szükségük. Átlagos pH=7. A fermentáció 6,8 és 7,5 közötti pH-tartományban megy végbe. Kisméretű biogáz reaktorokhoz pH-szabályozás áll rendelkezésre. Ehhez sok gazdálkodó eldobható lakmuszjelző papírcsíkokat használ. A nagyvállalatokban gyakran használnak elektronikus pH-szabályozó eszközöket. Normál körülmények között a metánerjedés egyensúlya természetes folyamat, általában pH-beállítás nélkül. Csak néhány helytelen kezelés esetén jelenik meg az illékony savak tömeges felhalmozódása, a pH csökkenése.
A megnövekedett pH-savasság hatásainak enyhítésére irányuló intézkedések a következők:
(1) Cserélje ki a közeg egy részét a biogáz reaktorban, és ezzel hígítsa fel az illékony savak tartalmát. Ez növeli a pH-t.
(2) Adjon hozzá hamut vagy ammóniát a pH növelése érdekében.
(3) Állítsa be a pH-t mésszel. Ez az intézkedés különösen hatékony az ultramagas savszintek esetén.
5. A közeg keverése biogáz reaktorban.
Egy hagyományos fermentációs tartályban a fermentáció általában négy rétegre választja el a táptalajt: felső kéreg, felülúszó, aktív réteg és iszapréteg.
A keverés célja:
1) az aktív baktériumok áttelepítése az elsődleges nyersanyagok új részébe, a mikrobák és a nyersanyagok érintkezési felületének növelése a biogáz-termelés ütemének felgyorsítása érdekében, növelve a nyersanyagok felhasználásának hatékonyságát.
2) a vastag kéregréteg kialakulásának elkerülése, amely ellenállást hoz létre a biogáz kibocsátásával szemben. A keverés különösen igényes az olyan alapanyagok esetében, mint: szalma, gaz, levelek stb. A vastag kéregrétegben megteremtik a feltételeket a sav felhalmozódásához, ami elfogadhatatlan.
Keverési módok:
1) mechanikus keverés különböző típusú kerekekkel, amelyeket a biogáz-reaktor munkaterében telepítenek.
2) keverés a bioreaktor felső részéből vett és az alsó részbe túlnyomással szállított biogázzal.
3) keverés keringtető hidraulikus szivattyúval.
6. A szén és a nitrogén aránya.
A hatékony erjedést csak a tápanyagok optimális aránya segíti elő. A fő mutató a szén-nitrogén arány (C:N). Az optimális arány 25:1. Számos tanulmány kimutatta, hogy az optimális arányhatárok 20-30:1, a biogáz termelés pedig jelentősen csökken 35:1 arányban. Kísérleti vizsgálatok kimutatták, hogy a biogáz erjesztése 6:1 szén-nitrogén arány mellett lehetséges.
7. Nyomás.
A metánbaktériumok képesek alkalmazkodni a magas hidrosztatikus nyomáshoz (körülbelül 40 méter vagy több). De nagyon érzékenyek a nyomásváltozásokra, és emiatt stabil nyomásra van szükség (nincs hirtelen nyomásesés). Jelentős nyomásváltozások következhetnek be: a biogáz felhasználás jelentős növekedése, a bioreaktor viszonylag gyors és nagymértékű feltöltése elsődleges nyersanyaggal, vagy a reaktor hasonló lerakódásai (tisztítása) esetén.
A nyomás stabilizálásának módjai:
2) a friss elsődleges nyersanyagok szállítását és a tisztítást egyidejűleg és azonos kiürítési sebességgel kell elvégezni;
3) a biogáz-reaktoron lebegő burkolatok felszerelése lehetővé teszi a viszonylag stabil nyomás fenntartását.
8. Aktivátorok és inhibitorok.
Egyes anyagok kis mennyiség hozzáadása után javítják a biogáz reaktor teljesítményét, ezeket az anyagokat aktivátoroknak nevezzük. Míg más kis mennyiségben hozzáadott anyagok a biogázreaktorban zajló folyamatok jelentős gátlásához vezetnek, az ilyen anyagokat inhibitoroknak nevezzük.
Az aktivátorok sok fajtája ismert, köztük egyes enzimek, szervetlen sók, szerves és szervetlen anyagok. Például bizonyos mennyiségű celluláz enzim hozzáadása nagyban megkönnyíti a biogáz előállítását. 5 mg/kg magasabb oxidok (R 2 O 5) hozzáadása 17%-kal növelheti a gáztermelést. A szalmából és hasonlókból származó elsődleges nyersanyagok biogáz áramlási sebessége jelentősen növelhető ammónium-hidrogén-karbonát (NH 4 HCO 3) hozzáadásával. Aktivátorok is aktív szén vagy tőzeg. A hidrogén betáplálása a bioreaktorba drámaian növelheti a metántermelést.
Az inhibitorok főként egyes fémionvegyületekre, sókra, fungicidekre utalnak.
A fermentációs folyamatok osztályozása.
A metános fermentáció szigorúan anaerob fermentáció. A fermentációs folyamatok a következő típusokra oszthatók:
Osztályozás fermentációs hőmérséklet szerint.
Felosztható "természetes" fermentációs hőmérsékletre (változó hőmérsékletű fermentáció), ebben az esetben az erjesztési hőmérséklet körülbelül 35 °C, és a folyamat magas hőmérsékletű fermentáció (kb. 53°C).
Különbség szerinti osztályozás.
A differenciális fermentáció szerint egylépcsős erjesztésre, kétlépcsős erjesztésre és többlépcsős fermentációra osztható.
1) Egylépcsős fermentáció.
a legtöbbhez tartozik általános típus erjesztés. Ez azokra az eszközökre vonatkozik, amelyekben a savak és a metán termelése egyszerre megy végbe. Az egylépcsős fermentáció kevésbé hatékony a BOD (Biological Oxygen Demand) szempontjából, mint a két- és többlépcsős fermentáció.
2) Kétlépcsős fermentáció.
Savak és metanogén mikroorganizmusok külön fermentációján alapul. Ennek a két fajta mikrobának eltérő fiziológiája és táplálkozási igénye van, jelentős különbségek vannak a növekedésben, az anyagcsere jellemzőiben és egyéb szempontokban. A kétlépcsős fermentáció nagymértékben javíthatja a biogáz hozamát és az illékony zsírsavak lebontását, lerövidítheti az erjesztési ciklust, jelentős megtakarítást eredményezhet a működési költségekben, hatékonyan eltávolíthatja a szerves szennyeződést a hulladékból.
3) Többlépcsős fermentáció.
A cellulózban gazdag elsődleges nyersanyagokhoz használják a következő sorrendben:
(1) Cellulóztartalmú anyag hidrolízisének végrehajtása savak és lúgok jelenlétében. Glükóz termelődik.
(2) Alkalmazza az oltóanyagot. Ez általában egy biogáz-reaktorból származó aktív iszap vagy szennyvíz.
(3) Hozzon létre megfelelő feltételeket savas baktériumok (illékony savakat termelő) termelésére: pH=5,7 (de legfeljebb 6,0), Eh=-240mV, hőmérséklet 22°C. Ebben a szakaszban ilyen illékony savak képződnek: ecetsav, propionsav, vajsav, izovajsav.
(4) Megfelelő körülmények megteremtése a metánbaktériumok termeléséhez: pH=7,4-7,5, Eh=-330mV, hőmérséklet 36-37°C
Osztályozás periodicitás szerint.
A fermentációs technológiát szakaszos erjesztésre, folyamatos erjesztésre és félfolyamatos fermentációra osztják.
1) Időszakos erjesztés.
A nyersanyagokat és az oltóanyagot egyszerre töltik be a biogáz reaktorba, és erjesztik. Ezt a módszert akkor alkalmazzák, ha nehézségek és kellemetlenségek adódnak az elsődleges nyersanyagok berakodása, valamint a hulladék kirakodása során. Például nem zúzott szalma vagy nagy méretű szerves hulladék brikett.
2) Folyamatos erjesztés.
Ide tartoznak azok az esetek, amikor naponta többször nyersanyagot töltenek be a bioreaktorba, és eltávolítják a fermentációs szennyvizeket.
3) Félfolyamatos fermentáció.
Ez vonatkozik a biogáz reaktorokra, amelyeknél normálisnak tekinthető, hogy időnként eltérő mennyiségben adagolnak különböző alapanyagokat. Az ilyen technológiai sémát leggyakrabban a kínai kisgazdaságok használják, és a mezőgazdasági gazdálkodás sajátosságaihoz kapcsolódnak. művek. A félfolyamatos fermentációra szolgáló biogáz-reaktorok különböző tervezési eltérésekkel rendelkezhetnek. Ezeket a struktúrákat az alábbiakban tárgyaljuk.
1. számú séma. Biogáz reaktor fix fedéllel.
Tervezési jellemzők: fermentációs kamra és biogáz tároló kombinációja egy épületben: az alapanyagok az alsó részben erjesztenek; a biogázt a felső részben tárolják.
Működési elve:
A biogáz kilép a folyadékból, és a biogázreaktor fedele alatt gyűlik össze a kupolájában. A biogáz nyomását a folyadék tömege egyensúlyozza ki. Minél nagyobb a gáznyomás, annál több folyadék hagyja el a fermentációs kamrát. Minél alacsonyabb a gáznyomás, annál több folyadék kerül az erjesztőkamrába. A biogáz reaktor működése során mindig van benne folyadék és gáz. De más arányban.
2. számú séma. Biogáz reaktor úszófedéllel.
3. számú séma. Biogáz reaktor fix fedéllel és külső gáztartállyal.
Tervezési jellemzők: 1) úszófedél helyett külön beépített gáztartállyal rendelkezik; 2) a biogáz kimeneti nyomása állandó.
A 3. számú séma előnyei: 1) ideális olyan biogázégők üzemeltetéséhez, amelyek szigorúan meghatározott nyomásértéket igényelnek; 2) a biogáz reaktorban alacsony fermentációs aktivitással stabil és magas biogáznyomás biztosítható a fogyasztó számára.
Útmutató hazai biogáz reaktor építéséhez.
GB/T 4750-2002 Háztartási biogáz reaktorok.
GB/T 4751-2002 Háztartási biogáz reaktorok minőségbiztosítása.
GB/T 4752-2002 Házi biogáz reaktorok építésének szabályai.
GB 175 -1999 Portlandcement, közönséges portlandcement.
GB 134-1999 Portland salakcement, vulkáni tufa cement és pernyecement.
GB 50203-1998 Falazat építése és átvétele.
JGJ52-1992 Minőségi szabvány közönséges homokbetonhoz. Vizsgálati módszerek.
JGJ53-1992 Minőségi szabvány a közönséges zúzottkő- vagy kavicsbetonokhoz. Vizsgálati módszerek.
JGJ81 -1985 A közönséges beton mechanikai jellemzői. Tesztelési módszer.
JGJ/T 23-1992 Műszaki előírások a beton visszapattanó nyomószilárdságának vizsgálatához.
JGJ70 -90 Habarcs. Az alapvető jellemzők vizsgálati módszere.
GB 5101-1998 Tégla.
GB 50164-92 Betonminőség-ellenőrzés.
Légmentesen záródó.
A biogáz reaktor kialakítása 8000 (vagy 4000 Pa) belső nyomást biztosít. A szivárgás mértéke 24 óra elteltével kevesebb, mint 3%.
A biogáz termelés egysége reaktortérfogatra vetítve.
Kielégítő biogáz-előállítási feltételek esetén az számít normálisnak, ha a reaktortérfogat köbméterére 0,20-0,40 m 3 biogáz termelődik.
A gáztárolás normál mennyisége a napi biogáztermelés 50%-a.
Biztonsági tényező legalább K=2,65.
A normál élettartam legalább 20 év.
Élő terhelés 2 kN/m 2 .
Az alapszerkezet teherbírásának értéke legalább 50 kPa.
A gáztartályokat legfeljebb 8000 Pa nyomásra, úszófedéllel pedig legfeljebb 4000 Pa nyomásra tervezték.
A medence maximális nyomáshatára nem haladhatja meg az 12000 Pa-t.
A reaktor íves ívének minimális vastagsága legalább 250 mm.
A reaktor maximális terhelése a térfogatának 90%-a.
A reaktor kialakítása biztosítja, hogy a reaktorfedél alatt legyen egy hely a gázflotációhoz, ami a napi biogáztermelés 50%-a.
A reaktor térfogata 6 m 3, a gáz áramlási sebessége 0,20 m 3 /m 3 /d.
Ezen rajzok szerint 4 m 3, 8 m 3, 10 m 3 térfogatú reaktorok építhetők. Ehhez a rajzok táblázatában feltüntetett korrekciós méretértékeket kell használni.
Biogáz reaktor építésének előkészületei.
A biogáz reaktor típusának megválasztása a fermentált nyersanyag mennyiségétől és jellemzőitől függ. Ezenkívül a választás a helyi hidrogeológiai és éghajlati viszonyoktól, valamint az építési technológia szintjétől függ.
A háztartási biogáz reaktort WC-k és állattartó helyiségek közelében kell elhelyezni, legfeljebb 25 méter távolságra. A biogáz reaktor helyének szélirányban kell lennie, napfényes szilárd talajon, alacsony talajvízszinttel.
A biogáz reaktor kialakításának kiválasztásához használja az alábbi építőanyag-fogyasztási táblázatokat.
| A reaktor térfogata, m 3 | |||||
| 4 | 6 | 8 | 10 | ||
| Térfogat, m 3 | 1,828 | 2,148 | 2,508 | 2,956 | |
| Cement, kg | 523 | 614 | 717 | 845 | |
| Homok, m 3 | 0,725 | 0,852 | 0,995 | 1,172 | |
| Kavics, m 3 | 1,579 | 1,856 | 2,167 | 2,553 | |
| Térfogat, m 3 | 0,393 | 0,489 | 0,551 | 0,658 | |
| Cement, kg | 158 | 197 | 222 | 265 | |
| Homok, m 3 | 0,371 | 0,461 | 0,519 | 0,620 | |
| cement paszta | Cement, kg | 78 | 93 | 103 | 120 |
| Az anyag teljes mennyisége | Cement, kg | 759 | 904 | 1042 | 1230 |
| Homok, m 3 | 1,096 | 1,313 | 1,514 | 1,792 | |
| Kavics, m 3 | 1,579 | 1,856 | 2,167 | 2,553 | |
| A reaktor térfogata, m 3 | |||||
| 4 | 6 | 8 | 10 | ||
| Térfogat, m 3 | 1,540 | 1,840 | 2,104 | 2,384 | |
| Cement, kg | 471 | 561 | 691 | 789 | |
| Homok, m 3 | 0,863 | 0,990 | 1,120 | 1,260 | |
| Kavics, m 3 | 1,413 | 1,690 | 1,900 | 2,170 | |
| Az előregyártott karosszéria vakolása | Térfogat, m 3 | 0,393 | 0,489 | 0,551 | 0,658 |
| Cement, kg | 158 | 197 | 222 | 265 | |
| Homok, m 3 | 0,371 | 0,461 | 0,519 | 0,620 | |
| cement paszta | Cement, kg | 78 | 93 | 103 | 120 |
| Az anyag teljes mennyisége | Cement, kg | 707 | 851 | 1016 | 1174 |
| Homok, m 3 | 1,234 | 1,451 | 1,639 | 1,880 | |
| Kavics, m 3 | 1,413 | 1,690 | 1,900 | 2,170 | |
| Acél anyagok | Acélrúd átmérője 12 mm, kg | 14 | 18,98 | 20,98 | 23,00 |
| Acél merevítés átmérője 6,5 mm, kg | 10 | 13,55 | 14,00 | 15,00 | |
| A reaktor térfogata, m 3 | |||||
| 4 | 6 | 8 | 10 | ||
| Térfogat, m 3 | 1,257 | 1,635 | 2,017 | 2,239 | |
| Cement, kg | 350 | 455 | 561 | 623 | |
| Homok, m 3 | 0,622 | 0,809 | 0,997 | 1,107 | |
| Kavics, m 3 | 0,959 | 1,250 | 1,510 | 1,710 | |
| Az előregyártott karosszéria vakolása | Térfogat, m 3 | 0,277 | 0,347 | 0,400 | 0,508 |
| Cement, kg | 113 | 142 | 163 | 208 | |
| Homok, m 3 | 0,259 | 0,324 | 0,374 | 0,475 | |
| cement paszta | Cement, kg | 6 | 7 | 9 | 11 |
| Az anyag teljes mennyisége | Cement, kg | 469 | 604 | 733 | 842 |
| Homok, m 3 | 0,881 | 1,133 | 1,371 | 1,582 | |
| Kavics, m 3 | 0,959 | 1,250 | 1,540 | 1,710 | |
| Leírás | Megnevezés a rajzokon |
| Anyagok: | |
| Shtruba (árok a földben) |  |
 |
|
 |
|
 |
|
 |
|
 |
|
 |
|
 |
|
 |
|
 |
|
| Szimbólumok: | |
| Link az alkatrészrajzhoz. A felső szám a cikkszámot jelöli. Az alsó szám a rajzszámot jelöli az alkatrész részletes leírásával. Ha az alsó számjegy helyett a "-" jel látható, akkor ez azt jelzi Részletes leírás részletek ezen a rajzon láthatók. | |
| Részlet vágás. A vastag vonalak a vágás síkját és a látóirányt, a számok pedig a vágás irányát jelzik egy azonosító számot metszés. | |
| A nyíl jelzi a sugarat. Az R betű utáni számok a sugár értékét jelzik. | |
| Gyakori: | |
 |
|
 |
|
 |
|
| Ennek megfelelően az ellipszoid fél-nagy tengelye és rövid tengelye | |
| Hossz | |
 |
|
 |
|
 |
|
Biogáz reaktorok tervei.
Sajátosságok:
A fő medence tervezési jellemzője.
Az alja a bemeneti ablaktól a kimeneti ablakig lejtős. Ez biztosítja az állandó mozgó áramlás kialakulását. Az 1-9. számú rajzokon háromféle biogáz-reaktor szerkezet látható: A típusú, B típusú, C típusú.
A típusú biogáz reaktor: A legegyszerűbb elrendezés. A folyékony anyag eltávolítását csak a kilépő ablakon keresztül biztosítja a biogáz nyomóereje a fermentációs kamrában.
B típusú biogáz reaktor: A főmedence középen függőleges csővel van felszerelve, amelyen keresztül üzem közben a folyékony anyag betáplálása, illetve eltávolítása elvégezhető igény szerint. Ezenkívül a függőleges csövön keresztüli anyagáramlás kialakításához az ilyen típusú biogáz-reaktorok fényvisszaverő (terelő) terelőlemezzel rendelkeznek a fő medence alján.
C típusú biogáz reaktor: A B típusú reaktorhoz hasonló kialakítású, de a központi függőleges csőbe szerelt egyszerű dugattyús kézi szivattyúval, valamint a fő medence alján egyéb terelőlapokkal van felszerelve. Ezek a tervezési jellemzők lehetővé teszik a fő medencében a fő technológiai folyamatok paramétereinek hatékony ellenőrzését az expressz tesztek egyszerűsége miatt. És használja a biogáz reaktort biogázbaktériumok donoraként is. Egy ilyen típusú reaktorban a szubsztrát diffúziója (keverése) teljesebben megy végbe, ami viszont növeli a biogáz hozamát.
Fermentációs jellemzők:
A folyamat az oltóanyag kiválasztásából áll; elsődleges nyersanyagok előkészítése (sűrűség beállítása vízzel, savasság beállítása, oltóanyag bevezetése); fermentáció (a szubsztrátum keverésének és hőmérsékletének szabályozása).
Erjesztő anyagként emberi ürüléket, állati trágyát, madárürüléket használnak. Folyamatos rothasztási folyamattal viszonylag stabil feltételek jönnek létre a biogáz reaktor hatékony működéséhez.
Tervezési alapelvek.
A "hármas" rendszernek való megfelelés (biogáz, WC, pajta). A biogáz reaktor egy függőleges hengeres tartály. A hengeres rész magassága H=1 m. A tartály felső részén íves boltozat van. A boltozat magasságának és a hengeres rész átmérőjének aránya f 1 /D=1/5. Az alsó része a bemeneti ablaktól a kimeneti ablak felé hajlik. Dőlésszög 5 fok.
A tartály kialakítása kielégítő fermentációs körülményeket biztosít. Az aljzat mozgása a gravitáció hatására történik. A rendszer a tartály teljes kapacitásával működik, és a biogáz termelésének növelésével az alapanyagok tartózkodási idejével szabályozza magát. A B és C típusú biogáz reaktorok további eszközökkel rendelkeznek a szubsztrátum feldolgozására.
Előfordulhat, hogy a tartály nyersanyaggal való feltöltése nem teljes. Ez csökkenti a gázkapacitást a hatékonyság feláldozása nélkül.
Alacsony költség, könnyű kezelhetőség, széles körű elosztás.
Építőanyagok leírása.
A biogázreaktor falainak, aljának, ívének anyaga beton.
A négyzet alakú szakaszok, például az adagolócsatorna, téglából készülhetnek. A betonszerkezetek készülhetnek betonkeverék öntésével, de készülhetnek előregyártott betonelemekből (például: bemeneti ablakburkolat, baktériumkalitka, középcső). A baktériumketrec kerek keresztmetszetű, és egy denevérből áll tojáshéj fonatba helyezve.
Az építési műveletek sorrendje.
A zsaluzat öntési módja a következő. A földön a leendő biogáz-reaktor körvonalait jelölik. A talajt eltávolítják. Először az alját öntik. Az aljára zsaluzat van felszerelve a gyűrű körüli beton öntéséhez. A falak öntése zsaluzattal, majd boltíves boltozattal történik. A zsaluzat lehet acél, fa vagy tégla. A feltöltést szimmetrikusan végezzük, és a szilárdság érdekében tömítőeszközöket használnak. A felesleges folyó betont spatulával távolítják el.
Építési rajzok.
A kivitelezés az 1-9. számú rajzok szerint történik.
1. rajz. Biogáz reaktor 6 m 3 . A típus:
2. rajz Biogáz reaktor 6 m 3 . A típus:
A biogáz reaktorok előregyártott betonlapokból történő építése fejlettebb építési technológia. Ez a technológia tökéletesebb a méretpontosság egyszerű megvalósítása miatt, csökkentve az építési időt és költséget. A konstrukció fő jellemzője, hogy a reaktor fő elemeit (íves tető, falak, csatornák, burkolatok) a telepítés helyétől távol gyártják, majd a telepítés helyszínére szállítják és a helyszínen egy nagyméretű gödörben szerelik össze. Egy ilyen reaktor összeszerelésekor a hangsúly a vízszintes és függőleges beépítés pontosságának, valamint a tompakötések sűrűségének összehangolásán van.
13. rajz Biogáz reaktor 6 m 3 . A vasbeton födémből készült biogáz reaktor adatai:
14. rajz Biogáz reaktor 6 m 3 . Biogáz reaktor szerelvényelemei:
15. rajz Biogáz reaktor 6 m 3 . Vasbeton reaktor szerelvényelemei:
