Biogazni nimadan olish mumkin? Biogaz - bu nima

Biogazning tarkibi uning qanday olinishi va qanday xom ashyolardan foydalanilishiga qarab farqlanadi. Eng barqarori biogaz bo'lib, u bakteriyalar ta'sirida xom ashyoni fermentatsiyalash orqali biogaz qurilmalari yordamida ishlab chiqariladi. Xom ashyo sifatida organik chiqindilar, shuningdek, axlat va o'simlik chiqindilari ishlatiladi. Xom massaning metan parchalanishida gidrolitik, kislota hosil qiluvchi va metan hosil qiluvchi bakteriyalar ishtirok etadi. Metanogen bakteriyalar bilan o'zaro ta'sir qiluvchi organik moddalarning yog'lar, shakar va aminokislotalarga parchalanishi jarayonida biogaz hosil bo'ladi.

Olingan biologik gaz gazlar aralashmasi bo'lib, ularning eng katta foizi metan, karbonat angidriddir. Ushbu gazlardan tashqari, tarkibida vodorod, vodorod sulfidi va boshqalar mavjud. Biogaz biometan yoki biovodorod bo'lishi mumkin. Biometan gazning analogidir tabiiy kelib chiqishi. Uning asosini metan tashkil etadi. Har bir gazning foizi turlicha.

Taxminan biogazning tarkibiy qismlari quyidagi nisbatlarda bo'ladi:

• Metan 40-70 foiz;
• Karbonat angidrid 30-60 foiz;
• Vodorod sulfidi 0-3 foiz;
• Vodorod 0-1 foiz;
• Boshqa gazlar 1-5 foiz.

Biogazning sifati bevosita biomassaning sifati va tarkibiga bog'liq. Xom substratning uglevod komponentlari oqsillar va yog'larga qaraganda kamroq metan ishlab chiqaradi. Misol uchun, makkajo'xori juda ko'p uglevodlarni o'z ichiga oladi, undan metanning 53 foizidan ko'pini olish mumkin emas. Ko'proq yog'ni o'z ichiga olgan xom ashyo beradi yuqori foiz biogazdagi metan, shu bilan uning energiya qiymatini oshiradi. Ammo yog'ning ortiqcha bo'lishi biogaz hosil bo'lish jarayonini inhibe qilishga va hatto uning to'liq to'xtashiga olib keladi, shuning uchun xom ashyo tarkibini muntazam ravishda kuzatib borish kerak. 60% metan tarkibi biogazni qimmatbaho yoqilg'iga aylantiradi. Metan rangsiz va hidsiz, havodan engilroq va zaharli emas. U yondirilganda suv bug'i va karbonat angidrid hosil bo'ladi. Bir bosqichli biogaz qurilmalarida xom ashyoning parchalanishi bitta fermentatorda amalga oshiriladi, shuning uchun biogaz gaz aralashmasidir. Ikki bosqichli zavodlar birinchi bosqichda arzimas gazlarni olib tashlashga, ikkinchi bosqichda esa yuqori foizli metan (etmish foizdan ortiq) gazni olish imkonini beradi.

Metan va karbonat angidriddan tashqari, biologik gazning tarkibi vodorod sulfidini o'z ichiga oladi, bu uskunalar, silindrlar va burnerlarga agressiv ta'sir ko'rsatadi. Xlor va ftor ham agressivdir. Shuning uchun vodorod sulfidini va halogenlarni o'z ichiga olgan uglevodorodlarni olib tashlash texnologiyasi ta'minlanmagan. Oltingugurtsiz biologik gaz deyarli xarakterli hidga ega emas. Va tarkibida xlor va ftor o'z ichiga olgan uglevodorodlarning yo'qligi gazni kamroq tajovuzkor qiladi. Biogazni tashish uchun uni siqish yoki suyultirish maqsadga muvofiqdir. Suyuqlantirish yoki siqilishdan oldin gaz aralashmalardan, vodorod sulfididan, karbonat angidriddan to'liq tozalanadi.

Biogazning tarkibi uni muqobil energiya manbai sifatida ishlatishga imkon beradi, uni ishlab chiqarish esa atmosferada metan miqdorining ko'payishini oldini oladi, bu esa ekologik nuqtai nazardan muhimdir.

Chirigan chiqindilar va biomassadan yonuvchi gazlar chiqishi 17-asrdayoq kuzatilgan.

1776-yilda olim Allesandro Volta parchalanuvchi moddalar massasi va ajralib chiqadigan gaz hajmi o'rtasida o'zaro bog'liqlik bor degan xulosaga keldi va keyinroq metan hosil bo'lgan biogazning asosiy yonuvchi komponenti ekanligi aniqlandi.

Chunki metan er ostidan olinadigan asosiy komponent hisoblanadi tabiiy gaz, keyin biogazni o'rganish jarayonida uni sanoat ishlab chiqarish uchun qurilmalar qazib olinadigan yoqilg'iga muqobil sifatida paydo bo'la boshladi.

Birinchi hujjatlashtirilgan biogaz qurilmasi 1859 yilda Hindistonda qurilgan va Evropada birinchi marta Buyuk Britaniyada biogaz 1895 yilda ko'cha chiroqlarida ishlatilgan.

Birinchi biogaz qurilmasining ko'ndalang kesimini ko'rsatadigan rasm

Biogaz hosil bo'lishining biokimyoviy jarayonlari

Birinchi eksperimental biogaz qurilmalari jarayonlarni to'g'ri tushunmasdan, sinov va xatolik yo'li bilan ishlab chiqilgan. Mikrobiologiyaning rivojlanishi bilan gaz evolyutsiyasi vodorod va metan tufayli sodir bo'lishi aniqlandi biomassa fermentatsiyasi. Ushbu turdagi fermentatsiya kislorodsiz sodir bo'lganligi sababli, biomassa parchalanishining metanni chiqarish jarayoni ham anaerob deb ataladi.

Anaerob hazm qilish tabiiy ravishda botqoq gazining hosil bo'lishida sodir bo'ladi

Boshqacha qilib aytganda, biogaz sintezi organik moddalarning erkin gazsimon chiqishi bilan biodegradatsiyasi (biologik yo'q qilinishi) deb ataladi. metan (CH4). Quyida metanogen bakteriyalar hayoti davomida organik birikmalardan kimyoviy moddalar ajralib chiqishini ko'rsatadigan soddalashtirilgan formula mavjud bo'lib, ular metabolizm jarayonida metan qo'shimcha mahsulot gazini chiqaradi:

Boshqacha aytganda, mikroskopik bakteriyalar biomassa va biologik chiqindilar tarkibidagi organik moddalarni iste'mol qilib, yonuvchi gaz chiqaradi. Ammo eng qulay sharoitlarda ham yonuvchan gazning chiqishi darhol sodir bo'lmaydi - birinchi navbatda, biomassani fermentatsiyalash jarayoni kerak bo'lib, uning parchalanishi ma'lum vaqt oralig'ida bir necha bosqichda sodir bo'ladi.

Biogaz sintezining bosqichlari

Metan chiqaradigan metanogenlarning ko'payishi va hayotiy faoliyati uchun biogaz qurilmasida boshqa bakteriyalarning oldingi avlodlari tomonidan hosil bo'lgan ozuqaviy muhit kerak. Birinchi bosqichda biomassada mavjud bo'lgan oqsillar, yog'lar va uglevodlar gidrolitik fermentlar ta'sirida oddiy organik birikmalarga bo'linadi: aminokislotalar, shakar, yog' kislotalari. Bu bosqich asetogen bakteriyalar ta'sirida davom etadi va gidroliz deb ataladi.

Mikroskop ostida ko'rilgan turli bakteriyalar

Ikkinchi bosqichda geteroatsetogen bakteriyalar ta'sirida organik birikmalarning bir qismining gidrolitik oksidlanishi sodir bo'ladi, natijada karbonat angidrid, erkin vodorod va asetat hosil bo'ladi.

Birinchi bosqichda olingan oddiy organik birikmalarning oksidlanmagan qismi ikkinchi bosqichda hosil bo'lgan atsetat bilan o'zaro ta'sirlashganda, uchinchi bosqichda metan hosil qiluvchi bakteriyalar uchun zarur oziq muhit bo'lgan eng oddiy organik kislotalarni hosil qiladi.

Metan hosil bo'lishida mikroorganizmlarning hayot bosqichlari

Aynan uchinchi bosqichda biogaz ishlab chiqarish amalga oshiriladi, uning intensivligi quyidagi asosiy omillarga bog'liq:

• Biomassa tarkibi;
• Ozuqa muhitining harorati;
• O'rnatish ichidagi bosim;
• pH kislota-baz muvozanati;
• Suv va yuklangan biomassa nisbati;
• Xom ashyoni maydalash va substratni aralashtirish chastotasi;
• Atrof muhitda ogohlantiruvchi va sekinlashtiruvchi komponentlarning mavjudligi;
• Uglerod, fosfor, azot va boshqa elementlarning nisbati.

Biogaz qurilmasining asosiy tarkibiy qismlarining sxematik tasviri

Biogaz ishlab chiqarish uchun optimal xom ashyo tarkibi

Oqsillar, yog'lar va uglevodlar har qanday o'simlik yoki hayvon kelib chiqishi biomassasida, shuningdek, chiqindilarda va oziq-ovqat sanoatida mavjud bo'lganligi sababli, ilmiy laboratoriyalar va sanoat korxonalaridan tashqari biogazni uyda olish juda mumkin.

Lekin o'z-o'zidan uy o'rnatishda yuqorida tavsiflangan parametrlarni nazorat qilish juda qiyin bo'ladi. Quyidagi videoda uy uchun sanoat biogaz qurilmasining namunasi ko'rsatilgan:

Ushbu mavzuni davom ettirgan holda, keyingi maqolada hunarmandlar o'z qo'llari bilan yasaydigan biogaz generatorlari va uyda ishlab chiqarilgan biogaz qurilmalarining mavjud turlari batafsil tavsiflanadi.

Ushbu bosqichda biogazning yonuvchan ekanligini esga olish kerak portlovchi, va ortiqcha bosim keyingi gaz portlashi bilan biogaz qurilmasini buzishi mumkin. Shuning uchun, asosiy nazorat qilinadigan parametr o'rnatishdagi bosim va strukturaning zichligi bo'lishi kerak.

Biogaz ishlab chiqarish uchun xom ashyo namunalari

Biogazning maksimal miqdori hayvon yog'laridan olinishi mumkin - 87% metan konsentratsiyasida bir tonna xom ashyo uchun taxminan 1500 m3. Bundan tashqari, biogazning sezilarli rentabelligi haddan tashqari pishgan o'simlik moyidan olinadi - CH4 konsentratsiyasi 68% bo'lganida taxminan 1200 m3.

500 m3 - 54% CH4 (jo'xori) dan 644 m3 - 65,7% CH4 (raps) gacha bo'lgan turli o'simliklar urug'idan biogaz sezilarli darajada kamroq olinadi. Makkajo'xori, o't va boshqa o'simliklarning silosidan o'rtacha 55-50% metan konsentratsiyasida 450-100 m3 olish mumkin.

Turli urug'lar va ildiz ekinlaridan mumkin bo'lgan biogaz ishlab chiqarish

Hayvon chiqindilaridan biogaz

Hayvon go'ngidan gaz chiqishi ancha past bo'ladi, chunki chiqindilarda oziq-ovqat traktidan o'tgandan so'ng, metan hosil qiluvchi mikroorganizmlar uchun ozuqa moddalarining miqdori oz bo'ladi.

Qushlarning ovqat hazm qilish tizimi oziq-ovqatdan ozuqa moddalarining ko'p qismini tezda olish uchun mo'ljallanganligi sababli, parvozni osonlashtirish uchun tez-tez ichak harakati bilan, axlatdan biogaz chiqishi eng katta bo'ladi - 65% CH4 da taxminan 100 m3.

Biogaz qurilmasidan foydalanish qushlarning axlatini yo'q qilish bilan bog'liq muammolar mavjud bo'lgan parrandachilik fermalarida eng foydali hisoblanadi.

Holbuki, katta go'ng qoramol Oziq-ovqatlarni qayta-qayta chaynash bilan uzoq vaqt davomida ozuqadan ozuqa moddalarini maksimal darajada olish uchun mo'ljallangan ovqat hazm qilish trakti tufayli eng past biogaz rentabelligiga ega, o'rtacha 25 m3 55% CH4.

Go'ngdan olingan biogazning unumi to'shak va ozuqa qoldiqlari bilan aralashtirilganda ortadi. Go'ngning namligi va yangiligi ham muhimdir - batafsil ma'lumot uchun siz maxsus jadvallarni o'rganishingiz kerak.

Qishloq hayvonlari go'ngidan biogaz ishlab chiqarish mumkin

Suvning sifati va aralashmalarning mavjudligi fermentatsiya tezligiga va biogazdagi metan kontsentratsiyasiga katta ta'sir ko'rsatadi. Yuqori xlorlangan musluk suvi go'ngni suyultirish uchun ishlatiladigan fermentatsiya jarayonini inhibe qiladi.

To'xtash joylarini tozalashda bakteritsid va kimyoviy yuvish vositalaridan foydalanilsa, biogaz qurilmasidagi reaktsiyalar tezligi sezilarli darajada sekinlashadi. Xuddi shu sababga ko'ra, past rentabellik va yuvish vositalarining yuqori konsentratsiyasi tufayli odamlar yashaydigan kanalizatsiya chiqindilarini gazlashtirishda sezilarli qiyinchiliklar yuzaga keladi.

Organizmlarning chiqindi mahsulotlaridan biogaz unumdorligi past bo'lishiga qaramay, o'z-o'zidan ishlab chiqarilgan biogaz qurilmalarida dastlab ovqat hazm qilish traktida yashaydigan barcha kerakli bakteriyalar turlarini substratda ko'paytirish uchun boshqa turdagi xom ashyolarga go'ng qo'shish kerak.

Biogaz hosil qilish uchun substratga bakteriyalarni o'z ichiga olgan go'ng qo'shilishi kerak

Biogaz aralashmasining tarkibi

Yuqorida aytib o'tilganidek, biosintez jarayonining turli bosqichlarida metandan tashqari, karbonat angidrid va vodorod ajralib chiqadi. Shuningdek, xom ashyoga qarab ammiak va vodorod sulfidi chiqariladi. Vodorod yonuvchan bo'lsa-da, uning uchuvchanligi standart gaz qurilmalarida ushbu gazdan foydalanishga imkon bermaydi.

Ammiak va vodorod sulfidi zaharli birikmalar bo'lib, biogaz qurilmasi ichidagi bakteriyalarga ham, atrof-muhitga ham zarar etkazadi. Karbonat angidrid balast bo'lib, uning aralashmadagi ko'p miqdori biogazning yonuvchanligi va issiqlik qiymatini sezilarli darajada kamaytiradi.

Turli xil xom ashyolardan ishlab chiqarilgan biogazdagi aralashmalarning o'rtacha foizi

Shubhasiz, tufayli katta raqam aralashmalar, an'anaviy qozonxonalar va pechkalarda biogazdan foydalanish faqat ehtiyot bo'lgandan keyin mumkin tozalash sintezlangan gaz aralashmasi. Olingan biogaz bir necha bosqichda tozalanadi, ammo mukammal sof metanga erishish deyarli mumkin emas, asosiysi, aralashmalar kontsentratsiyasi belgilangan me'yorlardan tashqariga chiqmaydi.

Yonayotgan biogaz alangasi barcha biologik energiya kabi toza bo'lishi kerak

Tozalashning birinchi bosqichida biogaz suv filtridan o'tadi, bu erda karbonat angidrid, ammiak va turli xil aromatik birikmalarning katta qismi eriydi. Erigan karbonat angidrid va ammiakning yuqori konsentratsiyasi bo'lgan suv suv o'tlarini etishtirish uchun ishlatilishi mumkin, bu esa o'z navbatida biogaz qurilmasida biogazni sintez qilish uchun ishlatiladi.

Sanoat biogaz zavodida biogazni tozalash tizimlari

Suvni tozalashdan so'ng biogaz vodorod sulfidini tozalash filtriga kiradi. Eng oddiy - oltingugurt yotqizilgan metall talaş va talaşlardan tayyorlangan filtr. Sanoat filtrlarida maxsus katalizatorlar va oltingugurtni cho'ktiruvchi eritmalar qo'llaniladi. eng yaxshi sifat biogaz membranali filtrdan o'tgandan so'ng olinadi, bu erda kiruvchi aralashmalar molekulalari molekulyar darajada filtrlanadi.

Membran filtri yordamida biogazni sof metangacha tozalash

Ayrim omillarning biogaz chiqishiga ta'siri tavsifi

Fermentatsiya tezligini va biogazni chiqarish intensivligini aniqlash uchun hal qiluvchi omillardan biri aralashmaning harorati hisoblanadi. Haroratni nazorat qilish uchun sizga termometr kerak, aksincha, elektr sensori.

Sanoat biogaz qurilmalarida harorat rejimi va boshqa parametrlar maxsus kontrollerlar tomonidan nazorat qilinadi. Ba'zida reaktsiyaning issiqligi ushlab turish uchun etarli optimal harorat, lekin ko'pincha substratni isitish kerak, ayniqsa sovuq mavsumda.

Gaz analizatorlari bilan kompyuterlashtirilgan biogaz qurilmasi boshqaruvchisi

Harorat rejimiga ko'ra, anaerob fermentatsiyaning uch turi mavjud:

• Psixrofil qurilmalar isitishsiz ishlaydi, bu erda harorat o'z-o'zidan 15-25ºC darajasida saqlanadi. Issiq iqlimi bo'lgan mamlakatlarda qo'llaniladi;
• Mezofil, 25-40ºC haroratni saqlab turish uchun qo'shimcha ozgina isitishni talab qiladi. Ular avloddan keyin hosil bo'lgan ekologik toza o'g'itlarning eng boy tarkibiga ega, shuning uchun ular kichik fermer xo'jaliklari uchun maqbuldir;
• 40ºC dan yuqori, maksimal 90ºC haroratni saqlab turish uchun energiya talab qiluvchi termofil biogaz qurilmalari. Bunday haroratda hosil bo'lgan o'g'itlardagi patogen bakteriyalar nobud bo'ladi va biogazning eng yuqori hosili olinadi, shuning uchun u biogazni sanoat ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi.

Termofil biogaz qurilmasi reaktorining issiqlik izolatsiyasi

Harorat bilan birga katta ahamiyatga ega qattiq go'ng, chiqindilar va biomassa zarralari hajmiga ega. Xom ashyoning zarralari qanchalik kichik bo'lsa, bakteriyalarning ozuqaviy muhit bilan aloqa qilish maydoni shunchalik katta bo'ladi. Shuning uchun xom ashyoni tayyorlashda eng muhim narsa uning silliqlash.

Bakteriyalarning oziq-ovqat bilan aloqasi mikroorganizmlarning chiqindilarining to'planishi tufayli biosintez jarayonida to'sqinlik qiladi. Shuning uchun fermentatsiya jarayonida substratni o'z vaqtida aralashtirish ham biomassaning gazlanishi uchun muhim omil hisoblanadi. Barcha parametrlarni nazorat qiluvchi sanoat biogaz qurilmasiga misol:

Biogaz ishlab chiqarish rentabelligi

Germaniya yetishtirilgan xomashyo va chorvachilik fermalari chiqindilaridan yuqori sifatli biogaz ishlab chiqarish bo‘yicha yetakchi hisoblanadi. Gaz biosintezining rentabelligi, bir tomondan, energiya tashuvchilarning yuqori narxi va rag'batlantiruvchi davlat dasturlarining mavjudligi bilan belgilanadi.

Biogaz texnologiyalarini joriy etishni rag'batlantirish ham ishlab chiqaruvchilardan ekologik energiya manbalarini sotib olish uchun katta miqdorda subsidiya, ham qayta ishlanmagan go'ng bilan atrof-muhitni ifloslantirganlik uchun ta'sirchan miqdorda jarima hisoblanadi.

Iqtisodiy rivojlangan mamlakatda ekologik toza biogaz majmuasi

Hindiston va Xitoyning kambag'al qishloqlarida yarim qo'lbola biogaz qurilmalari egalari o'z gazlarini deyarli tozalamaydilar, darhol pechka yoki gaz pechida yoqadilar. Bu mamlakatlarda maishiy chiqindilar va maxsus yetishtirilgan o‘simlik xomashyosidan biogaz ishlab chiqarish fermerlarning qo‘l mehnati va o‘simliklarning arzonligi, qimmat tozalash tizimlari va murakkab avtomatlashtirilgan nazorat va boshqaruv tizimlaridan xoli bo‘lgani uchun o‘z samarasini bermoqda. .

Osiyodagi kambag'al qishloqlardagi yarim hunarmand biogaz qurilmalariga misol

Matbuot va Internetda siz ko'plab quvnoq sarlavhalarni topishingiz mumkin: "Biogaz qurilmasi bilan byudjetni tejash", "G'o'ngdan bepul energiya", "O'z qo'lingiz bilan biogaz", lekin amalda o'zini oqlash umidlari. qimmat uskunalar va xarajatlar haqiqatdan farq qiladi. Bu barcha parametrlarni nazorat qilish qiyinligi, shuningdek, optimal fermentatsiya tezligi uchun isitish zarurati bilan bog'liq. Optimistik yangiliklarga misol:

Keyingi maqolada, real sharoitlarda gaz ishlab chiqarishni namoyish qilish bilan o'z-o'zidan ishlab chiqarilgan zavodlarning misollari keltiriladi va har kim o'z imkoniyatlari va energiya tariflaridan kelib chiqqan holda mustaqil biogaz ishlab chiqarish rentabelligini o'zi aniqlashi mumkin.

Biogazni mustaqil ishlab chiqarishning muhim afzalligi yuqori sifatli ekologik toza o'g'itni ikkilamchi ishlab chiqarishdir. Quyidagi videoda magistr biogaz olish va o'g'itlarni olishning nazariy asoslarini tushuntiradi.

Doimiy reklama aktsiyalarigaz narxlari, siyosiy beqarorlik fonida tuzilmaviy inqirozlar va bozor spekulyatsiyasi turli tarmoqlarning chiqindilaridan foydalanish orqali sun'iy gaz ishlab chiqarish texnologiyalarini rivojlantirishga turtki bo'ldi. Yigirma yillik jadal rivojlanishbiogaz sanoati qudratli bo'ldi va muhandislar markazlashtirilmagan tarzda biochiqindilardan etarli energiya ishlab chiqarish uchun texnik jihatdan asosli echimlarni ishlab chiqdilar.Bugungi kunda Germaniyada 7000 dan ortiq biogaz qurilmalari ishlab turibdi500 kVt/soatdan 2 MVt/soatgacha.Biogaz ishlab chiqariladibiogaz qurilmalari biochiqindi mavjud bo'lgan joyda yokienergiya jihatidan qimmatli o'simlik materiali.

Biogaz nima?

Biogaz - anaerob mikrobiologik jarayon (metan fermentatsiyasi) natijasida organik kelib chiqadigan moddalarning tabiiy parchalanishi natijasida olingan yonuvchan gaz aralashmasining umumlashtirilgan nomi. Parchalanish jarayoni ming yillar davom etmasligi, balki kunlarda hisoblanishi uchun bir necha turdagi bakteriyalarning hayotiy faoliyati uchun eng qulay sharoitlar yaratiladi.Hayotning harorati va bakteriyalar uchun "oziq-ovqat" ehtiyotkorlik bilan tayyorlanadi. Bioreaktorga yuklangan aralashma deyiladi biosubstrat. Biosubstrat ko'pincha go'ng va maydalangan makkajo'xori silosining aralashmasidan iborat (chapdagi rasmda).

Bugungi kunda biogaz qurilmalari tobora ko'proq maishiy organik chiqindilarni qayta ishlash maqsadida ishlab chiqilmoqda, shuning uchun biogaz qurilmalari uchun biosubstrat tarkibi alohida tanlanadi.

Biogazni chiqarish jarayonini fermentatordagi kichik oyna orqali kuzatish mumkin.

Biogaz qurilmasi ichidagi kimyoviy o'zgarishlar jarayoni quyidagi sxemani aks ettiradi:

Bir tekis harakatlanuvchi biosubstrat yuzasida kichik pufakchalar, bu biogaz.

Biogaz har doim metanning boshqa yon mahsulot gazlari bilan aralashmasidir.Biogaz tarkibiga quyidagilar kiradi:

Biogaz qurilmasi tomonidan ishlatiladigan biosubstrat uchun organik komponentlar turiga qarab, biogazning tarkibi farq qilishi mumkin, metan ulushi yuqori yoki past bo'lishi mumkin.

Biogaz 2/3 qismi tabiiy gazning asosini tashkil etuvchi yonuvchi gaz - metandan iborat bo'lganligi sababli uning energiya qiymati (o'ziga xos yonish issiqligi) 60-70% ni tashkil qiladi. energiya qiymati tabiiy gaz, yoki taxminan 7000 kkal / m 3 . 1 m ga teng 3 biogaz 700 gramm mazut va 1,7 kg o'tin bo'lishi mumkin.

Taqqoslash uchun:

• Bir bosh qoramol yiliga 300-500 m 3 biogaz ishlab chiqaradi
• Bir gektar o'tloq o'ti - yiliga 6000-8000 m3 biogaz
• Bir ga em-xashak lavlagi - yiliga 8000-12000 m3 biogaz

Nima uchun biogazdan foydalanish kerak?

Energiyaning yuqori narxini va boshqa tomondan, qishloq xo'jaligi va inson hayotidan kelib chiqadigan organik chiqindilar miqdori ortib borayotganini hisobga olgan holda (bularning barchasi qayta tiklanadigan energiya manbalari), b iogas muhim mahsulot - kabi muqobil energiya. Biogaz qurilmasining eng muhim vazifasi- bu kafolatlangan energiya xavfsizligi alohida ishlab chiqarish (cho'chqachilik fermalari, issiqxonalar, don omborlari) sifatida va kichik aholi punktlari miqyosida - barcha aholini to'liq markazlashtirilmagan elektr va issiqlik bilan ta'minlaydigan asosiy hayotni ta'minlash ob'ekti. Ukraina taraqqiyotining bugungi inqiroz sharoitida bu omil alohida kuchga ega bo'lmoqda.

Biogaz qurilmasining afzalliklari nimada?

1. Issiq. Biogaz yoqilgan kogeneratorning dvigateli sovutilganda issiq suv shaklida issiqlik hosil bo'ladi. issiq suv odamlar va hayvonlar bilan xonalarni isitish uchun, issiqxonalarni, suzish havzalarini isitish uchun ishlatiladi.
2. Elektr. Mustaqil va kafolatlangan manba. O'chirishlar yo'q. Dvigatelda gazning yonishi ichki yonish generatorning milini boshqaradi, elektr energiyasini ishlab chiqaradi. Bir m3 biogazdan taxminan 2 kVt elektr energiyasi ishlab chiqarish mumkin.
3. Tabiiy gaz. Zamonaviy biogaz qurilmalari tobora ko'proq biogazni tozalash modullari bilan jihozlanmoqda. Bir nechta natijasida texnologik operatsiyalar metan miqdori 90% gacha oshiriladi, yon gazlar chiqariladi. Biogaz standart tabiiy gazga aylandi va maishiy maqsadlarda foydalanish mumkin.
4. organik o'g'itlar. Biosubstrat, undan gazni olib tashlash va uni bakteriyalar bilan davolashdan so'ng, nitratlar, begona o'tlar urug'lari va patogen mikrofloradan mahrum bo'lgan ekologik toza, suyuq o'g'itdir.
5. Qaror Atrof-muhit muammolari . Go'ngni yo'q qilish. Biogaz qurilmalari energiya mustaqilligini, ishlab chiqarish chiqindilaridan elektr va issiqlik energiyasi ishlab chiqarishni ta’minlash maqsadida shaharlardagi oqava suvlarni tozalash inshootlariga, qishloq joylarda fermer xo‘jaliklari, parrandachilik, go‘shtni qayta ishlash korxonalariga o‘rnatiladi.

Biogaz ishlab chiqarish atmosferaga metan chiqindilarining oldini olish, kimyoviy o'g'itlardan foydalanishni kamaytirish va er osti suvlarining ifloslanish xavfini bartaraf etish imkonini beradi.

Ukraina iqtisodiyoti uchun eng muhimi shundaki, biogaz organik chiqindilarni qayta ishlashning qo'shimcha mahsulotidir, biogaz ishlab chiqarish uchun xom ashyo allaqachon korxonada, uni sotib olish shart emas.

Biogaz qurilmasi nimada ishlaydi? - Chiqindilarga!

Quyidagi xomashyolardan foydalaniladi: qishloq xoʻjaligi chiqindilari (goʻng, chorvachilik fermalari va majmualaridagi goʻng, oʻsimlikchilik chiqindilari (silos)), soʻyishxona chiqindilari, oziq-ovqat sanoati chiqindilari (vinasse, pulpa), shahar kanalizatsiya chiqindilari. Biogaz ishlab chiqarish xarajatlari faqat uskuna va texnik xizmat ko'rsatishning operatsion xarajatlari bilan bog'liq bo'ladi. To'g'ridan-to'g'ri foyda issiqlik, elektr energiyasini tejash va yuqori sifatli organik o'g'itlar ishlab chiqarish hisobiga mineral o'g'itlar narxini tejashdan iborat bo'ladi.

Bunday qurilmalar mavjud bo'lmaganda, chiqindilarni yo'q qilish korxonalar uchun katta bosh og'rig'i, chiqindilarni olib tashlash va yo'q qilish uchun yuqori moliyaviy va mehnat xarajatlari, lekin chiqindilardan foydalanish va joriy etilgan biogaz qurilmasi bu muammoni to'liq hal qiladi, bundan tashqari, korxona va elektr, gaz va issiqlik bilan ta'minlangan yaqin atrofdagi aholi punktlari.

Bir hayvondan (qoramoldan) taxminan 400 - 500 m3 biogaz olish mumkin. Energiya stansiyalaridan foydalanganda gektariga 6000 dan 12000 m3 gacha (makkajo'xori silosu/em-xashak lavlagi) m3 biogaz olish mumkin. 1 m3 biogazdan metan tarkibiga qarab 1,5 dan 2,2 kVt gacha elektr energiyasi ishlab chiqarish mumkin.

Xom ashyo olish va olingan mahsulotlardan to'liq foydalanish mumkin bo'lgan kichik biogaz qurilmalaridan foydalanish mantiqan. O'rnatishlar issiqlik, bug ', elektr yoki sovuq kerak bo'lgan joylarda muvaffaqiyatli qo'llaniladi. Odatda biogaz qurilmalari uchun yetarli xomashyo mavjudoqava suvlarni tozalash inshootlari, axlatxonalar, cho'chqachilik fermalari, parrandachilik fermalari, sigirxonalar - bularning barchasi qayta tiklanadigan energiya. Bu energiya maktablarda ishlatiladi, tibbiyot muassasalari, suzish havzalari, kommunal issiqlik elektr stansiyalari, mehmonxonalar va yotoqxonalar, zavod va fabrikalar.

Biogaz ishlab chiqarish texnologiyasi. Zamonaviy chorvachilik majmualari yuqori mahsulot ishlab chiqarishni ta'minlaydi. Amaldagi texnologik yechimlar majmualarning o'zida mavjud sanitariya-gigiyena me'yorlari talablariga to'liq mos kelish imkonini beradi.

Biroq, bir joyda to'plangan ko'p miqdorda suyuq go'ng majmuaga tutash hududlar uchun jiddiy ekologik muammolarni keltirib chiqaradi. Masalan, yangi cho'chqa go'ngi va axlatlari xavfli 3-sinf chiqindilari sifatida tasniflanadi. Atrof-muhit masalalari nazorat qiluvchi organlarning nazoratida bo'lib, ushbu masalalar bo'yicha qonun hujjatlari talablari doimiy ravishda kuchaytirilmoqda.

Biocomplex zamonaviy biogaz qurilmalarida (BGU) tezlashtirilgan qayta ishlashni o'z ichiga olgan suyuq go'ngni yo'q qilish uchun kompleks echimni taklif etadi. Qayta ishlash jarayonida, tezlashtirilgan rejimda, organik moddalarning parchalanishining tabiiy jarayonlari gazning chiqishi bilan davom etadi, jumladan: metan, CO2, oltingugurt va boshqalar. Faqat hosil bo'lgan gaz issiqxona effektini keltirib chiqaradigan atmosferaga chiqarilmaydi, balki elektr va issiqlik energiyasini ishlab chiqaradigan maxsus gaz ishlab chiqaruvchi (kogeneratsiya) qurilmalariga yuboriladi.

Biogaz - yonuvchi gaz, biomassaning anaerob metan parchalanishi paytida hosil bo'lgan va asosan metan (55-75%), karbonat angidrid (25-45%) va vodorod sulfidi, ammiak, azot oksidi va boshqalar (1% dan kam) aralashmalaridan iborat.

Biomassaning parchalanishi kimyoviy va fizik jarayonlar va bakteriyalarning 3 asosiy guruhining simbiotik faolligi natijasida sodir bo'ladi, ba'zi bakteriyalar guruhining metabolik mahsulotlari esa ma'lum bir ketma-ketlikda boshqa guruhlarning oziq-ovqat mahsulotlari hisoblanadi.

Birinchi guruh - gidrolitik bakteriyalar, ikkinchi - kislota hosil qiluvchi, uchinchi - metan hosil qiluvchi.

Biogaz ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida organik agrosanoat yoki maishiy chiqindilar va o'simlik materiallari.

Biogaz ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan agrosanoat majmuasi chiqindilarining eng keng tarqalgan turlari:

• cho'chqa va qoramol go'ngi, parranda go'ngi;
• chorva komplekslarining ozuqa stolidagi qoldiqlari;
• sabzavot ekinlarining tepalari;
• don va sabzavot, qand lavlagi, makkajo‘xorining sifatsiz hosili;
• pulpa va melas;
• un, pellet, mayda don, embrionlar;
• pivo donalari, solod novdalari, oqsilli loy;
• kraxmal ishlab chiqarish chiqindilari;
• pomaza meva va sabzavotlar;
• sarum;
• va boshqalar.

Xom ashyo manbai	Xom ashyo turi	Yillik xom ashyo miqdori, m3 (tonna)	Biogaz miqdori, m3
1 naqd sigir	To'shaksiz suyuq go'ng
1 dona semiz cho'chqa	To'shaksiz suyuq go'ng
1 dona buqa	To'shakda qattiq go'ng
1 ot	To'shakda qattiq go'ng
100 ta tovuq	Quruq axlat
1 ga haydaladigan yer	Yangi makkajo'xori silosu
1 ga haydaladigan yer	Qand lavlagi
1 ga haydaladigan yer	Yangi donli silos
1 ga haydaladigan yer	Yangi o't silosu

Bitta biogaz qurilmasi (BGU) ichida biogaz ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan substratlar (chiqindilar turlari) soni birdan o'ntagacha yoki undan ko'p bo'lishi mumkin.

Agrosanoat sohasida biogaz loyihalari quyidagi variantlardan biriga muvofiq yaratilishi mumkin:

• yakka tartibdagi korxona chiqindilaridan biogaz ishlab chiqarish (masalan, chorvachilik fermasidagi go'ng, shakar zavodidan qo'ziqorin, spirtli ichimliklar zavodidan olingan stul);
• loyihani alohida korxona yoki alohida joylashgan markazlashtirilgan biogaz qurilmasiga bog‘lagan holda turli korxonalar chiqindilari asosida biogaz ishlab chiqarish;
• alohida joylashgan biogaz zavodlarida energiya stansiyalaridan ustun foydalanish bilan biogaz ishlab chiqarish.

Biogazdan energiyadan foydalanishning eng keng tarqalgan usuli - bu elektr va issiqlik ishlab chiqarish bilan mini-CHPning bir qismi sifatida gaz pistonli dvigatellarda yonish.

Mavjud turli xil variantlar biogaz stansiyalarining texnologik sxemalari- ishlatiladigan taglik turlarining turlari va soniga qarab. Dastlabki tayyorgarlikdan foydalanish, bir qator hollarda, bioreaktorlarda xom ashyoning parchalanish tezligi va darajasini oshirishga va natijada biogazning umumiy hosildorligini oshirishga imkon beradi. Xususiyatlari bo'yicha bir-biridan farq qiluvchi bir nechta substratlardan foydalanilganda, masalan, suyuq va qattiq chiqindilar, ularni to'plash, dastlabki tayyorlash (fraksiyalarga ajratish, maydalash, isitish, gomogenlashtirish, biokimyoviy yoki biologik tozalash va boshqalar) alohida, keyin amalga oshiriladi. ular bioreaktorlarga berishdan oldin aralashtiriladi yoki alohida oqimlarda oziqlanadi.

Asosiy qurilish bloklari Oddiy biogaz qurilmasining diagrammasi:

• substratlarni qabul qilish va dastlabki tayyorlash tizimi;
• ob'ekt ichida substratlarni tashish tizimi;
• aralashtirish tizimiga ega bioreaktorlar (fermentatorlar);
• bioreaktor isitish tizimi;
• biogazni vodorod sulfidi va namlik aralashmalaridan tozalash va tozalash tizimi;
• fermentlangan massa va biogaz uchun saqlash tanklari;
• texnologik jarayonlarni dasturiy boshqarish va avtomatlashtirish tizimi.

BSU ning texnologik sxemalari qayta ishlangan substratlarning turi va soniga, yakuniy maqsadli mahsulotlarning turi va sifatiga, etkazib beruvchi kompaniyaning u yoki bu "nou-xau" ga qarab farqlanadi. texnologik yechim, va boshqa bir qator omillar. Bugungi kunda eng keng tarqalgan bo'lib, bir necha turdagi substratlarni bir bosqichli fermentatsiyalash sxemalari bo'lib, ulardan biri odatda go'ngdir.

Biogaz texnologiyalarining rivojlanishi bilan qo'llaniladigan texnik echimlar ikki bosqichli sxemalarga nisbatan murakkablashmoqda, bu ba'zi hollarda ma'lum turdagi substratlarni samarali qayta ishlashning texnologik zarurati va ishchilardan foydalanishning umumiy samaradorligini oshirish bilan oqlanadi. bioreaktorlar hajmi.

Biogaz ishlab chiqarish xususiyati Metan bakteriyalari tomonidan faqat mutlaqo quruq organik moddalardan hosil bo'lishidir. Shuning uchun, ishlab chiqarishning birinchi bosqichining vazifasi mavjud bo'lgan substrat aralashmasini yaratishdir tarkibi ortdi organik moddalar, va ayni paytda pompalanishi mumkin. Bu qattiq moddalar miqdori 10-12% bo'lgan substratdir. Eritma vintli ajratgichlar yordamida ortiqcha namlikni ajratish orqali erishiladi.

Suyuq go'ng ishlab chiqarish ob'ektlaridan tankga kiradi, suv osti mikser bilan bir hil holga keltiriladi va suv osti nasosi orqali vintli separatorlar uchun ajratish sexiga beriladi. Suyuq fraksiya alohida idishda yig'iladi. Qattiq fraksiya qattiq xom ashyo oziqlantiruvchiga yuklanadi.

Substratni fermentatorga yuklash jadvaliga muvofiq, ishlab chiqilgan dasturga muvofiq, nasos vaqti-vaqti bilan yoqiladi, suyuqlik fraktsiyasini fermentatorga etkazib beradi va shu bilan birga qattiq xom ashyoni yuklash moslamasi yoqiladi. Shu bilan bir qatorda, suyuq fraksiya aralashtirish funktsiyasiga ega bo'lgan qattiq oziqlantiruvchiga berilishi mumkin, so'ngra tayyor aralash ishlab chiqilgan yuklash dasturiga muvofiq fermentatorga beriladi.Qo'shimchalar qisqa. Bu fermentatorga organik substratning ortiqcha kiritilishining oldini olish uchun amalga oshiriladi, chunki bu moddalar muvozanatini buzishi va fermentatordagi jarayonning beqarorlashishiga olib kelishi mumkin. Shu bilan birga, nasoslar ham ishga tushiriladi, fermentator va fermentatordan keyin fermentatorni ortiqcha to'ldirishning oldini olish uchun fermentatordan fermentatsiyadan keyingi fermentatsiyaga va fermentatordan keyin fermentatsiya akkumulyatoriga (lagunaga) pompalanadi.

Idishlar hajmi bo'ylab bakteriyalarning bir tekis taqsimlanishini ta'minlash uchun fermentatorda va fermentatsiyadan keyin joylashgan hazm qilish massalari aralashtiriladi. Aralashtirish uchun maxsus dizayndagi past tezlikli mikserlar qo'llaniladi.

Fermentatorda substratni topish jarayonida bakteriyalar biogaz qurilmasi tomonidan ishlab chiqarilgan umumiy biogazning 80% gacha chiqaradi. Qolgan biogaz konditsionerda chiqariladi.

Chiqariladigan biogazning barqaror miqdorini ta'minlashda fermentator ichidagi va fermentatsiyadan keyingi suyuqlikning harorati muhim rol o'ynaydi. Qoida tariqasida, jarayon 41-43 ° S haroratda mezofil rejimda davom etadi. Barqaror haroratni saqlashga fermentatorlar va fermentatorlar ichidagi maxsus quvurli isitgichlar, shuningdek, devorlar va quvurlarni ishonchli issiqlik izolatsiyasi yordamida erishiladi. Hazm qilishdan chiqadigan biogaz tarkibida oltingugurt miqdori yuqori. Oltingugurtdan biogazni tozalash fermentatorlar va fermentatorlar ichidagi yog'och to'sinli omborga yotqizilgan izolyatsiya yuzasida yashaydigan maxsus bakteriyalar yordamida amalga oshiriladi.

Biogazning to'planishi hazm qilish yuzasi va yuqoridan fermentator va fermentatorni qoplaydigan elastik yuqori quvvatli material o'rtasida hosil bo'lgan gaz ushlagichida amalga oshiriladi. Material kuchli cho'zish qobiliyatiga ega (kuchni kamaytirmasdan), bu biogazning to'planishi bilan gaz idishining hajmini sezilarli darajada oshiradi. Gaz idishining haddan tashqari to'lib ketishi va materialning yorilishi oldini olish uchun xavfsizlik valfi mavjud.

Keyin biogaz kogeneratsiya stansiyasiga kiradi. Kogeneratsiya stansiyasi (CHP) ishlab chiqaradigan birlikdir elektr energiyasi biogaz bilan ishlaydigan gaz pistonli dvigatellar tomonidan boshqariladigan generatorlar. Biogazda ishlaydigan kogeneratorlar an'anaviy gaz generatorli dvigatellardan strukturaviy farqlarga ega, chunki biogaz juda kamaygan yoqilg'i hisoblanadi. Generatorlar tomonidan ishlab chiqarilgan elektr energiyasi biogaz qurilmasining elektr jihozlarini quvvat bilan ta'minlaydi va undan ortiq bo'lgan hamma narsa yaqin atrofdagi iste'molchilarga chiqariladi. Kogeneratorlarni sovutish uchun ishlatiladigan suyuqlikning energiyasi qozon qurilmalaridagi yo'qotishlarni hisobga olgan holda hosil bo'lgan issiqlik energiyasidir. Ishlab chiqarilgan issiqlik energiyasi qisman fermentatorlar va fermentatsiyadan keyingi fermentlarni isitish uchun ishlatiladi, qolgan qismi esa yaqin atrofdagi iste'molchilarga yuboriladi. boradi

Biogazni tabiiy gaz darajasiga qadar tozalash uchun qo'shimcha uskunalar o'rnatish mumkin, ammo bu uskuna qimmat va biogaz qurilmasining maqsadi issiqlik va elektr energiyasini ishlab chiqarish emas, balki gaz pistonli dvigatellar uchun yoqilg'i ishlab chiqarish bo'lsagina foydalaniladi. . Tasdiqlangan va eng ko'p ishlatiladigan biogazni tozalash texnologiyalari suvni singdirish, bosim ostida tashuvchining adsorbsiyasi, kimyoviy yog'ingarchilik va membranani ajratishdir.

Biogaz qurilmasining energiya samaradorligi ko'p jihatdan tanlangan texnologiya, materiallar va asosiy tuzilmalarning dizayniga bog'liq. iqlim sharoiti ular joylashgan hududda. Bioreaktorlarni isitish uchun issiqlik energiyasining o'rtacha iste'moli o'rtacha iqlim zonasi kogeneratorlar tomonidan ishlab chiqarilgan energiyaning 15-30% ga teng (yalpi).

Biogaz bilan ishlaydigan IESga ega biogaz majmuasining umumiy energiya samaradorligi o'rtacha 75-80% ni tashkil qiladi. Elektr energiyasini ishlab chiqarishda kogeneratsiya stansiyasidan olingan barcha issiqlikni iste'mol qilish mumkin bo'lmagan vaziyatda (tashqi issiqlik iste'molchilarining etishmasligi tufayli odatiy holat), u atmosferaga chiqariladi. Bunda biogaz issiqlik elektr stansiyasining energiya samaradorligi umumiy biogaz energiyasining atigi 35 foizini tashkil qiladi.

Biogaz qurilmalarining asosiy ishlash ko'rsatkichlari sezilarli darajada farq qilishi mumkin, bu asosan ishlatiladigan substratlar, qabul qilingan texnologik reglamentlar, foydalanish amaliyoti va har bir alohida o'rnatish tomonidan bajariladigan vazifalar bilan belgilanadi.

Go'ngni qayta ishlash jarayoni 40 kundan ortiq emas. Qayta ishlash natijasida olingan hazm qilish hidsiz va ajoyib organik o'g'it bo'lib, unda o'simliklar tomonidan so'rilgan ozuqa moddalarining mineralizatsiyasining eng yuqori darajasiga erishiladi.

Ovqat hazm qilish, odatda, vintli separatorlar yordamida suyuq va qattiq fraksiyalarga ajratiladi. Suyuq fraktsiya lagunlarga yuboriladi, u erda tuproqqa qo'llash davrigacha to'planadi. Qattiq fraksiya o'g'it sifatida ham ishlatiladi. Qattiq fraksiyaga qo'shimcha quritish, granulyatsiya va qadoqlash qo'llanilsa, u uzoq muddatli saqlash va uzoq masofalarga tashish uchun mos bo'ladi.

Biogazni ishlab chiqarish va energiyadan foydalanish Bir qator oqilona va jahon amaliyotida tasdiqlangan afzalliklarga ega, xususan:

1. Qayta tiklanadigan energiya manbai (RES). Qayta tiklanadigan biomassa biogaz ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
2. Biogaz ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan xom ashyoning keng assortimenti deyarli hamma joyda qishloq xo'jaligi ishlab chiqarishi va texnologik jihatdan bog'liq bo'lgan sanoatning jamlangan hududlarida biogaz qurilmalarini qurish imkonini beradi.
3. Biogaz energiyasidan foydalanish usullarining ko'p qirraliligi elektr va / yoki issiqlik energiyasini hosil bo'lgan joyda va gaz uzatish tarmog'iga ulangan har qanday ob'ektda (ushbu tarmoqqa tozalangan biogaz etkazib berishda), shuningdek avtomobillar uchun motor yoqilg'isi sifatida.
4. Yil davomida biogazdan elektr energiyasi ishlab chiqarish barqarorligi tarmoqdagi eng yuqori yuklanishlarni qoplash imkonini beradi, shu jumladan quyosh va shamol elektr stansiyalari kabi beqaror qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanishda.
5. Biomassa yetkazib beruvchilardan energetika ob'ektlarining ekspluatatsion xodimlarigacha bo'lgan bozor zanjirini shakllantirish orqali ish o'rinlarini yaratish.
6. Biogaz reaktorlarida nazorat ostida hazm qilish orqali chiqindilarni qayta ishlash va zararsizlantirish orqali atrof-muhitga salbiy ta'sirni kamaytirish. Biogaz texnologiyalari organik chiqindilarni zararsizlantirishning asosiy va eng oqilona usullaridan biridir. Biogaz loyihalari atmosferaga issiqxona gazlari chiqindilarini kamaytirishga yordam beradi.
7. Biogaz reaktorlarida achitilgan massani qishloq xo‘jaligi dalalarida qo‘llashning agrotexnik ta’siri organik kelib chiqadigan ozuqa moddalarini kiritish hisobiga tuproqlar tuzilishini yaxshilash, yangilanishi va unumdorligini oshirishda namoyon bo‘ladi. Organik o‘g‘itlar, jumladan, biogaz reaktorlarida qayta ishlangan ommaviy ishlab chiqarish bozorining rivojlanishi kelajakda ekologik toza qishloq xo‘jaligi mahsulotlari bozorini rivojlantirish va uning raqobatbardoshligini oshirishga xizmat qiladi.

Birlik investitsiyalarining taxminiy xarajatlari

BSU 75 kVol. ~ 9.000 €/kVt/soat.

BSU 150 kVol. ~ 6,500 €/kVt/soat.

BSU 250 kVol. ~ 6.000 €/kVt/soat.

BSU bis 500 kVel. ~ 4,500 €/kVt/soat.

BGU 1 MVt. ~ 3,500 €/kVt/soat.

Ishlab chiqarilgan elektr va issiqlik energiyasi nafaqat majmua ehtiyojlarini, balki unga tutash infratuzilmani ham ta'minlay oladi. Bundan tashqari, BDU uchun xom ashyo bepul, bu esa yuqoriligini ta'minlaydi iqtisodiy samaradorlik to'lov muddati tugagandan so'ng (4-7 yil). BDUda ishlab chiqarilgan energiyaning narxi vaqt o'tishi bilan oshmaydi, aksincha, kamayadi.

Biogaz - anaerob sharoitda organik moddalarni (masalan: somon; begona o'tlar; hayvonlar va odam najaslari; axlat; maishiy va sanoat chiqindi suvlarining organik chiqindilari va boshqalar) fermentatsiyasi (fermentatsiyasi) natijasida olinadigan gaz. Biogaz ishlab chiqarish turli xil katabolik funktsiyalarga ega bo'lgan turli xil mikroorganizmlarni o'z ichiga oladi.

Biogazning tarkibi.

Biogaz metanning yarmidan ko'pini tashkil qiladi (CH 4). Metan biogazning taxminan 60% ni tashkil qiladi. Bundan tashqari, biogaz tarkibida karbonat angidrid (CO 2) taxminan 35%, shuningdek, suv bug'i, vodorod sulfidi, karbon monoksit, azot va boshqalar kabi boshqa gazlar mavjud. Turli sharoitlarda olinadigan biogaz o'z tarkibida har xil. Shunday qilib, inson axlati, go'ng, so'yish chiqindilaridan olingan biogazda 70% gacha metan, o'simlik qoldiqlarida esa, qoida tariqasida, taxminan 55% metan mavjud.

Biogaz mikrobiologiyasi.

Bakteriyalarning mikrobial turiga qarab biogaz fermentatsiyasini uch bosqichga bo'lish mumkin:

Birinchisi bakterial fermentatsiya boshlanishi deb ataladi. Turli xil organik bakteriyalar ko'payib, hujayradan tashqari fermentlarni chiqaradi, ularning asosiy roli oddiy moddalarning gidrolizlanishi bilan murakkab organik birikmalarni yo'q qilishdir. Masalan, polisaxaridlardan monosaxaridlarga; oqsillarni peptidlarga yoki aminokislotalarga; yog'larni glitserin va yog' kislotalariga aylantiradi.

Ikkinchi bosqich vodorod deb ataladi. Vodorod sirka kislotasi bakteriyalarining faolligi natijasida hosil bo'ladi. Ularning asosiy vazifasi karbonat angidrid va vodorod hosil qilish uchun sirka kislotasini bakterial parchalashdir.

Uchinchi bosqich metanogen deb ataladi. U metanogenlar deb nomlanuvchi bakteriyalar turini o'z ichiga oladi. Ularning roli metan hosil qilish uchun sirka kislotasi, vodorod va karbonat angidriddan foydalanishdir.

Biogaz fermentatsiyasi uchun xom ashyoning tasnifi va xususiyatlari.

Deyarli barcha tabiiy organik materiallar biogaz fermentatsiyasi uchun xom ashyo sifatida ishlatilishi mumkin. Biogaz ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo oqava suvlar: kanalizatsiya; oziq-ovqat, farmatsevtika va kimyo sanoati. Qishloq joylarida bu o'rim-yig'im paytida hosil bo'ladigan chiqindilar. Kelib chiqishi turlicha bo'lganligi sababli shakllanish jarayoni ham har xil, Kimyoviy tarkibi va biogazning tuzilishi.

Biogaz uchun xom ashyo manbalari kelib chiqishiga qarab:

1. Qishloq xo‘jaligi xom ashyosi.

Bu xom ashyolarni azotga boy va uglerodga boy xom ashyolarga bo‘lish mumkin.

Yuqori azotli xom ashyo:

odam najasi, chorva go‘ngi, qushlarning axlati. Uglerod-azot nisbati 25:1 yoki undan kam. Bunday xom ashyo inson yoki hayvonlarning oshqozon-ichak trakti tomonidan to'liq hazm qilingan. Qoida tariqasida, u ko'p miqdorda past molekulyar og'irlikdagi birikmalarni o'z ichiga oladi. Bunday xom ashyodagi suv qisman o'zgarib, past molekulyar birikmalarning bir qismiga aylandi. Bu xomashyo biogazga oson va tez anaerob parchalanishi bilan ajralib turadi. Shuningdek, metanning boy hosildorligi.

Yuqori uglerodli xom ashyo:

somon va qobiq. Uglerod-azot nisbati 40:1 ni tashkil qiladi. U tarkibida yuqori molekulyar birikmalar mavjud: tsellyuloza, gemitsellyuloza, pektin, lignin, o'simlik mumlari. Anaerob parchalanish ancha sekin. Gaz ishlab chiqarish tezligini oshirish uchun bunday materiallar odatda fermentatsiyadan oldin oldindan ishlov berishni talab qiladi.

2. Shahardagi organik suv chiqindilari.

Inson chiqindilari, kanalizatsiya, organik chiqindilar, organik sanoat oqava suvlari, loyni o'z ichiga oladi.

3. Suv o‘simliklari.

Suv sümbülü, boshqa suv o'simliklari va suv o'tlarini o'z ichiga oladi. Ishlab chiqarish quvvatlarining taxminiy rejalashtirilgan yuki quyosh energiyasiga yuqori darajada bog'liqligi bilan tavsiflanadi. Ular yuqori daromadga ega. Texnologik tashkilot yanada ehtiyotkor yondashuvni talab qiladi. Anaerobik parchalanish oson. Metan aylanishi qisqa. Bunday xom ashyoning o'ziga xosligi shundaki, u oldindan ishlovsiz reaktorda suzadi. Buni bartaraf etish uchun xom ashyoni 2 kun ichida ozgina quritilishi yoki oldindan kompostlanishi kerak.

Namlikka qarab biogaz uchun xom ashyo manbalari:

1. Qattiq xomashyo:

somon, quruq moddalar miqdori nisbatan yuqori bo'lgan organik chiqindilar. Ularni qayta ishlash quruq fermentatsiya usuli bo'yicha amalga oshiriladi. Reaktordan katta miqdordagi qattiq konlarni olib tashlash bilan bog'liq qiyinchiliklar paydo bo'ladi. Ishlatilgan xom ashyoning umumiy miqdori qattiq moddalar tarkibi (TS) va uchuvchi moddalar (VS) yig'indisi sifatida ifodalanishi mumkin. Uchuvchi moddalar metanga aylanishi mumkin. Uchuvchi moddalarni hisoblash uchun xom ashyo namunasi 530-570 ° S haroratda mufel pechiga yuklanadi.

2. Suyuq xomashyo:

yangi najas, go'ng, axlat. Ular taxminan 20% quruq moddalarni o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, ular quruq fermentatsiya paytida qattiq xom ashyo bilan aralashtirish uchun 10% miqdorida suv qo'shishni talab qiladi.

3. O'rtacha namlikdagi organik chiqindilar:

alkogol ishlab chiqarishning bardlari, pulpa tegirmonlarining oqava suvlari va boshqalar. Bunday xom ashyo tarkibida turli miqdorda oqsillar, yog'lar va uglevodlar mavjud bo'lib, biogaz ishlab chiqarish uchun yaxshi xom ashyo hisoblanadi. Ushbu xom ashyo uchun UASB tipidagi qurilmalar (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - ko'tarilgan anaerob jarayon) ishlatiladi.

1-jadval. Quyidagi shartlar uchun biogazning debeti (hosil bo'lish tezligi) haqida ma'lumot: 1) fermentatsiya harorati 30°S; 2) davriy fermentatsiya

Fermentlangan chiqindilarning nomi	Oddiy gaz ishlab chiqarishda biogazning o'rtacha oqimi (m 3 / m 3 / d)	Biogaz chiqishi, m 3 /Kg/TS	Biogaz oqim tezligi (umumiy biogaz ishlab chiqarishning %)
			0-15 kun	25-45 kun	45-75d	75-135d
quruq go'ng	0,20	0,12	11	33,8	20,9	34,3
Kimyo sanoati suvi	0,40	0,16	83	17	0	0
Rogulnik (chilim, suv kashtan)	0,38	0,20	23	45	32	0
suvli salat	0,40	0,20	23	62	15	0
Cho'chqa go'ngi	0,30	0,22	20	31,8	26	22,2
Quruq o't	0,20	0,21	13	11	43	33
Somon	0,35	0,23	9	50	16	25
inson axlati	0,53	0,31	45	22	27,3	5,7

Metan fermentatsiyasi (fermentatsiya) jarayonini hisoblash.

Umumiy tamoyillar fermentatsiya muhandislik hisob-kitoblari organik xom ashyoni yuklashni oshirish va metan aylanishining davomiyligini kamaytirishga asoslangan.

Bir sikl uchun xom ashyoni hisoblash.

Xom ashyoni yuklash quyidagilar bilan tavsiflanadi: Massa ulushi TS (%), massa ulushi VS (%), konsentratsiyali COD (COD - kimyoviy kislorod talabi, bu COD - kislorodning kimyoviy indeksini anglatadi) (Kg / m 3). Konsentratsiya fermentatsiya qurilmalarining turiga bog'liq. Masalan, zamonaviy sanoat oqava suv reaktorlari UASB (yuqoridagi anaerob jarayon). Qattiq xom ashyo uchun AF (anaerob filtrlar) ishlatiladi - odatda 1% dan kam. Biogaz uchun xom ashyo sifatida sanoat chiqindilari ko'pincha yuqori konsentratsiyalangan va suyultirilishi kerak.

Yuklab olish tezligini hisoblash.

Reaktorning kunlik yuklanish miqdorini aniqlash uchun: konsentratsiyali KOD (Kg/m 3 ·d), TS (Kg/m 3 ·d), VS (Kg/m 3 ·d). Ushbu ko'rsatkichlar biogaz samaradorligini baholash uchun muhim ko'rsatkichlardir. Yukni cheklashga intilish kerak va ayni paytda bor yuqori daraja gaz ishlab chiqarish hajmi.

Reaktor hajmining gaz chiqishiga nisbatini hisoblash.

Bu ko'rsatkich reaktor samaradorligini baholash uchun muhim ko'rsatkichdir. Kg/m 3 d da o'lchanadi.

Fermentatsiya massasi birligiga biogaz chiqishi.

Bu ko'rsatkich biogaz ishlab chiqarishning hozirgi holatini tavsiflaydi. Masalan, gaz kollektorining hajmi 3 m 3 ni tashkil qiladi. Kuniga 10 kg/TS beriladi. Biogazning chiqishi 3/10 = 0,3 (m 3 /Kg / TS). Vaziyatga qarab, nazariy gaz chiqishi yoki haqiqiy gaz chiqishi ishlatilishi mumkin.

Biogazning nazariy hosildorligi quyidagi formulalar bilan aniqlanadi:

Metan ishlab chiqarish (E):

E = 0,37A + 0,49B + 1,04C.

Karbonat angidrid ishlab chiqarish (D):

D = 0,37A + 0,49B + 0,36C. Bu erda A - fermentlangan materialning grammida uglevod miqdori, B - oqsil, C - yog' miqdori

gidravlik hajm.

Samaradorlikni oshirish uchun fermentatsiya vaqtini qisqartirish kerak. Ma'lum darajada, fermentatsiya qiluvchi mikroorganizmlarning yo'qolishi bilan bog'liqlik mavjud. Hozirgi vaqtda ba'zi samarali reaktorlarning fermentatsiya vaqti 12 kun yoki undan ham kamroq. Shlangi hajm xom ashyoni yuklash boshlangan kundan boshlab kunlik xom ashyoni yuklash hajmini hisoblash yo'li bilan hisoblanadi va reaktorda turish vaqtiga bog'liq. Misol uchun, 35 ° C da fermentatsiya, 8% ozuqa konsentratsiyasi (jami TS), kunlik ozuqa hajmi 50 m 3, reaktor fermentatsiya davri 20 kun rejalashtirilgan. Shlangi hajmi: 50 20 \u003d 100 m 3 bo'ladi.

Organik ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash.

Biogaz ishlab chiqarish, har qanday biokimyoviy ishlab chiqarish kabi, chiqindilarga ega. Biokimyoviy ishlab chiqarish chiqindilari chiqindilarni nazoratsiz yo'q qilish holatlarida atrof-muhitga zarar etkazishi mumkin. Misol uchun, qo'shni daryoga tushish. Zamonaviy yirik biogaz qurilmalari kuniga minglab, hatto o‘n minglab kilogramm chiqindilarni ishlab chiqaradi. Yirik biogaz qurilmalarining sifat tarkibi va chiqindilarni yo‘q qilish yo‘llari korxonalar laboratoriyalari va davlat ekologiya xizmati tomonidan nazorat qilinadi. Kichik fermer xo'jaliklarining biogaz qurilmalari ikkita sababga ko'ra bunday nazoratga ega emas: 1) chiqindi kam bo'lgani uchun atrof-muhitga ozgina zarar yetkaziladi. 2) ushlab turish sifat tahlili chiqindilarni boshqarish maxsus laboratoriya uskunalari va yuqori ixtisoslashgan xodimlarni talab qiladi. Kichik fermerlarda bu yo'q va davlat idoralari haqli ravishda bunday nazoratni o'rinsiz deb hisoblashadi.

Biogaz reaktorlari chiqindilarining ifloslanish darajasining ko'rsatkichi COD (kislorodning kimyoviy indeksi).

Quyidagi matematik bog'lanish qo'llaniladi: COD organik yuklanish tezligi Kg/m 3 ·d= COD yuklanish konsentratsiyasi (Kg/m 3) / gidravlik saqlash vaqti (d).

Reaktor hajmidagi gaz oqimi tezligi (kg/(m 3 d)) = biogaz chiqishi (m 3 /kg) / COD organik yuklanish tezligi kg/(m 3 d).

Biogaz elektr stantsiyalarining afzalliklari:

qattiq va suyuq chiqindilar chivin va kemiruvchilarni qaytaruvchi o'ziga xos hidga ega;

foydali yakuniy mahsulotni ishlab chiqarish qobiliyati - toza va qulay yoqilg'i bo'lgan metan;

fermentatsiya jarayonida begona o'tlarning urug'lari va patogenlarning bir qismi nobud bo'ladi;

fermentatsiya jarayonida azot, fosfor, kaliy va o'g'itning boshqa tarkibiy qismlari deyarli to'liq saqlanib qoladi, organik azotning bir qismi ammiak azotiga aylanadi va bu uning qiymatini oshiradi;

fermentatsiya qoldig'i hayvonlar uchun ozuqa sifatida ishlatilishi mumkin;

biogaz fermentatsiyasi havodan kisloroddan foydalanishni talab qilmaydi;

anaerob loy bir necha oy davomida ozuqa moddalarini qo'shmasdan saqlanishi mumkin, so'ngra xom ashyo yuklanganda, fermentatsiya tezda qayta boshlanishi mumkin.

Biogaz elektr stantsiyalarining kamchiliklari:

murakkab qurilma va qurilishga nisbatan katta investitsiyalarni talab qiladi;

qurilish, boshqarish va texnik xizmat ko'rsatishning yuqori darajasi talab qilinadi;

fermentatsiyaning dastlabki anaerob tarqalishi sekin.

Metan fermentatsiyasi jarayonining xususiyatlari va jarayonni nazorat qilish:

1. Biogaz ishlab chiqarish harorati.

Biogaz ishlab chiqarish uchun harorat nisbatan keng harorat oralig'ida 4 ~ 65 ° C bo'lishi mumkin. Haroratning oshishi bilan biogaz ishlab chiqarish tezligi oshadi, lekin chiziqli emas. 40 ~ 55 ° S harorat turli mikroorganizmlarning hayotiy faoliyati uchun o'tish zonasi hisoblanadi: termofil va mezofil bakteriyalar. Anaerob fermentatsiyaning eng yuqori darajasi 50 ~ 55 ° S tor harorat oralig'ida sodir bo'ladi. 90 kun davomida 10 ° C fermentatsiya haroratida gaz oqimi tezligi 59% ni tashkil qiladi, lekin 30 ° C fermentatsiya haroratida bir xil oqim tezligi 27 kun ichida sodir bo'ladi.

Haroratning keskin o'zgarishi biogaz ishlab chiqarishga sezilarli ta'sir qiladi. Biogaz qurilmasining loyihasi, albatta, harorat kabi parametrni nazorat qilishni ta'minlashi kerak. 5 ° C dan yuqori harorat o'zgarishi biogaz reaktorining ish faoliyatini sezilarli darajada pasaytiradi. Misol uchun, agar biogaz reaktoridagi harorat uzoq vaqt davomida 35 ° C bo'lsa va keyin kutilmaganda 20 ° S ga tushib qolsa, u holda biogaz reaktorini ishlab chiqarish deyarli to'liq to'xtaydi.

2. Payvandlash materiali.

Metan fermentatsiyasini yakunlash uchun odatda mikroorganizmning ma'lum miqdori va turi talab qilinadi. Metan mikroblariga boy bo'lgan cho'kindi cho'kindi cho'kindi deb ataladi. Tabiatda biogaz fermentatsiyasi keng tarqalgan bo'lib, emlash materiallari bo'lgan joylar ham keng tarqalgan. Bular: kanalizatsiya loylari, loy, go'ng chuqurlarining pastki cho'kindilari, har xil kanalizatsiya loylari, hazm qilish qoldiqlari va boshqalar. Ko'p organik moddalar va yaxshi anaerob sharoitlar tufayli ular boy mikrob jamoalarini hosil qiladi.

Yangi biogaz reaktoriga birinchi marta qo'shilgan urug'lar turg'unlik davrini sezilarli darajada qisqartirishi mumkin. Yangi biogaz reaktorida inokulum bilan qo'lda oziqlantirish kerak. Sanoat chiqindilaridan xomashyo sifatida foydalanishda bunga alohida e’tibor beriladi.

3. Anaerob muhit.

Anaerob muhit anaeroblik darajasi bilan belgilanadi. Odatda, redoks potentsiali odatda Eh qiymati bilan belgilanadi. Anaerob sharoitda Eh manfiy qiymatga ega. Anaerob metan bakteriyalari uchun Eh -300 ~ -350mV oralig'ida yotadi. Fakultativ kislotalarni ishlab chiqaradigan ba'zi bakteriyalar Eh -100 ~ + 100 mV da normal hayot kechirishga qodir.

Anaerob sharoitlarni ta'minlash uchun biogaz reaktorlari suv o'tkazmasligi va sizib chiqmasligi uchun mahkam yopiq bo'lishi kerak. Katta sanoat biogaz reaktorlari uchun Eh qiymati har doim nazorat qilinadi. Kichik fermer xo'jaliklarining biogaz reaktorlari uchun qimmat va murakkab uskunalarni sotib olish zarurati tufayli ushbu qiymatni nazorat qilish muammosi mavjud.

4. Biogaz reaktorida muhitning kislotaliligini (pH) nazorat qilish.

Metanogenlar juda tor diapazonda pH diapazoniga muhtoj. O'rtacha pH=7. Fermentatsiya 6,8 dan 7,5 gacha bo'lgan pH oralig'ida sodir bo'ladi. Kichik o'lchamdagi biogaz reaktorlari uchun pH nazorati mavjud. Buning uchun ko'plab fermerlar bir martalik lakmus indikatorli qog'oz chiziqlaridan foydalanadilar. Katta korxonalarda ko'pincha elektron pH nazorat qilish moslamalari qo'llaniladi. Oddiy sharoitlarda metan fermentatsiyasining muvozanati odatda pH sozlanmasdan tabiiy jarayondir. Faqat noto'g'ri boshqaruvning ayrim holatlarida uchuvchi kislotalarning katta to'planishi, pH ning pasayishi paydo bo'ladi.

PH kislotaligining oshishi ta'sirini yumshatish choralari:

(1) Biogaz reaktoridagi muhitning bir qismini almashtiring va shu bilan uchuvchi kislotalarning tarkibini suyultiring. Bu pH darajasini oshiradi.

(2) pH darajasini oshirish uchun kul yoki ammiak qo'shing.

(3) pH ni ohak bilan sozlang. Ushbu chora, ayniqsa, kislotalilik darajasi yuqori bo'lgan holatlar uchun samarali.

5. Muhitni biogaz reaktorida aralashtirish.

An'anaviy fermentatsiya tankida fermentatsiya odatda muhitni to'rtta qatlamga ajratadi: yuqori qobiq, supernatant, faol qatlam va loy qatlami.

Aralashdan maqsad:

1) faol bakteriyalarni birlamchi xom ashyoning yangi qismiga ko'chirish, biogaz ishlab chiqarish sur'atini tezlashtirish uchun mikroblar va xom ashyolarning aloqa yuzasini oshirish, xom ashyolardan foydalanish samaradorligini oshirish.

2) biogazning chiqishiga qarshilik ko'rsatadigan qalin qobiq qatlamining shakllanishiga yo'l qo'ymaslik. Aralashtirish, ayniqsa, somon, begona o'tlar, barglar va boshqalar kabi xom ashyolarni talab qiladi. Qobiqning qalin qatlamida kislota to'planishi uchun sharoitlar yaratiladi, bu qabul qilinishi mumkin emas.

Aralashtirish usullari:

1) biogaz reaktorining ish joyiga o'rnatilgan har xil turdagi g'ildiraklar bilan mexanik aralashtirish.

2) bioreaktorning yuqori qismidan olingan va pastki qismiga ortiqcha bosim bilan beriladigan biogaz bilan aralashtirish.

3) aylanma gidravlik nasos bilan aralashtirish.

6. Uglerodning azotga nisbati.

Samarali fermentatsiya faqat ozuqa moddalarining optimal nisbati bilan ta'minlanadi. Asosiy ko'rsatkich - uglerodning azotga nisbati (C:N). Optimal nisbat - 25: 1. Ko'pgina tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, optimal nisbat chegaralari 20-30: 1, biogaz ishlab chiqarish esa 35: 1 nisbatda sezilarli darajada kamayadi. Eksperimental tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, uglerod va azot nisbati 6: 1 bo'lganda biogaz fermentatsiyasi mumkin.

7. Bosim.

Metan bakteriyalari yuqori gidrostatik bosimga (taxminan 40 metr yoki undan ko'proq) moslasha oladi. Ammo ular bosim o'zgarishiga juda sezgir va shuning uchun barqaror bosimga ehtiyoj bor (to'satdan bosim pasaymaydi). Bosimning sezilarli o'zgarishi quyidagi hollarda sodir bo'lishi mumkin: biogaz iste'molining sezilarli darajada oshishi, bioreaktorni birlamchi xom ashyo bilan nisbatan tez va katta yuklash yoki reaktorni konlardan tushirish (tozalash).

Bosimni barqarorlashtirish usullari:

2) yangi birlamchi xom ashyoni etkazib berish va tozalash bir vaqtning o'zida va bir xil tushirish tezligida amalga oshirilishi kerak;

3) biogaz reaktoriga suzuvchi qopqoqlarning o'rnatilishi nisbatan barqaror bosimni saqlashga imkon beradi.

8. Aktivatorlar va ingibitorlar.

Ba'zi moddalar, oz miqdorda qo'shgandan so'ng, biogaz reaktorining ish faoliyatini yaxshilaydi, bunday moddalar faollashtiruvchi sifatida tanilgan. Kichik miqdorda qo'shilgan boshqa moddalar biogaz reaktoridagi jarayonlarning sezilarli darajada inhibisyoniga olib keladigan bo'lsa, bunday moddalar inhibitorlar deb ataladi.

Ko'p turdagi aktivatorlar, jumladan, ba'zi fermentlar, noorganik tuzlar, organik va noorganik moddalar ma'lum. Masalan, ma'lum miqdorda tsellyuloza fermenti qo'shilishi biogaz ishlab chiqarishni sezilarli darajada osonlashtiradi. 5 mg/Kg yuqori oksidlar (R 2 O 5) qo'shilishi gaz ishlab chiqarishni 17% ga oshirishi mumkin. Somon va shunga o'xshashlardan birlamchi xom ashyo uchun biogaz oqimi tezligi ammoniy bikarbonat (NH 4 HCO 3) qo'shilishi bilan sezilarli darajada oshirilishi mumkin. Aktivatorlar ham faollashtirilgan uglerod yoki torf hisoblanadi. Bioreaktorga vodorodni berish metan ishlab chiqarishni keskin oshirishi mumkin.

Inhibitorlar, asosan, ba'zi metall ion birikmalariga, tuzlarga, fungitsidlarga tegishli.

Fermentatsiya jarayonlarining tasnifi.

Metan fermentatsiyasi qat'iy anaerob fermentatsiyadir. Fermentatsiya jarayonlari quyidagi turlarga bo'linadi:

Fermentatsiya harorati bo'yicha tasnifi.

"Tabiiy" fermentatsiya haroratiga bo'linishi mumkin (o'zgaruvchan haroratli fermentatsiya), bu holda fermentatsiya harorati taxminan 35 ° C va jarayon bilan yuqori harorat fermentatsiya (taxminan 53 ° C).

Differensialligi bo'yicha tasniflash.

Differentsial fermentatsiyaga ko'ra, bir bosqichli fermentatsiya, ikki bosqichli fermentatsiya va ko'p bosqichli fermentatsiyaga bo'linishi mumkin.

1) Bir bosqichli fermentatsiya.

eng ko'piga tegishli umumiy turi fermentatsiya. Bu kislotalar va metan ishlab chiqarish bir vaqtning o'zida sodir bo'ladigan qurilmalarga tegishli. Bir bosqichli fermentatsiya BOD (kislorodning biologik talabi) jihatidan ikki va ko'p bosqichli fermentatsiyalarga qaraganda kamroq samarali bo'lishi mumkin.

2) Ikki bosqichli fermentatsiya.

Kislotalar va metanogen mikroorganizmlarning alohida fermentatsiyasiga asoslangan. Ushbu ikki turdagi mikroblar turli xil fiziologiya va ozuqaviy talablarga ega, o'sish, metabolik xususiyatlar va boshqa jihatlarda sezilarli farqlar mavjud. Ikki bosqichli fermentatsiya biogaz rentabelligini va uchuvchi yog 'kislotalarining parchalanishini sezilarli darajada yaxshilaydi, fermentatsiya davrini qisqartiradi, operatsion xarajatlarni sezilarli darajada tejaydi, chiqindilardan organik ifloslanishni samarali olib tashlaydi.

3) Ko'p bosqichli fermentatsiya.

U tsellyulozaga boy birlamchi xom ashyo uchun quyidagi ketma-ketlikda ishlatiladi:

(1) Kislotalar va ishqorlar ishtirokida tsellyulozali materialning gidrolizini hosil qiling. Glyukoza ishlab chiqariladi.

(2) Inokulyatsiyani qo'llang. Bu odatda faol loy yoki biogaz reaktorining oqava suvidir.

(3) Yaratish mos sharoitlar kislotali bakteriyalarni ishlab chiqarish uchun (uchuvchi kislotalar hosil qiluvchi): pH=5,7 (lekin 6,0 dan oshmasligi kerak), Eh=-240mV, harorat 22°C. Ushbu bosqichda bunday uchuvchi kislotalar hosil bo'ladi: sirka, propion, butirik, izobutirik.

(4) Metan bakteriyalarini ishlab chiqarish uchun qulay sharoitlarni yarating: pH = 7,4-7,5, Eh = -330 mV, harorat 36-37 ° C

Davriylik bo'yicha tasniflash.

Fermentatsiya texnologiyasi partiyali fermentatsiya, uzluksiz fermentatsiya, yarim uzluksiz fermentatsiyaga bo'linadi.

1) davriy fermentatsiya.

Xom ashyo va payvandlash materiallari bir vaqtning o'zida biogaz reaktoriga yuklanadi va fermentatsiyaga uchraydi. Ushbu usul birlamchi xom ashyoni yuklashda, shuningdek, chiqindilarni tushirishda qiyinchiliklar va noqulayliklar mavjud bo'lganda qo'llaniladi. Misol uchun, ezilgan somon yoki organik chiqindilarning katta o'lchamli briketlari emas.

2) Uzluksiz fermentatsiya.

Bunga kuniga bir necha marta xom ashyo bioreaktorga yuklangan va fermentatsiya oqava suvlari olib tashlangan holatlar kiradi.

3) Yarim uzluksiz fermentatsiya.

Bu biogaz reaktorlariga tegishli bo'lib, ular uchun vaqti-vaqti bilan teng bo'lmagan miqdorda turli xil xom ashyolarni qo'shish odatiy hisoblanadi. Bunday texnologik sxema ko'pincha Xitoyda kichik fermer xo'jaliklari tomonidan qo'llaniladi va qishloq xo'jaligini boshqarishning o'ziga xos xususiyatlari bilan bog'liq. ishlaydi. Yarim uzluksiz fermentatsiya uchun biogaz reaktorlari turli dizayn farqlariga ega bo'lishi mumkin. Ushbu tuzilmalar quyida muhokama qilinadi.

Sxema № 1. Ruxsat etilgan qopqoqli biogaz reaktori.

Dizayn xususiyatlari: bir binoda fermentatsiya kamerasi va biogaz saqlash inshootining kombinatsiyasi: pastki qismida xom ashyo fermenti; yuqori qismida biogaz saqlanadi.

Ishlash printsipi:

Biogaz suyuqlikdan chiqadi va uning gumbazidagi biogaz reaktorining qopqog'i ostida to'planadi. Biogaz bosimi suyuqlikning og'irligi bilan muvozanatlanadi. Gaz bosimi qanchalik katta bo'lsa, suyuqlik fermentatsiya kamerasidan shunchalik ko'p chiqadi. Gaz bosimi qanchalik past bo'lsa, fermentatsiya kamerasiga ko'proq suyuqlik kiradi. Biogaz reaktorining ishlashi paytida uning ichida doimo suyuqlik va gaz mavjud. Ammo har xil nisbatlarda.

Sxema № 2. Suzuvchi qopqoqli biogaz reaktori.

Sxema № 3. Ruxsat etilgan qopqoqli va tashqi gaz bakli biogaz reaktori.

Dizayn xususiyatlari: 1) suzuvchi qopqoq o'rniga alohida qurilgan gaz baki mavjud; 2) biogazning chiqish bosimi doimiy.

3-sxemaning afzalliklari: 1) ma'lum bir bosim ko'rsatkichini qat'iy talab qiladigan biogaz brülörlerinin ishlashi uchun ideal; 2) biogaz reaktorida past fermentatsiya faolligi bilan iste'molchiga barqaror va yuqori biogaz bosimini ta'minlash mumkin.

Mahalliy biogaz reaktorini qurish bo'yicha ko'rsatmalar.

GB/T 4750-2002 Mahalliy biogaz reaktorlari.

GB/T 4751-2002 Mahalliy biogaz reaktorlarining sifatini ta'minlash.

GB/T 4752-2002 Mahalliy biogaz reaktorlarini qurish qoidalari.

GB 175 -1999 Portlend tsement, oddiy portlend tsement.

GB 134-1999 Portlend shlakli tsement, vulqon tüf tsement va uchuvchi kul tsement.

GB 50203-1998 Dazmolni qurish va qabul qilish.

JGJ52-1992 Oddiy qumli beton uchun sifat standarti. Sinov usullari.

JGJ53-1992 Oddiy shag'al yoki shag'al beton uchun sifat standarti. Sinov usullari.

JGJ81 -1985 Oddiy betonning mexanik tavsiflari. Sinov usuli.

JGJ/T 23-1992 Betonning rebound siqish quvvatini sinash uchun texnik tavsif.

JGJ70 -90 minomyot. Asosiy xususiyatlar uchun sinov usuli.

GB 5101-1998 G'ishtlar.

GB 50164-92 Beton sifatini nazorat qilish.

Havo o'tkazmaydigan.

Biogaz reaktorining dizayni 8000 (yoki 4000 Pa) ichki bosimni ta'minlaydi. 24 soatdan keyin oqish darajasi 3% dan kam.

Reaktor hajmiga biogaz ishlab chiqarish birligi.

Qoniqarli biogaz ishlab chiqarish sharoitlari uchun reaktor hajmining har kub metriga 0,20-0,40 m 3 biogaz ishlab chiqarilsa, bu normal hisoblanadi.

Gazni saqlashning normal hajmi kunlik biogaz ishlab chiqarishning 50% ni tashkil qiladi.

Xavfsizlik koeffitsienti K=2,65 dan kam emas.

Oddiy xizmat muddati kamida 20 yil.

Jonli yuk 2 kN / m 2.

Poydevor strukturasining yuk ko'tarish qobiliyatining qiymati kamida 50 kPa.

Gaz baklari 8000 Pa dan ortiq bo'lmagan bosim uchun mo'ljallangan va suzuvchi qopqoq bilan 4000 Pa dan ortiq bo'lmagan bosim uchun mo'ljallangan.

Hovuz uchun maksimal bosim chegarasi 12000 Pa dan oshmaydi.

Reaktorning kamar kamarining minimal qalinligi 250 mm dan kam emas.

Reaktorning maksimal yuklanishi uning hajmining 90% ni tashkil qiladi.

Reaktorning konstruktsiyasi reaktor qopqog'i ostida gaz flotatsiyasi uchun joy mavjudligini nazarda tutadi, bu kunlik biogaz ishlab chiqarishning 50% ni tashkil qiladi.

Reaktorning hajmi 6 m 3, gaz oqimi tezligi 0,20 m 3 / m 3 / kun.

Ushbu chizmalarga muvofiq 4 m 3, 8 m 3, 10 m 3 hajmli reaktorlarni qurish mumkin. Buning uchun chizmalardagi jadvalda ko'rsatilgan tuzatish o'lchov qiymatlaridan foydalanish kerak.

Biogaz reaktorini qurishga tayyorgarlik.

Biogaz reaktorining turini tanlash fermentlangan xom ashyoning miqdori va xususiyatlariga bog'liq. Bundan tashqari, tanlov mahalliy gidrogeologik va iqlim sharoitiga va qurilish texnologiyasi darajasiga bog'liq.

Maishiy biogaz reaktori hojatxonalar va chorvachilik xonalari yaqinida 25 metrdan ortiq bo'lmagan masofada joylashgan bo'lishi kerak. Biogaz reaktorining joylashuvi er osti suvlari darajasi past bo'lgan qattiq zaminda shamol ostida va quyoshli bo'lishi kerak.

Biogaz reaktorining konstruksiyasini tanlash uchun quyidagi qurilish materiallarini sarf qilish jadvallaridan foydalaning.

3-jadval. Prefabrik beton panelli biogaz reaktori uchun material shkalasi

		Reaktor hajmi, m 3
		4	6	8	10
	Hajmi, m 3	1,828	2,148	2,508	2,956
	Tsement, kg	523	614	717	845
	Qum, m 3	0,725	0,852	0,995	1,172
	Shag'al, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553
	Hajmi, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Tsement, kg	158	197	222	265
	Qum, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
tsement pastasi	Tsement, kg	78	93	103	120
Materialning umumiy miqdori	Tsement, kg	759	904	1042	1230
	Qum, m 3	1,096	1,313	1,514	1,792
	Shag'al, m 3	1,579	1,856	2,167	2,553

4-jadval. Prefabrik beton biogaz reaktori uchun materiallar shkalasi

		Reaktor hajmi, m 3
		4	6	8	10
	Hajmi, m 3	1,540	1,840	2,104	2,384
	Tsement, kg	471	561	691	789
	Qum, m 3	0,863	0,990	1,120	1,260
	Shag'al, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
Prefabrik korpusni gipslash	Hajmi, m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Tsement, kg	158	197	222	265
	Qum, m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
tsement pastasi	Tsement, kg	78	93	103	120
Materialning umumiy miqdori	Tsement, kg	707	851	1016	1174
	Qum, m 3	1,234	1,451	1,639	1,880
	Shag'al, m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
Chelik materiallar	Chelik novda diametri 12 mm, kg	14	18,98	20,98	23,00
	Chelik armatura diametri 6,5 mm, kg	10	13,55	14,00	15,00

5-jadval. Quyma betondan tayyorlangan biogaz reaktori uchun materiallar shkalasi

		Reaktor hajmi, m 3
		4	6	8	10
	Hajmi, m 3	1,257	1,635	2,017	2,239
	Tsement, kg	350	455	561	623
	Qum, m 3	0,622	0,809	0,997	1,107
	Shag'al, m 3	0,959	1,250	1,510	1,710
Prefabrik korpusni gipslash	Hajmi, m 3	0,277	0,347	0,400	0,508
	Tsement, kg	113	142	163	208
	Qum, m 3	0,259	0,324	0,374	0,475
tsement pastasi	Tsement, kg	6	7	9	11
Materialning umumiy miqdori	Tsement, kg	469	604	733	842
	Qum, m 3	0,881	1,133	1,371	1,582
	Shag'al, m 3	0,959	1,250	1,540	1,710

6-jadval. Chizmalardagi belgilar.

Tavsif	Chizmalar bo'yicha belgilash
Materiallar:
Shtruba (erdagi xandaq)
Belgilar:
Chizilgan qismga havola. Yuqori raqam qism raqamini ko'rsatadi. Pastki raqam qismning batafsil tavsifi bilan chizilgan raqamini ko'rsatadi. Agar pastki raqam o'rniga "-" belgisi ko'rsatilgan bo'lsa, bu shuni ko'rsatadi batafsil tavsif tafsilotlar ushbu rasmda ko'rsatilgan.
Tafsilotlarni kesish. Qalin chiziqlar kesish tekisligini va ko'rish yo'nalishini, raqamlar esa ko'rsatadi identifikatsiya raqami kesma.
Ok radiusni ko'rsatadi. R harfidan keyingi raqamlar radiusning qiymatini bildiradi.
Umumiy:
Shunga ko'ra, ellipsoidning yarim katta o'qi va qisqa o'qi
Uzunlik

Biogaz reaktorlarining konstruksiyalari.

Xususiyatlari:

Asosiy hovuzning dizayn xususiyati turi.

Pastki qismida kirish oynasidan chiqish oynasiga qiyalik bor. Bu doimiy harakatlanuvchi oqimning shakllanishini ta'minlaydi. 1-9-sonli chizmalarda uch turdagi biogaz reaktor tuzilmalari ko'rsatilgan: A tipi, B tipi, S tipi.

A tipidagi biogaz reaktori: eng oddiy tartib. Suyuq moddani olib tashlash faqat chiqish oynasi orqali fermentatsiya kamerasi ichidagi biogaz bosimi kuchi bilan ta'minlanadi.

B tipidagi biogaz reaktori: Asosiy havza markazda vertikal quvur bilan jihozlangan bo'lib, u orqali ish paytida ehtiyojga qarab suyuq moddani etkazib berish yoki olib tashlash mumkin. Bundan tashqari, vertikal quvur orqali moddaning oqimini hosil qilish uchun ushbu turdagi biogaz reaktorlari asosiy hovuzning pastki qismida aks ettiruvchi (deflektor) to'sig'iga ega.

C tipidagi biogaz reaktori: B tipidagi reaktorga o‘xshash konstruksiyaga ega.Ammo u markaziy vertikal quvurga o‘rnatilgan oddiy pistonli qo‘l nasosi, shuningdek, asosiy hovuz tubidagi boshqa to‘siqlar bilan jihozlangan. Ushbu dizayn xususiyatlari ekspress sinovlarning soddaligi tufayli asosiy hovuzdagi asosiy texnologik jarayonlarning parametrlarini samarali nazorat qilish imkonini beradi. Shuningdek, biogaz reaktoridan biogaz bakteriyalarining donori sifatida foydalaning. Bunday turdagi reaktorda substratning diffuziyasi (aralashmasi) to'liqroq sodir bo'ladi, bu esa o'z navbatida biogaz unumini oshiradi.

Fermentatsiya xususiyatlari:

Jarayon payvandlash materialini tanlashdan iborat; birlamchi xom ashyoni tayyorlash (zichlikni suv bilan sozlash, kislotalilikni sozlash, payvandlash materialini kiritish); fermentatsiya (substratni aralashtirish va haroratni nazorat qilish).

Fermentatsiya materiali sifatida odam najasi, chorva go'ngi, qushlarning axlati ishlatiladi. Uzluksiz hazm qilish jarayoni bilan biogaz reaktorining samarali ishlashi uchun nisbatan barqaror sharoitlar yaratiladi.

Dizayn tamoyillari.

"Uchlik" tizimiga muvofiqligi (biogaz, hojatxona, ombor). Biogaz reaktori vertikal silindrsimon tankdir. Silindrsimon qismning balandligi H=1 m. Tankning yuqori qismida kemerli tonoz mavjud. Tonoz balandligining silindrsimon qismning diametriga nisbati f 1 /D=1/5. Pastki qismida kirish oynasidan chiqish oynasiga moyillik mavjud. Nishab burchagi 5 daraja.

Tankning dizayni qoniqarli fermentatsiya sharoitlarini ta'minlaydi. Substratning harakati tortishish bilan sodir bo'ladi. Tizim rezervuarning to'liq quvvatida ishlaydi va biogaz ishlab chiqarishni ko'paytirish orqali xom ashyoning turish vaqti bo'yicha o'zini boshqaradi. B va C tipidagi biogaz reaktorlarida substratni qayta ishlash uchun qo'shimcha qurilmalar mavjud.

Tankni xom ashyo bilan yuklash to'liq bo'lmasligi mumkin. Bu samaradorlikni yo'qotmasdan gaz sig'imini kamaytiradi.

Kam xarajat, qulay foydalanish, keng tarqatish.

Qurilish materiallari tavsifi.

Biogaz reaktorining devorlari, pastki qismi, kamarining materiali betondir.

Kvadrat qismlar, masalan, besleme kanali, g'ishtdan tayyorlanishi mumkin. Beton konstruktsiyalar beton aralashmani quyish orqali amalga oshirilishi mumkin, lekin yig'ma beton elementlardan (masalan: kirish oynasi qopqog'i, bakteriyalar qafasi, markaziy quvur) tayyorlanishi mumkin. Bakteriyalar qafasi ko'ndalang kesimida yumaloq bo'lib, ko'rshapalakdan iborat tuxum qobig'i o'ralgan holda joylashtirilgan.

Qurilish ishlarining ketma-ketligi.

Qoliplarni quyish usuli quyidagicha. Yerda kelajakdagi biogaz reaktorining konturi belgilanmoqda. Tuproq olib tashlanadi. Avval pastki qismi quyiladi. Pastki qismida halqa atrofida beton quyish uchun qolip o'rnatilgan. Devorlari qoliplar, so'ngra kemerli tonoz yordamida quyiladi. Forma po'lat, yog'och yoki g'isht bo'lishi mumkin. To'ldirish nosimmetrik tarzda amalga oshiriladi va mustahkamlik uchun tamping qurilmalari qo'llaniladi. Haddan tashqari oqadigan beton spatula bilan chiqariladi.

Qurilish chizmalari.

Qurilish 1-9-sonli chizmalar bo'yicha amalga oshiriladi.

Chizma 1. Biogaz reaktori 6 m 3 . A turi:

Chizma 2. Biogaz reaktori 6 m 3 . A turi:

Yig'ma beton plitalardan biogaz reaktorlarini qurish yanada ilg'or qurilish texnologiyasidir. Ushbu texnologiya o'lchov aniqligini amalga oshirish qulayligi, qurilish vaqtini va narxini kamaytirish tufayli yanada mukammaldir. Qurilishning asosiy xususiyati shundaki, reaktorning asosiy elementlari (kemerli tom, devorlar, kanallar, qopqoqlar) o'rnatish joyidan uzoqda ishlab chiqariladi, so'ngra ular o'rnatish joyiga tashiladi va katta chuqurda saytga yig'iladi. Bunday reaktorni yig'ishda asosiy e'tibor gorizontal va vertikal ravishda o'rnatishning to'g'riligiga, shuningdek, dumba bo'g'inlarining zichligiga qaratiladi.

Chizma 13. Biogaz reaktori 6 m 3 . Temir-beton plitalardan yasalgan biogaz reaktorining tafsilotlari:

Chizma 14. Biogaz reaktori 6 m 3 . Biogaz reaktorini yig'ish elementlari:

Chizma 15. Biogaz reaktori 6 m 3 . Temir-beton reaktor yig'ish elementlari: