Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Růst cen energií nás nutí přemýšlet o možnosti soběstačnosti. Jednou z možností je bioplynová stanice. S jeho pomocí se z hnoje, steliva a rostlinných zbytků získává bioplyn, který lze po vyčištění použít pro plynové spotřebiče (sporák, kotel), přečerpat do lahví a použít jako palivo pro automobily nebo elektrocentrály. Obecně platí, že zpracování hnoje na bioplyn může zajistit veškeré energetické potřeby domu nebo farmy.

Obecné zásady

Bioplyn je produkt, který se získává rozkladem organické hmoty. V procesu hniloby / fermentace se uvolňují plyny, jejichž sběrem můžete uspokojit potřeby své vlastní domácnosti. Zařízení, ve kterém tento proces probíhá, se nazývá „bioplynová stanice“.

V některých případech je výdej plynu nadměrný, poté je skladován v plynojemech - pro použití po dobu jeho nedostatečného množství. Při správné organizaci procesu plynu může být příliš mnoho plynu, pak lze jeho přebytek prodat. Dalším zdrojem příjmů jsou fermentované zbytky. Jedná se o vysoce účinné a bezpečné hnojivo – v procesu fermentace většina mikroorganismů odumře, semena rostlin ztrácejí svou klíčivost, vajíčka parazitů se stávají neživotaschopnými. Vývoz takových hnojiv na pole má pozitivní vliv na produktivitu.

Podmínky výroby plynu

Proces tvorby bioplynu nastává díky životně důležité činnosti různých druhů bakterií, které jsou obsaženy v samotném odpadu. Aby však mohli aktivně „pracovat“, musí vytvořit určité podmínky: vlhkost a teplotu. K jejich vytvoření se staví bioplynová stanice. Jedná se o komplex zařízení, jehož základem je bioreaktor, ve kterém dochází k rozkladu odpadu, který je doprovázen tvorbou plynu.

Existují tři způsoby zpracování hnoje na bioplyn:

  • Psychofilní režim. Teplota v bioplynové stanici je od +5°C do +20°C. Za takových podmínek je proces rozkladu pomalý, plynu vzniká hodně, jeho kvalita je nízká.
  • Mezofilní. Jednotka přejde do tohoto režimu při teplotách od +30°C do +40°C. V tomto případě se mezofilní bakterie aktivně množí. V tomto případě se tvoří více plynu, proces zpracování trvá méně času - od 10 do 20 dnů.
  • Termofilní. Tyto bakterie se množí při teplotách nad +50°C. Proces je nejrychlejší (3-5 dní), výtěžnost plynu největší (za ideálních podmínek lze z 1 kg dodávky získat až 4,5 litru plynu). Většina referenčních tabulek pro výtěžnost plynu ze zpracování je uvedena speciálně pro tento režim, takže při použití jiných režimů se vyplatí upravit směrem dolů.

Nejobtížněji implementovatelná v bioplynových stanicích je termofilní režim. To vyžaduje kvalitní tepelnou izolaci bioplynové stanice, vytápění a systém regulace teploty. Ale na výstupu získáme maximum bioplynu. Dalším znakem termofilního zpracování je nemožnost překládky. Zbývající dva režimy – psychofilní a mezofilní – umožňují denně přidávat čerstvou porci připravených surovin. Ale v termofilním režimu krátká doba zpracování umožňuje rozdělení bioreaktoru do zón, ve kterých bude zpracován jeho podíl surovin s různou dobou nakládání.

Schéma bioplynové stanice

Základem bioplynové stanice je bioreaktor nebo bunkr. Probíhá v ní proces fermentace a hromadí se v ní vzniklý plyn. Dále je zde nakládací a vykládací bunkr, vzniklý plyn je odváděn potrubím vloženým do horní části. Na řadu přichází systém zušlechťování plynu - jeho čištění a zvyšování tlaku v plynovodu na pracovní.

Pro mezofilní a termofilní režimy je k dosažení požadovaných režimů nutný také systém ohřevu bioreaktoru. K tomu se obvykle používají plynové kotle. Z něj jde potrubní systém do bioreaktoru. Obvykle se jedná o polymerové trubky, protože jsou nejlépe snášeny v agresivním prostředí.

Bioplynová stanice také potřebuje systém pro míchání látky. Při fermentaci se nahoře tvoří tvrdá kůrka, usazují se těžké částice. To vše dohromady zhoršuje proces tvorby plynu. Pro udržení homogenního stavu zpracovávané hmoty jsou nezbytná míchadla. Mohou být mechanické nebo dokonce ruční. Lze spustit pomocí časovače nebo ručně. Vše záleží na tom, jak je bioplynová stanice vyrobena. Automatizovaný systém je dražší na instalaci, ale provoz vyžaduje minimální pozornost.

Bioplynová stanice podle typu umístění může být:

  • Nad zemí.
  • Polozapuštěné.
  • Prohloubené.

Nákladnější instalace zapuštěných - vyžaduje velké množství zemních prací. Ale při použití v našich podmínkách jsou lepší - je jednodušší organizovat izolaci, menší náklady na vytápění.

Co se dá recyklovat

Bioplynová stanice je v podstatě všežravá – lze zpracovat jakoukoli organickou hmotu. Vhodný je jakýkoli hnůj a moč, rostlinné zbytky. Detergenty, antibiotika, chemikálie negativně ovlivňují proces. Je žádoucí minimalizovat jejich přísun, protože zabíjejí flóru, která se zabývá zpracováním.

Dobytčí hnůj je považován za ideální, protože obsahuje velké množství mikroorganismů. Pokud na farmě nejsou žádné krávy, je vhodné při zavážení bioreaktoru přidat část podestýlky, aby se substrát obohatil potřebnou mikroflórou.Rostlinné zbytky jsou předem rozdrceny, zředěny vodou. V bioreaktoru se mísí rostlinné suroviny a exkrementy. Zpracování takového „tankování“ trvá déle, ale na výstupu při správném režimu máme nejvyšší výtěžnost produktu.

Detekce polohy

Aby se minimalizovaly náklady na organizaci procesu, má smysl umístit bioplynovou stanici blízko zdroje odpadu – poblíž budov, kde se chovají ptáci nebo zvířata. Je žádoucí vyvinout konstrukci tak, aby k zatížení docházelo gravitací. Z kravína nebo vepřína lze pod svahem položit potrubí, kterým bude hnůj samospádem proudit do bunkru. To značně zjednodušuje údržbu reaktoru a také odstraňování hnoje.

Obvykle se budovy se zvířaty nacházejí v určité vzdálenosti od obytné budovy. Vyrobený plyn proto bude muset být převeden ke spotřebitelům. Ale je levnější a snazší natáhnout jedno plynové potrubí, než organizovat linku na dopravu a nakládání hnoje.

Bioreaktor

Na nádrž na zpracování hnoje jsou poměrně přísné požadavky:

  • Musí být nepropustný pro vodu a plyny. Vodotěsnost musí fungovat oběma způsoby: kapalina z bioreaktoru nesmí kontaminovat půdu a podzemní voda nesmí měnit skupenství fermentované hmoty.
  • Bioreaktor musí mít vysokou pevnost. Musí odolat hmotnosti polotekutého substrátu, tlaku plynu uvnitř nádoby a tlaku půdy působícího zvenčí. Obecně platí, že při stavbě bioreaktoru je třeba věnovat zvláštní pozornost jeho síle.

  • Snadná obsluha. Výhodnější použití válcových nádob - horizontální nebo vertikální. V nich lze míchání organizovat v celém objemu, netvoří se v nich stagnující zóny. Obdélníkové nádoby se snadněji realizují při stavbě vlastníma rukama, ale často se v jejich rozích tvoří praskliny a substrát tam stagnuje.V rozích je velmi problematické míchat.

Všechny tyto požadavky na stavbu bioplynové stanice musí být splněny, protože zajišťují bezpečnost a vytvářejí běžné podmínky pro zpracování kejdy na bioplyn.

Z jakých materiálů lze vyrobit

Odolnost vůči agresivnímu prostředí je hlavním požadavkem na materiály, ze kterých lze kontejnery vyrábět. Substrát v bioreaktoru může být kyselý nebo alkalický. V souladu s tím materiál, ze kterého je nádoba vyrobena, musí dobře snášet různá prostředí.

Neexistuje mnoho materiálů, které odpovídají na tyto požadavky. První, co mě napadne, je kov. Je odolný, lze z něj vyrobit nádobu libovolného tvaru. Co je dobré, můžete použít hotovou nádobu - nějakou starou nádrž. V tomto případě zabere výstavba bioplynové stanice velmi málo času. Nedostatek kovu - reaguje s chemicky aktivními látkami a začíná se rozkládat.Pro neutralizaci tohoto mínusu je kov pokryt ochranným povlakem.

Výbornou možností je nádrž polymerního bioreaktoru. Plast je chemicky neutrální, nehnije, nerezaví. Jen je třeba vybírat z takových materiálů, které vydrží mrazení a zahřátí na dostatečně vysoké teploty. Stěny reaktoru by měly být silné, nejlépe vyztužené skelným vláknem. Takové nádoby nejsou levné, ale vydrží dlouho.

Levnější variantou je bioplynová stanice s nádrží z cihel, betonových bloků, kamene. Aby zdivo vydrželo vysoké zatížení, je nutné zdivo vyztužit (v každé 3-5 řadě, podle tloušťky stěny a materiálu). Po dokončení procesu montáže stěn je nutná následná vícevrstvá úprava stěn uvnitř i vně, aby byla zajištěna nepropustnost vody a plynu. Stěny jsou omítnuty cemento-pískovou kompozicí s přísadami (přísadami), které poskytují požadované vlastnosti.

Dimenzování reaktoru

Objem reaktoru závisí na zvolené teplotě pro zpracování hnoje na bioplyn. Nejčastěji se volí mezofilní - je snadnější na údržbu a vyplývá z toho možnost každodenního dobíjení reaktoru. Produkce bioplynu po dosažení normálního režimu (asi 2 dny) je stabilní, bez nárazů a poklesů (při vytvoření normálních podmínek). V tomto případě má smysl spočítat objem bioplynové stanice v závislosti na množství kejdy vytvořené na farmě za den. Vše se snadno spočítá na základě průměrných dat.

Plemeno zvířatObjem exkrementů za denPočáteční vlhkost
KRS55kg86%
Prase4,5kg86%
Kuře0,17kg75%

Rozklad hnoje při mezofilních teplotách trvá 10 až 20 dní. Podle toho se objem vypočítá vynásobením 10 nebo 20. Při výpočtu je třeba vzít v úvahu množství vody, které je nutné k uvedení substrátu do ideálního stavu – jeho vlhkost by měla být 85-90 %. Nalezený objem se zvětší o 50%, protože maximální zatížení by nemělo přesáhnout 2/3 objemu nádrže - plyn by se měl hromadit pod stropem.

Na farmě je například 5 krav, 10 prasat a 40 kuřat. Ve skutečnosti se vytvoří 555 kg + 104,5 kg + 400,17 kg=275 kg + 45 kg + 6,8 kg=326,8 kg. Chcete-li slepičí trus dostat na vlhkost 85 %, musíte přidat o něco více než 5 litrů vody (to je dalších 5 kg). Celková hmotnost je 331,8 kg. Pro zpracování za 20 dní je nutné: 331,8 kg20 \u003d 6636 kg - asi 7 kostek pouze pro substrát. Nalezený údaj vynásobíme 1,5 (zvýšení o 50 %), dostaneme 10,5 kubických metrů.Toto bude odhadovaný objem reaktoru bioplynové stanice.

Nakládání a vykládání

Nakládací a vykládací poklopy vedou přímo do nádrže bioreaktoru. Aby byl substrát rovnoměrně rozmístěn po celé ploše, vyrábí se na opačných koncích nádoby.

V podzemní instalaci bioplynové stanice se nakládací a vykládací potrubí přibližuje k tělesu pod ostrým úhlem. Kromě toho by spodní konec trubky měl být pod hladinou kapaliny v reaktoru. Tím se zabrání vnikání vzduchu do nádoby. Na potrubí jsou také instalovány otočné nebo uzavírací ventily, které jsou v normální poloze uzavřeny. Jsou otevřeny pouze pro nakládku nebo vykládku.

Vzhledem k tomu, že hnůj může obsahovat velké kusy (podestýlka, stébla trávy atd.), potrubí malého průměru se často ucpe.Proto pro nakládku a vykládku musí mít průměr 20-30 cm Musí být instalovány před zahájením prací na izolaci bioplynové stanice, ale až po instalaci nádoby na místo.

Nejpohodlnější způsob provozu bioplynové stanice je s pravidelným nakládáním a vykládáním substrátu. Tuto operaci lze provádět jednou denně nebo jednou za dva dny. Hnůj a další složky se předsbírají ve skladovací nádrži, kde se uvedou do požadovaného stavu - rozdrtí, v případě potřeby navlhčí a promísí. Pro usnadnění může mít tato nádoba mechanické míchadlo. Připravený substrát se nalije do přijímacího poklopu. Pokud umístíte přijímací nádobu na slunce, substrát se předehřeje, což sníží náklady na udržení požadované teploty.

Instalační hloubku přijímací násypky je žádoucí vypočítat tak, aby do ní odpad proudil samospádem. Totéž platí pro vykládku do bioreaktoru. Nejlepším případem je, pokud se připravený substrát pohybuje gravitací. A klapka to během přípravy zablokuje.

Pro zajištění těsnosti bioplynové stanice musí mít poklopy na násypce a ve vykládacím prostoru těsnící pryžové těsnění. Čím méně vzduchu bude v nádrži, tím čistší bude plyn na výstupu.

Sběr a likvidace bioplynu

Bioplyn je z reaktoru odváděn potrubím, jehož jeden konec je pod střechou, druhý je obvykle spouštěn do vodního uzávěru. Jedná se o nádobu s vodou, do které je odváděn vzniklý bioplyn. Ve vodním uzávěru je druhá trubka - je nad hladinou kapaliny. Vychází do něj více čistého bioplynu. Na výstupu z jejich bioreaktoru je instalován uzavírací plynový ventil. Nejlepší varianta je míč.

Jaké materiály lze použít pro přepravní soustavu plynu? Pozinkované kovové trubky a plynové trubky z HDPE nebo PPR. Musí zajistit těsnost, švy a spoje se kontrolují mýdlovou pěnou. Celé potrubí je sestaveno z trubek a tvarovek stejného průměru.Bez kontrakcí a expanzí.

Čištění nečistot

Přibližné složení výsledného bioplynu je:

  • metan - až 60 %;
  • oxid uhličitý - 35%;
  • ostatní plynné látky (včetně sirovodíku, který dodává plynu nepříjemný zápach) - 5%.

Aby bioplyn nezapáchal a dobře hořel, je nutné z něj odstranit oxid uhličitý, sirovodík a vodní páru. Oxid uhličitý se odstraní ve vodním uzávěru, pokud se na dno zařízení přidá hašené vápno. Tato záložka se bude muset pravidelně měnit (jak plyn začíná hořet, je čas ji změnit).

Odvodnění plynu lze provést dvěma způsoby - zhotovením hydraulických těsnění v plynovodu - vložením zakřivených úseků pod hydraulické těsnění do potrubí, ve kterých se bude hromadit kondenzát. Nevýhodou tohoto způsobu je nutnost pravidelného vyprazdňování vodního uzávěru – při velkém množství nasbírané vody může blokovat průchod plynu.

Druhý způsob je dát filtr se silikagelem. Princip je stejný jako u vodního uzávěru - plyn je přiváděn do silikagelu, vysušený zpod krytu. Při tomto způsobu sušení bioplynu je třeba pravidelně sušit silikagel. K tomu je třeba ji nějakou dobu ohřát v mikrovlnné troubě. Zahřeje se, vlhkost se odpaří. Můžete usnout a znovu použít.

K odstranění sirovodíku se používá filtr naplněný kovovými hoblinami. Do kontejneru můžete vložit staré kovové žínky. Čištění probíhá přesně stejným způsobem: plyn se přivádí do spodní části nádoby naplněné kovem. Při průchodu je očištěn od sirovodíku, shromažďuje se v horní volné části filtru, odkud je vypouštěn dalším potrubím / hadicí.

Zásobník plynu a kompresor

Bioplyn, který byl vyčištěn, vstupuje do skladovací nádrže - zásobníku plynu. Může to být uzavřený plastový sáček, plastový kontejner.Hlavní podmínkou je plynopropustnost, na tvaru a materiálu nezáleží. Bioplyn je skladován v plynojemu. Z něj je pomocí kompresoru plyn pod určitým tlakem (nastaveným kompresorem) již dodáván spotřebiteli - do plynového sporáku nebo kotle. Tento plyn lze také využít k výrobě elektřiny pomocí generátoru.

Pro vytvoření stabilního tlaku v systému za kompresorem je vhodné nainstalovat přijímač - malé zařízení pro vyrovnávání tlakových rázů.

Míchadla

Aby bioplynová stanice normálně fungovala, je nutné pravidelně promíchávat kapalinu v bioreaktoru. Tento jednoduchý proces řeší mnoho problémů:

  • smíchá čerstvou dávku s kolonií bakterií;
  • podporuje uvolňování výfukových plynů;
  • vyrovnává teplotu kapaliny, kromě teplejších a chladnějších oblastí;
  • udržuje jednotný substrát tím, že zabraňuje některým složkám usazovat se nebo plavat.

Malá provizorní bioplynová stanice má obvykle mechanická míchadla, která jsou poháněna silou svalů. V systémech s velkým objemem mohou být míchadla poháněna motory, které jsou spínány časovačem.

Druhým způsobem je promíchat kapalinu tak, že jí prochází část vytvořeného plynu. K tomu se po opuštění metanádrže umístí odpaliště a část plynu se nalije do spodní části reaktoru, odkud vystupuje trubicí s otvory. Tuto část plynu nelze považovat za spotřebu, protože stále znovu vstupuje do systému a v důsledku toho končí v plynové nádrži.

Třetím způsobem míchání je použití fekálních čerpadel k čerpání substrátu zespodu, vylévání nahoře. Nevýhodou tohoto způsobu je závislost na dostupnosti elektřiny.

Vytápěcí systém a tepelná izolace

Bez zahřívání zpracované kejdy se budou množit psychofilní bakterie. Proces zpracování v tomto případě bude trvat 30 dní a výtěžek plynu bude malý. V létě je za přítomnosti tepelné izolace a předehřívání zátěže možné dosáhnout teplot až 40 stupňů, kdy začíná vývoj mezofilních bakterií, ale v zimě je taková instalace prakticky nefunkční - procesy jsou velmi pomalé. Při teplotách pod +5°C prakticky mrznou.

Co ohřívat a kam umístit

Pro nejlepší výsledky použijte teplo. Nejracionálnější - ohřev vody z kotle. Kotel může pracovat na elektřinu, pevná nebo kapalná paliva, lze jej provozovat i na vyrobený bioplyn. Maximální teplota, na kterou musí být voda ohřátá, je +60°C. Teplejší potrubí může způsobit přilnutí částic k povrchu, což má za následek sníženou účinnost ohřevu.

Bioplynová stanice může být vytápěna standardními radiátory, pouze trubkami stočenými do spirály, svařenými registry. Je lepší použít polymerní trubky - kov-plast nebo polypropylen. Vhodné jsou také vlnité trubky z nerezové oceli, které se snáze pokládají, zejména ve válcových vertikálních bioreaktorech, ale vlnitý povrch vyvolává usazování sedimentů, což není příliš dobré pro přenos tepla.

Aby se snížila možnost usazování částic na topných tělesech, jsou umístěny v zóně míchadla. Pouze v tomto případě je nutné vše navrhnout tak, aby se mixér nemohl dotýkat potrubí. Často se zdá, že je lepší umístit topidla zespodu, ale praxe ukázala, že kvůli usazeninám na dně je takové vytápění neefektivní. Proto je racionálnější umístit ohřívače na stěny metanádrže bioplynové stanice.

Metody ohřevu vody

Podle způsobu uspořádání potrubí může být vytápění vnější nebo vnitřní.Při umístění uvnitř je vytápění účinné, ale oprava a údržba ohřívačů není možná bez vypnutí a odčerpání systému. Zvláštní pozornost je proto věnována výběru materiálů a kvalitě spojů.

Pokud jsou topidla umístěna venku, je potřeba více tepla (náklady na ohřev obsahu bioplynové stanice jsou mnohem vyšší), protože velké množství tepla se spotřebuje na vytápění stěn. Systém je však vždy k dispozici pro opravu a vytápění je rovnoměrnější, protože médium je ohříváno od stěn. Dalším plusem tohoto řešení je, že míchadla nemohou poškodit topný systém.

Jak zateplit

Na dno jámy se nejprve nasype vyrovnávací vrstva písku, poté tepelně izolační vrstva. Může to být hlína smíchaná se slámou a keramzitem, struska. Všechny tyto složky mohou být smíchány, mohou být nality v samostatných vrstvách. Jsou srovnané k horizontu, kapacita bioplynové stanice je instalována.

Boky bioreaktoru lze izolovat moderními materiály nebo klasickými staromódními metodami. Ze staromódních metod - potahování hlínou a slámou. Nanáší se v několika vrstvách.

Z moderních materiálů je možné použít vysokohustotní extrudovaný pěnový polystyren, nízkohustotní pórobetonové tvárnice, pěnovou polyuretanovou pěnu. Technologicky nejpokročilejší je v tomto případě polyuretanová pěna (PPU), ale služby pro její aplikaci nejsou levné. Ale ukazuje se bezproblémová tepelná izolace, která minimalizuje náklady na vytápění. Existuje další tepelně izolační materiál - pěnové sklo. Je velmi drahý v deskách, ale jeho bitva nebo drobek stojí poměrně dost a jeho vlastnosti jsou téměř dokonalé: neabsorbuje vlhkost, nebojí se mrazu, dobře snáší statické zatížení a má nízkou tepelnou vodivost.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Tipy a triky