بیوگاز گازی است که از تخمیر متان زیست توده تولید می شود. تجزیه زیست توده به اجزاء تحت تأثیر 3 نوع باکتری اتفاق می افتد. در زنجیره غذایی، باکتری های بعدی از مواد زائد قبلی تغذیه می کنند. نوع اول باکتری هیدرولیتیک، دوم اسیدساز، سوم متان ساز است. در تولید بیوگاز نه تنها باکتری های کلاس متانوژن بلکه هر سه گونه نقش دارند.

ترکیب بیوگاز

55%-75% متان، 25%-45% CO2، مقادیر کمی H2 و H2S. پس از خالص سازی بیوگاز از CO2، بیومتان به دست می آید. بیومتان یک آنالوگ کامل گاز طبیعی است. تنها تفاوت در مبدا است.

مواد اولیه برای دریافت

ضایعات آلی: کود، غلات و ملاس پس از الکل، غلات آبجو، تفاله چغندر، لجن مدفوع، ماهی و ضایعات کشتارگاهی (خون، چربی، روده، کانیگا)، علف، زباله های خانگی، ضایعات لبنی - لاکتوز، آب پنیر، ضایعات تولیدی بیودیزل - گلیسیرین فنی از تولید بیودیزل از کلزا، ضایعات حاصل از تولید آب میوه - تفاله میوه، توت، تفاله انگور، جلبک، ضایعات تولید نشاسته و ملاس - خمیر و شربت، ضایعات حاصل از فرآوری سیب زمینی، تولید چیپس - لایه برداری، پوست، غده های پوسیده.

بازده بیوگاز به محتوای ماده خشک و نوع ماده اولیه مصرفی بستگی دارد. از یک تن کود دامی، 30-50 مترمکعب بیوگاز با محتوای متان 60 به دست می آید. 150-500 متر مکعب بیوگاز از انواع مختلف گیاهان با محتوای متان تا 70٪. حداکثر مقدار بیوگاز 1300 متر مکعب با محتوای متان تا 87 استرا می توان از چربی به دست آورد.

در محاسبات بیوگاز از مفهوم ماده خشک (CB یا انگلیسی TS) یا باقیمانده خشک (CO) استفاده می شود. آب موجود در زیست توده گاز تولید نمی کند.

از 1 کیلوگرم ماده خشک، از 300 تا 500 لیتر بیوگاز به دست می آید.

برای محاسبه بازده بیوگاز از یک ماده خام خاص، انجام آزمایش های آزمایشگاهی یا نگاهی به داده های مرجع و تعیین محتوای چربی ها، پروتئین ها و کربوهیدرات ها ضروری است. هنگام تعیین دومی، دانستن درصد موادی که به سرعت تجزیه می شوند (فروکتوز، شکر، ساکارز، نشاسته) و به سختی تجزیه می شوند (به عنوان مثال، سلولز، همی سلولز، لیگنین) مهم است. پس از تعیین محتوای عناصر، خروجی گاز برای هر یک به طور جداگانه محاسبه و سپس خلاصه می شود.

پیش از این، زمانی که علم بیوگاز وجود نداشت و بیوگاز با کود دامی همراه بود، از مفهوم "واحد حیوانی" استفاده می شد. امروزه، زمانی که آنها یاد گرفتند که چگونه بیوگاز را از هر چیز ارگانیک دریافت کنند، این مفهوم دور شده و دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرد.

علاوه بر ضایعات، بیوگاز می‌تواند از محصولات انرژی‌زای مخصوص رشد یافته، مانند ذرت سیلو یا سیلف تولید شود. خروجی گاز می تواند تا 500 متر مکعب در هر تن برسد.

داستان

بشر برای مدت طولانی یاد گرفته است که از بیوگاز استفاده کند. در هزاره دوم ق.م. نیروگاه های بیوگاز اولیه قبلاً در قلمرو آلمان مدرن وجود داشته است. آلمان ها که در تالاب های حوضه البه زندگی می کردند، اژدهاها را در گیره هایی در باتلاق تصور می کردند. آنها معتقد بودند که گاز قابل احتراق جمع شده در چاله های باتلاق، نفس بدبوی اژدها است. برای دلجویی از اژدها، قربانی ها و غذای باقی مانده به باتلاق انداخته شد. مردم معتقد بودند که اژدها شب می آید و نفسش در چاله ها باقی می ماند. آلمان ها به فکر دوختن سایبان ها از چرم، پوشاندن باتلاق با آنها، انتقال گاز از طریق لوله های چرمی به خانه خود و سوزاندن آن برای پخت و پز بودند. این قابل درک است، زیرا یافتن هیزم خشک دشوار بود و گاز مرداب (بیوگاز) این مشکل را کاملاً حل کرد.

در قرن هفدهم، یان باپتیست ون هلمونت کشف کرد که زیست توده در حال پوسیدگی گازهای قابل اشتعال منتشر می کند. الساندرو ولتا در سال 1776 به این نتیجه رسید که بین مقدار زیست توده در حال پوسیدگی و مقدار گاز آزاد شده رابطه وجود دارد. در سال 1808، سر همفری دیوی متان را در بیوگاز کشف کرد.

اولین کارخانه بیوگاز مستند در بمبئی هند در سال 1859 ساخته شد. در سال 1895، بیوگاز در بریتانیا برای روشنایی خیابان ها استفاده شد. در سال 1930، با توسعه میکروبیولوژی، باکتری های دخیل در فرآیند تولید بیوگاز کشف شدند.

بوم شناسی

تولید بیوگاز به جلوگیری از انتشار متان در جو کمک می کند. کود دامی فرآوری شده به عنوان کود در کشاورزی استفاده می شود. این باعث کاهش استفاده از کودهای شیمیایی، کاهش بار روی آب های زیرزمینی می شود.

متان 21 برابر بیشتر از CO2 اثر گلخانه ای دارد و به مدت 12 سال در جو باقی می ماند. جذب متان بهترین راه کوتاه مدت برای جلوگیری از گرم شدن زمین است.

تولید

در مجموع، در حال حاضر حدود 60 نوع فناوری تولید بیوگاز در جهان استفاده یا توسعه یافته است. رایج ترین روش هضم بی هوازی در متاتنک ها یا ستون های بی هوازی است (این اصطلاح در روسی ایجاد نشده است). بخشی از انرژی دریافتی در نتیجه استفاده از بیوگاز برای پشتیبانی از فرآیند هدایت می شود (تا 15-20٪ در زمستان). در کشورهایی که آب و هوای گرم دارند، نیازی به گرم کردن مخزن متان نیست. باکتری ها زیست توده را در دمای 25 تا 70 درجه سانتی گراد به متان تبدیل می کنند.

برای تخمیر برخی از انواع مواد خام به شکل خالص آنها، یک فناوری دو مرحله ای خاص مورد نیاز است. به عنوان مثال، فضولات پرندگان، مایعات تقطیر، در یک راکتور معمولی به بیوگاز تبدیل نمی شوند. برای پردازش چنین مواد خام، یک راکتور هیدرولیز اضافی مورد نیاز است. چنین راکتوری به شما امکان می دهد سطح اسیدیته را کنترل کنید، بنابراین باکتری ها به دلیل افزایش محتوای اسیدها یا قلیایی ها نمی میرند.

به دست آوردن بیوگاز از نظر اقتصادی با پردازش یک جریان ثابت زباله، به عنوان مثال، در مزارع دامداری توجیه می شود.

گاز محل دفن زباله یکی از انواع بیوگاز است. در محل های دفن زباله از زباله های خانگی شهری به دست می آید.

کاربرد

بیوگاز به عنوان سوخت برای تولید برق، گرما یا بخار و یا به عنوان سوخت خودرو استفاده می شود. در هند، ویتنام، نپال و سایر کشورها، نیروگاه های کوچک (تک خانواده) بیوگاز ساخته می شود. گازی که تولید می کنند برای پخت و پز استفاده می شود.

کارخانه های بیوگاز را می توان به عنوان تاسیسات تصفیه در مزارع، مرغداری ها، کارخانه های تقطیر، کارخانه های قند، کارخانه های فرآوری گوشت نصب کرد. یک نیروگاه بیوگاز می تواند جایگزین یک کارخانه دامپزشکی و بهداشتی شود. آن ها مردار را می توان به جای تولید پودر گوشت و استخوان در بیوگاز دفع کرد.

اکثر نیروگاه های کوچک بیوگاز در چین واقع شده اند - بیش از 10 میلیون (در پایان دهه 1990). آنها سالانه حدود 7 میلیارد متر مکعب بیوگاز تولید می کنند که سوخت حدود 60 میلیون کشاورز را تامین می کند. در هند، 3.8 میلیون نیروگاه کوچک بیوگاز از سال 1981 نصب شده است.

در پایان سال 2006، حدود 18 میلیون نیروگاه بیوگاز در چین مشغول به کار بودند. استفاده از آنها امکان جایگزینی 10.9 میلیون تن سوخت مرجع را فراهم می کند.

در میان کشورهای صنعتی، جایگاه پیشرو در تولید و استفاده از بیوگاز از نظر شاخص های نسبی متعلق به دانمارک است - بیوگاز تا 18٪ در کل تراز انرژی آن را اشغال می کند. به طور مطلق، از نظر تعداد تاسیسات متوسط ​​و بزرگ، آلمان موقعیت پیشرو را اشغال می کند - 8000 هزار واحد. در اروپای غربی، حداقل نیمی از تمام مرغداری ها با بیوگاز گرم می شوند.

ولوو و اسکانیا اتوبوس هایی با موتورهای بیوگاز می سازند. چنین اتوبوس هایی به طور فعال در شهرهای سوئیس استفاده می شود: برن، بازل، ژنو، لوسرن و لوزان. بر اساس پیش بینی انجمن صنعت گاز سوئیس تا سال 2010، 10 درصد از وسایل نقلیه در سوئیس با بیوگاز کار خواهند کرد.

گاز به طور گسترده ای هم برای صنعت، از جمله مواد شیمیایی (به عنوان مثال، مواد خام برای تولید پلاستیک) و هم در زندگی روزمره استفاده می شود. در شرایط خانگی از گاز برای گرمایش ساختمان های مسکونی خصوصی و آپارتمانی، پخت و پز، گرمایش آب، به عنوان سوخت خودروها و غیره استفاده می شود.

از دیدگاه زیست محیطی، گاز یکی از تمیزترین انواع سوخت است. در مقایسه با سایر انواع سوخت، کمترین میزان انتشار مواد مضر است.

اما اگر در مورد گاز صحبت کنیم، به طور خودکار گاز طبیعی استخراج شده از روده های زمین است.

یک روز به طور تصادفی در یک روزنامه به مقاله ای برخوردم که می گفت چگونه یک پدربزرگ یک تاسیسات نه چندان دشوار را مونتاژ کرده و از کود گاز می گیرد. این موضوع خیلی برام جالب بود. و من می خواهم در مورد این جایگزین برای گاز طبیعی صحبت کنم - این بیوگاز است. من فکر می کنم که این موضوع برای مردم عادی و به خصوص برای کشاورزان بسیار جالب و مفید است.

در مزرعه هر مزرعه دهقانی، می توانید نه تنها از انرژی باد، خورشید، بلکه بیوگاز نیز استفاده کنید.

بیوگاز- سوخت گازی، محصول تجزیه میکروبیولوژیکی بی هوازی مواد آلی. فناوری تولید گاز روشی سازگار با محیط زیست و بدون زباله برای پردازش، بازیافت و ضدعفونی ضایعات آلی مختلف با منشاء گیاهی و حیوانی است.

ماده خام برای تولید بیوگاز کود معمولی، برگ، چمن، به طور کلی، هر گونه زباله آلی است: بالا، زباله های مواد غذایی، برگ های افتاده.

گاز حاصل - متان - نتیجه فعالیت حیاتی باکتری های متان است. از متان - به آن گاز مرداب یا آتش سوزی نیز می گویند، 90-98٪ از گاز طبیعی تشکیل شده است که در زندگی روزمره استفاده می شود.

ساخت کارخانه گاز بسیار آسان است. ما به ظرف اصلی نیاز داریم، می توانید آن را خودتان جوش دهید یا از نوعی آماده استفاده کنید، می تواند هر چیزی باشد. در طرفین مخزن، برای استفاده از نصب در فصل سرد، باید عایق حرارتی نصب کنید. از بالا چند دریچه درست می کنیم. از یکی از آنها لوله هایی را برای تخلیه گاز وصل می کنیم. برای فرآیند تخمیر فشرده و تکامل گاز، مخلوط باید به صورت دوره ای هم زده شود. بنابراین، شما باید یک دستگاه مخلوط کن نصب کنید. علاوه بر این، گاز باید جمع آوری و ذخیره شود یا برای هدف مورد نظر استفاده شود. برای جمع آوری گاز می توانید از محفظه ماشین معمولی استفاده کنید و سپس در صورت وجود کمپرسور آن را فشرده و به داخل سیلندرها پمپ کنید.

اصل کار بسیار ساده است: کود از طریق یک دریچه بارگیری می شود. در داخل، این زیست توده توسط باکتری های متان ویژه تجزیه می شود. برای فشرده‌تر کردن فرآیند، محتویات باید مخلوط شده و ترجیحاً گرم شوند. برای گرمایش می توانید لوله هایی را نصب کنید که آب گرم باید در داخل آنها گردش کند. متان آزاد شده در اثر فعالیت حیاتی باکتری ها از طریق لوله ها وارد اتاقک خودرو می شود و زمانی که مقدار کافی از آن انباشته شد به کمک کمپرسور آن را فشرده و به داخل سیلندرها پمپ می کنیم.

در هوای گرم یا زمانی که از گرمایش مصنوعی استفاده می شود، گیاه می تواند مقدار نسبتاً زیادی گاز، حدود 8 متر مکعب در روز تولید کند.

همچنین می توان گاز را از زباله های خانگی از محل های دفن زباله به دست آورد، اما مواد شیمیایی مورد استفاده در زندگی روزمره مشکل ساز هستند.

باکتری متان در روده حیوانات و در نتیجه در کود حیوانی یافت می شود. اما برای اینکه آنها شروع به کار کنند، لازم است تعامل آنها با اکسیژن محدود شود، زیرا فعالیت حیاتی آنها را کاهش می دهد. به همین دلیل است که باید تأسیسات ویژه ای ایجاد کرد تا باکتری ها با هوا تماس نگیرند.

در بیوگاز حاصل، غلظت متان کمی کمتر از گاز طبیعی است، بنابراین، هنگام سوزاندن، گرمای کمی تولید می کند. هنگام سوزاندن 1 متر مکعب گاز طبیعی، 7-7.5 Gcal آزاد می شود، در حالی که با بیوگاز - 6-6.5 Gcal.

این گاز هم برای گرمایش (هنوز اطلاعات کلی در مورد گرمایش داریم) و هم برای استفاده در اجاق های خانگی مناسب است. هزینه بیوگاز کم است و در برخی موارد عملاً صفر است اگر همه چیز از مواد بداهه ساخته شده باشد و مثلاً یک گاو نگه دارید.

زباله های حاصل از تولید گاز بیوهوموس است - کود آلی که در آن، در فرآیند پوسیدگی بدون دسترسی به اکسیژن، همه چیز از دانه های علف های هرز پوسیده می شود و تنها ریز عناصر مفید لازم برای گیاهان باقی می ماند.

در خارج از کشور حتی روش هایی برای ایجاد میدان های گاز مصنوعی وجود دارد. به نظر می رسد این است. از آنجایی که بخش زیادی از زباله های خانگی دور ریخته شده را مواد آلی تشکیل می دهند که می توانند پوسیده شوند و بیوگاز تولید کنند. برای اینکه گاز شروع به برجسته شدن کند، باید ماده آلی را از تعامل با هوا محروم کرد. بنابراین، ضایعات به صورت لایه‌ای رول می‌شوند و لایه بالایی از مواد ضد آب مانند خاک رس ساخته شده است. سپس چاه‌ها حفر شده و از ذخایر طبیعی گاز استخراج می‌شود. و در عین حال چندین مشکل در حال حل شدن است، اینها دفع زباله و تولید انرژی است.

بیوگاز در چه شرایطی تولید می شود؟

شرایط به دست آوردن و ارزش انرژی بیوگاز

برای مونتاژ یک کارخانه کوچک باید بدانیم که از چه مواد اولیه و با چه فناوری می توان بیوگاز به دست آورد.

گاز در فرآیند تجزیه (تخمیر) مواد آلی بدون دسترسی به هوا (فرایند بی هوازی) به دست می‌آید: فضولات حیوانات خانگی، کاه، سر، برگ‌های افتاده و سایر زباله‌های آلی تولید شده در یک خانواده. نتیجه این است که بیوگاز را می توان از هر زباله خانگی که می تواند در حالت مایع یا مرطوب تجزیه و تخمیر شود به دست آورد.

فرآیند تجزیه (تخمیر) در دو مرحله انجام می شود:

1. تجزیه زیست توده (هیدراتاسیون)؛
2. گازی شدن (انتشار بیوگاز).

این فرآیندها در یک تخمیر (کارخانه بیوگاز بی هوازی) انجام می شود.

لجن به دست آمده پس از تجزیه در گیاهان بیوگاز باعث افزایش حاصلخیزی خاک و افزایش عملکرد 10-50 درصد می شود. بدین ترتیب کود با ارزشی به دست می آید.

بیوگاز از مخلوطی از گازها تشکیل شده است:

• متان-55-75%؛
• دی اکسید کربن 23-33%؛
• سولفید هیدروژن-7٪.

تخمیر متان یک فرآیند تخمیر آلی پیچیده است - یک فرآیند باکتریایی. شرط اصلی برای انجام این فرآیند وجود گرما است.

در فرآیند تجزیه زیست توده، گرما تولید می شود که برای ادامه فرآیند کافی است، برای حفظ این گرما، تخمیر باید عایق حرارتی باشد. با کاهش دما در تخمیر، شدت تکامل گاز کاهش می یابد، زیرا فرآیندهای میکروبیولوژیکی در توده آلی کند می شود. بنابراین، عایق حرارتی مطمئن یک نیروگاه بیوگاز (بیوفرمانتر) یکی از مهمترین شرایط برای عملکرد عادی آن است. هنگام بارگیری کود دامی در تخمیر، باید آن را با آب گرم در دمای 35-40 درجه سانتیگراد مخلوط کرد. این به اطمینان از حالت ضروری عملکرد آن کمک می کند.

هنگام بارگیری مجدد، تلفات حرارتی باید به حداقل برسد. کمک مهندسی بیوگاز

برای گرم کردن بهتر تخمیر می توانید از "اثر گلخانه ای" استفاده کنید. برای این کار یک قاب فلزی چوبی یا سبک در بالای گنبد تعبیه شده و با پوشش پلاستیکی پوشانده می شود. بهترین نتایج زمانی حاصل می شود که دمای مواد تخمیر شده 30-32 درجه سانتی گراد و رطوبت 90-95٪ باشد. در نواحی نوار میانی و شمالی، بخشی از گاز تولیدی باید در فصول سرد سال صرف گرمایش اضافی توده تخمیری شود که طراحی نیروگاه های بیوگاز را پیچیده می کند.

ساختن تاسیسات در مزارع فردی به شکل تخمیرهای مخصوص برای تخمیر زیست توده آسان است. ماده اولیه آلی اصلی برای بارگیری در تخمیر کود است.

در اولین بارگیری کود گاوی، فرآیند تخمیر باید حداقل 20 روز و کود خوک حداقل 30 روز باشد. هنگام بارگیری مخلوطی از اجزای مختلف در مقایسه با بارگیری، به عنوان مثال، کود گاوی، می توانید گاز بیشتری دریافت کنید.

به عنوان مثال، مخلوطی از کود گاوی و کود مرغی در طول فرآوری تا 70 درصد متان در بیوگاز تولید می کند.

پس از تثبیت فرآیند تخمیر، لازم است که مواد خام هر روز بیش از 10٪ از مقدار جرم پردازش شده در تخمیر بارگیری شود.

در حین تخمیر، علاوه بر تولید گاز، ضدعفونی مواد آلی نیز صورت می گیرد. زباله های آلی از میکرو فلور بیماری زا خلاص می شوند، بوی نامطبوع را از بین می برند.

لجن حاصل باید به طور دوره ای از تخمیر تخلیه شود، از آن به عنوان کود استفاده می شود.

هنگامی که کارخانه بیوگاز برای اولین بار پر می شود، گاز خارج شده نمی سوزد، این اتفاق می افتد زیرا اولین گاز دریافتی حاوی مقدار زیادی دی اکسید کربن، حدود 60٪ است. بنابراین باید در اتمسفر رها شود و پس از 1-3 روز عملیات نیروگاه بیوگاز تثبیت می شود.

جدول شماره 1 - مقدار گاز بدست آمده در روز در طی تخمیر فضولات یک حیوان

از نظر مقدار انرژی آزاد شده، 1 متر مکعب بیوگاز معادل است با:

• 1.5 کیلوگرم زغال سنگ؛
• 0.6 کیلوگرم نفت سفید؛
• 2 کیلووات ساعت برق؛
• 3.5 کیلوگرم هیزم؛
• 12 کیلوگرم بریکت کود.

ساخت نیروگاه های کوچک بیوگاز

شکل 1 - طرح ساده ترین کارخانه بیوگاز با گنبد هرمی شکل: 1 - گودال کود دامی. 2 - شیار - آب بند; 3 - زنگ برای جمع آوری گاز; 4، 5 - لوله انشعاب برای حذف گاز. 6 - فشار سنج.

مطابق شکل 1، گودال 1 و گنبد 3 مجهز به ابعاد هستند، گودال با صفحات بتن آرمه به ضخامت 10 سانتی متر اندود شده است که با ملات سیمان اندود شده و برای سفتی با رزین پوشانده شده است. زنگی به ارتفاع 3 متر از آهن سقف جوش داده شده است که در قسمت بالایی آن بیوگاز جمع می شود. برای محافظت در برابر خوردگی، زنگ به صورت دوره ای با دو لایه رنگ روغن رنگ می شود. حتی بهتر است زنگ را از داخل با سرب قرمز از قبل بپوشانید. در قسمت بالای زنگ، یک اتصال 4 برای حذف بیوگاز و یک مانومتر 5 برای اندازه گیری فشار آن تعبیه شده است. لوله خروجی گاز 6 را می توان از شیلنگ لاستیکی، لوله پلاستیکی یا فلزی ساخت.

در اطراف گودال - تخمیر، یک شیار بتنی مرتب شده است - یک آب بند 2. پر از آب، که سمت پایین زنگ به اندازه 0.5 متر در آن فرو می رود.

شکل 2 - دستگاه برای حذف میعانات: 1 - خط لوله برای حذف گاز. 2 - لوله U شکل برای میعانات; 3 - میعانات.

به عنوان مثال، گاز را می توان از طریق لوله های فلزی، پلاستیکی یا لاستیکی به اجاق گاز رساند. به طوری که در فصل زمستان به دلیل یخ زدن آب متراکم، لوله ها یخ نمی زنند، از دستگاه ساده ای که در شکل 2 نشان داده شده است استفاده می شود: لوله U شکل 2 در پایین ترین نقطه به خط لوله 1 متصل می شود. ارتفاع قسمت آزاد آن باید بیشتر از فشار بیوگاز (به میلی متر ستون آب) باشد. 3 زهکش را از انتهای آزاد لوله میعان کنید و هیچ نشتی گاز وجود نخواهد داشت.

شکل 3 - طرح ساده ترین کارخانه بیوگاز با گنبد مخروطی شکل: 1 - گودال کود دامی. 2 - گنبد (زنگ)؛ 3 - قسمت کشیده شده از لوله انشعاب; 4 - لوله برای حذف گاز; 5 - شیار - آب بند.

در نصب نشان داده شده در شکل 3، گودال 1 به قطر 4 میلی متر و عمق 2 متر در داخل با آهن سقف پوشانده شده است که ورق های آن محکم جوش داده شده است. سطح داخلی مخزن جوش داده شده با رزین برای محافظت در برابر خوردگی پوشیده شده است. در ضلع بیرونی لبه بالایی مخزن بتنی، شیار حلقوی به عمق 5 تا 1 متر چیده شده که با آب پر شده است. این آزادانه قسمت عمودی گنبد 2 را نصب می کند و مخزن را می بندد. بنابراین، شیار پر از آب به عنوان آب بند عمل می کند. بیوگاز در قسمت بالایی گنبد جمع آوری می شود، از آنجا از طریق لوله خروجی 3 و بیشتر از طریق خط لوله 4 (یا شیلنگ) به محل استفاده تغذیه می شود.

حدود 12 متر مکعب ماده آلی (ترجیحاً کود تازه) در مخزن گرد 1 بارگیری می شود که بدون افزودن آب با کسر کود مایع (ادرار) پر می شود. یک هفته پس از پر شدن، تخمیر شروع به کار می کند. در این نصب، ظرفیت تخمیر 12 متر مکعب است که امکان ساخت آن را برای 2-3 خانواده که خانه های آنها در مجاورت قرار دارد، می دهد. اگر خانواده، به عنوان مثال، گاو نر یا چندین گاو داشته باشد، می توان چنین نصبی را در حیاط خلوت ساخت.

شکل 4 - طرح های گزینه ها برای ساده ترین تاسیسات: 1 - تامین زباله های آلی. 2 - ظرف برای زباله های آلی; 3 - محل جمع آوری گاز در زیر گنبد; 4 - لوله انشعاب برای حذف گاز; 5 - لجن زدایی; 6 - فشار سنج; 7 - گنبد ساخته شده از فیلم پلی اتیلن؛ 8 - آب بند و; 9 - محموله; 10 - کیسه پلی اتیلن تمام چسب.

طرح‌های ساختاری و تکنولوژیکی ساده‌ترین تاسیسات با اندازه کوچک در شکل 4 نشان داده شده است. از نظر ساختاری، گنبد می تواند سفت باشد یا از فیلم پلی اتیلن ساخته شود. یک گنبد سفت و سخت را می توان با یک قسمت استوانه ای بلند برای غوطه ور شدن عمیق در توده پردازش شده، شناور (شکل 4، د) ساخت یا در یک مهر و موم هیدرولیک قرار داد (شکل 4، ه).، و. در آخرین نسخه یک وزنه 9 روی کیسه فیلم قرار می گیرد تا کیسه بیش از حد متورم نشود و همچنین فشار کافی در زیر فیلم ایجاد شود.

گازی که در زیر گنبد یا فیلم جمع آوری می شود از طریق خط لوله گاز به محل استفاده می رسد. برای جلوگیری از انفجار گاز، می توان یک شیر تنظیم شده با فشار معین روی لوله خروجی نصب کرد. با این حال، خطر انفجار گاز بعید است، زیرا با افزایش قابل توجه فشار گاز در زیر گنبد، دومی در آب بندی هیدرولیک تا ارتفاع بحرانی بالا می رود و واژگون می شود و گاز آزاد می شود.

تولید بیوگاز را می توان به دلیل این واقعیت کاهش داد که در طول تخمیر، پوسته ای روی سطح مواد خام آلی در تخمیر ایجاد می شود. برای اینکه با آزاد شدن گاز تداخل نداشته باشد، با هم زدن جرم در تخمیر شکسته می شود. می توانید نه به صورت دستی، بلکه با اتصال یک چنگال فلزی از زیر به گنبد، مخلوط کنید. گنبد هنگام انباشته شدن گاز در یک آب بند هیدرولیک تا ارتفاع معینی بالا می رود و در حین استفاده سقوط می کند.

به دلیل حرکت سیستماتیک گنبد از بالا به پایین، شاخک های متصل به گنبد باعث شکستن پوسته می شود.

رطوبت بالا و وجود سولفید هیدروژن (تا 0.5٪) به افزایش خوردگی قطعات فلزی گیاهان بیوگاز کمک می کند. بنابراین، وضعیت تمام عناصر فلزی تخمیر به طور منظم کنترل می شود و مکان های آسیب به دقت محافظت می شود، بهتر از همه با سرب قرمز در یک یا دو لایه، و سپس در دو لایه با هر رنگ روغنی رنگ آمیزی می شود.

شکل 5. طرح یک نیروگاه بیوگاز با گرمایش: 1 - تخمیر. 2 - سپر چوبی; 3 - گردن پرکننده; 4 - مخزن متان; 5 - همزن؛ 6 - لوله انشعاب برای نمونه برداری بیوگاز; 7 - لایه عایق حرارتی؛ 8 - مشبک; 9 - شیر تخلیه برای جرم فرآوری شده. 10 - کانال برای تامین هوا؛ 11 - دمنده.

کارخانه بیوگاز با گرم کردن توده تخمیر شده با گرما , آزاد شده در طی تجزیه کود، در یک تخمیر هوازی، در شکل 5 نشان داده شده است. شامل یک مخزن متان - یک ظرف فلزی استوانه ای با گردن پرکننده 3. یک دریچه تخلیه 9. یک همزن مکانیکی 5 و یک لوله استخراج بیوگاز 6 است.

تخمیر 1 را می توان مستطیل شکل و 3 متریال چوبی ساخت. برای تخلیه کود تصفیه شده، دیواره های آب میوه قابل جابجایی هستند. کف تخمیر باریک است، هوا از طریق کانال تکنولوژیکی 10 از دمنده 11 دمیده می شود. رویه تخمیر با سپرهای چوبی پوشانده شده است. 7.

راه اندازی به این صورت عمل می کند. کود مایع از قبل آماده شده با رطوبت 88-92٪ از طریق گولوین 3 به مخزن متان 4 ریخته می شود، سطح مایع توسط قسمت پایین گردن پرکننده تعیین می شود. تخمیر هوازی 1 از طریق قسمت دهانه بالایی با کود بستر یا مخلوطی از کود با پرکننده آلی خشک شل (کاه، خاک اره) با رطوبت 65-69٪ پر می شود. هنگامی که هوا از طریق کانال تکنولوژیکی در تخمیر تامین می شود، توده آلی شروع به تجزیه می کند و گرما آزاد می شود. برای گرم کردن محتویات مخزن متان کافی است. در نتیجه بیوگاز آزاد می شود. در قسمت بالایی مخزن متان انباشته می شود. از طریق لوله انشعاب 6 برای نیازهای خانگی استفاده می شود. در فرآیند تخمیر، کود دامی در هاضم با همزن مخلوط می شود.

چنین نصبی فقط به دلیل دفع زباله در یک خانه شخصی در یک سال جواب می دهد. مقادیر تقریبی مصرف بیوگاز در جدول 2 آورده شده است.

جدول شماره 2 - مقادیر تقریبی برای مصرف بیوگاز

توجه: دستگاه می تواند در هر منطقه آب و هوایی کار کند.

شکل 6 - طرح یک کارخانه بیوگاز منفرد IBGU-1: 1 - گردن پرکننده. 2 - میکسر; 3 - لوله انشعاب، برای نمونه گیری گاز; 4 - لایه عایق حرارتی؛ 5 - لوله انشعاب با جرثقیل برای تخلیه جرم فرآوری شده. 6 - دماسنج.

کارخانه بیوگاز انفرادی (IBGU-1) برای خانواده ای با 2 تا 6 گاو یا 20-60 خوک یا 100-300 مرغ (شکل 6). این واحد می تواند روزانه 100 تا 300 کیلوگرم کود را فرآوری کند و 100-300 کیلوگرم کود آلی سازگار با محیط زیست و 3-12 متر مکعب بیوگاز تولید می کند.

بیوگاز گازی است که در نتیجه تخمیر (تخمیر) مواد آلی (به عنوان مثال: کاه، علف های هرز، مدفوع حیوانات و انسان، زباله، زباله های آلی از فاضلاب های خانگی و صنعتی و غیره) در شرایط بی هوازی به دست می آید. تولید بیوگاز شامل انواع مختلفی از میکروارگانیسم ها با عملکردهای کاتابولیک متفاوت است.

ترکیب بیوگاز.

بیوگاز از بیش از نیمی از متان (CH 4) تشکیل شده است. متان تقریباً 60 درصد بیوگاز را تشکیل می دهد. علاوه بر این، بیوگاز حاوی دی اکسید کربن (CO 2) حدود 35٪ و همچنین گازهای دیگری مانند بخار آب، سولفید هیدروژن، مونوکسید کربن، نیتروژن و غیره است. بیوگاز به دست آمده در شرایط مختلف از نظر ترکیب متفاوت است. بنابراین بیوگاز حاصل از فضولات انسانی، کود دامی، ضایعات کشتار تا 70 درصد متان و از بقایای گیاهی معمولاً حدود 55 درصد متان است.

میکروبیولوژی بیوگاز.

تخمیر بیوگاز، بسته به گونه های میکروبی باکتری های درگیر، می تواند به سه مرحله تقسیم شود:

اولین مورد شروع تخمیر باکتریایی نامیده می شود. باکتری های آلی مختلف، در حال تکثیر، آنزیم های خارج سلولی ترشح می کنند که نقش اصلی آنها تخریب ترکیبات آلی پیچیده با تشکیل هیدرولیز مواد ساده است. به عنوان مثال، پلی ساکاریدها به مونوساکاریدها. پروتئین به پپتیدها یا اسیدهای آمینه؛ چربی ها به گلیسرول و اسیدهای چرب تبدیل می شوند.

مرحله دوم هیدروژن نام دارد. هیدروژن در نتیجه فعالیت باکتری های اسید استیک تشکیل می شود. نقش اصلی آنها تجزیه باکتریایی اسید استیک برای تشکیل دی اکسید کربن و هیدروژن است.

مرحله سوم متانوژنیک نامیده می شود. این شامل نوعی باکتری به نام متانوژن است. نقش آنها استفاده از اسید استیک، هیدروژن و دی اکسید کربن برای تشکیل متان است.

طبقه بندی و ویژگی های مواد خام برای تخمیر بیوگاز.

تقریباً تمام مواد آلی طبیعی را می توان به عنوان ماده اولیه برای تخمیر بیوگاز استفاده کرد. مواد اولیه اصلی برای تولید بیوگاز فاضلاب هستند: فاضلاب. صنایع غذایی، دارویی و شیمیایی. در مناطق روستایی، این ضایعات تولید شده در هنگام برداشت است. به دلیل تفاوت در منشاء، فرآیند تشکیل، ترکیب شیمیایی و ساختار بیوگاز نیز متفاوت است.

منابع مواد خام بیوگاز بسته به مبدا:

1. مواد خام کشاورزی.

این مواد اولیه را می توان به مواد اولیه غنی از نیتروژن و مواد اولیه غنی از کربن تقسیم کرد.

مواد اولیه با محتوای نیتروژن بالا:

مدفوع انسان، کود دامی، فضولات پرندگان. نسبت کربن به نیتروژن 25:1 یا کمتر است. چنین مواد خام به طور کامل توسط دستگاه گوارش انسان یا حیوان هضم شده است. به عنوان یک قاعده، حاوی مقدار زیادی ترکیبات با وزن مولکولی کم است. آب در چنین مواد خام تا حدی تبدیل شد و بخشی از ترکیبات با وزن مولکولی کم شد. این ماده خام با تجزیه بی هوازی آسان و سریع به بیوگاز مشخص می شود. و همچنین بازدهی غنی از متان.

مواد اولیه با محتوای کربن بالا:

نی و پوسته. نسبت کربن به نیتروژن 40:1 است. دارای محتوای بالایی از ترکیبات ماکرومولکولی است: سلولز، همی سلولز، پکتین، لیگنین، موم های گیاهی. تجزیه بی هوازی نسبتا کند است. به منظور افزایش سرعت تولید گاز، چنین موادی معمولاً قبل از تخمیر نیاز به پیش تصفیه دارند.

2. پسماندهای آلی آب شهری.

شامل زباله های انسانی، فاضلاب، زباله های آلی، فاضلاب های صنعتی آلی، لجن.

3. گیاهان آبزی.

شامل سنبل آبی، سایر گیاهان آبزی و جلبک ها می شود. بار برنامه ریزی شده تخمینی ظرفیت های تولید با وابستگی زیاد به انرژی خورشیدی مشخص می شود. آنها بازده بالایی دارند. سازمان فناوری نیاز به رویکرد دقیق تری دارد. تجزیه بی هوازی آسان است. چرخه متان کوتاه است. ویژگی چنین مواد خام این است که بدون پیش تصفیه در راکتور شناور می شود. برای از بین بردن این موضوع، مواد اولیه باید در مدت 2 روز کمی خشک یا از قبل کمپوست شوند.

منابع مواد خام بیوگاز بسته به رطوبت:

1. مواد خام جامد:

کاه، ضایعات آلی با مقدار ماده خشک نسبتاً بالا. پردازش آنها طبق روش تخمیر خشک انجام می شود. مشکلات با حذف مقدار زیادی از رسوبات جامد از راکتور بوجود می آیند. مقدار کل ماده اولیه مصرفی را می توان به صورت مجموع محتوای جامد (TS) و مواد فرار (VS) بیان کرد. مواد فرار می توانند به متان تبدیل شوند. برای محاسبه مواد فرار، یک نمونه از مواد خام را در یک کوره صدا خفه کن در دمای 530-570 درجه سانتی گراد قرار می دهند.

2. مواد خام مایع:

مدفوع تازه، کود، مدفوع. آنها حاوی حدود 20٪ ماده خشک هستند. علاوه بر این، آنها نیاز به اضافه کردن آب به مقدار 10٪ برای مخلوط کردن با مواد خام جامد در طی تخمیر خشک دارند.

3. ضایعات آلی با رطوبت متوسط:

باردهای تولید الکل، فاضلاب کارخانه های خمیر کاغذ و غیره. این گونه مواد خام حاوی مقادیر مختلفی پروتئین، چربی و کربوهیدرات هستند و ماده اولیه خوبی برای تولید بیوگاز هستند. برای این ماده اولیه از دستگاه هایی از نوع UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - فرآيند بي هوازي صعودي) استفاده مي شود.

میز 1. اطلاعات در مورد بدهی (نرخ تشکیل) بیوگاز برای شرایط زیر: 1) دمای تخمیر 30 درجه سانتیگراد. 2) تخمیر دوره ای

نام ضایعات تخمیر شده	متوسط ​​نرخ جریان بیوگاز در طول تولید گاز معمولی (m 3 /m 3 /d)	خروجی بیوگاز، m 3 /Kg/TS	نرخ جریان بیوگاز (بر حسب درصد کل تولید بیوگاز)
			0-15 روز	25-45 روز	45-75 روز	75-135d
کود خشک	0,20	0,12	11	33,8	20,9	34,3
آب صنایع شیمیایی	0,40	0,16	83	17	0	0
روگلنیک (چیلیم، شاه بلوط آبی)	0,38	0,20	23	45	32	0
سالاد آب	0,40	0,20	23	62	15	0
کود خوک	0,30	0,22	20	31,8	26	22,2
علف خشک	0,20	0,21	13	11	43	33
پوشال	0,35	0,23	9	50	16	25
مدفوع انسان	0,53	0,31	45	22	27,3	5,7

محاسبه فرآیند تخمیر متان (تخمیر).

اصول کلی محاسبات مهندسی تخمیر بر اساس افزایش بارگیری مواد خام آلی و کاهش مدت زمان چرخه متان است.

محاسبه مواد خام در هر چرخه

بارگیری مواد خام با موارد زیر مشخص می شود: کسر جرمی TS (%)، کسر جرمی VS (%)، غلظت COD (COD - تقاضای اکسیژن شیمیایی، که به معنای COD - شاخص شیمیایی اکسیژن) (Kg / m 3). غلظت بستگی به نوع دستگاه های تخمیر دارد. به عنوان مثال، راکتورهای فاضلاب صنعتی مدرن UASB (فرایند بی هوازی بالادست) هستند. برای مواد اولیه جامد، AF (فیلترهای بی هوازی) استفاده می شود - معمولاً کمتر از 1٪. ضایعات صنعتی به عنوان ماده اولیه بیوگاز اغلب دارای غلظت بالایی هستند و نیاز به رقیق شدن دارند.

محاسبه سرعت دانلود

برای تعیین مقدار روزانه بارگذاری راکتور: غلظت COD (Kg/m 3 ·d)، TS (Kg/m 3 ·d)، VS (Kg/m 3 ·d). این شاخص ها شاخص های مهمی برای ارزیابی اثربخشی بیوگاز هستند. تلاش برای محدود کردن بار و در عین حال تولید گاز بالا ضروری است.

محاسبه نسبت حجم راکتور به خروجی گاز.

این شاخص یک شاخص مهم برای ارزیابی کارایی راکتور است. بر حسب کیلوگرم بر متر 3 روز اندازه گیری شد.

خروجی بیوگاز در واحد جرم تخمیر.

این شاخص وضعیت فعلی تولید بیوگاز را مشخص می کند. به عنوان مثال، حجم کلکتور گاز 3 متر مکعب است. روزانه 10 کیلوگرم بر TS سرو می شود. بازده بیوگاز 3/10 = 0.3 (m3/Kg/TS) است. بسته به شرایط می توان از خروجی گاز نظری یا خروجی واقعی گاز استفاده کرد.

بازده نظری بیوگاز با فرمول های زیر تعیین می شود:

تولید متان (E):

E = 0.37A + 0.49B + 1.04C.

تولید دی اکسید کربن (D):

D = 0.37A + 0.49B + 0.36C. در جایی که A محتوای کربوهیدرات در هر گرم ماده تخمیر شده است، B پروتئین است، C محتوای چربی است

حجم هیدرولیک

برای افزایش راندمان باید زمان تخمیر را کاهش داد. تا حدودی، ارتباطی با از دست دادن میکروارگانیسم های تخمیری وجود دارد. در حال حاضر، برخی از راکتورهای کارآمد زمان تخمیر 12 روز یا حتی کمتر دارند. حجم هیدرولیک با شمارش حجم بارگیری روزانه مواد اولیه از روز شروع بارگیری مواد اولیه محاسبه می شود و بستگی به زمان اقامت در راکتور دارد. به عنوان مثال، تخمیر در دمای 35 درجه سانتیگراد، غلظت خوراک 8 درصد (کل TS)، حجم خوراک روزانه 50 متر مکعب، دوره تخمیر راکتور 20 روز برنامه ریزی شده است. حجم هیدرولیک خواهد بود: 50 20 \u003d 100 m 3.

حذف آلاینده های آلی.

تولید بیوگاز، مانند هر تولید بیوشیمیایی، دارای زباله است. زباله های تولید بیوشیمیایی می توانند در موارد دفع بی رویه زباله به محیط زیست آسیب بزنند. مثلا افتادن تو رودخانه همسایه. نیروگاه های بزرگ بیوگاز امروزی هزاران و حتی ده ها هزار کیلوگرم زباله در روز تولید می کنند. ترکیب کیفی و روش های دفع زباله نیروگاه های بزرگ بیوگاز توسط آزمایشگاه های شرکت ها و خدمات محیط زیست دولتی کنترل می شود. نیروگاه های بیوگاز مزارع کوچک به دو دلیل چنین کنترلی ندارند: 1) از آنجایی که ضایعات کمی وجود دارد، آسیب کمی به محیط زیست وارد خواهد شد. 2) انجام تجزیه و تحلیل کیفی زباله ها نیازمند تجهیزات آزمایشگاهی خاص و پرسنل بسیار متخصص است. کشاورزان کوچک این را ندارند و سازمان های دولتی به درستی چنین کنترلی را نامناسب می دانند.

یک شاخص سطح آلودگی زباله های راکتورهای بیوگاز COD (شاخص شیمیایی اکسیژن) است.

رابطه ریاضی زیر استفاده می شود: نرخ بارگذاری آلی COD کیلوگرم/متر 3 ·d= غلظت بارگذاری COD (Kg/m3) / زمان ذخیره سازی هیدرولیک (d).

نرخ جریان گاز در حجم راکتور (kg/(m3 d)) = خروجی بیوگاز (m3/kg) / نرخ بارگذاری آلی COD کیلوگرم/(m3 d).

مزایای نیروگاه بیوگاز:

مواد زائد جامد و مایع بوی خاصی دارند که مگس ها و جوندگان را دفع می کند.

توانایی تولید محصول نهایی مفید - متان که یک سوخت تمیز و راحت است.

در فرآیند تخمیر، دانه های علف های هرز و برخی از عوامل بیماری زا می میرند.

در طی فرآیند تخمیر، نیتروژن، فسفر، پتاسیم و سایر اجزای کود تقریباً به طور کامل حفظ می شوند، بخشی از نیتروژن آلی به نیتروژن آمونیاکی تبدیل می شود و این باعث افزایش ارزش آن می شود.

باقی مانده تخمیر می تواند به عنوان خوراک دام استفاده شود.

تخمیر بیوگاز نیازی به استفاده از اکسیژن هوا ندارد.

لجن بی هوازی را می توان برای چندین ماه بدون افزودن مواد مغذی ذخیره کرد و پس از بارگیری مواد خام، تخمیر می تواند به سرعت دوباره شروع شود.

معایب نیروگاه های بیوگاز:

یک دستگاه پیچیده و نیاز به سرمایه گذاری نسبتاً زیادی در ساخت و ساز دارد.

سطح بالایی از ساخت و ساز، مدیریت و نگهداری مورد نیاز است.

انتشار بی هوازی اولیه تخمیر کند است.

ویژگی های فرآیند تخمیر متان و کنترل فرآیند:

1. دمای تولید بیوگاز.

دمای تولید بیوگاز می تواند در محدوده دمایی نسبتاً وسیع 4 تا 65 درجه سانتیگراد باشد. با افزایش دما، میزان تولید بیوگاز افزایش می یابد، اما نه به صورت خطی. دمای 40 تا 55 درجه سانتیگراد منطقه انتقالی برای فعالیت حیاتی میکروارگانیسم های مختلف است: باکتری های گرمادوست و مزوفیل. بالاترین نرخ تخمیر بی هوازی در محدوده دمایی باریک 50 تا 55 درجه سانتیگراد رخ می دهد. در دمای تخمیر 10 درجه سانتیگراد به مدت 90 روز، سرعت جریان گاز 59٪ است، اما همان سرعت جریان در دمای تخمیر 30 درجه سانتیگراد در 27 روز رخ می دهد.

تغییر ناگهانی دما تأثیر قابل توجهی بر تولید بیوگاز خواهد داشت. پروژه یک نیروگاه بیوگاز باید لزوماً کنترل پارامتری مانند دما را فراهم کند. تغییرات دمایی بیش از 5 درجه سانتی گراد به طور قابل توجهی عملکرد راکتور بیوگاز را کاهش می دهد. به عنوان مثال، اگر درجه حرارت در راکتور بیوگاز برای مدت طولانی 35 درجه سانتیگراد بود و سپس به طور ناگهانی به 20 درجه سانتیگراد کاهش یافت، تولید راکتور بیوگاز تقریباً به طور کامل متوقف می شد.

2. مواد پیوند.

برای تکمیل تخمیر متان معمولاً مقدار و نوع خاصی از میکروارگانیسم مورد نیاز است. رسوب غنی از میکروب های متان رسوب پیوند نامیده می شود. تخمیر بیوگاز در طبیعت گسترده است و مکان هایی با مواد تلقیح نیز گسترده است. اینها عبارتند از: لجن فاضلاب، لجن، رسوبات کف چاله های کود، لجن های مختلف فاضلاب، بقایای گوارشی و غیره. به دلیل مواد آلی فراوان و شرایط بی هوازی خوب، جوامع میکروبی غنی را تشکیل می دهند.

بذر اضافه شده برای اولین بار به یک راکتور بیوگاز جدید می تواند به طور قابل توجهی دوره رکود را کاهش دهد. در یک راکتور بیوگاز جدید، تغذیه دستی با تلقیح ضروری است. هنگام استفاده از ضایعات صنعتی به عنوان ماده اولیه، توجه ویژه ای به این امر می شود.

3. محیط بی هوازی.

محیط بی هوازی با درجه بی هوازی تعیین می شود. معمولاً پتانسیل ردوکس معمولاً با مقدار Eh نشان داده می شود. در شرایط بی هوازی، Eh مقدار منفی دارد. برای باکتری های بی هوازی متان، Eh در -300- تا -350mV قرار دارد. برخی از باکتری‌های تولید کننده اسیدهای اختیاری قادر به زندگی عادی در Eh -100 ~ 100mV هستند.

به منظور اطمینان از شرایط بی هوازی، راکتورهای بیوگاز باید کاملاً بسته ساخته شوند تا از تنگی آب و عدم نشتی اطمینان حاصل شود. برای راکتورهای بزرگ بیوگاز صنعتی، مقدار Eh همیشه کنترل می شود. برای راکتورهای بیوگاز مزارع کوچک، به دلیل نیاز به خرید تجهیزات گران قیمت و پیچیده، مشکل کنترل این مقدار وجود دارد.

4. کنترل اسیدیته محیط (pH) در راکتور بیوگاز.

متانوژن ها به محدوده pH در محدوده بسیار باریکی نیاز دارند. میانگین pH=7. تخمیر در محدوده pH از 6.8 تا 7.5 رخ می دهد. کنترل pH برای راکتورهای بیوگاز در مقیاس کوچک در دسترس است. برای این کار، بسیاری از کشاورزان از نوارهای کاغذی یکبار مصرف نشانگر تورنسل استفاده می کنند. در شرکت های بزرگ اغلب از دستگاه های الکترونیکی کنترل pH استفاده می شود. در شرایط عادی، تعادل تخمیر متان یک فرآیند طبیعی است، معمولاً بدون تنظیم pH. تنها در برخی موارد سوء مدیریت، تجمعات عظیم اسیدهای فرار، کاهش pH ظاهر می شود.

اقدامات برای کاهش اثرات افزایش اسیدیته pH عبارتند از:

(1) بخشی از محیط را در راکتور بیوگاز جایگزین کنید و در نتیجه محتوای اسیدهای فرار را رقیق کنید. این باعث افزایش PH می شود.

(2) خاکستر یا آمونیاک را برای افزایش pH اضافه کنید.

(3) pH را با آهک تنظیم کنید. این اندازه گیری به ویژه برای مواردی که سطح اسید فوق العاده بالا است، موثر است.

5. مخلوط کردن محیط در یک راکتور بیوگاز.

در یک مخزن تخمیر معمولی، تخمیر معمولا محیط را به چهار لایه جدا می کند: پوسته رویی، لایه رویی، لایه فعال و لایه لجن.

هدف از مخلوط کردن:

1) انتقال باکتری های فعال به بخش جدیدی از مواد اولیه اولیه، افزایش سطح تماس میکروب ها و مواد خام برای تسریع سرعت تولید بیوگاز، افزایش کارایی استفاده از مواد خام.

2) اجتناب از تشکیل یک لایه ضخیم پوسته، که مقاومت در برابر انتشار بیوگاز ایجاد می کند. اختلاط مخصوصاً برای مواد خام مانند: کاه، علف های هرز، برگ و غیره نیاز است. در یک لایه ضخیم پوسته شرایط برای تجمع اسید ایجاد می شود که غیرقابل قبول است.

روش های اختلاط:

1) اختلاط مکانیکی توسط چرخ هایی از انواع مختلف نصب شده در فضای کار راکتور بیوگاز.

2) مخلوط کردن با بیوگاز که از قسمت بالایی بیوراکتور گرفته شده و با فشار اضافی به قسمت پایینی عرضه می شود.

3) هم زدن توسط یک پمپ هیدرولیک در گردش.

6. نسبت کربن به نیتروژن.

تخمیر کارآمد تنها با نسبت بهینه مواد مغذی ارتقا می یابد. شاخص اصلی نسبت کربن به نیتروژن (C:N) است. نسبت بهینه 25:1 است. مطالعات متعدد نشان داده اند که حدود نسبت بهینه 20-30:1 است و تولید بیوگاز به میزان قابل توجهی در نسبت 35:1 کاهش می یابد. مطالعات تجربی نشان داده است که تخمیر بیوگاز در نسبت کربن به نیتروژن 6:1 امکان پذیر است.

7. فشار.

باکتری های متان می توانند با فشارهای هیدرواستاتیکی بالا (حدود 40 متر یا بیشتر) سازگار شوند. اما به تغییرات فشار بسیار حساس هستند و به همین دلیل نیاز به فشار پایدار (عدم افت فشار ناگهانی) وجود دارد. تغییرات فشار قابل توجهی می تواند در موارد زیر رخ دهد: افزایش قابل توجه مصرف بیوگاز، بارگیری نسبتاً سریع و زیاد بیوراکتور با مواد اولیه اولیه یا تخلیه مشابه راکتور از رسوبات (تمیز کردن).

راه های تثبیت فشار:

2) تامین مواد اولیه اولیه و تمیز کردن باید به طور همزمان و با نرخ تخلیه یکسان انجام شود.

3) نصب پوشش های شناور روی راکتور بیوگاز به شما امکان می دهد فشار نسبتاً پایداری را حفظ کنید.

8. فعال کننده ها و بازدارنده ها.

برخی از مواد پس از افزودن مقدار کمی، عملکرد راکتور بیوگاز را بهبود می بخشند، این گونه مواد به عنوان فعال کننده شناخته می شوند. در حالی که سایر مواد اضافه شده در مقادیر کم منجر به مهار قابل توجهی از فرآیندها در راکتور بیوگاز می شود، چنین موادی بازدارنده نامیده می شوند.

بسیاری از انواع فعال کننده ها از جمله برخی آنزیم ها، نمک های معدنی، مواد آلی و معدنی شناخته شده اند. به عنوان مثال، افزودن مقدار معینی از آنزیم سلولاز تولید بیوگاز را تا حد زیادی تسهیل می کند. افزودن 5 میلی گرم بر کیلوگرم اکسیدهای بالاتر (R 2 O 5 ) می تواند تولید گاز را تا 17 درصد افزایش دهد. نرخ جریان بیوگاز برای مواد خام اولیه از کاه و مانند آن را می توان به طور قابل توجهی با افزودن بی کربنات آمونیوم (NH 4 HCO 3) افزایش داد. فعال کننده ها نیز کربن فعال یا ذغال سنگ نارس هستند. تغذیه هیدروژن به بیوراکتور می تواند به طور چشمگیری تولید متان را افزایش دهد.

مهارکننده ها عمدتاً به برخی از ترکیبات یون فلزی، نمک ها، قارچ کش ها اشاره دارد.

طبقه بندی فرآیندهای تخمیر.

تخمیر متان یک تخمیر کاملا بی هوازی است. فرآیندهای تخمیر به انواع زیر تقسیم می شوند:

طبقه بندی بر اساس دمای تخمیر

را می توان به تخمیر دمای طبیعی (تخمیر دمای متغیر) تقسیم کرد، در این مورد دمای تخمیر حدود 35 درجه سانتیگراد و فرآیند تخمیر در دمای بالا (حدود 53 درجه سانتیگراد) است.

طبقه بندی بر اساس تفاوت

تخمیر افتراقی را می توان به تخمیر تک مرحله ای، تخمیر دو مرحله ای و تخمیر چند مرحله ای تقسیم کرد.

1) تخمیر تک مرحله ای.

به رایج ترین نوع تخمیر اشاره دارد. این امر در مورد دستگاه هایی که در آنها تولید اسید و متان به طور همزمان اتفاق می افتد، صدق می کند. تخمیر تک مرحله ای ممکن است از نظر BOD (تقاضای بیولوژیکی اکسیژن) نسبت به تخمیرهای دو و چند مرحله ای کارایی کمتری داشته باشد.

2) تخمیر دو مرحله ای.

بر اساس تخمیر جداگانه اسیدها و میکروارگانیسم های متانوژن. این دو نوع میکروب نیازهای فیزیولوژیکی و تغذیه ای متفاوتی دارند، تفاوت های قابل توجهی در رشد، ویژگی های متابولیک و سایر جنبه ها وجود دارد. تخمیر دو مرحله ای می تواند عملکرد بیوگاز و تجزیه اسیدهای چرب فرار را تا حد زیادی بهبود بخشد، چرخه تخمیر را کوتاه کند، صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های عملیاتی کند، به طور موثر آلودگی آلی را از زباله ها حذف کند.

3) تخمیر چند مرحله ای.

برای مواد اولیه اولیه غنی از سلولز به ترتیب زیر استفاده می شود:

(1) تولید هیدرولیز مواد سلولزی در حضور اسیدها و قلیاها. گلوکز تولید می شود.

(2) تلقیح را اعمال کنید. این معمولاً لجن فعال یا فاضلاب یک راکتور بیوگاز است.

(3) ایجاد شرایط مناسب برای تولید باکتری های اسیدی (تولید کننده اسیدهای فرار): pH=5.7 (اما نه بیشتر از 6.0)، Eh=-240mV، دمای 22 درجه سانتی گراد. در این مرحله، چنین اسیدهای فرار تشکیل می شوند: استیک، پروپیونیک، بوتیریک، ایزوبوتیریک.

(4) ایجاد شرایط مناسب برای تولید باکتری های متان: pH=7.4-7.5، Eh=-330mV، دمای 36-37 درجه سانتی گراد

طبقه بندی بر اساس تناوب

فن آوری تخمیر به تخمیر دسته ای، تخمیر پیوسته، تخمیر نیمه پیوسته طبقه بندی می شود.

1) تخمیر دوره ای.

مواد خام و مواد پیوندی در یک زمان در راکتور بیوگاز بارگیری می شوند و در معرض تخمیر قرار می گیرند. این روش در مواقعی استفاده می شود که در بارگیری مواد اولیه اولیه و همچنین تخلیه ضایعات مشکلات و ناراحتی وجود داشته باشد. به عنوان مثال، نی خرد نشده یا بریکت های بزرگ از زباله های آلی.

2) تخمیر مداوم.

این شامل مواردی می شود که چندین بار در روز، مواد خام در بیوراکتور بارگیری می شوند و پساب های تخمیر خارج می شوند.

3) تخمیر نیمه پیوسته.

این امر در مورد راکتورهای بیوگاز صدق می کند، که برای آنها اضافه کردن مواد خام مختلف هر از گاهی در مقادیر نابرابر طبیعی تلقی می شود. چنین طرح فن آوری اغلب توسط مزارع کوچک در چین استفاده می شود و با ویژگی های مدیریت کشاورزی مرتبط است. آثار. راکتورهای بیوگاز برای تخمیر نیمه پیوسته می توانند تفاوت های طراحی مختلفی داشته باشند. در زیر به این ساختارها پرداخته می شود.

طرح شماره 1. راکتور بیوگاز با درب ثابت.

ویژگی های طراحی: ترکیبی از یک اتاق تخمیر و یک تاسیسات ذخیره بیوگاز در یک ساختمان: تخمیر مواد خام در قسمت پایین. بیوگاز در قسمت بالایی ذخیره می شود.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد:

بیوگاز از مایع خارج می شود و در زیر پوشش راکتور بیوگاز در گنبد آن جمع آوری می شود. فشار بیوگاز با وزن مایع متعادل می شود. هر چه فشار گاز بیشتر باشد، مایع بیشتری از محفظه تخمیر خارج می شود. هرچه فشار گاز کمتر باشد، مایع بیشتری وارد محفظه تخمیر می شود. در حین کار یک راکتور بیوگاز، همیشه مایع و گاز درون آن وجود دارد. اما به نسبت های مختلف.

طرح شماره 2. راکتور بیوگاز با درب شناور.

طرح شماره 3. راکتور بیوگاز با درب ثابت و مخزن گاز خارجی.

ویژگی های طراحی: 1) به جای پوشش شناور، دارای مخزن گاز جداگانه ساخته شده است. 2) فشار خروجی بیوگاز ثابت است.

مزایای طرح شماره 3: 1) ایده آل برای عملکرد مشعل های بیوگاز که به شدت به یک درجه فشار معین نیاز دارند. 2) با فعالیت تخمیر کم در راکتور بیوگاز، می توان فشار بیوگاز پایدار و بالایی را برای مصرف کننده فراهم کرد.

دستورالعمل ساخت یک راکتور بیوگاز خانگی

GB/T 4750-2002 راکتورهای بیوگاز داخلی.

GB/T 4751-2002 تضمین کیفیت راکتورهای بیوگاز مسکونی.

GB/T 4752-2002 قوانین ساخت راکتورهای بیوگاز خانگی.

GB 175 -1999 سیمان پرتلند، سیمان پرتلند معمولی.

GB 134-1999 سیمان سرباره پرتلند، سیمان توف آتشفشانی و سیمان خاکستر بادی.

GB 50203-1998 ساخت و ساز و پذیرش سنگ تراشی.

استاندارد کیفیت JGJ52-1992 برای بتن شنی معمولی. روش های آزمون.

استاندارد کیفیت JGJ53-1992 برای سنگ خرد شده معمولی یا بتن شنی. روش های آزمون.

JGJ81 -1985 مشخصات مکانیکی بتن معمولی. روش آزمون.

JGJ/T 23-1992 مشخصات فنی برای تست مقاومت فشاری برگشتی بتن.

خمپاره JGJ70 -90. روش تست برای ویژگی های اساسی

GB 5101-1998 آجر.

GB 50164-92 کنترل کیفیت بتن.

هواگیر.

طراحی راکتور بیوگاز فشار داخلی 8000 (یا 4000 Pa) را فراهم می کند. میزان نشتی پس از 24 ساعت کمتر از 3 درصد است.

واحد تولید بیوگاز در هر حجم راکتور.

برای شرایط تولید بیوگاز رضایت بخش، زمانی که 0.20-0.40 متر مکعب بیوگاز به ازای هر متر مکعب حجم راکتور تولید شود، طبیعی در نظر گرفته می شود.

حجم طبیعی ذخیره گاز 50 درصد تولید روزانه بیوگاز است.

ضریب ایمنی کمتر از K=2,65 نباشد.

عمر معمولی خدمات حداقل 20 سال است.

بار زنده 2 kN/m 2 .

مقدار ظرفیت باربری سازه فونداسیون حداقل 50 کیلو پاسکال است.

مخازن گاز برای فشار حداکثر 8000 Pa و با پوشش شناور برای فشار حداکثر 4000 Pa طراحی شده اند.

حداکثر فشار برای استخر بیش از 12000 Pa است.

حداقل ضخامت قوس قوسی راکتور کمتر از 250 میلی متر نیست.

حداکثر بارگذاری راکتور 90 درصد حجم آن است.

طراحی رآکتور وجود مکانی را در زیر پوشش راکتور برای شناورسازی گاز فراهم می کند که 50 درصد تولید روزانه بیوگاز است.

حجم راکتور 6 متر مکعب، سرعت جریان گاز 0.20 متر مکعب بر متر مکعب در روز است.

طبق این نقشه ها می توان راکتورهایی با حجم 4 متر مکعب، 8 متر مکعب، 10 متر مکعب ساخت. برای این، لازم است از مقادیر اصلاحی ابعادی که در جدول در نقشه ها نشان داده شده است استفاده کنید.

آماده سازی برای ساخت یک راکتور بیوگاز.

انتخاب نوع راکتور بیوگاز به کمیت و ویژگی های ماده اولیه تخمیر شده بستگی دارد. علاوه بر این، انتخاب بستگی به شرایط هیدروژئولوژیکی و آب و هوایی محلی و سطح فناوری ساخت و ساز دارد.

راکتور بیوگاز خانگی باید در نزدیکی توالت ها و اتاق های دام در فاصله بیش از 25 متر قرار گیرد. محل رآکتور بیوگاز باید باد و آفتابی در زمین جامد با سطح پایین آب زیرزمینی باشد.

برای انتخاب طرح راکتور بیوگاز از جداول مصرف مصالح ساختمانی زیر استفاده کنید.

جدول 3. مقیاس مواد برای راکتور بیوگاز پانل بتنی پیش ساخته

		حجم راکتور، m 3
		4	6	8	10
	جلد، m 3	1,828	2,148	2,508	2,956
	سیمان، کیلوگرم	523	614	717	845
	شن، m 3	0,725	0,852	0,995	1,172
	شن، m 3	1,579	1,856	2,167	2,553
	جلد، m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	سیمان، کیلوگرم	158	197	222	265
	شن، m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
خمیر سیمان	سیمان، کیلوگرم	78	93	103	120
مقدار کل مواد	سیمان، کیلوگرم	759	904	1042	1230
	شن، m 3	1,096	1,313	1,514	1,792
	شن، m 3	1,579	1,856	2,167	2,553

جدول 4. مقیاس مواد برای راکتور بیوگاز بتن پیش ساخته

		حجم راکتور، m 3
		4	6	8	10
	جلد، m 3	1,540	1,840	2,104	2,384
	سیمان، کیلوگرم	471	561	691	789
	شن، m 3	0,863	0,990	1,120	1,260
	شن، m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
گچ کاری بدنه پیش ساخته	جلد، m 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	سیمان، کیلوگرم	158	197	222	265
	شن، m 3	0,371	0,461	0,519	0,620
خمیر سیمان	سیمان، کیلوگرم	78	93	103	120
مقدار کل مواد	سیمان، کیلوگرم	707	851	1016	1174
	شن، m 3	1,234	1,451	1,639	1,880
	شن، m 3	1,413	1,690	1,900	2,170
مواد فولادی	قطر میله فولادی 12 میلی متر، کیلوگرم	14	18,98	20,98	23,00
	قطر آرماتور فولادی 6.5 میلی متر، کیلوگرم	10	13,55	14,00	15,00

جدول 5. مقیاس مواد برای یک راکتور بیوگاز ساخته شده از بتن ریخته گری

		حجم راکتور، m 3
		4	6	8	10
	جلد، m 3	1,257	1,635	2,017	2,239
	سیمان، کیلوگرم	350	455	561	623
	شن، m 3	0,622	0,809	0,997	1,107
	شن، m 3	0,959	1,250	1,510	1,710
گچ کاری بدنه پیش ساخته	جلد، m 3	0,277	0,347	0,400	0,508
	سیمان، کیلوگرم	113	142	163	208
	شن، m 3	0,259	0,324	0,374	0,475
خمیر سیمان	سیمان، کیلوگرم	6	7	9	11
مقدار کل مواد	سیمان، کیلوگرم	469	604	733	842
	شن، m 3	0,881	1,133	1,371	1,582
	شن، m 3	0,959	1,250	1,540	1,710

جدول 6. نمادها روی نقاشی ها

شرح	تعیین روی نقشه ها
مواد:
اشتروبا (سنگر در زمین)
نمادها:
پیوند به نقاشی قسمت. شماره بالا نشان دهنده شماره قطعه است. عدد پایین نشان دهنده شماره طراحی با توضیحات دقیق قطعه است. اگر علامت "-" به جای عدد پایین نشان داده شود، این نشان می دهد که شرح مفصلی از قسمت در این نقاشی ارائه شده است.
برش جزئیات. خطوط پررنگ صفحه برش و جهت دید و اعداد نشان دهنده شماره شناسایی برش است.
فلش شعاع را نشان می دهد. اعداد بعد از حرف R مقدار شعاع را نشان می دهد.
مشترک:
بر این اساس، محور نیمه اصلی و محور کوتاه بیضی
طول

طراحی راکتورهای بیوگاز

ویژگی ها:

نوع ویژگی طراحی استخر اصلی.

پایین دارای شیب از پنجره ورودی به پنجره خروجی است. این امر تشکیل یک جریان متحرک ثابت را تضمین می کند. نقشه های شماره 1-9 سه نوع ساختار راکتور بیوگاز را نشان می دهد: نوع A، نوع B، نوع C.

راکتور بیوگاز نوع A: ساده ترین آرایش. حذف ماده مایع تنها از طریق پنجره خروجی توسط نیروی فشار بیوگاز در داخل محفظه تخمیر انجام می شود.

راکتور بیوگاز نوع B: حوضه اصلی مجهز به یک لوله عمودی در مرکز است که در حین کار، بسته به نیاز می توان از طریق آن، تامین یا حذف ماده مایع را انجام داد. علاوه بر این، برای تشکیل یک جریان ماده از طریق یک لوله عمودی، این نوع راکتور بیوگاز دارای یک بافل بازتابنده (دفلکتور) در پایین حوضچه اصلی است.

راکتور بیوگاز نوع C : طراحی مشابه راکتور نوع B دارد البته مجهز به یک پمپ دستی پیستونی ساده که در لوله عمودی مرکزی نصب شده است و همچنین بافل های دیگر در پایین استخر اصلی می باشد. این ویژگی های طراحی به شما این امکان را می دهد که به دلیل سادگی تست های اکسپرس، پارامترهای فرآیندهای تکنولوژیکی اصلی را در استخر اصلی به طور موثر کنترل کنید. و همچنین از راکتور بیوگاز به عنوان اهدا کننده باکتری بیوگاز استفاده کنید. در راکتوری از این نوع، انتشار (اختلاط) زیرلایه به طور کامل‌تر اتفاق می‌افتد که به نوبه خود باعث افزایش بازده بیوگاز می‌شود.

ویژگی های تخمیر:

این فرآیند شامل انتخاب مواد پیوند است. تهیه مواد اولیه اولیه (تنظیم چگالی با آب، تنظیم اسیدیته، معرفی مواد پیوند). تخمیر (کنترل اختلاط بستر و دما).

مدفوع انسان، کود دامی، فضولات پرندگان به عنوان مواد تخمیر استفاده می شود. با یک فرآیند هضم مداوم، شرایط نسبتاً پایدار برای عملکرد کارآمد یک راکتور بیوگاز ایجاد می شود.

اصول طراحی

انطباق با سیستم "سه گانه" (بیوگاز، توالت، انبار). راکتور بیوگاز یک مخزن استوانه ای عمودی است. ارتفاع قسمت استوانه ای H=1 متر است. قسمت بالایی مخزن دارای طاق قوسی است. نسبت ارتفاع طاق به قطر قسمت استوانه ای f 1 /D=1/5. پایین دارای یک شیب از پنجره ورودی به پنجره خروجی است. زاویه شیب 5 درجه

طراحی مخزن شرایط تخمیر رضایت بخشی را تضمین می کند. حرکت زیرلایه توسط گرانش اتفاق می افتد. این سیستم با ظرفیت کامل مخزن کار می کند و با افزایش تولید بیوگاز، خود را تا زمان ماندگاری مواد خام کنترل می کند. راکتورهای بیوگاز نوع B و C دارای وسایل اضافی برای پردازش بستر هستند.

بارگیری مخزن با مواد خام ممکن است کامل نباشد. این باعث کاهش ظرفیت گاز بدون کاهش کارایی می شود.

کم هزینه، عملیات آسان، توزیع گسترده.

توضیحات مصالح ساختمانی

جنس دیوارها، پایین، قوس راکتور بیوگاز بتن است.

بخش های مربعی، مانند کانال خوراک، می تواند از آجر ساخته شود. سازه های بتنی را می توان با ریختن مخلوط بتن ساخت، اما می توان از عناصر بتنی پیش ساخته (مانند: پوشش پنجره ورودی، قفس باکتری، لوله مرکزی) ساخت. مخزن باکتری از نظر مقطع گرد است و از یک پوسته تخم مرغ شکسته تشکیل شده است که در یک قیطان قرار داده شده است.

توالی عملیات ساختمانی

روش ریخته گری قالب به شرح زیر است. در زمین، طرح کلی راکتور بیوگاز آینده مشخص می شود. خاک برداشته می شود. ابتدا کف آن ریخته می شود. یک قالب برای ریختن بتن دور حلقه در پایین تعبیه شده است. دیوارها با استفاده از قالب و سپس طاق قوسی ریخته می شوند. قالب می تواند فولادی، چوبی یا آجری باشد. پر کردن به صورت متقارن انجام می شود و از دستگاه های کوبنده برای استحکام استفاده می شود. بتن جاری اضافی با کاردک حذف می شود.

نقشه های ساختمانی.

ساخت و ساز طبق نقشه های شماره 1-9 انجام می شود.

رسم 1. راکتور بیوگاز 6 متر مکعب. نوع A:

رسم 2. راکتور بیوگاز 6 متر مکعب. نوع A:

ساخت راکتورهای بیوگاز از دال های بتنی پیش ساخته یک فناوری ساخت و ساز پیشرفته تر است. این فناوری به دلیل سهولت اجرای دقت ابعادی، کاهش زمان و هزینه ساخت کاملتر است. ویژگی اصلی ساخت و ساز این است که عناصر اصلی راکتور (سقف قوسی، دیوارها، کانال ها، پوشش ها) دور از محل نصب ساخته می شوند، سپس به محل نصب منتقل می شوند و در محل در یک گودال بزرگ مونتاژ می شوند. هنگام مونتاژ چنین راکتوری، تمرکز بر روی تطبیق دقت نصب به صورت افقی و عمودی، و همچنین چگالی اتصالات لب به لب است.

رسم 13. راکتور بیوگاز 6 متر مکعب. جزئیات راکتور بیوگاز ساخته شده از صفحات بتن مسلح:

رسم 14. راکتور بیوگاز 6 متر مکعب. عناصر مونتاژ راکتور بیوگاز:

رسم 15. راکتور بیوگاز 6 متر مکعب. عناصر مونتاژ راکتور بتن مسلح:

افزایش قیمت انرژی ما را به فکر امکان خودکفایی می‌اندازد. یکی از گزینه ها یک نیروگاه بیوگاز است. با کمک آن، بیوگاز از کود، بستر و بقایای گیاهی به دست می آید که پس از تمیز کردن، می توان از آن برای وسایل گاز (اجاق گاز، دیگ بخار) استفاده کرد، به سیلندرها پمپ کرد و به عنوان سوخت خودروها یا ژنراتورهای الکتریکی استفاده کرد. به طور کلی، پردازش کود به بیوگاز می تواند تمام انرژی مورد نیاز یک خانه یا مزرعه را تامین کند.

ساخت نیروگاه بیوگاز راهی برای تامین منابع انرژی به طور مستقل است

اصول کلی

بیوگاز محصولی است که از تجزیه مواد آلی به دست می آید. در فرآیند پوسیدگی / تخمیر، گازهایی آزاد می شود که با جمع آوری آنها می توانید نیازهای خانواده خود را برطرف کنید. تجهیزاتی که این فرآیند در آنها انجام می‌شود، «نیروگاه بیوگاز» نامیده می‌شود.

فرآیند تشکیل بیوگاز به دلیل فعالیت حیاتی انواع مختلفی از باکتری‌هایی است که در خود زباله وجود دارد. اما برای اینکه آنها به طور فعال "کار کنند"، آنها باید شرایط خاصی را ایجاد کنند: رطوبت و دما. برای ایجاد آنها، یک نیروگاه بیوگاز در حال ساخت است. این مجموعه ای از دستگاه ها است که اساس آن یک بیوراکتور است که در آن تجزیه زباله رخ می دهد که با تشکیل گاز همراه است.

سه حالت برای پردازش کود به بیوگاز وجود دارد:

• حالت روان دوستی دما در نیروگاه بیوگاز از 5+ تا 20+ درجه سانتی گراد است. در چنین شرایطی، فرآیند تجزیه کند است، گاز زیادی تشکیل می شود، کیفیت آن پایین است.
• مزوفیلیک. دستگاه در دمای 30+ تا 40+ درجه سانتی گراد وارد این حالت می شود. در این مورد، باکتری های مزوفیل به طور فعال تکثیر می شوند. در این مورد، گاز بیشتری تشکیل می شود، فرآیند پردازش زمان کمتری می برد - از 10 تا 20 روز.
• گرما دوست. این باکتری ها در دمای بالای 50+ درجه سانتی گراد تکثیر می شوند. این فرآیند سریعترین است (3-5 روز)، بازده گاز بزرگترین است (در شرایط ایده آل، تا 4.5 لیتر گاز را می توان از 1 کیلوگرم تحویل به دست آورد). اکثر جداول مرجع برای بازده گاز از پردازش به طور خاص برای این حالت ارائه شده است، بنابراین هنگام استفاده از حالت های دیگر، ارزش تنظیم رو به پایین را دارد.

سخت ترین چیز در نیروگاه های بیوگاز، رژیم گرما دوست است. این نیاز به عایق حرارتی با کیفیت بالا یک نیروگاه بیوگاز، گرمایش و یک سیستم کنترل دما دارد. اما در خروجی حداکثر مقدار بیوگاز را دریافت می کنیم. یکی دیگر از ویژگی های پردازش ترموفیل عدم امکان بارگیری مجدد است. دو حالت باقی مانده - روان دوست و مزوفیلیک - به شما امکان می دهد روزانه یک بخش تازه از مواد خام آماده شده را اضافه کنید. اما در حالت ترموفیلیک زمان پردازش کوتاه امکان تقسیم بیوراکتور به مناطقی را فراهم می کند که در آن سهم مواد اولیه با زمان بارگذاری متفاوت پردازش می شود.

طرح یک نیروگاه بیوگاز

اساس یک نیروگاه بیوگاز یک بیوراکتور یا پناهگاه است. فرآیند تخمیر در آن انجام می شود و گاز حاصل در آن تجمع می یابد. همچنین یک پناهگاه بارگیری و تخلیه وجود دارد که گاز تولید شده از طریق لوله ای که به قسمت بالایی وارد شده است تخلیه می شود. بعد سیستم تصفیه گاز می آید - تمیز کردن آن و افزایش فشار در خط لوله گاز به لوله کار.

برای رژیم های مزوفیل و گرما دوست، یک سیستم گرمایش بیوراکتور نیز برای رسیدن به رژیم های مورد نیاز مورد نیاز است. برای این کار معمولا از دیگ های گاز سوز استفاده می شود. از آن، سیستم خط لوله به بیوراکتور می رود. معمولاً این لوله‌های پلیمری هستند، زیرا به بهترین وجه تحمل می‌کنند که در یک محیط تهاجمی قرار بگیرند.

یک نیروگاه بیوگاز دیگر به سیستمی برای اختلاط ماده نیاز دارد. در طی تخمیر، یک پوسته سخت در قسمت بالایی تشکیل می شود، ذرات سنگین ته نشین می شوند. همه اینها با هم روند تشکیل گاز را بدتر می کند. برای حفظ حالت همگن توده فرآوری شده، همزن ها لازم است. آنها می توانند مکانیکی یا حتی دستی باشند. می توان با تایمر یا دستی شروع کرد. همه چیز به نحوه ساخت نیروگاه بیوگاز بستگی دارد. نصب یک سیستم خودکار گرانتر است، اما در حین کار به حداقل توجه نیاز دارد.

کارخانه بیوگاز بر اساس نوع مکان می تواند:

• در بالای سر.
• نیمه غوطه ور.
• دفن شد.

نصب دفن شده گران تر است - مقدار زیادی کار زمین مورد نیاز است. اما هنگام کار در شرایط ما، آنها بهتر هستند - سازماندهی عایق آسان تر است، هزینه های گرمایش کمتر.

چه چیزی قابل بازیافت است

یک کارخانه بیوگاز اساساً همه چیزخوار است - هر ماده آلی را می توان پردازش کرد. هر گونه کود و ادرار، بقایای گیاهی مناسب است. مواد شوینده، آنتی بیوتیک ها، مواد شیمیایی بر روند تاثیر منفی می گذارند. مطلوب است که مصرف آنها را به حداقل برسانید، زیرا آنها فلور را که در پردازش نقش دارند از بین می برند.

کود گاوی ایده آل در نظر گرفته می شود، زیرا حاوی میکروارگانیسم ها در مقادیر زیاد است. اگر گاو در مزرعه وجود ندارد، هنگام بارگیری بیوراکتور، مطلوب است که مقداری از بستر اضافه شود تا بستر با میکرو فلور مورد نیاز پر شود. بقایای گیاهی از قبل خرد شده، با آب رقیق می شوند. در بیوراکتور، مواد خام گیاهی و فضولات مخلوط می شوند. چنین "سوخت‌گیری" زمان بیشتری برای پردازش نیاز دارد، اما در خروجی، با حالت مناسب، بالاترین بازده محصول را داریم.

تعیین مکان

برای به حداقل رساندن هزینه سازماندهی فرآیند، منطقی است که یک کارخانه بیوگاز را در نزدیکی منبع زباله - نزدیک ساختمانهایی که پرندگان یا حیوانات در آن نگهداری می کنند، قرار دهیم. مطلوب است که طرحی ایجاد شود تا بارگذاری توسط گرانش اتفاق بیفتد. از یک گاوخانه یا خوک‌خانه می‌توان خط لوله‌ای را در زیر یک شیب قرار داد که از طریق آن کود توسط نیروی گرانش به داخل پناهگاه جریان می‌یابد. این کار حفظ رآکتور و پاکسازی کود را بسیار ساده می کند.

مکان یابی نیروگاه بیوگاز به گونه ای توصیه می شود که ضایعات مزرعه بتوانند توسط گرانش جریان پیدا کنند.

معمولا ساختمان هایی با حیوانات در فاصله ای از یک ساختمان مسکونی قرار دارند. بنابراین، گاز تولید شده باید به مصرف کنندگان منتقل شود. اما کشش یک لوله گاز ارزان تر و راحت تر از سازماندهی یک خط برای حمل و بارگیری کود است.

بیوراکتور

الزامات بسیار سختگیرانه ای بر مخزن پردازش کود تحمیل شده است:

تمام این الزامات برای ساخت یک کارخانه بیوگاز باید برآورده شود، زیرا آنها ایمنی را تضمین می کنند و شرایط عادی را برای پردازش کود به بیوگاز ایجاد می کنند.

چه موادی را می توان ساخت

مقاومت در برابر محیط های تهاجمی نیاز اصلی موادی است که می توان از آنها ظروف ساخت. بستر موجود در بیوراکتور ممکن است اسیدی یا قلیایی باشد. بر این اساس، موادی که ظرف از آن ساخته شده است باید توسط رسانه های مختلف به خوبی تحمل شود.

مواد زیادی به این درخواست ها پاسخ نمی دهند. اولین چیزی که به ذهن می رسد فلز است. بادوام است، می توان از آن برای ساخت ظرفی به هر شکلی استفاده کرد. خوب این است که می توانید از یک ظرف آماده استفاده کنید - نوعی مخزن قدیمی. در این صورت، ساخت نیروگاه بیوگاز زمان بسیار کمی می برد. فقدان فلز این است که با مواد شیمیایی فعال واکنش داده و شروع به تجزیه می کند. برای خنثی کردن این منفی، فلز با یک پوشش محافظ پوشانده شده است.

یک گزینه عالی ظرفیت یک بیوراکتور پلیمری است. پلاستیک از نظر شیمیایی خنثی است، پوسیده نمی شود، زنگ نمی زند. فقط لازم است از بین چنین موادی انتخاب کنید که انجماد و گرم شدن را تا دمای کافی بالا تحمل کنند. دیواره های راکتور باید ضخیم باشد و ترجیحاً با فایبرگلاس تقویت شود. چنین ظروفی ارزان نیستند، اما عمر طولانی دارند.

یک گزینه ارزان تر یک کارخانه بیوگاز با مخزن ساخته شده از آجر، بلوک های بتنی، سنگ است. برای اینکه سنگ تراشی بتواند بارهای زیادی را تحمل کند، لازم است سنگ تراشی (در هر 3-5 ردیف بسته به ضخامت دیوار و جنس) تقویت شود. پس از اتمام فرآیند نصب دیوار، عملیات چندلایه بعدی دیوارها، چه در داخل و چه در خارج، برای اطمینان از نفوذ ناپذیری آب و گاز ضروری است. دیوارها با ترکیب سیمان-شن و ماسه با مواد افزودنی (افزودنی) اندود شده اند که خواص مورد نیاز را فراهم می کنند.

اندازه راکتور

حجم راکتور به دمای انتخاب شده برای پردازش کود به بیوگاز بستگی دارد. اغلب، مزوفیلیک انتخاب می شود - نگهداری آن آسان تر است و به احتمال بارگیری اضافی روزانه راکتور دلالت دارد. تولید بیوگاز پس از رسیدن به حالت عادی (حدود 2 روز) پایدار، بدون ترکیدگی و فرورفتگی (در صورت ایجاد شرایط عادی) است. در این مورد منطقی است که حجم کارخانه بیوگاز را بسته به مقدار کود تولید شده در مزرعه در روز محاسبه کنیم. همه چیز به راحتی بر اساس داده های متوسط ​​محاسبه می شود.

تجزیه کود دامی در دمای مزوفیل از 10 تا 20 روز طول می کشد. بر این اساس، حجم با ضرب در 10 یا 20 محاسبه می شود. هنگام محاسبه، لازم است مقدار آبی را که برای رساندن بستر به حالت ایده آل لازم است در نظر بگیرید - رطوبت آن باید 85-90٪ باشد. حجم یافت شده 50٪ افزایش می یابد، زیرا حداکثر بار نباید از 2/3 حجم مخزن تجاوز کند - گاز باید در زیر سقف جمع شود.

به عنوان مثال، مزرعه دارای 5 گاو، 10 خوک و 40 مرغ است. در واقع، 5 * 55 کیلوگرم + 10 * 4.5 کیلوگرم + 40 * 0.17 کیلوگرم = 275 کیلوگرم + 45 کیلوگرم + 6.8 کیلوگرم = 326.8 کیلوگرم تشکیل می شود. برای رساندن کود مرغ به رطوبت 85 درصد، باید کمی بیشتر از 5 لیتر آب اضافه کنید (این 5 کیلوگرم است). وزن کل 331.8 کیلوگرم است. برای پردازش در 20 روز لازم است: 331.8 کیلوگرم * 20 \u003d 6636 کیلوگرم - حدود 7 مکعب فقط برای بستر. رقم پیدا شده را در 1.5 ضرب می کنیم (50٪ افزایش می یابد)، به 10.5 متر مکعب می رسیم. این مقدار محاسبه شده حجم راکتور نیروگاه بیوگاز خواهد بود.

دریچه های بارگیری و تخلیه مستقیماً به مخزن بیوراکتور منتهی می شوند. برای اینکه بستر به طور مساوی در کل منطقه توزیع شود، آنها در انتهای مخالف ظرف ساخته می شوند.

با روش نصب دفن شده نیروگاه بیوگاز، لوله های بارگیری و تخلیه با زاویه حاد به بدنه نزدیک می شوند. علاوه بر این، انتهای پایین لوله باید زیر سطح مایع در راکتور باشد. این کار از ورود هوا به داخل ظرف جلوگیری می کند. همچنین روی لوله ها شیرهای دوار یا قطع کننده تعبیه شده که در حالت عادی بسته می شوند. آنها فقط برای بارگیری یا تخلیه باز هستند.

از آنجایی که کود ممکن است حاوی قطعات بزرگ باشد (عناصر بستر، ساقه های چمن و غیره)، لوله های با قطر کوچک اغلب مسدود می شوند. بنابراین برای بارگیری و تخلیه باید قطر آنها 30-20 سانتی متر باشد که باید قبل از شروع کار روی عایق کاری نیروگاه بیوگاز نصب شوند اما پس از نصب کانتینر در جای خود.

راحت ترین حالت کار یک نیروگاه بیوگاز با بارگیری و تخلیه منظم زیرلایه است. این عمل را می توان یک بار در روز یا هر دو روز یک بار انجام داد. کود و سایر اجزاء از قبل در یک مخزن ذخیره سازی جمع آوری می شوند، جایی که آنها را به حالت مورد نیاز می آورند - خرد شده، در صورت لزوم، مرطوب و مخلوط می شوند. برای راحتی، این ظرف ممکن است یک همزن مکانیکی داشته باشد. بستر آماده شده در دریچه گیرنده ریخته می شود. اگر ظرف گیرنده را در زیر نور خورشید قرار دهید، بستر از قبل گرم می شود که هزینه حفظ دمای مورد نیاز را کاهش می دهد.

مطلوب است که عمق نصب قیف گیرنده را محاسبه کنید تا زباله ها توسط گرانش وارد آن شوند. همین امر در مورد تخلیه در بیوراکتور نیز صدق می کند. بهترین حالت این است که بستر آماده شده توسط گرانش حرکت کند. و یک دمپر آن را در حین آماده سازی مسدود می کند.

برای اطمینان از سفتی نیروگاه بیوگاز، دریچه ها روی قیف گیرنده و در منطقه تخلیه باید دارای مهر و موم لاستیکی آب بند باشند. هر چه هوای داخل مخزن کمتر باشد، گاز در خروجی تمیزتر خواهد بود.

جمع آوری و دفع بیوگاز

حذف بیوگاز از راکتور از طریق لوله ای انجام می شود که یک انتهای آن زیر سقف است و سر دیگر آن معمولاً در یک آب بند آب فرو می رود. این ظرف حاوی آب است که بیوگاز حاصل در آن تخلیه می شود. یک لوله دوم در مهر و موم آب وجود دارد - بالای سطح مایع قرار دارد. بیوگاز خالص بیشتری در آن خارج می شود. یک شیر قطع کننده گاز در خروجی بیوراکتور آنها نصب شده است. بهترین گزینه توپ است.

از چه موادی می توان برای سیستم انتقال گاز استفاده کرد؟ لوله های فلزی گالوانیزه و لوله های گاز ساخته شده از HDPE یا PPR. آنها باید از سفتی، درزها و مفاصل با کف صابون بررسی شوند. کل خط لوله از لوله ها و اتصالات با همان قطر مونتاژ می شود. بدون انقباض و انبساط.

تصفیه ناخالصی ها

ترکیب تقریبی بیوگاز حاصل به شرح زیر است:

• متان - تا 60٪؛
• دی اکسید کربن - 35٪؛
• سایر مواد گازی (از جمله سولفید هیدروژن، که بوی نامطبوع به گاز می دهد) - 5٪.

برای اینکه بیوگاز بو نداشته باشد و به خوبی بسوزد، باید دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن و بخار آب را از آن خارج کرد. در صورتی که آهک ژولیده به ته تاسیسات اضافه شود، دی اکسید کربن در آب بند حذف می شود. چنین نشانکی باید به طور دوره ای تغییر کند (از آنجایی که گاز بدتر شروع به سوزاندن می کند، زمان تغییر آن فرا رسیده است).

آبگیری گاز را می توان به دو صورت انجام داد - با ساخت آب بندی های هیدرولیک در خط لوله گاز - با وارد کردن بخش های منحنی زیر آب بند های هیدرولیک در لوله، که در آن میعانات تجمع می یابد. عیب این روش نیاز به تخلیه منظم آب بند است - با مقدار زیادی آب جمع آوری شده، می تواند عبور گاز را مسدود کند.

راه دوم قرار دادن فیلتر با ژل سیلیکا است. اصل مانند مهر و موم آب است - گاز به ژل سیلیکا وارد می شود و از زیر پوشش خشک می شود. با این روش خشک کردن بیوگاز، سیلیکا ژل باید به صورت دوره ای خشک شود. برای این کار باید مدتی در مایکروویو گرم شود. گرم می شود، رطوبت تبخیر می شود. می توانید بخوابید و دوباره استفاده کنید.

برای حذف سولفید هیدروژن، از یک فیلتر پر شده با براده های فلزی استفاده می شود. می توانید دستمال های فلزی قدیمی را در ظرف قرار دهید. تصفیه دقیقاً به همین ترتیب انجام می شود: گاز به قسمت پایین ظرف پر از فلز می رسد. با عبور از سولفید هیدروژن تمیز می شود، در قسمت آزاد بالای فیلتر جمع می شود و از آنجا از طریق لوله / شیلنگ دیگری تخلیه می شود.

مخزن گاز و کمپرسور

بیوگاز تصفیه شده وارد مخزن ذخیره - مخزن گاز می شود. این می تواند یک کیسه پلاستیکی مهر و موم شده، یک ظرف پلاستیکی باشد. شرط اصلی سفتی گاز است، شکل و مواد مهم نیست. بیوگاز در مخزن گاز ذخیره می شود. از آن، با کمک یک کمپرسور، گاز تحت فشار معین (تنظیم شده توسط کمپرسور) از قبل به مصرف کننده - به اجاق گاز یا دیگ بخار عرضه می شود. همچنین می توان از این گاز برای تولید برق با استفاده از ژنراتور استفاده کرد.

برای ایجاد فشار پایدار در سیستم پس از کمپرسور، نصب یک گیرنده - یک دستگاه کوچک برای تراز کردن نوسانات فشار، مطلوب است.

دستگاه های اختلاط

برای اینکه نیروگاه بیوگاز به طور عادی کار کند، لازم است به طور منظم مایع موجود در بیوراکتور مخلوط شود. این فرآیند ساده بسیاری از مشکلات را حل می کند:

• بخش تازه ای از بار را با کلنی باکتری مخلوط می کند.
• انتشار گاز تولید شده را ترویج می کند.
• دمای مایع را به استثنای مناطق گرمتر و سردتر یکسان می کند.
• یکنواختی زیرلایه را حفظ می کند و از ته نشین شدن یا سطحی شدن برخی از اجزای تشکیل دهنده جلوگیری می کند.

به طور معمول، یک کارخانه بیوگاز خانگی کوچک دارای همزن های مکانیکی است که توسط نیروی ماهیچه ای هدایت می شود. در سیستم‌هایی با حجم زیاد، همزن‌ها را می‌توان توسط موتورهایی که توسط تایمر روشن می‌شوند به حرکت درآورد.

راه دوم این است که مایع را با عبور بخشی از گاز تولید شده از آن مخلوط کنید. برای انجام این کار، پس از خروج از متاتانک، سه راهی قرار می گیرد و بخشی از گاز به قسمت پایینی راکتور ریخته می شود و از طریق یک لوله با سوراخ خارج می شود. این قسمت از گاز را نمی توان مصرفی در نظر گرفت، زیرا باز هم دوباره وارد سیستم می شود و در نتیجه به مخزن گاز می رسد.

روش سوم اختلاط این است که زیرلایه را از قسمت پایین با کمک پمپ های مدفوعی پمپ کرده، آن را در بالا بریزید. نقطه ضعف این روش وابستگی به در دسترس بودن برق است.

سیستم گرمایش و عایق حرارتی

بدون گرم کردن دوغاب فرآوری شده، باکتری های روان دوست تکثیر می شوند. فرآیند پردازش در این مورد از 30 روز طول می کشد و بازده گاز کم خواهد بود. در تابستان، در صورت وجود عایق حرارتی و پیش گرم کردن بار، می توان به دمای 40 درجه رسید، زمانی که توسعه باکتری های مزوفیل شروع می شود، اما در زمستان چنین نصبی عملاً غیر قابل اجرا است - فرآیندها بسیار کند هستند. در دمای کمتر از 5+ درجه سانتیگراد عملا یخ می زنند.

چه چیزی را گرم کنیم و کجا قرار دهیم

برای بهترین نتیجه از گرما استفاده می شود. منطقی ترین گرمایش آب از دیگ بخار است. دیگ می تواند با برق، سوخت جامد یا مایع کار کند، همچنین می تواند بر روی بیوگاز تولید شده کار کند. حداکثر دمایی که آب باید در آن گرم شود +60 درجه سانتیگراد است. لوله های داغتر می توانند باعث چسبیدن ذرات به سطح شوند و در نتیجه راندمان گرمایش کاهش یابد.

شما همچنین می توانید از گرمایش مستقیم استفاده کنید - عناصر گرمایش را وارد کنید، اما اولا، سازماندهی اختلاط دشوار است، و ثانیا، بستر به سطح می چسبد، انتقال حرارت را کاهش می دهد، عناصر گرمایش به سرعت می سوزند.

یک نیروگاه بیوگاز را می توان با استفاده از رادیاتورهای گرمایش استاندارد، به سادگی لوله هایی که به صورت یک سیم پیچ پیچ خورده، و رجیسترهای جوش داده شده، گرم کرد. بهتر است از لوله های پلیمری - فلزی پلاستیکی یا پلی پروپیلن استفاده کنید. لوله های فولادی زنگ نزن راه راه نیز مناسب هستند، به ویژه در بیوراکتورهای عمودی استوانه ای راحت تر قرار می گیرند، اما سطح راه راه باعث ایجاد رسوب می شود، که برای انتقال حرارت خیلی خوب نیست.

برای کاهش احتمال رسوب ذرات بر روی المنت های حرارتی، آنها را در ناحیه همزن قرار می دهند. فقط در این مورد لازم است همه چیز را طوری طراحی کنید که میکسر نتواند لوله ها را لمس کند. اغلب به نظر می رسد که بهتر است بخاری ها را از پایین قرار دهید، اما عمل نشان داده است که به دلیل رسوب در پایین، چنین گرمایی ناکارآمد است. بنابراین منطقی تر است که بخاری ها را روی دیواره های متاتانک کارخانه بیوگاز قرار دهید.

روش های گرمایش آب

با توجه به نحوه قرارگیری لوله ها، گرمایش می تواند خارجی یا داخلی باشد. هنگامی که در داخل خانه قرار می گیرد، گرمایش کارآمد است، اما تعمیر و نگهداری بخاری ها بدون خاموش کردن و پمپاژ سیستم غیرممکن است. بنابراین توجه ویژه ای به انتخاب مواد و کیفیت اتصالات می شود.

گرمایش بهره وری نیروگاه بیوگاز را افزایش می دهد و زمان پردازش مواد خام را کاهش می دهد

هنگامی که بخاری ها در فضای باز قرار می گیرند، گرمای بیشتری مورد نیاز است (هزینه گرم کردن محتویات یک کارخانه بیوگاز بسیار بالاتر است)، زیرا گرمای زیادی برای گرم کردن دیوارها صرف می شود. اما سیستم همیشه برای تعمیر در دسترس است و گرمایش یکنواخت تر است، زیرا محیط از دیوارها گرم می شود. مزیت دیگر این راه حل این است که همزن ها نمی توانند به سیستم گرمایش آسیب بزنند.

نحوه عایق کاری

در انتهای گودال ابتدا یک لایه تسطیح شن و سپس یک لایه عایق حرارت ریخته می شود. این می تواند خاک رس مخلوط با کاه و خاک رس منبسط شده، سرباره باشد. همه این اجزا را می توان مخلوط کرد، می توان در لایه های جداگانه ریخت. آنها در افق تراز می شوند، ظرفیت نیروگاه بیوگاز نصب شده است.

کناره های بیوراکتور را می توان با مواد مدرن یا روش های قدیمی کلاسیک عایق بندی کرد. از روش های قدیمی - پوشش با خاک رس و کاه. در چندین لایه اعمال می شود.

از مواد مدرن، می توانید از فوم پلی استایرن اکسترود شده با چگالی بالا، بلوک های بتنی هوادهی کم چگالی، استفاده کنید. پیشرفته ترین فن آوری در این مورد فوم پلی اورتان (PPU) است، اما خدمات برای کاربرد آن ارزان نیست. اما به نظر می رسد عایق حرارتی بدون درز است که هزینه های گرمایش را به حداقل می رساند. یکی دیگر از مواد عایق حرارت وجود دارد - شیشه فوم. در بشقاب ها بسیار گران است، اما نبرد یا خرده آن هزینه کمی دارد و از نظر ویژگی ها تقریباً عالی است: رطوبت را جذب نمی کند، از یخ زدن نمی ترسد، بارهای ساکن را به خوبی تحمل می کند و رسانایی حرارتی پایینی دارد. .

فناوری تولید بیوگاز. مجتمع های دامپروری مدرن نرخ تولید بالایی را ارائه می دهند. راه حل های فن آوری کاربردی اجازه می دهد تا به طور کامل با الزامات استانداردهای بهداشتی و بهداشتی فعلی در محل خود مجتمع ها مطابقت داشته باشد.

با این حال، مقادیر زیادی کود مایع متمرکز در یک مکان مشکلات زیست محیطی قابل توجهی را برای مناطق مجاور مجتمع ایجاد می کند. به عنوان مثال، کود و فضولات تازه خوک به عنوان زباله کلاس 3 خطر طبقه بندی می شوند. مسائل زیست محیطی تحت کنترل مقامات نظارتی است، الزامات قانون در مورد این مسائل به طور مداوم تشدید می شود.

Biocomplex یک راه حل جامع برای دفع کود مایع ارائه می دهد که شامل پردازش سریع در کارخانه های بیوگاز مدرن (BGU) است. در فرآیند فرآوری، در حالت تسریع، فرآیندهای طبیعی تجزیه مواد آلی با آزاد شدن گاز از جمله: متان، CO2، گوگرد و غیره پیش می‌رود. تنها گاز حاصله در اتمسفر آزاد نمی شود و باعث ایجاد اثر گلخانه ای می شود، بلکه به تأسیسات ویژه تولید گاز (تولید همزمان) ارسال می شود که انرژی الکتریکی و حرارتی تولید می کنند.

بیوگاز - گاز قابل احتراق، در طی هضم بی هوازی متان زیست توده تشکیل می شود و عمدتاً متان (55-75٪)، دی اکسید کربن (25-45٪) و ناخالصی های سولفید هیدروژن، آمونیاک، اکسیدهای نیتروژن و دیگران (کمتر از 1٪) تشکیل شده است.

تجزیه زیست توده در نتیجه فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی و فعالیت همزیستی 3 گروه اصلی باکتری ها اتفاق می افتد، در حالی که محصولات متابولیکی برخی از گروه های باکتری، محصولات غذایی گروه های دیگر، در یک توالی مشخص است.

گروه اول - باکتری های هیدرولیتیک، دوم - تشکیل دهنده اسید، سوم - متان ساز.

هم زباله های آلی کشاورزی و صنعتی یا خانگی و هم مواد خام گیاهی می توانند به عنوان مواد خام برای تولید بیوگاز استفاده شوند.

رایج ترین انواع پسماند مجتمع های کشاورزی و صنعتی که برای تولید بیوگاز استفاده می شود عبارتند از:

• کود خوک و گاو، فضولات طیور؛
• باقی مانده از جدول خوراک مجتمع های گاو؛
• بالای محصولات سبزیجات؛
• محصول نامرغوب غلات و سبزیجات، چغندرقند، ذرت؛
• خمیر و ملاس؛
• آرد، گلوله، دانه ریز، جنین؛
• دانه های آبجو، جوانه های مالت، لجن پروتئین؛
• ضایعات تولید نشاسته.
• تفاله میوه و سبزیجات؛
• سرم؛
• و غیره.

منبع مواد اولیه	نوع ماده اولیه	مقدار مواد خام در سال، متر مکعب (تن)	مقدار بیوگاز، m3
1 گاو نقدی	کود مایع بدون بستر
1 خوک پروار	کود مایع بدون بستر
1 گاو نر چاق کننده	بستر کود جامد
1 اسب	بستر کود جامد
100 جوجه	بستر خشک
1 هکتار زمین زراعی	سیلوی ذرت تازه
1 هکتار زمین زراعی	چغندر قند
1 هکتار زمین زراعی	سیلوی غلات تازه
1 هکتار زمین زراعی	سیلوی علف تازه

تعداد بسترها (انواع زباله) مورد استفاده برای تولید بیوگاز در یک نیروگاه بیوگاز (BGU) می تواند از یک تا ده یا بیشتر متفاوت باشد.

پروژه های بیوگاز در بخش کشت و صنعت می تواند بر اساس یکی از گزینه های زیر ایجاد شود:

• تولید بیوگاز از زباله های یک شرکت انفرادی (به عنوان مثال، کود دامی از یک مزرعه دام، باگاس از یک کارخانه قند، ته نشینی از یک کارخانه تقطیر).
• تولید بیوگاز بر اساس ضایعات از شرکت های مختلف، با پیوند پروژه به یک شرکت جداگانه یا یک کارخانه متمرکز بیوگاز جداگانه.
• تولید بیوگاز با استفاده غالب از نیروگاه های انرژی در نیروگاه های بیوگاز مجزا.

متداول ترین روش استفاده از انرژی بیوگاز، احتراق در موتورهای پیستونی گازی به عنوان بخشی از یک mini-CHP، با تولید برق و گرما است.

وجود داشته باشد گزینه های مختلف برای طرح های فن آوری ایستگاه های بیوگاز- بسته به نوع و تعداد انواع بسترهای مورد استفاده. استفاده از آماده سازی اولیه، در تعدادی از موارد، دستیابی به افزایش سرعت و درجه تجزیه مواد خام در بیوراکتورها و در نتیجه افزایش بازده کل بیوگاز را ممکن می سازد. در صورت استفاده از چندین بستر که از نظر خواص متفاوت هستند، به عنوان مثال، زباله های مایع و جامد، انباشته شدن آنها، آماده سازی اولیه (تفکیک به بخش ها، آسیاب، حرارت دادن، همگن سازی، تصفیه بیوشیمیایی یا بیولوژیکی و غیره) به طور جداگانه انجام می شود. که آنها یا قبل از تغذیه در بیوراکتورها مخلوط می شوند یا در جریان های جداگانه تغذیه می شوند.

عناصر ساختاری اصلی یک طرح معمولی کارخانه بیوگاز عبارتند از:

• سیستم دریافت و آماده سازی اولیه بسترها؛
• سیستمی برای حمل و نقل بسترها در داخل تأسیسات؛
• بیوراکتورها (فرمانترها) با سیستم اختلاط؛
• سیستم گرمایش بیوراکتور؛
• سیستم حذف و خالص سازی بیوگاز از ناخالصی های سولفید هیدروژن و رطوبت؛
• مخازن ذخیره توده تخمیر شده و بیوگاز؛
• سیستم کنترل برنامه و اتوماسیون فرآیندهای تکنولوژیکی.

طرح‌های فن‌آوری BGU بسته به نوع و تعداد بسترهای پردازش شده، نوع و کیفیت محصولات نهایی هدف، بر اساس یک یا آن "دانش" تامین‌کننده راه‌حل‌های تکنولوژیکی مورد استفاده، و تعدادی از عوامل دیگر متفاوت است. امروزه رایج ترین طرح هایی با تخمیر تک مرحله ای چندین نوع بستر است که یکی از آنها معمولاً کود است.

با توسعه فناوری‌های بیوگاز، راه‌حل‌های فنی مورد استفاده به سمت طرح‌های دو مرحله‌ای پیچیده‌تر می‌شوند، که در برخی موارد با نیاز تکنولوژیکی برای پردازش کارآمد انواع خاصی از بسترها و افزایش راندمان کلی استفاده از کار توجیه می‌شود. حجم بیوراکتورها

ویژگی های تولید بیوگازاین است که می تواند توسط باکتری های متان فقط از مواد آلی کاملا خشک تولید شود. بنابراین، وظیفه مرحله اول تولید، ایجاد یک مخلوط بستری است که محتوای آلی بالایی داشته باشد و در عین حال قابل پمپاژ باشد. این یک بستر با محتوای جامد 10-12٪ است. راه حل با جداسازی رطوبت اضافی با استفاده از جداکننده های پیچی به دست می آید.

کود مایع از تاسیسات تولید وارد مخزن می شود، با یک میکسر شناور همگن می شود و توسط یک پمپ شناور به کارگاه جداسازی جداکننده های پیچی تغذیه می شود. کسر مایع در یک مخزن جداگانه جمع آوری می شود. کسر جامد در فیدر مواد خام جامد بارگذاری می شود.

مطابق برنامه زمان بندی بارگیری بستر در تخمیر، طبق برنامه توسعه یافته، پمپ به صورت دوره ای روشن می شود و کسر مایع را به تخمیر می رساند و در همان زمان لودر ماده خام جامد روشن می شود. متناوباً، کسر مایع را می توان به یک فیدر جامد با عملکرد اختلاط وارد کرد، و سپس مخلوط نهایی طبق برنامه بارگذاری توسعه یافته به تخمیر وارد می شود. این کار برای جلوگیری از ورود بیش از حد سوبسترای آلی به تخمیر انجام می شود، زیرا این امر می تواند تعادل مواد را به هم بزند و باعث بی ثباتی فرآیند در تخمیر شود. همزمان، پمپ‌ها نیز روشن می‌شوند و مواد هضم را از تخمیر به پس‌خمیر و از پس‌فرمانتور به انباشته‌کننده هاضمه (تالاب) پمپ می‌کنند تا از پر شدن بیش از حد تخمیر و پس‌خمیر جلوگیری شود.

توده های هضم موجود در تخمیر و تخمیر پس از تخمیر مخلوط می شوند تا از توزیع یکنواخت باکتری در کل حجم ظروف اطمینان حاصل شود. برای اختلاط از میکسرهای کم سرعت با طراحی خاص استفاده می شود.

در فرآیند یافتن بستر در تخمیر، باکتری ها تا 80 درصد از کل بیوگاز تولید شده توسط کارخانه بیوگاز را آزاد می کنند. بقیه بیوگاز در حالت دهنده آزاد می شود.

نقش مهمی در حصول اطمینان از مقدار پایدار بیوگاز آزاد شده توسط دمای مایع داخل تخمیر و پس از تخمیر بازی می شود. به عنوان یک قاعده، فرآیند در حالت مزوفیلیک با دمای 41-43 درجه سانتیگراد ادامه می یابد. حفظ دمای پایدار با استفاده از بخاری های لوله ای ویژه در داخل تخمیرگرها و تخمیرها و همچنین عایق حرارتی قابل اعتماد دیوارها و خطوط لوله حاصل می شود. بیوگاز خروجی از هضم دارای محتوای گوگرد بالایی است. تصفیه بیوگاز از گوگرد با کمک باکتری های ویژه ای انجام می شود که در سطح عایق قرار داده شده روی طاق چوبی در داخل تخمیرها و پس از تخمیرها ساکن هستند.

تجمع بیوگاز در یک نگهدارنده گاز انجام می شود که بین سطح ماده هضم و مواد الاستیک با استحکام بالا که تخمیر و تخمیر را از بالا می پوشاند تشکیل می شود. این ماده قابلیت کشش شدید (بدون کاهش استحکام) را دارد که با تجمع بیوگاز ظرفیت مخزن گاز را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. برای جلوگیری از پر شدن بیش از حد مخزن گاز و پارگی مواد، یک شیر اطمینان وجود دارد.

سپس بیوگاز وارد نیروگاه تولید همزمان می شود. نیروگاه تولید همزمان (CHP) واحدی است که در آن انرژی الکتریکی توسط ژنراتورهایی که توسط موتورهای پیستونی گازی کار می کنند تولید می شود. کوژنراتورهایی که با بیوگاز کار می کنند تفاوت های ساختاری با موتورهای مولد گاز معمولی دارند، زیرا بیوگاز سوخت بسیار ضعیفی است. انرژی الکتریکی تولید شده توسط ژنراتورها، برق را به تجهیزات الکتریکی خود نیروگاه بیوگاز می رساند و هر چیزی که بیش از این مقدار باشد به مصرف کنندگان نزدیک آزاد می شود. انرژی مایعی که برای خنک کردن کوژنراتورها استفاده می شود، انرژی حرارتی تولید شده منهای تلفات دستگاه های بویلر است. انرژی حرارتی تولید شده تا حدی برای گرم کردن تخمیرها و تخمیرکننده ها استفاده می شود و بقیه نیز برای مصرف کنندگان مجاور ارسال می شود. مربوط می شه به

نصب تجهیزات اضافی برای تمیز کردن بیوگاز تا سطح گاز طبیعی امکان پذیر است، اما این تجهیزات گران است و تنها در صورتی استفاده می شود که هدف کارخانه بیوگاز تولید گرما و برق نباشد، بلکه تولید سوخت برای موتورهای پیستونی گازی باشد. . فن آوری های اثبات شده و رایج ترین روش های تصفیه بیوگاز عبارتند از: جذب آب، جذب حامل تحت فشار، رسوب شیمیایی و جداسازی غشایی.

بهره وری انرژی عملیات نیروگاه بیوگاز تا حد زیادی هم به فناوری انتخاب شده، مواد و طراحی سازه های اصلی و هم به شرایط آب و هوایی در منطقه محل آنها بستگی دارد. میانگین مصرف انرژی حرارتی برای گرمایش بیورآکتورها در منطقه معتدل آب و هوا 15 تا 30 درصد انرژی تولید شده توسط کوژنراتورها (ناخالص) است.

بازده انرژی کلی یک مجتمع بیوگاز با CHP با سوخت بیوگاز به طور متوسط ​​75-80٪ است. در شرایطی که تمام گرمای دریافتی از یک نیروگاه تولید همزمان برق در تولید برق قابل مصرف نباشد (وضعیت رایج به دلیل نبود مصرف کننده گرمای خارجی)، در جو تخلیه می شود. در این حالت راندمان انرژی یک نیروگاه حرارتی بیوگاز تنها 35 درصد کل انرژی بیوگاز است.

شاخص های اصلی عملکرد نیروگاه های بیوگاز می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد، که تا حد زیادی توسط بسترهای مورد استفاده، مقررات تکنولوژیکی اتخاذ شده، شیوه های عملیاتی و وظایف انجام شده توسط هر تاسیسات مشخص می شود.

فرآیند پردازش کود بیش از 40 روز نیست. هضم به دست آمده در نتیجه فرآوری بی بو بوده و یک کود آلی عالی است که در آن بالاترین درجه معدنی شدن مواد مغذی جذب شده توسط گیاهان حاصل شده است.

مواد هضم معمولاً با استفاده از جداکننده های پیچی به بخش های مایع و جامد جدا می شوند. کسر مایع به تالاب ها فرستاده می شود و در آنجا تا دوره کاربرد در خاک انباشته می شود. کسر جامد نیز به عنوان کود استفاده می شود. اگر خشک کردن، دانه بندی و بسته بندی اضافی روی کسر جامد اعمال شود، برای نگهداری طولانی مدت و حمل و نقل در فواصل طولانی مناسب خواهد بود.

تولید و استفاده از انرژی بیوگازدارای تعدادی مزیت معقول و تایید شده توسط عمل جهانی است، یعنی:

1. منبع انرژی تجدیدپذیر (RES). برای تولید بیوگاز از زیست توده تجدیدپذیر استفاده می شود.
2. طیف گسترده ای از مواد خام مورد استفاده برای تولید بیوگاز، ساخت نیروگاه های بیوگاز را تقریباً در همه جا در مناطق متمرکز تولید کشاورزی و صنایع مرتبط با فناوری ممکن می سازد.
3. تطبیق پذیری روش های استفاده از انرژی بیوگاز هم برای تولید انرژی الکتریکی و / یا حرارتی در محل شکل گیری آن و هم در هر تاسیسات متصل به شبکه انتقال گاز (در صورت تامین بیوگاز تصفیه شده به این شبکه) به عنوان سوخت موتور برای خودروها.
4. پایداری تولید برق از بیوگاز در طول سال، پوشش بارهای پیک در شبکه، از جمله در مورد استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر ناپایدار، مانند نیروگاه های خورشیدی و بادی را ممکن می سازد.
5. ایجاد شغل از طریق تشکیل زنجیره بازار از تامین کنندگان زیست توده تا پرسنل عملیاتی تاسیسات انرژی.
6. کاهش اثرات منفی بر محیط زیست از طریق پردازش و خنثی سازی زباله از طریق هضم کنترل شده در راکتورهای بیوگاز. فن آوری های بیوگاز یکی از اصلی ترین و منطقی ترین راه های خنثی سازی زباله های آلی است. پروژه های بیوگاز به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در جو کمک می کند.
7. اثر آگروتکنیکی استفاده از جرم تخمیر شده در راکتورهای بیوگاز در مزارع کشاورزی در بهبود ساختار خاک ها، بازسازی و افزایش حاصلخیزی آنها به دلیل معرفی مواد مغذی با منشاء آلی آشکار می شود. توسعه بازار کودهای آلی، از جمله از انبوه فرآوری شده در راکتورهای بیوگاز، در آینده به توسعه بازار محصولات کشاورزی سازگار با محیط زیست و افزایش رقابت پذیری آن کمک خواهد کرد.

برآورد هزینه های سرمایه گذاری واحد

BSU 75 kWel. ~ 9000 €/kWh.

BSU 150 کیلو وات. ~ 6.500 €/kWh.

BSU 250 kWel. ~ 6000 €/kWh.

BSU bis 500 kWel. ~ 4.500 €/kWh.

BGU 1 مگاواتتل. ~ 3.500 €/kWh.

انرژی الکتریکی و حرارتی تولید شده می تواند نه تنها نیازهای مجتمع، بلکه زیرساخت های مجاور را نیز تامین کند. علاوه بر این، مواد خام برای نیروگاه های بیوگاز رایگان است، که کارایی اقتصادی بالایی را پس از پایان دوره بازپرداخت (4-7 سال) تضمین می کند. هزینه انرژی تولید شده در BSU در طول زمان افزایش نمی یابد، بلکه برعکس، کاهش می یابد.