बायोगैस बायोमास के मीथेन किण्वन द्वारा उत्पादित गैस है। बायोमास का घटकों में अपघटन 3 प्रकार के जीवाणुओं के प्रभाव में होता है। खाद्य श्रृंखला में, बाद के बैक्टीरिया पिछले वाले के अपशिष्ट उत्पादों पर भोजन करते हैं। पहला प्रकार हाइड्रोलाइटिक बैक्टीरिया है, दूसरा एसिड बनाने वाला है, तीसरा मीथेन बनाने वाला है। बायोगैस के उत्पादन में न केवल मिथेनोजेन वर्ग के बैक्टीरिया, बल्कि तीनों प्रजातियाँ शामिल हैं।

बायोगैस संरचना

55%-75% मीथेन, 25%-45% CO2, H2 और H2S की मामूली अशुद्धियाँ। CO2 से बायोगैस को साफ करने के बाद बायोमीथेन प्राप्त होता है। बायोमेथेन प्राकृतिक गैस का पूर्ण एनालॉग है। एकमात्र अंतर मूल में है।

कच्चा माल प्राप्त करना

जैविक अपशिष्ट: खाद, अनाज और चाक अवशेष, बेकार अनाज, चुकंदर का गूदा, मल कीचड़, मछली और बूचड़खाने का अपशिष्ट (रक्त, वसा, आंत, गन्ना), घास, घरेलू अपशिष्ट, डेयरी अपशिष्ट - लैक्टोज, मट्ठा, उत्पादन अपशिष्ट बायोडीजल - तकनीकी रेपसीड से बायोडीजल के उत्पादन से ग्लिसरीन, रस के उत्पादन से अपशिष्ट - फलों का गूदा, बेरी का गूदा, अंगूर पोमेस, शैवाल, स्टार्च और गुड़ के उत्पादन से अपशिष्ट - गूदा और सिरप, आलू प्रसंस्करण से अपशिष्ट, चिप्स का उत्पादन - छिलके , खाल, सड़े हुए कंद।

बायोगैस की उपज शुष्क पदार्थ की मात्रा और प्रयुक्त कच्चे माल के प्रकार पर निर्भर करती है। एक टन मवेशी खाद से 60 मीथेन सामग्री के साथ 30-50 वर्ग मीटर बायोगैस पैदा होती है , 70% तक मीथेन सामग्री वाले विभिन्न प्रकार के पौधों से 150-500 एम3 बायोगैस। बायोगैस की अधिकतम मात्रा 1300 m3 है जिसमें मीथेन की मात्रा 87 तक हैवसा से प्राप्त किया जा सकता है।

बायोगैस गणना में, शुष्क पदार्थ (डीएम या अंग्रेजी टीएस) या शुष्क अवशेष (सीओ) की अवधारणा का उपयोग किया जाता है। बायोमास में मौजूद पानी गैस का उत्पादन नहीं करता है।

1 किलोग्राम शुष्क पदार्थ से 300 से 500 लीटर बायोगैस प्राप्त होती है।

किसी विशिष्ट कच्चे माल से बायोगैस उपज की गणना करने के लिए, प्रयोगशाला परीक्षण करना या संदर्भ डेटा को देखना और वसा, प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट की सामग्री निर्धारित करना आवश्यक है। उत्तरार्द्ध का निर्धारण करते समय, तेजी से नष्ट होने वाले (फ्रुक्टोज, चीनी, सुक्रोज, स्टार्च) और मुश्किल से विघटित होने वाले पदार्थों (उदाहरण के लिए, सेलूलोज़, हेमिकेलुलोज, लिग्निन) के प्रतिशत का पता लगाना महत्वपूर्ण है। तत्वों की सामग्री निर्धारित करने के बाद, प्रत्येक के लिए गैस उपज की गणना व्यक्तिगत रूप से की जाती है और फिर सारांशित किया जाता है।

पहले, जब बायोगैस के बारे में कोई विज्ञान नहीं था और बायोगैस खाद से जुड़ा था, तब "पशु इकाई" की अवधारणा का उपयोग किया जाता था। आज, जब उन्होंने किसी भी जैविक चीज़ से बायोगैस का उत्पादन करना सीख लिया है, तो यह अवधारणा दूर हो गई है और इसका उपयोग बंद हो गया है।

अपशिष्ट के अलावा, बायोगैस का उत्पादन विशेष रूप से उगाई गई ऊर्जा फसलों, जैसे सिलेज मकई या सिल्फ़ियम से किया जा सकता है। गैस उत्पादन 500 m3 प्रति टन तक पहुँच सकता है।

कहानी

मानवता ने बहुत पहले ही बायोगैस का उपयोग करना सीख लिया था। दूसरी सहस्राब्दी ईसा पूर्व में। आधुनिक जर्मनी के क्षेत्र में आदिम बायोगैस संयंत्र पहले से ही मौजूद थे। एल्बे बेसिन की आर्द्रभूमि में रहने वाले अलेमान्स ने दलदल में बहती लकड़ी में ड्रेगन की कल्पना की थी। उनका मानना ​​था कि दलदलों के गड्ढों में जमा होने वाली ज्वलनशील गैस ड्रैगन की बदबूदार सांसें हैं। ड्रैगन को खुश करने के लिए बलि और बचा हुआ खाना दलदल में फेंक दिया जाता था। लोगों का मानना ​​था कि ड्रैगन रात के समय आता है और उसकी सांसें गड्ढों में ही रह जाती हैं। अलेमानों को चमड़े से शामियाना सिलने, उनसे दलदल को ढकने, चमड़े के पाइप के माध्यम से गैस को अपने घर की ओर मोड़ने और खाना पकाने के लिए जलाने का विचार आया। यह समझ में आता है, क्योंकि सूखी जलाऊ लकड़ी ढूंढना मुश्किल था, और दलदली गैस (बायोगैस) ने इस समस्या को पूरी तरह से हल कर दिया।

17वीं शताब्दी में, जान बैपटिस्ट वान हेल्मोंट ने पाया कि सड़ने वाले बायोमास से ज्वलनशील गैसें निकलती हैं। 1776 में एलेसेंड्रो वोल्टा इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि विघटित बायोमास की मात्रा और निकलने वाली गैस की मात्रा के बीच एक संबंध है। 1808 में सर हम्फ्री डेवी ने बायोगैस में मीथेन की खोज की।

पहला प्रलेखित बायोगैस संयंत्र 1859 में बॉम्बे, भारत में बनाया गया था। 1895 में, यूके में स्ट्रीट लाइटिंग के लिए बायोगैस का उपयोग किया गया था। 1930 में, सूक्ष्म जीव विज्ञान के विकास के साथ, बायोगैस उत्पादन प्रक्रिया में शामिल बैक्टीरिया की खोज की गई।

परिस्थितिकी

बायोगैस उत्पादन वातावरण में मीथेन उत्सर्जन को रोकने में मदद करता है। पुनर्चक्रित खाद का उपयोग कृषि में उर्वरक के रूप में किया जाता है। इससे रासायनिक उर्वरकों का उपयोग कम होता है और भूजल पर भार कम होता है।

मीथेन का ग्रीनहाउस प्रभाव CO2 से 21 गुना अधिक है और यह 12 वर्षों तक वातावरण में रहता है। ग्लोबल वार्मिंग को रोकने के लिए मीथेन पर कब्जा करना सबसे अच्छा अल्पकालिक तरीका है।

उत्पादन

कुल मिलाकर, वर्तमान में दुनिया में लगभग 60 प्रकार की बायोगैस उत्पादन तकनीकों का उपयोग या विकास किया जाता है। सबसे आम तरीका मेटाटैंक या एनारोबिक कॉलम में अवायवीय पाचन है (यह शब्द रूसी में स्थापित नहीं किया गया है)। बायोगैस के उपयोग के परिणामस्वरूप प्राप्त ऊर्जा का एक हिस्सा प्रक्रिया को बनाए रखने के लिए उपयोग किया जाता है (सर्दियों में 15-20% तक)। गर्म जलवायु वाले देशों में मीथेन टैंक को गर्म करने की आवश्यकता नहीं होती है। बैक्टीरिया 25°C से 70°C के तापमान पर बायोमास को मीथेन में परिवर्तित करते हैं।

कुछ प्रकार के कच्चे माल को उनके शुद्ध रूप में किण्वित करने के लिए एक विशेष दो-चरणीय तकनीक की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, पारंपरिक रिएक्टर में पक्षियों की बीट और डिस्टिलरी स्टिलेज को बायोगैस में संसाधित नहीं किया जाता है। ऐसे कच्चे माल को संसाधित करने के लिए एक अतिरिक्त हाइड्रोलिसिस रिएक्टर की आवश्यकता होती है। ऐसा रिएक्टर आपको अम्लता के स्तर को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, इसलिए एसिड या क्षार की मात्रा में वृद्धि के कारण बैक्टीरिया नहीं मरते हैं।

अपशिष्ट की निरंतर धारा को संसाधित करते समय बायोगैस का उत्पादन आर्थिक रूप से उचित है, उदाहरण के लिए पशुधन फार्मों पर।

लैंडफिल गैस बायोगैस के प्रकारों में से एक है। इसे नगर निगम के घरेलू कचरे से लैंडफिल में प्राप्त किया जाता है।

आवेदन

बायोगैस का उपयोग बिजली, गर्मी या भाप के उत्पादन के लिए ईंधन के रूप में या वाहन ईंधन के रूप में किया जाता है। भारत, वियतनाम, नेपाल और अन्य देशों में छोटे (एकल-परिवार) बायोगैस संयंत्र बनाए जा रहे हैं। इनमें उत्पन्न गैस का उपयोग खाना पकाने में किया जाता है।

बायोगैस संयंत्रों को खेतों, पोल्ट्री फार्मों, डिस्टिलरीज, चीनी कारखानों और मांस प्रसंस्करण संयंत्रों पर अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के रूप में स्थापित किया जा सकता है। एक बायोगैस संयंत्र एक पशु चिकित्सा और स्वच्छता संयंत्र की जगह ले सकता है। वे। मांस और हड्डी के भोजन के उत्पादन के बजाय कैरीयन को बायोगैस में पुनर्चक्रित किया जा सकता है।

छोटे बायोगैस संयंत्रों की सबसे बड़ी संख्या चीन में स्थित है - 10 मिलियन से अधिक (1990 के दशक के अंत में)। वे प्रति वर्ष लगभग 7 अरब वर्ग मीटर बायोगैस का उत्पादन करते हैं, जो लगभग 60 मिलियन किसानों के लिए ईंधन प्रदान करता है। भारत में 1981 से अब तक 3.8 मिलियन छोटे बायोगैस संयंत्र स्थापित किये जा चुके हैं।

2006 के अंत में, चीन में लगभग 18 मिलियन बायोगैस संयंत्र कार्यरत थे। उनके उपयोग से 10.9 मिलियन टन ईंधन के बराबर प्रतिस्थापन संभव हो जाता है।

औद्योगिक देशों में, सापेक्ष संकेतकों के संदर्भ में बायोगैस के उत्पादन और उपयोग में अग्रणी स्थान डेनमार्क का है - बायोगैस अपने कुल ऊर्जा संतुलन में 18% तक व्याप्त है। निरपेक्ष रूप से, जर्मनी मध्यम और बड़े प्रतिष्ठानों की संख्या में अग्रणी स्थान रखता है - 8,000 हजार इकाइयाँ। पश्चिमी यूरोप में, सभी पोल्ट्री फार्मों में से कम से कम आधे को बायोगैस से गर्म किया जाता है।

वोल्वो और स्कैनिया बायोगैस इंजन वाली बसें बनाती हैं। ऐसी बसें स्विट्जरलैंड के शहरों में सक्रिय रूप से उपयोग की जाती हैं: बर्न, बेसल, जिनेवा, ल्यूसर्न और लॉज़ेन। स्विस गैस इंडस्ट्री एसोसिएशन के पूर्वानुमान के अनुसार, 2010 तक 10% स्विस वाहन बायोगैस पर चलेंगे।

गैस का व्यापक रूप से उद्योग में, रसायन सहित (उदाहरण के लिए, प्लास्टिक के उत्पादन के लिए कच्चा माल) और रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग किया जाता है। घरेलू परिस्थितियों में, गैस का उपयोग आवासीय निजी और अपार्टमेंट इमारतों को गर्म करने, खाना पकाने, पानी गर्म करने, कारों के लिए ईंधन के रूप में आदि के लिए किया जाता है।

पर्यावरण की दृष्टि से गैस सबसे स्वच्छ ईंधनों में से एक है। अन्य प्रकार के ईंधन की तुलना में इसमें हानिकारक उत्सर्जन की मात्रा सबसे कम होती है।

लेकिन अगर हम गैस के बारे में बात करते हैं, तो हमारा मतलब स्वचालित रूप से पृथ्वी के आंत्र से निकाली गई प्राकृतिक गैस से है।

एक दिन मुझे अखबार में एक लेख मिला जिसमें बताया गया था कि कैसे एक दादाजी ने एक साधारण सा इंस्टालेशन तैयार किया और खाद से गैस प्राप्त की। इस विषय में मेरी बहुत रुचि थी. और मैं प्राकृतिक गैस - बायोगैस के इस विकल्प के बारे में बात करना चाहूंगा। मेरा मानना ​​है कि यह विषय आम लोगों और विशेषकर किसानों के लिए काफी रोचक और उपयोगी है।

किसी भी किसान फार्म के फार्मस्टेड पर आप न केवल हवा, सूरज की ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं, बल्कि बायोगैस का भी उपयोग कर सकते हैं।

बायोगैस- गैसीय ईंधन, कार्बनिक पदार्थों के अवायवीय सूक्ष्मजीवविज्ञानी अपघटन का एक उत्पाद। गैस उत्पादन की तकनीक पौधों और जानवरों की उत्पत्ति के विभिन्न कार्बनिक अपशिष्टों के प्रसंस्करण, पुनर्चक्रण और कीटाणुशोधन की एक पर्यावरण अनुकूल, अपशिष्ट-मुक्त विधि है।

बायोगैस के उत्पादन के लिए कच्चे माल में साधारण खाद, पत्तियां, घास, सामान्य तौर पर कोई भी जैविक कचरा होता है: शीर्ष, खाद्य अपशिष्ट, गिरे हुए पत्ते।

परिणामी गैस, मीथेन, मीथेन बैक्टीरिया की महत्वपूर्ण गतिविधि का परिणाम है। मीथेन, जिसे दलदल या खदान गैस भी कहा जाता है, 90-98% प्राकृतिक गैस बनाती है, जिसका उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी में किया जाता है।

गैस उत्पादन के लिए इंस्टॉलेशन का निर्माण करना बहुत आसान है। हमें एक मुख्य कंटेनर की आवश्यकता है, आप इसे स्वयं पका सकते हैं या कुछ तैयार किए गए कंटेनर का उपयोग कर सकते हैं, यह कुछ भी हो सकता है। ठंड के मौसम में यूनिट का उपयोग करने के लिए कंटेनर के किनारों पर थर्मल इन्सुलेशन स्थापित किया जाना चाहिए। हम शीर्ष पर कुछ हैच बनाते हैं। उनमें से एक से हम गैस हटाने के लिए ट्यूब जोड़ते हैं। गहन किण्वन प्रक्रिया और गैस मुक्ति के लिए, मिश्रण को समय-समय पर हिलाया जाना चाहिए। इसलिए, आपको एक मिक्सिंग डिवाइस स्थापित करने की आवश्यकता है। इसके बाद, गैस को एकत्र और संग्रहीत किया जाना चाहिए या अपने इच्छित उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाना चाहिए। गैस इकट्ठा करने के लिए, आप एक नियमित कार चैंबर का उपयोग कर सकते हैं, और फिर, यदि आपके पास कंप्रेसर है, तो इसे संपीड़ित करें और इसे सिलेंडर में पंप करें।

ऑपरेशन का सिद्धांत काफी सरल है: खाद को एक हैच के माध्यम से लोड किया जाता है। अंदर, यह बायोमास विशेष मीथेन बैक्टीरिया द्वारा विघटित होता है। प्रक्रिया को और अधिक तीव्र बनाने के लिए, सामग्री को हिलाने और अधिमानतः गर्म करने की आवश्यकता है। हीटिंग के लिए, आप अंदर ट्यूब स्थापित कर सकते हैं जिसके माध्यम से गर्म पानी प्रसारित होना चाहिए। बैक्टीरिया की महत्वपूर्ण गतिविधि के परिणामस्वरूप जारी मीथेन ट्यूबों के माध्यम से कार कक्षों में प्रवेश करती है, और जब पर्याप्त मात्रा जमा हो जाती है, तो इसे कंप्रेसर का उपयोग करके संपीड़ित किया जाता है और सिलेंडर में पंप किया जाता है।

गर्म मौसम में या कृत्रिम हीटिंग का उपयोग करते समय, इंस्टॉलेशन काफी बड़ी मात्रा में गैस का उत्पादन कर सकता है, लगभग 8 मीटर 3 / दिन।

लैंडफिल से घरेलू कचरे से गैस प्राप्त करना भी संभव है, लेकिन समस्या रोजमर्रा की जिंदगी में इस्तेमाल होने वाले रसायनों से है।

मीथेन बैक्टीरिया जानवरों की आंतों में और इसलिए खाद में पाए जाते हैं। लेकिन उन्हें काम करना शुरू करने के लिए, ऑक्सीजन के साथ उनकी बातचीत को सीमित करना आवश्यक है, क्योंकि यह उनके महत्वपूर्ण कार्यों को बाधित करता है। इसीलिए विशेष प्रतिष्ठान बनाना आवश्यक है ताकि बैक्टीरिया हवा के संपर्क में न आएं।

परिणामी बायोगैस में मीथेन की सांद्रता प्राकृतिक गैस की तुलना में थोड़ी कम होती है, इसलिए जलने पर यह थोड़ी कम गर्मी पैदा करेगी। 1 मी 3 प्राकृतिक गैस जलाने पर 7-7.5 Gcal निकलती है, फिर बायोगैस जलाने पर - 6-6.5 Gcal निकलती है।

यह गैस हीटिंग के लिए (हमारे पास हीटिंग के बारे में सामान्य जानकारी भी है) और घरेलू स्टोव में उपयोग के लिए उपयुक्त है। बायोगैस की लागत कम है, और कुछ मामलों में व्यावहारिक रूप से शून्य के बराबर है, अगर सब कुछ स्क्रैप सामग्री से बना है और आप उदाहरण के लिए, एक गाय रखते हैं।

गैस उत्पादन से निकलने वाला अपशिष्ट वर्मीकम्पोस्ट है - एक जैविक उर्वरक जिसमें, ऑक्सीजन तक पहुंच के बिना क्षय की प्रक्रिया के दौरान, खरपतवार के बीज से लेकर सब कुछ सड़ जाता है, और केवल पौधों के लिए आवश्यक उपयोगी सूक्ष्म तत्व ही बचे रहते हैं।

विदेशों में कृत्रिम गैस भंडार बनाने की भी विधियाँ मौजूद हैं। यह इस तरह दिख रहा है। चूँकि फेंके गए घरेलू कचरे का एक बड़ा हिस्सा कार्बनिक पदार्थ होता है, जो सड़ सकता है और बायोगैस उत्पन्न कर सकता है। गैस को छोड़ना शुरू करने के लिए, कार्बनिक पदार्थों को हवा के साथ संपर्क से वंचित करना आवश्यक है। इसलिए, कचरे को परतों में लपेटा जाता है, और शीर्ष परत मिट्टी जैसे गैस-जलरोधक सामग्री से बनी होती है। फिर वे कुएँ खोदते हैं और प्राकृतिक निक्षेपों से गैस निकालते हैं। और एक ही समय में कई समस्याओं का समाधान किया जा रहा है, जैसे अपशिष्ट निपटान और ऊर्जा उत्पादन।

बायोगैस का उत्पादन किन परिस्थितियों में किया जाता है?

बायोगैस प्राप्त करने की शर्तें और ऊर्जा मूल्य

एक छोटे आकार की स्थापना को इकट्ठा करने के लिए, आपको यह जानना होगा कि किस कच्चे माल से और किस तकनीक से बायोगैस प्राप्त किया जा सकता है।

गैस हवा (एनारोबिक प्रक्रिया) तक पहुंच के बिना कार्बनिक पदार्थों के अपघटन (किण्वन) के दौरान प्राप्त की जाती है: घरेलू जानवरों की बूंदें, भूसे, शीर्ष, गिरी हुई पत्तियां और व्यक्तिगत घरों में उत्पन्न अन्य जैविक अपशिष्ट। इससे पता चलता है कि बायोगैस किसी भी घरेलू कचरे से प्राप्त किया जा सकता है जो तरल या गीली अवस्था में विघटित और किण्वित हो सकता है।

अपघटन (किण्वन) प्रक्रिया दो चरणों में होती है:

1. बायोमास अपघटन (हाइड्रोटेशन);
2. गैसीकरण (बायोगैस रिहाई)।

ये प्रक्रियाएँ किण्वक (अवायवीय बायोगैस संयंत्र) में होती हैं।

बायोगैस संयंत्रों में अपघटन के बाद प्राप्त कीचड़ से मिट्टी की उर्वरता बढ़ती है और उत्पादकता 10-50% तक बढ़ जाती है। इस प्रकार, सबसे मूल्यवान उर्वरक प्राप्त होता है।

बायोगैस में गैसों का मिश्रण होता है:

• मीथेन-55-75%;
• कार्बन डाइऑक्साइड - 23-33%;
• हाइड्रोजन सल्फाइड-7%।

मीथेन किण्वन कार्बनिक पदार्थों के किण्वन की एक जटिल प्रक्रिया है - एक जीवाणु प्रक्रिया। इस प्रक्रिया के घटित होने के लिए मुख्य शर्त गर्मी की उपस्थिति है।

बायोमास के अपघटन के दौरान, गर्मी उत्पन्न होती है, जो प्रक्रिया को आगे बढ़ाने के लिए पर्याप्त है; इस गर्मी को बनाए रखने के लिए, किण्वक को थर्मल रूप से इन्सुलेट किया जाना चाहिए। जब किण्वक में तापमान कम हो जाता है, तो गैस विकास की तीव्रता कम हो जाती है, क्योंकि कार्बनिक द्रव्यमान में सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रक्रियाएं धीमी हो जाती हैं। इसलिए, बायोगैस संयंत्र (बायोफरमेंटर) का विश्वसनीय थर्मल इन्सुलेशन इसके सामान्य संचालन के लिए सबसे महत्वपूर्ण स्थितियों में से एक है। खाद को किण्वक में लोड करते समय, इसे 35-40 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म पानी के साथ मिलाया जाना चाहिए। इससे आवश्यक ऑपरेटिंग मोड सुनिश्चित करने में मदद मिलेगी।

पुनः लोड करते समय, गर्मी का नुकसान कम से कम होना चाहिए। बायोगैस के लिए इंजीनियरिंग सहायता

किण्वक के बेहतर ताप के लिए, आप "ग्रीनहाउस प्रभाव" का उपयोग कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए गुंबद के ऊपर एक लकड़ी या हल्की धातु का फ्रेम स्थापित किया जाता है और प्लास्टिक फिल्म से ढक दिया जाता है। सर्वोत्तम परिणाम कच्चे माल के किण्वित तापमान 30-32 डिग्री सेल्सियस और 90-95% की आर्द्रता पर प्राप्त होते हैं। मध्य और उत्तरी क्षेत्र के क्षेत्रों में, उत्पादित गैस का कुछ हिस्सा वर्ष की ठंडी अवधि के दौरान किण्वित द्रव्यमान के अतिरिक्त ताप पर खर्च किया जाना चाहिए, जो बायोगैस संयंत्रों के डिजाइन को जटिल बनाता है।

बायोमास को किण्वित करने के लिए विशेष किण्वकों के रूप में व्यक्तिगत खेतों पर प्रतिष्ठान बनाना आसान है। किण्वक में लोड करने के लिए मुख्य जैविक कच्चा माल खाद है।

पहली बार मवेशी खाद लोड करते समय, किण्वन प्रक्रिया कम से कम 20 दिनों तक चलनी चाहिए, और सूअर की खाद के लिए कम से कम 30 दिन। लोडिंग की तुलना में विभिन्न घटकों का मिश्रण लोड करते समय आप अधिक गैस प्राप्त कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, मवेशी खाद।

उदाहरण के लिए, मवेशी खाद और पोल्ट्री खाद का मिश्रण, जब संसाधित किया जाता है, तो बायोगैस में 70% तक मीथेन पैदा होता है।

किण्वन प्रक्रिया स्थिर हो जाने के बाद, आपको प्रतिदिन कच्चे माल को किण्वक में संसाधित द्रव्यमान की मात्रा के 10% से अधिक नहीं लोड करना होगा।

किण्वन के दौरान, गैस के उत्पादन के अलावा, कार्बनिक पदार्थों को कीटाणुरहित किया जाता है। जैविक कचरा रोगजनक माइक्रोफ्लोरा से छुटकारा दिलाता है और अप्रिय गंध को दूर करता है।

परिणामी कीचड़ को समय-समय पर किण्वक से उतारना चाहिए; इसका उपयोग उर्वरक के रूप में किया जाता है।

जब बायोगैस संयंत्र पहली बार भरा जाता है, तो निकाली गई गैस जलती नहीं है, ऐसा इसलिए होता है क्योंकि पहली बार उत्पादित गैस में बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड, लगभग 60% होता है। इसलिए, इसे वायुमंडल में छोड़ा जाना चाहिए, और 1-3 दिनों के बाद बायोगैस संयंत्र का संचालन स्थिर हो जाएगा।

तालिका संख्या 1 - एक जानवर के मलमूत्र के किण्वन के दौरान प्रति दिन प्राप्त गैस की मात्रा

जारी ऊर्जा की मात्रा के संदर्भ में, बायोगैस का 1 मीटर 3 बराबर है:

• 1.5 किलो कोयला;
• 0.6 किलो मिट्टी का तेल;
• 2 किलोवाट/घंटा बिजली;
• 3.5 किलो जलाऊ लकड़ी;
• 12 किलो खाद ब्रिकेट।

छोटे आकार के बायोगैस संयंत्रों का डिज़ाइन

चित्र 1 - पिरामिडनुमा गुंबद के साथ सबसे सरल बायोगैस संयंत्र का आरेख: 1 - खाद के लिए गड्ढा; 2 - नाली - पानी की सील; 3 - गैस इकट्ठा करने के लिए घंटी; 4, 5 - गैस आउटलेट पाइप; 6 - दबाव नापने का यंत्र।

चित्र 1 में दिखाए गए आयामों के अनुसार, गड्ढे 1 और गुंबद 3 सुसज्जित हैं। गड्ढे को 10 सेमी मोटी प्रबलित कंक्रीट स्लैब के साथ पंक्तिबद्ध किया गया है, जिसे सीमेंट मोर्टार के साथ प्लास्टर किया गया है और जकड़न के लिए राल के साथ लेपित किया गया है। छत के लोहे से 3 मीटर ऊंची घंटी को वेल्ड किया जाता है, जिसके ऊपरी हिस्से में बायोगैस जमा हो जाएगी। इसे जंग से बचाने के लिए, घंटी को समय-समय पर ऑयल पेंट की दो परतों से रंगा जाता है। यह और भी बेहतर है कि पहले घंटी के अंदरूनी हिस्से को लाल सीसे से ढक दिया जाए। घंटी के ऊपरी हिस्से में बायोगैस निकालने के लिए एक पाइप 4 लगाया गया है और इसका दबाव मापने के लिए एक दबाव नापने का यंत्र 5 लगाया गया है। गैस आउटलेट पाइप 6 रबर की नली, प्लास्टिक या धातु पाइप से बनाया जा सकता है।

किण्वक गड्ढे के चारों ओर, एक कंक्रीट नाली स्थापित की जाती है - एक पानी की सील 2. पानी से भरी हुई, जिसमें घंटी का निचला भाग 0.5 मीटर तक डूबा होता है।

चित्र 2 - घनीभूत हटाने के लिए उपकरण: 1 - गैस हटाने के लिए पाइपलाइन; 2 - घनीभूत के लिए यू-आकार का पाइप; 3 - घनीभूत होना।

उदाहरण के लिए, रसोई के चूल्हे में धातु, प्लास्टिक या रबर ट्यूब के माध्यम से गैस की आपूर्ति की जा सकती है। सर्दियों में संघनित पानी के जमने के कारण ट्यूबों को जमने से बचाने के लिए, चित्र 2 में दिखाए गए एक सरल उपकरण का उपयोग करें: एक यू-आकार की ट्यूब 2 सबसे निचले बिंदु पर पाइपलाइन 1 से जुड़ी हुई है। इसके मुक्त भाग की ऊंचाई बायोगैस दबाव (मिमी जल स्तंभ में) से अधिक होनी चाहिए। कंडेनसेट 3 को ट्यूब के मुक्त सिरे से निकाला जाता है, और कोई गैस रिसाव नहीं होगा।

चित्र 3 - शंक्वाकार गुंबद के साथ सबसे सरल बायोगैस संयंत्र का आरेख: 1 - खाद के लिए गड्ढा; 2 - गुंबद (घंटी); 3 - पाइप का विस्तारित हिस्सा; 4 - गैस आउटलेट पाइप; 5 - नाली - पानी की सील।

चित्र 3 में दिखाए गए इंस्टॉलेशन में, 4 मिमी के व्यास और 2 मीटर की गहराई के साथ गड्ढे 1 को छत के लोहे के साथ अंदर से पंक्तिबद्ध किया गया है, जिसकी चादरें कसकर वेल्डेड हैं। जंग-रोधी सुरक्षा के लिए वेल्डेड टैंक की आंतरिक सतह को राल से लेपित किया गया है। कंक्रीट टैंक के ऊपरी किनारे के बाहर, 5 से 1 मीटर गहरी एक गोलाकार नाली स्थापित की जाती है, जो पानी से भरी होती है। गुंबद 2 का ऊर्ध्वाधर भाग, जो टैंक को कवर करता है, इसमें स्वतंत्र रूप से स्थापित है। इस प्रकार, जिस नाली में पानी डाला जाता है वह पानी की सील के रूप में कार्य करता है। बायोगैस को गुंबद के ऊपरी हिस्से में एकत्र किया जाता है, जहां से इसे आउटलेट पाइप 3 के माध्यम से और फिर पाइपलाइन 4 (या नली) के माध्यम से उपयोग के स्थान पर आपूर्ति की जाती है।

लगभग 12 घन मीटर कार्बनिक द्रव्यमान (अधिमानतः ताजा खाद) को गोल टैंक 1 में लोड किया जाता है, जो बिना पानी मिलाए खाद (मूत्र) के तरल अंश से भरा होता है। भरने के एक सप्ताह बाद, किण्वक काम करना शुरू कर देता है। इस स्थापना में, किण्वक क्षमता 12 घन मीटर है, जिससे इसे 2-3 परिवारों के लिए बनाना संभव हो जाता है जिनके घर पास में स्थित हैं। यदि परिवार, उदाहरण के लिए, बैल पालता है या कई गायें पालता है, तो ऐसी स्थापना फार्मस्टेड पर बनाई जा सकती है।

चित्र 4 - सरलतम प्रतिष्ठानों के वेरिएंट की योजनाएँ: 1 - जैविक कचरे की आपूर्ति; 2 - जैविक कचरे के लिए कंटेनर; 3 - गुंबद के नीचे गैस संग्रहण क्षेत्र; 4 - गैस आउटलेट पाइप; 5 - कीचड़ जल निकासी; 6 - दबाव नापने का यंत्र; 7 - पॉलीथीन फिल्म से बना गुंबद; 8 - जल सील और; 9 - कार्गो; 10—एक टुकड़ा चिपका हुआ पॉलीथीन बैग।

सबसे सरल छोटे आकार के प्रतिष्ठानों के डिजाइन और तकनीकी आरेख चित्र 4 में दिखाए गए हैं। तीर प्रारंभिक कार्बनिक द्रव्यमान, गैस और कीचड़ के तकनीकी आंदोलनों को दर्शाते हैं। संरचनात्मक रूप से, गुंबद कठोर हो सकता है या पॉलीथीन फिल्म से बना हो सकता है। एक कठोर गुंबद को संसाधित द्रव्यमान में गहरे विसर्जन के लिए एक लंबे बेलनाकार भाग के साथ बनाया जा सकता है, तैरते हुए, चित्र 4, डी, या हाइड्रोलिक सील में डाला जा सकता है, चित्र 4, ई। एक फिल्म गुंबद को हाइड्रोलिक सील में डाला जा सकता है, चित्र 4, ई, या एक निर्बाध रूप से चिपके हुए बड़े बैग के रूप में बनाया गया, चित्र 4, और। बाद वाले संस्करण में, फिल्म बैग पर एक वज़न 9 रखा जाता है ताकि बैग बहुत अधिक न फूले, और फिल्म के नीचे पर्याप्त दबाव भी बने।

गैस, जो गुंबद या फिल्म के नीचे एकत्र की जाती है, को गैस पाइपलाइन के माध्यम से उपयोग के स्थान पर आपूर्ति की जाती है। गैस विस्फोट से बचने के लिए, आउटलेट पाइप पर एक निश्चित दबाव में समायोजित वाल्व स्थापित किया जा सकता है। हालाँकि, गैस विस्फोट के खतरे की संभावना नहीं है, क्योंकि गुंबद के नीचे गैस के दबाव में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ, गुंबद को हाइड्रोलिक सील में एक महत्वपूर्ण ऊंचाई तक उठाया जाएगा और पलट जाएगा, जिससे गैस निकल जाएगी।

बायोगैस का उत्पादन इस तथ्य के कारण कम हो सकता है कि किण्वन के दौरान किण्वक में कार्बनिक कच्चे माल की सतह पर एक परत बन जाती है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह गैस के निकलने में बाधा न डाले, द्रव्यमान को किण्वक में मिलाकर इसे तोड़ दिया जाता है। आप हाथ से नहीं, बल्कि नीचे से गुंबद पर धातु का कांटा लगाकर मिला सकते हैं। गैस जमा होने पर गुंबद हाइड्रोलिक सील में एक निश्चित ऊंचाई तक ऊपर उठता है और उपयोग होने पर नीचे गिरता है।

गुंबद के ऊपर से नीचे तक व्यवस्थित आंदोलन के लिए धन्यवाद, गुंबद से जुड़े कांटे परत को नष्ट कर देंगे।

उच्च आर्द्रता और हाइड्रोजन सल्फाइड (0.5% तक) की उपस्थिति बायोगैस संयंत्रों के धातु भागों के बढ़ते क्षरण में योगदान करती है। इसलिए, किण्वक के सभी धातु तत्वों की स्थिति की नियमित रूप से निगरानी की जाती है और क्षतिग्रस्त क्षेत्रों को सावधानीपूर्वक संरक्षित किया जाता है, अधिमानतः एक या दो परतों में सीसा के साथ, और फिर किसी भी तेल पेंट के साथ दो परतों में चित्रित किया जाता है।

चित्र 5. गर्म बायोगैस संयंत्र का आरेख: 1 - किण्वक; 2 - लकड़ी की ढाल; 3 - भराव गर्दन; 4 - मीथेन टैंक; 5 - उत्तेजक; 6 - बायोगैस चयन के लिए शाखा पाइप; 7 - थर्मल इन्सुलेशन परत; 8 - कद्दूकस; 9 - संसाधित द्रव्यमान के लिए नाली वाल्व; 10 - वायु आपूर्ति चैनल; 11 - धौंकनी.

गर्मी के साथ किण्वित द्रव्यमान को गर्म करने वाला बायोगैस संयंत्र , एक एरोबिक किण्वक में खाद के अपघटन के दौरान जारी, चित्र 5 में दिखाया गया है। इसमें एक डाइजेस्टर टैंक शामिल है - एक भराव गर्दन के साथ एक बेलनाकार धातु कंटेनर 3. एक नाली वाल्व 9. एक यांत्रिक स्टिरर 5 और बायोगैस चयन के लिए एक नोजल 6।

किण्वक 1 को आयताकार और 3 को लकड़ी की सामग्री से बनाया जा सकता है। प्रसंस्कृत खाद को उतारने के लिए रस की दीवारें हटाने योग्य होती हैं। किण्वक का फर्श जालीदार होता है; हवा को ब्लोअर 11 से तकनीकी चैनल 10 के माध्यम से उड़ाया जाता है। किण्वक का शीर्ष लकड़ी की चादरों से ढका होता है 2. गर्मी के नुकसान को कम करने के लिए, दीवारों और तल को गर्मी-इन्सुलेट परत से बनाया जाता है 7.

इंस्टॉलेशन इस तरह काम करता है. 88-92% नमी की मात्रा के साथ पहले से तैयार तरल खाद को हेड 3 के माध्यम से मीथेन टैंक 4 में डाला जाता है, तरल स्तर भराव गर्दन के निचले हिस्से द्वारा निर्धारित किया जाता है। एरोबिक किण्वक 1 को ऊपरी उद्घाटन भाग के माध्यम से बिस्तर खाद या 65-69% की नमी सामग्री के साथ ढीले सूखे कार्बनिक भराव (पुआल, चूरा) के साथ खाद के मिश्रण से भरा जाता है। जब किण्वक में तकनीकी चैनल के माध्यम से हवा की आपूर्ति की जाती है, तो कार्बनिक द्रव्यमान विघटित होना शुरू हो जाता है और गर्मी निकलती है। यह मीथेन टैंक की सामग्री को गर्म करने के लिए पर्याप्त है। परिणामस्वरूप, बायोगैस उत्सर्जित होती है। यह डाइजेस्टर टैंक के ऊपरी भाग में जमा हो जाता है। पाइप 6 के माध्यम से इसका उपयोग घरेलू जरूरतों के लिए किया जाता है। किण्वन प्रक्रिया के दौरान, डाइजेस्टर में खाद को मिक्सर 5 के साथ मिलाया जाता है।

इस तरह की स्थापना केवल निजी घरों में अपशिष्ट निपटान के कारण एक वर्ष के भीतर ही भुगतान कर देगी। बायोगैस खपत के अनुमानित मूल्य तालिका 2 में दिए गए हैं।

तालिका संख्या 2 - बायोगैस खपत के लिए अनुमानित मूल्य

ध्यान दें: इंस्टॉलेशन किसी भी जलवायु क्षेत्र में काम कर सकता है।

चित्र 6 - व्यक्तिगत बायोगैस संयंत्र आईबीजीयू-1 का आरेख: 1 - भराव गर्दन; 2 - उत्तेजक; 3 - गैस नमूनाकरण के लिए पाइप; 4 - थर्मल इन्सुलेशन परत; 5 - संसाधित द्रव्यमान को उतारने के लिए एक नल के साथ पाइप; 6 - थर्मामीटर.

2 से 6 गायों या 20-60 सूअरों या 100-300 मुर्गियों वाले परिवार के लिए व्यक्तिगत बायोगैस संयंत्र (आईबीजीयू-1) (चित्र 6)। यह संस्थापन हर दिन 100 से 300 किलोग्राम खाद संसाधित कर सकता है और 100-300 किलोग्राम पर्यावरण के अनुकूल जैविक उर्वरक और 3-12 मीटर 3 बायोगैस का उत्पादन करता है।

बायोगैस एक गैस है जो अवायवीय परिस्थितियों में कार्बनिक पदार्थों (उदाहरण के लिए: पुआल; खरपतवार; पशु और मानव मल; कचरा; घरेलू और औद्योगिक अपशिष्ट जल से कार्बनिक अपशिष्ट, आदि) के किण्वन (किण्वन) के परिणामस्वरूप प्राप्त होती है। बायोगैस उत्पादन में विभिन्न प्रकार के सूक्ष्मजीव शामिल होते हैं जिनके विभिन्न प्रकार के अपचयी कार्य होते हैं।

बायोगैस की संरचना.

आधे से अधिक बायोगैस में मीथेन (सीएच 4) होता है। मीथेन लगभग 60% बायोगैस बनाती है। इसके अलावा, बायोगैस में लगभग 35% कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) के साथ-साथ अन्य गैसें जैसे जल वाष्प, हाइड्रोजन सल्फाइड, कार्बन मोनोऑक्साइड, नाइट्रोजन और अन्य शामिल हैं। विभिन्न परिस्थितियों में प्राप्त बायोगैस की संरचना अलग-अलग होती है। इस प्रकार, मानव मल, खाद और वध अपशिष्ट से बायोगैस में 70% तक मीथेन होता है, और पौधों के अवशेषों से, एक नियम के रूप में, लगभग 55% मीथेन होता है।

बायोगैस की सूक्ष्म जीव विज्ञान.

बायोगैस किण्वन, इसमें शामिल बैक्टीरिया की माइक्रोबियल प्रजातियों के आधार पर, तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

पहले को जीवाणु किण्वन की शुरुआत कहा जाता है। विभिन्न कार्बनिक बैक्टीरिया, गुणा करते समय, बाह्य कोशिकीय एंजाइमों का स्राव करते हैं, जिनकी मुख्य भूमिका सरल पदार्थों के हाइड्रोलाइटिक गठन के साथ जटिल कार्बनिक यौगिकों को नष्ट करना है। उदाहरण के लिए, पॉलीसैकेराइड से मोनोसैकेराइड; पेप्टाइड्स या अमीनो एसिड में प्रोटीन; वसा को ग्लिसरॉल और फैटी एसिड में।

दूसरे चरण को हाइड्रोजन कहा जाता है। एसिटिक एसिड बैक्टीरिया की गतिविधि के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन का उत्पादन होता है। उनकी मुख्य भूमिका कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए एसिटिक एसिड का जीवाणु अपघटन है।

तीसरे चरण को मिथेनोजेनिक कहा जाता है। इसमें एक प्रकार का बैक्टीरिया शामिल होता है जिसे मिथेनोजेन्स के नाम से जाना जाता है। उनकी भूमिका मीथेन का उत्पादन करने के लिए एसिटिक एसिड, हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करना है।

बायोगैस किण्वन के लिए कच्चे माल का वर्गीकरण और विशेषताएं।

लगभग सभी प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थों का उपयोग बायोगैस किण्वन के लिए फीडस्टॉक के रूप में किया जा सकता है। बायोगैस उत्पादन के लिए मुख्य कच्चा माल अपशिष्ट जल हैं: सीवेज; खाद्य, दवा और रासायनिक उद्योग। ग्रामीण क्षेत्रों में, यह कटाई के दौरान उत्पन्न होने वाला अपशिष्ट है। उत्पत्ति में अंतर के कारण बायोगैस की निर्माण प्रक्रिया, रासायनिक संरचना और संरचना भी भिन्न होती है।

उत्पत्ति के आधार पर बायोगैस के लिए कच्चे माल के स्रोत:

1. कृषि कच्चा माल.

इन कच्चे माल को उच्च नाइट्रोजन सामग्री वाले कच्चे माल और उच्च कार्बन सामग्री वाले कच्चे माल में विभाजित किया जा सकता है।

उच्च नाइट्रोजन सामग्री वाले कच्चे माल:

मानव मल, पशुधन खाद, पक्षी गोबर। कार्बन-नाइट्रोजन अनुपात 25:1 या उससे कम है। ऐसा कच्चा भोजन किसी व्यक्ति या जानवर के जठरांत्र संबंधी मार्ग द्वारा पूरी तरह से पच जाता है। एक नियम के रूप में, इसमें बड़ी संख्या में कम आणविक भार वाले यौगिक होते हैं। ऐसे कच्चे माल में पानी आंशिक रूप से परिवर्तित हो गया और कम आणविक भार वाले यौगिकों का हिस्सा बन गया। इस कच्चे माल को बायोगैस में आसान और तेजी से अवायवीय अपघटन की विशेषता है। और प्रचुर मीथेन उत्पादन भी।

उच्च कार्बन सामग्री वाले कच्चे माल:

पुआल और भूसी. कार्बन-नाइट्रोजन अनुपात 40:1 है। इसमें उच्च आणविक यौगिकों की एक उच्च सामग्री है: सेलूलोज़, हेमिकेल्यूलोज़, पेक्टिन, लिग्निन, वनस्पति मोम। अवायवीय अपघटन काफी धीरे-धीरे होता है। गैस उत्पादन की दर बढ़ाने के लिए, ऐसी सामग्रियों को आमतौर पर किण्वन से पहले पूर्व-उपचार की आवश्यकता होती है।

2. शहरी जैविक जल अपशिष्ट।

इसमें मानव अपशिष्ट, मलजल, जैविक अपशिष्ट, जैविक औद्योगिक अपशिष्ट जल, कीचड़ शामिल है।

3. जलीय पौधे.

जलकुंभी, अन्य जलीय पौधे और शैवाल शामिल हैं। उत्पादन क्षमताओं का अनुमानित नियोजित क्षमता उपयोग सौर ऊर्जा पर उच्च निर्भरता की विशेषता है। उनकी उच्च लाभप्रदता है। तकनीकी संगठन को अधिक सावधान दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है। अवायवीय अपघटन आसानी से होता है। मीथेन चक्र छोटा है. ऐसे कच्चे माल की ख़ासियत यह है कि यह बिना पूर्व-उपचार के रिएक्टर में तैरता रहता है। इसे खत्म करने के लिए कच्चे माल को 2 दिनों के लिए थोड़ा सूखाया जाना चाहिए या पहले से खाद बनाया जाना चाहिए।

आर्द्रता के आधार पर बायोगैस के लिए कच्चे माल के स्रोत:

1.ठोस कच्चा माल:

पुआल, अपेक्षाकृत उच्च शुष्क पदार्थ सामग्री वाला जैविक कचरा। इन्हें शुष्क किण्वन विधि का उपयोग करके संसाधित किया जाता है। रेक्टर से बड़ी मात्रा में ठोस जमा को हटाने में कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं। प्रयुक्त कच्चे माल की कुल मात्रा को ठोस सामग्री (टीएस) और वाष्पशील पदार्थ (वीएस) के योग के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। वाष्पशील पदार्थों को मीथेन में परिवर्तित किया जा सकता है। अस्थिर पदार्थों की गणना करने के लिए, कच्चे माल का एक नमूना 530-570 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर मफल भट्टी में लोड किया जाता है।

2. तरल कच्चा माल:

ताजा मल, खाद, गोबर। इसमें लगभग 20% शुष्क पदार्थ होता है। इसके अतिरिक्त, शुष्क किण्वन के दौरान ठोस कच्चे माल के साथ मिश्रण के लिए उन्हें 10% की मात्रा में पानी जोड़ने की आवश्यकता होती है।

3. मध्यम आर्द्रता का जैविक अपशिष्ट:

अल्कोहल उत्पादन से अपशिष्ट, लुगदी मिलों से अपशिष्ट जल, आदि। ऐसे कच्चे माल में अलग-अलग मात्रा में प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट होते हैं, और बायोगैस के उत्पादन के लिए अच्छे कच्चे माल हैं। इस कच्चे माल के लिए यूएएसबी प्रकार (अपफ्लो एनारोबिक स्लज ब्लैंकेट - उर्ध्व अवायवीय प्रक्रिया) के उपकरणों का उपयोग किया जाता है।

तालिका नंबर एक। स्थितियों के लिए बायोगैस के प्रवाह दर (गठन की दर) पर जानकारी: 1) किण्वन तापमान 30 डिग्री सेल्सियस; 2) बैच किण्वन

किण्वित अपशिष्ट का नाम	सामान्य गैस उत्पादन के दौरान औसत बायोगैस प्रवाह दर (एम 3 /एम 3 /डी)	बायोगैस आउटपुट, मी 3 /किग्रा/टीएस	बायोगैस उत्पादन (कुल बायोगैस उत्पादन का %)
			0-15डी	25-45 दि	45-75 दि	75-135 दि
सूखी खाद	0,20	0,12	11	33,8	20,9	34,3
रासायनिक उद्योग जल	0,40	0,16	83	17	0	0
रोगुलनिक (मिर्च, सिंघाड़ा)	0,38	0,20	23	45	32	0
पानी का सलाद	0,40	0,20	23	62	15	0
सुअर की खाद	0,30	0,22	20	31,8	26	22,2
सूखी घास	0,20	0,21	13	11	43	33
घास	0,35	0,23	9	50	16	25
मानव मल	0,53	0,31	45	22	27,3	5,7

मीथेन किण्वन की प्रक्रिया की गणना.

किण्वन इंजीनियरिंग गणना के सामान्य सिद्धांत कार्बनिक कच्चे माल की लोडिंग बढ़ाने और मीथेन चक्र की अवधि को कम करने पर आधारित हैं।

प्रति चक्र कच्चे माल की गणना.

कच्चे माल की लोडिंग की विशेषता है: द्रव्यमान अंश टीएस (%), द्रव्यमान अंश वीएस (%), एकाग्रता सीओडी (सीओडी - रासायनिक ऑक्सीजन मांग, जिसका अर्थ है सीओडी - ऑक्सीजन का रासायनिक संकेतक) (किलो/एम 3)। सांद्रता किण्वन उपकरणों के प्रकार पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, आधुनिक औद्योगिक अपशिष्ट जल रिएक्टर यूएएसबी (अपस्ट्रीम एनारोबिक प्रक्रिया) हैं। ठोस कच्चे माल के लिए, एएफ (एनारोबिक फिल्टर) का उपयोग किया जाता है - आमतौर पर एकाग्रता 1% से कम होती है। बायोगैस के लिए कच्चे माल के रूप में औद्योगिक अपशिष्ट में अक्सर उच्च सांद्रता होती है और इसे पतला करने की आवश्यकता होती है।

डाउनलोड गति गणना.

दैनिक रिएक्टर लोडिंग मात्रा निर्धारित करने के लिए: एकाग्रता COD (Kg/m 3 ·d), TS (Kg/m 3 ·d), VS (Kg/m 3 ·d)। ये संकेतक बायोगैस की दक्षता का आकलन करने के लिए महत्वपूर्ण संकेतक हैं। भार को सीमित करने का प्रयास करना और साथ ही गैस उत्पादन की मात्रा का उच्च स्तर रखना आवश्यक है।

रिएक्टर की मात्रा और गैस आउटपुट के अनुपात की गणना।

यह संकेतक रिएक्टर की दक्षता का आकलन करने के लिए एक महत्वपूर्ण संकेतक है। Kg/m 3·d में मापा गया।

किण्वन की प्रति इकाई द्रव्यमान बायोगैस उपज।

यह संकेतक बायोगैस उत्पादन की वर्तमान स्थिति को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, गैस संग्राहक का आयतन 3 मीटर 3 है। प्रतिदिन 10 किलोग्राम/टीएस की आपूर्ति की जाती है। बायोगैस उपज 3/10 = 0.3 (m 3 /Kg/TS) है। स्थिति के आधार पर, आप सैद्धांतिक गैस आउटपुट या वास्तविक गैस आउटपुट का उपयोग कर सकते हैं।

बायोगैस की सैद्धांतिक उपज सूत्रों द्वारा निर्धारित की जाती है:

मीथेन उत्पादन (ई):

ई = 0.37ए + 0.49बी + 1.04सी।

कार्बन डाइऑक्साइड उत्पादन (डी):

डी = 0.37ए + 0.49बी + 0.36सी। जहां ए प्रति ग्राम किण्वन सामग्री में कार्बोहाइड्रेट सामग्री है, बी प्रोटीन है, सी वसा सामग्री है

हाइड्रोलिक वॉल्यूम.

दक्षता बढ़ाने के लिए किण्वन अवधि को कम करना आवश्यक है। कुछ हद तक किण्वन सूक्ष्मजीवों के नुकसान के साथ एक संबंध है। वर्तमान में, कुछ कुशल रिएक्टरों का किण्वन समय 12 दिन या उससे भी कम है। हाइड्रोलिक वॉल्यूम की गणना फीडस्टॉक लोडिंग शुरू होने के दिन से दैनिक फीडस्टॉक लोडिंग की मात्रा की गणना करके की जाती है और यह रिएक्टर में निवास समय पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, किण्वन की योजना 35 डिग्री सेल्सियस पर बनाई गई है, फ़ीड एकाग्रता 8% (टीएस की कुल मात्रा) है, दैनिक फ़ीड मात्रा 50 मीटर 3 है, रिएक्टर में किण्वन अवधि 20 दिन है। हाइड्रोलिक वॉल्यूम होगा: 50·20 = 100 एम3।

जैविक संदूषकों को हटाना.

बायोगैस उत्पादन में, किसी भी जैव रासायनिक उत्पादन की तरह, अपशिष्ट होता है। अनियंत्रित अपशिष्ट निपटान के मामलों में जैव रासायनिक उत्पादन अपशिष्ट पर्यावरणीय क्षति का कारण बन सकता है। उदाहरण के लिए, बगल की नदी में गिरना। आधुनिक बड़े बायोगैस संयंत्र प्रतिदिन हजारों और यहां तक ​​कि दसियों हजार किलोग्राम कचरा पैदा करते हैं। बड़े बायोगैस संयंत्रों से अपशिष्ट निपटान की गुणात्मक संरचना और तरीकों को उद्यम प्रयोगशालाओं और राज्य पर्यावरण सेवा द्वारा नियंत्रित किया जाता है। छोटे फार्म बायोगैस संयंत्रों में दो कारणों से ऐसे नियंत्रण नहीं होते हैं: 1) चूंकि थोड़ा अपशिष्ट होता है, इसलिए पर्यावरण को थोड़ा नुकसान होगा। 2) कचरे का उच्च-गुणवत्ता विश्लेषण करने के लिए विशिष्ट प्रयोगशाला उपकरण और अत्यधिक विशिष्ट कर्मियों की आवश्यकता होती है। छोटे किसानों के पास यह नहीं है, और सरकारी एजेंसियां ​​इस तरह के नियंत्रण को अनुचित मानती हैं।

बायोगैस रिएक्टर अपशिष्ट के संदूषण के स्तर का एक संकेतक सीओडी (ऑक्सीजन का रासायनिक संकेतक) है।

निम्नलिखित गणितीय संबंध का उपयोग किया जाता है: जैविक लोडिंग दर Kg/m 3 ·d = COD की लोडिंग सांद्रता (Kg/m 3) / हाइड्रोलिक शेल्फ जीवन (d)।

रिएक्टर आयतन में गैस प्रवाह दर (किलो/(एम 3 ·डी)) = बायोगैस उपज (एम 3 /किलो) / जैविक लोडिंग दर किलो/(एम 3 ·डी) की सीओडी।

बायोगैस ऊर्जा संयंत्रों के लाभ:

ठोस और तरल कचरे में एक विशिष्ट गंध होती है जो मक्खियों और कृन्तकों को दूर भगाती है;

एक उपयोगी अंतिम उत्पाद का उत्पादन करने की क्षमता - मीथेन, जो एक स्वच्छ और सुविधाजनक ईंधन है;

किण्वन प्रक्रिया के दौरान, खरपतवार के बीज और कुछ रोगजनक मर जाते हैं;

किण्वन प्रक्रिया के दौरान, नाइट्रोजन, फास्फोरस, पोटेशियम और अन्य उर्वरक तत्व लगभग पूरी तरह से संरक्षित होते हैं, कार्बनिक नाइट्रोजन का हिस्सा अमोनिया नाइट्रोजन में परिवर्तित हो जाता है, और इससे इसका मूल्य बढ़ जाता है;

किण्वन अवशेषों का उपयोग पशु आहार के रूप में किया जा सकता है;

बायोगैस किण्वन के लिए हवा से ऑक्सीजन के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है;

अवायवीय कीचड़ को पोषक तत्वों को शामिल किए बिना कई महीनों तक संग्रहीत किया जा सकता है, और फिर जब वर्जिन फ़ीड जोड़ा जाता है, तो किण्वन जल्दी से फिर से शुरू हो सकता है।

बायोगैस ऊर्जा संयंत्रों के नुकसान:

जटिल उपकरण और निर्माण में अपेक्षाकृत बड़े निवेश की आवश्यकता होती है;

उच्च स्तर के निर्माण, प्रबंधन और रखरखाव की आवश्यकता है;

किण्वन का प्रारंभिक अवायवीय प्रसार धीरे-धीरे होता है।

मीथेन किण्वन प्रक्रिया और प्रक्रिया नियंत्रण की विशेषताएं:

1. बायोगैस उत्पादन का तापमान।

बायोगैस उत्पादन के लिए तापमान 4~65°C की अपेक्षाकृत विस्तृत तापमान सीमा में हो सकता है। बढ़ते तापमान के साथ बायोगैस उत्पादन की दर बढ़ती है, लेकिन रैखिक रूप से नहीं। तापमान 40~55°C विभिन्न सूक्ष्मजीवों की जीवन गतिविधि के लिए एक संक्रमण क्षेत्र है: थर्मोफिलिक और मेसोफिलिक बैक्टीरिया। अवायवीय किण्वन की उच्चतम दर 50~55°C की संकीर्ण तापमान सीमा में होती है। 10°C के किण्वन तापमान पर, गैस प्रवाह दर 90 दिनों में 59% होती है, लेकिन 30°C के किण्वन तापमान पर समान प्रवाह दर 27 दिनों में होती है।

तापमान में अचानक बदलाव से बायोगैस उत्पादन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ेगा। बायोगैस संयंत्र के डिज़ाइन में आवश्यक रूप से तापमान जैसे पैरामीटर का नियंत्रण प्रदान किया जाना चाहिए। 5°C से अधिक तापमान परिवर्तन से बायोगैस रिएक्टर की उत्पादकता काफी कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, यदि बायोगैस रिएक्टर में तापमान लंबे समय तक 35 डिग्री सेल्सियस था, और फिर अचानक 20 डिग्री सेल्सियस तक गिर गया, तो बायोगैस रिएक्टर का उत्पादन लगभग पूरी तरह से बंद हो जाएगा।

2. ग्राफ्टिंग सामग्री।

मीथेन किण्वन को पूरा करने के लिए आमतौर पर एक विशिष्ट संख्या और प्रकार के सूक्ष्मजीवों की आवश्यकता होती है। मीथेन सूक्ष्मजीवों से भरपूर तलछट को इनोकुलम कहा जाता है। बायोगैस किण्वन प्रकृति में व्यापक है और ग्राफ्टिंग सामग्री वाले स्थान भी उतने ही व्यापक हैं। ये हैं: सीवर कीचड़, गाद जमा, खाद गड्ढों की निचली तलछट, विभिन्न सीवेज कीचड़, पाचन अवशेष, आदि। प्रचुर मात्रा में कार्बनिक पदार्थ और अच्छी अवायवीय स्थितियों के कारण, वे समृद्ध सूक्ष्मजीव समुदाय विकसित करते हैं।

नए बायोगैस रिएक्टर में पहली बार जोड़ा गया इनोकुलम ठहराव अवधि को काफी कम कर सकता है। नए बायोगैस रिएक्टर में ग्राफ्टिंग सामग्री के साथ मैन्युअल रूप से उर्वरक बनाना आवश्यक है। औद्योगिक कचरे को कच्चे माल के रूप में उपयोग करते समय इस पर विशेष ध्यान दिया जाता है।

3. अवायवीय वातावरण.

पर्यावरण की अवायवीयता अवायवीयता की डिग्री से निर्धारित होती है। आमतौर पर, रेडॉक्स क्षमता को आमतौर पर एह मान द्वारा दर्शाया जाता है। अवायवीय परिस्थितियों में, एह का मान ऋणात्मक होता है। अवायवीय मीथेन बैक्टीरिया के लिए, एह -300 ~ -350mV की सीमा में है। कुछ बैक्टीरिया जो वैकल्पिक एसिड का उत्पादन करते हैं, वे Eh -100 ~ + 100 mV पर सामान्य जीवन जीने में सक्षम होते हैं।

अवायवीय स्थितियों को सुनिश्चित करने के लिए, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि बायोगैस रिएक्टरों को कसकर बंद करके बनाया गया है, यह सुनिश्चित करते हुए कि वे जलरोधक और रिसाव-मुक्त हैं। बड़े औद्योगिक बायोगैस रिएक्टरों के लिए, एह मान हमेशा नियंत्रित किया जाता है। छोटे कृषि बायोगैस रिएक्टरों के लिए, महंगे और जटिल उपकरण खरीदने की आवश्यकता के कारण इस मूल्य को नियंत्रित करने की समस्या उत्पन्न होती है।

4. बायोगैस रिएक्टर में माध्यम की अम्लता (पीएच) का नियंत्रण।

मेथनोगेंस को बहुत ही संकीर्ण सीमा के भीतर पीएच रेंज की आवश्यकता होती है। औसतन pH=7. किण्वन पीएच रेंज में 6.8 से 7.5 तक होता है। छोटे बायोगैस रिएक्टरों के लिए पीएच नियंत्रण उपलब्ध है। ऐसा करने के लिए, कई किसान डिस्पोजेबल लिटमस संकेतक पेपर स्ट्रिप्स का उपयोग करते हैं। बड़े पौधे अक्सर इलेक्ट्रॉनिक पीएच निगरानी उपकरणों का उपयोग करते हैं। सामान्य परिस्थितियों में, मीथेन किण्वन का संतुलन एक प्राकृतिक प्रक्रिया है, आमतौर पर पीएच समायोजन के बिना। केवल कुप्रबंधन के अलग-अलग मामलों में ही वाष्पशील एसिड का बड़े पैमाने पर संचय और पीएच में कमी दिखाई देती है।

उच्च अम्लता पीएच के प्रभाव को कम करने के उपायों में शामिल हैं:

(1) बायोगैस रिएक्टर में माध्यम को आंशिक रूप से बदलें, जिससे वाष्पशील एसिड सामग्री कम हो जाए। इससे पीएच बढ़ेगा.

(2) पीएच बढ़ाने के लिए राख या अमोनिया मिलाएं।

(3) पीएच को चूने से समायोजित करें। यह उपाय अत्यधिक उच्च एसिड सामग्री के मामलों में विशेष रूप से प्रभावी है।

5. माध्यम को बायोगैस रिएक्टर में मिलाना।

एक विशिष्ट किण्वन टैंक में, किण्वन माध्यम को आमतौर पर चार परतों में विभाजित किया जाता है: शीर्ष परत, सतह पर तैरनेवाला परत, सक्रिय परत और तलछट परत।

मिश्रण का उद्देश्य:

1) सक्रिय बैक्टीरिया को प्राथमिक कच्चे माल के एक नए हिस्से में स्थानांतरित करना, बायोगैस उत्पादन की दर में तेजी लाने के लिए रोगाणुओं और कच्चे माल की संपर्क सतह को बढ़ाना, कच्चे माल के उपयोग की दक्षता में वृद्धि करना।

2) परत की एक मोटी परत के गठन से बचना, जो बायोगैस की रिहाई के लिए प्रतिरोध पैदा करती है। कच्चे माल जैसे पुआल, खरपतवार, पत्तियाँ आदि मिश्रण के लिए विशेष रूप से मांग वाले होते हैं। पपड़ी की मोटी परत में एसिड के संचय के लिए स्थितियाँ बनती हैं, जो अस्वीकार्य है।

मिश्रण के तरीके:

1) बायोगैस रिएक्टर के कार्य स्थान के अंदर स्थापित विभिन्न प्रकार के पहियों के साथ यांत्रिक मिश्रण।

2) बायोरिएक्टर के ऊपरी हिस्से से ली गई बायोगैस के साथ मिश्रण और अतिरिक्त दबाव के साथ निचले हिस्से में आपूर्ति की जाती है।

3) एक परिसंचारी हाइड्रोलिक पंप के साथ मिश्रण।

6. कार्बन से नाइट्रोजन अनुपात।

केवल पोषक तत्वों का इष्टतम अनुपात ही प्रभावी किण्वन में योगदान देता है। मुख्य संकेतक कार्बन से नाइट्रोजन अनुपात (सी:एन) है। इष्टतम अनुपात 25:1 है। कई अध्ययनों ने साबित किया है कि इष्टतम अनुपात की सीमा 20-30:1 है, और बायोगैस उत्पादन 35:1 के अनुपात में काफी कम हो जाता है। प्रायोगिक अध्ययनों से पता चला है कि बायोगैस किण्वन 6:1 के कार्बन और नाइट्रोजन अनुपात के साथ संभव है।

7. दबाव.

मीथेन बैक्टीरिया उच्च हाइड्रोस्टेटिक दबाव (लगभग 40 मीटर या अधिक) के अनुकूल हो सकते हैं। लेकिन वे दबाव में बदलाव के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं और इस वजह से स्थिर दबाव (दबाव में अचानक कोई बदलाव नहीं) की आवश्यकता होती है। दबाव में महत्वपूर्ण परिवर्तन ऐसे मामलों में हो सकते हैं: बायोगैस की खपत में उल्लेखनीय वृद्धि, प्राथमिक कच्चे माल के साथ बायोरिएक्टर की अपेक्षाकृत तेज़ और बड़ी लोडिंग, या तलछट (सफाई) से रिएक्टर की समान अनलोडिंग।

दबाव स्थिर करने के तरीके:

2) ताजा प्राथमिक कच्चे माल की आपूर्ति और सफाई एक साथ और समान निर्वहन दर पर;

3) बायोगैस रिएक्टर पर फ्लोटिंग कवर स्थापित करने से आप अपेक्षाकृत स्थिर दबाव बनाए रख सकते हैं।

8. सक्रियकर्ता और अवरोधक।

कुछ पदार्थ, जब कम मात्रा में मिलाए जाते हैं, तो बायोगैस रिएक्टर के प्रदर्शन में सुधार करते हैं, ऐसे पदार्थों को एक्टिवेटर के रूप में जाना जाता है। जबकि कम मात्रा में मिलाए गए अन्य पदार्थ बायोगैस रिएक्टर में प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण अवरोध पैदा करते हैं, ऐसे पदार्थों को अवरोधक कहा जाता है।

कई प्रकार के उत्प्रेरक ज्ञात हैं, जिनमें कुछ एंजाइम, अकार्बनिक लवण, कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थ शामिल हैं। उदाहरण के लिए, एंजाइम सेल्यूलेज़ की एक निश्चित मात्रा जोड़ने से बायोगैस के उत्पादन में काफी सुविधा होती है। 5 मिलीग्राम/किलोग्राम उच्च ऑक्साइड (आर 2 ओ 5) मिलाने से गैस उत्पादन 17% तक बढ़ सकता है। अमोनियम बाइकार्बोनेट (एनएच 4 एचसीओ 3) जोड़कर पुआल और इसी तरह के प्राथमिक कच्चे माल के लिए बायोगैस उपज में काफी वृद्धि की जा सकती है। एक्टिवेटर सक्रिय कार्बन या पीट भी होते हैं। बायोरिएक्टर को हाइड्रोजन खिलाने से मीथेन उत्पादन में नाटकीय रूप से वृद्धि हो सकती है।

अवरोधक मुख्य रूप से धातु आयनों, लवणों, कवकनाशी के कुछ यौगिकों को संदर्भित करते हैं।

किण्वन प्रक्रियाओं का वर्गीकरण.

मीथेन किण्वन पूर्णतः अवायवीय किण्वन है। किण्वन प्रक्रियाओं को निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित किया गया है:

किण्वन तापमान के अनुसार वर्गीकरण.

इसे "प्राकृतिक" किण्वन तापमान (परिवर्तनीय तापमान किण्वन) में विभाजित किया जा सकता है, इस स्थिति में किण्वन तापमान लगभग 35 डिग्री सेल्सियस और उच्च तापमान किण्वन प्रक्रिया (लगभग 53 डिग्री सेल्सियस) है।

भिन्नता के आधार पर वर्गीकरण.

किण्वन की विभेदक प्रकृति के अनुसार, इसे एकल-चरण किण्वन, दो-चरण किण्वन और बहु-चरण किण्वन में विभाजित किया जा सकता है।

1) एकल-चरण किण्वन।

किण्वन के सबसे सामान्य प्रकार को संदर्भित करता है। यह उन उपकरणों पर लागू होता है जिनमें एसिड और मीथेन एक साथ उत्पन्न होते हैं। एकल-चरण किण्वन दो- और बहु-चरण किण्वन की तुलना में बीओडी (जैविक ऑक्सीजन डिमांड) के संदर्भ में कम कुशल हो सकता है।

2) दो चरणीय किण्वन।

एसिड और मिथेनोजेनिक सूक्ष्मजीवों के अलग-अलग किण्वन पर आधारित। इन दो प्रकार के रोगाणुओं की शरीर विज्ञान और पोषण संबंधी आवश्यकताएं अलग-अलग होती हैं, और विकास, चयापचय विशेषताओं और अन्य पहलुओं में महत्वपूर्ण अंतर होते हैं। दो-चरण किण्वन बायोगैस उपज और वाष्पशील फैटी एसिड के अपघटन में काफी सुधार कर सकता है, किण्वन चक्र को छोटा कर सकता है, परिचालन लागत में महत्वपूर्ण बचत ला सकता है, और कचरे से कार्बनिक संदूषकों को प्रभावी ढंग से हटा सकता है।

3) बहु-चरण किण्वन।

इसका उपयोग निम्नलिखित क्रम में सेलूलोज़ से समृद्ध प्राथमिक कच्चे माल के लिए किया जाता है:

(1) सेलूलोज़ पदार्थ अम्ल और क्षार की उपस्थिति में जल-अपघटित होता है। ग्लूकोज बनता है.

(2) ग्राफ्टिंग सामग्री पेश की गई है। यह आमतौर पर बायोगैस रिएक्टर से निकलने वाला सक्रिय कीचड़ या अपशिष्ट जल होता है।

(3) अम्लीय बैक्टीरिया (वाष्पशील एसिड का उत्पादन) के उत्पादन के लिए उपयुक्त परिस्थितियाँ बनाएँ: pH=5.7 (लेकिन 6.0 से अधिक नहीं), Eh=-240mV, तापमान 22°C। इस स्तर पर, निम्नलिखित वाष्पशील एसिड बनते हैं: एसिटिक, प्रोपियोनिक, ब्यूटिरिक, आइसोब्यूट्रिक।

(4) मीथेन बैक्टीरिया के उत्पादन के लिए उपयुक्त परिस्थितियाँ बनाएँ: pH=7.4-7.5, Eh=-330mV, तापमान 36-37°C

आवधिकता द्वारा वर्गीकरण.

किण्वन तकनीक को बैच किण्वन, निरंतर किण्वन, अर्ध-निरंतर किण्वन में वर्गीकृत किया गया है।

1) बैच किण्वन।

कच्चे माल और ग्राफ्टिंग सामग्री को एक बार बायोगैस रिएक्टर में लोड किया जाता है और किण्वन के अधीन किया जाता है। इस पद्धति का उपयोग तब किया जाता है जब प्राथमिक कच्चे माल को लोड करने के साथ-साथ कचरे को उतारने में कठिनाइयाँ और असुविधाएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, कटा हुआ पुआल या जैविक कचरे के बड़े ब्रिकेट नहीं।

2) निरंतर किण्वन.

इसमें ऐसे मामले शामिल हैं जब कच्चे माल को नियमित रूप से दिन में कई बार बायोरेक्टर में लोड किया जाता है और किण्वन अपशिष्ट को हटा दिया जाता है।

3) अर्ध-निरंतर किण्वन।

यह बायोगैस रिएक्टरों पर लागू होता है, जिसके लिए समय-समय पर असमान मात्रा में विभिन्न प्राथमिक कच्चे माल को जोड़ना सामान्य है। यह तकनीकी योजना चीन में छोटे खेतों द्वारा सबसे अधिक उपयोग की जाती है और खेती की विशिष्टताओं से जुड़ी है। काम करता है अर्ध-निरंतर किण्वन वाले बायोगैस रिएक्टरों में विभिन्न डिज़ाइन अंतर हो सकते हैं। इन डिज़ाइनों पर नीचे चर्चा की गई है।

स्कीम नंबर 1. निश्चित ढक्कन वाला बायोगैस रिएक्टर।

डिज़ाइन सुविधाएँ: एक किण्वन कक्ष और एक बायोगैस भंडारण सुविधा को एक संरचना में संयोजित करना: निचले हिस्से में कच्चे माल का किण्वन; ऊपरी भाग में बायोगैस का भण्डारण किया जाता है।

परिचालन सिद्धांत:

बायोगैस तरल से निकलती है और इसके गुंबद में बायोगैस रिएक्टर के ढक्कन के नीचे एकत्र की जाती है। बायोगैस का दबाव तरल के वजन से संतुलित होता है। गैस का दबाव जितना अधिक होगा, उतना ही अधिक तरल किण्वन कक्ष से बाहर निकलेगा। गैस का दबाव जितना कम होगा, उतना अधिक तरल किण्वन कक्ष में प्रवेश करेगा। बायोगैस रिएक्टर के संचालन के दौरान इसके अंदर हमेशा तरल और गैस मौजूद रहती है। लेकिन अलग-अलग अनुपात में.

स्कीम नंबर 2. फ्लोटिंग कवर के साथ बायोगैस रिएक्टर।

स्कीम नंबर 3. निश्चित ढक्कन और बाहरी गैस धारक के साथ बायोगैस रिएक्टर।

डिज़ाइन विशेषताएँ: 1) फ्लोटिंग कवर के बजाय, इसमें एक अलग से निर्मित गैस टैंक है; 2) आउटलेट पर बायोगैस का दबाव स्थिर है।

योजना संख्या 3 के लाभ: 1) बायोगैस बर्नर के संचालन के लिए आदर्श, जिसके लिए एक निश्चित दबाव रेटिंग की सख्त आवश्यकता होती है; 2) बायोगैस रिएक्टर में कम किण्वन गतिविधि के साथ, उपभोक्ता को बायोगैस का स्थिर और उच्च दबाव प्रदान करना संभव है।

घरेलू बायोगैस रिएक्टर बनाने के लिए गाइड।

जीबी/टी 4750-2002 घरेलू बायोगैस रिएक्टर।

जीबी/टी 4751-2002 घरेलू बायोगैस रिएक्टरों की गुणवत्ता स्वीकृति।

घरेलू बायोगैस रिएक्टरों के निर्माण के लिए जीबी/टी 4752-2002 नियम।

जीबी 175 -1999 पोर्टलैंड सीमेंट, साधारण पोर्टलैंड सीमेंट।

जीबी 134-1999 पोर्टलैंड स्लैग सीमेंट, टफ सीमेंट और फ्लाई ऐश सीमेंट।

जीबी 50203-1998 चिनाई निर्माण और स्वीकृति।

सामान्य रेत कंक्रीट के लिए JGJ52-1992 गुणवत्ता मानक। परीक्षण विधियाँ।

JGJ53- 1992 साधारण कुचल पत्थर या बजरी कंक्रीट के लिए गुणवत्ता मानक। परीक्षण विधियाँ।

JGJ81 -1985 साधारण कंक्रीट के यांत्रिक गुण। परिक्षण विधि।

जेजीजे/टी 23-1992 रिबाउंड विधि द्वारा कंक्रीट की संपीड़न शक्ति का परीक्षण करने के लिए तकनीकी विशिष्टता।

JGJ70 -90 मोर्टार. बुनियादी विशेषताओं के लिए परीक्षण विधि.

जीबी 5101-1998 ईंटें।

जीबी 50164-92 कंक्रीट का गुणवत्ता नियंत्रण।

हवा में जकड़न।

बायोगैस रिएक्टर का डिज़ाइन 8000 (या 4000 Pa) का आंतरिक दबाव प्रदान करता है। 24 घंटे के बाद रिसाव की दर 3% से कम है।

प्रति रिएक्टर मात्रा में बायोगैस उत्पादन की इकाई।

बायोगैस उत्पादन के लिए संतोषजनक स्थितियों के लिए, इसे सामान्य माना जाता है जब रिएक्टर मात्रा के प्रति घन मीटर 0.20-0.40 मीटर 3 बायोगैस का उत्पादन होता है।

गैस भंडारण की सामान्य मात्रा दैनिक बायोगैस उत्पादन का 50% है।

सुरक्षा कारक K=2.65 से कम नहीं है.

सामान्य सेवा जीवन कम से कम 20 वर्ष है।

लाइव लोड 2 kN/m2।

नींव संरचना की वहन क्षमता कम से कम 50 kPa है।

गैस टैंक 8000 Pa से अधिक के दबाव के लिए और फ्लोटिंग ढक्कन के साथ 4000 Pa से अधिक के दबाव के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

पूल के लिए अधिकतम दबाव सीमा 12000 Pa से अधिक नहीं है।

रिएक्टर के धनुषाकार वॉल्ट की न्यूनतम मोटाई कम से कम 250 मिमी है।

रिएक्टर का अधिकतम भार उसके आयतन का 90% है।

रिएक्टर का डिज़ाइन गैस प्लवन के लिए रिएक्टर ढक्कन के नीचे जगह की उपस्थिति प्रदान करता है, जो दैनिक बायोगैस उत्पादन का 50% है।

रिएक्टर का आयतन 6 m 3 है, गैस प्रवाह दर 0.20 m 3 /m 3 /d है।

इन चित्रों के अनुसार 4 m3, 8 m3, 10 m3 की मात्रा वाले रिएक्टर बनाना संभव है। ऐसा करने के लिए, चित्र में तालिका में दर्शाए गए सुधार आयामी मानों का उपयोग करना आवश्यक है।

बायोगैस रिएक्टर के निर्माण की तैयारी.

बायोगैस रिएक्टर प्रकार का चुनाव किण्वित कच्चे माल की मात्रा और विशेषताओं पर निर्भर करता है। इसके अलावा, चुनाव स्थानीय हाइड्रोजियोलॉजिकल और जलवायु परिस्थितियों और निर्माण प्रौद्योगिकी के स्तर पर निर्भर करता है।

एक घरेलू बायोगैस रिएक्टर शौचालयों और पशुधन वाले परिसर के पास 25 मीटर से अधिक की दूरी पर स्थित होना चाहिए। बायोगैस रिएक्टर का स्थान निम्न भूजल स्तर वाली ठोस जमीन पर लीवार्ड और धूप वाली तरफ होना चाहिए।

बायोगैस रिएक्टर डिज़ाइन का चयन करने के लिए, नीचे दी गई निर्माण सामग्री खपत तालिका का उपयोग करें।

टेबल तीन। प्रीकास्ट कंक्रीट पैनल बायोगैस रिएक्टर के लिए सामग्री स्केल

		रिएक्टर की मात्रा, मी 3
		4	6	8	10
	आयतन, मी 3	1,828	2,148	2,508	2,956
	सीमेंट, किग्रा	523	614	717	845
	रेत, मी 3	0,725	0,852	0,995	1,172
	बजरी, मी 3	1,579	1,856	2,167	2,553
	आयतन, मी 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	सीमेंट, किग्रा	158	197	222	265
	रेत, मी 3	0,371	0,461	0,519	0,620
सीमेंट का पेस्ट	सीमेंट, किग्रा	78	93	103	120
सामग्री की कुल मात्रा	सीमेंट, किग्रा	759	904	1042	1230
	रेत, मी 3	1,096	1,313	1,514	1,792
	बजरी, मी 3	1,579	1,856	2,167	2,553

तालिका4. प्रीकास्ट कंक्रीट पैनल बायोगैस रिएक्टर के लिए सामग्री स्केल

		रिएक्टर की मात्रा, मी 3
		4	6	8	10
	आयतन, मी 3	1,540	1,840	2,104	2,384
	सीमेंट, किग्रा	471	561	691	789
	रेत, मी 3	0,863	0,990	1,120	1,260
	बजरी, मी 3	1,413	1,690	1,900	2,170
पूर्वनिर्मित भवन पर पलस्तर करना	आयतन, मी 3	0,393	0,489	0,551	0,658
	सीमेंट, किग्रा	158	197	222	265
	रेत, मी 3	0,371	0,461	0,519	0,620
सीमेंट का पेस्ट	सीमेंट, किग्रा	78	93	103	120
सामग्री की कुल मात्रा	सीमेंट, किग्रा	707	851	1016	1174
	रेत, मी 3	1,234	1,451	1,639	1,880
	बजरी, मी 3	1,413	1,690	1,900	2,170
इस्पात सामग्री	स्टील रॉड का व्यास 12 मिमी, किग्रा	14	18,98	20,98	23,00
	स्टील सुदृढीकरण व्यास 6.5 मिमी, किग्रा	10	13,55	14,00	15,00

तालिका5. कास्ट-इन-प्लेस कंक्रीट बायोगैस रिएक्टर के लिए सामग्री स्केल

		रिएक्टर की मात्रा, मी 3
		4	6	8	10
	आयतन, मी 3	1,257	1,635	2,017	2,239
	सीमेंट, किग्रा	350	455	561	623
	रेत, मी 3	0,622	0,809	0,997	1,107
	बजरी, मी 3	0,959	1,250	1,510	1,710
पूर्वनिर्मित भवन पर पलस्तर करना	आयतन, मी 3	0,277	0,347	0,400	0,508
	सीमेंट, किग्रा	113	142	163	208
	रेत, मी 3	0,259	0,324	0,374	0,475
सीमेंट का पेस्ट	सीमेंट, किग्रा	6	7	9	11
सामग्री की कुल मात्रा	सीमेंट, किग्रा	469	604	733	842
	रेत, मी 3	0,881	1,133	1,371	1,582
	बजरी, मी 3	0,959	1,250	1,540	1,710

तालिका6. चित्रों में प्रतीक.

विवरण	चित्र पर पदनाम
सामग्री:
पाइप (जमीन में खाई)
प्रतीक:
विस्तृत ड्राइंग से लिंक करें. शीर्ष संख्या भाग संख्या को इंगित करती है। निचली संख्या भाग के विस्तृत विवरण के साथ ड्राइंग संख्या को इंगित करती है। यदि निचली संख्या के स्थान पर "-" चिह्न दर्शाया गया है, तो यह इंगित करता है कि इस चित्र में भाग का विस्तृत विवरण प्रस्तुत किया गया है।
भाग का खंड. मोटी रेखाएं कट के तल और देखने की दिशा को दर्शाती हैं, और संख्याएं कट की पहचान संख्या को दर्शाती हैं।
तीर त्रिज्या को इंगित करता है. अक्षर R के बाद की संख्याएँ त्रिज्या मान दर्शाती हैं।
आम तौर पर स्वीकृत:
तदनुसार, दीर्घवृत्ताभ की अर्धप्रमुख धुरी और छोटी धुरी
लंबाई

बायोगैस रिएक्टरों के डिजाइन.

ख़ासियतें:

मुख्य पूल की डिज़ाइन सुविधा का प्रकार।

इनलेट पोर्ट से आउटलेट पोर्ट तक निचला ढलान। यह निरंतर गतिमान प्रवाह का निर्माण सुनिश्चित करता है। चित्र संख्या 1-9 तीन प्रकार की बायोगैस रिएक्टर संरचनाओं को दर्शाता है: प्रकार ए, प्रकार बी, प्रकार सी।

बायोगैस रिएक्टर प्रकार ए: सबसे सरल डिजाइन। किण्वन कक्ष के अंदर बायोगैस दबाव के बल द्वारा तरल पदार्थ को केवल आउटलेट विंडो के माध्यम से हटाया जाता है।

बायोगैस रिएक्टर प्रकार बी: मुख्य पूल केंद्र में एक ऊर्ध्वाधर पाइप से सुसज्जित है, जिसके माध्यम से ऑपरेशन के दौरान आवश्यकता के आधार पर तरल पदार्थ की आपूर्ति करना या निकालना संभव है। इसके अलावा, एक ऊर्ध्वाधर पाइप के माध्यम से पदार्थ का प्रवाह बनाने के लिए, इस प्रकार के बायोगैस रिएक्टर में मुख्य पूल के नीचे एक परावर्तक (विक्षेपक) विभाजन होता है।

बायोगैस रिएक्टर टाइप सी: इसका डिजाइन टाइप बी रिएक्टर के समान है। हालांकि, यह एक केंद्रीय ऊर्ध्वाधर पाइप में स्थापित एक साधारण डिजाइन के मैनुअल पिस्टन पंप के साथ-साथ मुख्य बेसिन के निचले भाग में अन्य परावर्तक बैफल्स से सुसज्जित है। . ये डिज़ाइन सुविधाएँ एक्सप्रेस नमूनों की सादगी के कारण मुख्य पूल में मुख्य तकनीकी प्रक्रियाओं के मापदंडों को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करना संभव बनाती हैं। और बायोगैस बैक्टीरिया के दाता के रूप में बायोगैस रिएक्टर का भी उपयोग करें। इस प्रकार के रिएक्टर में, सब्सट्रेट का प्रसार (मिश्रण) अधिक पूर्ण रूप से होता है, जिसके परिणामस्वरूप बायोगैस की उपज बढ़ जाती है।

किण्वन विशेषताएँ:

इस प्रक्रिया में ग्राफ्टिंग सामग्री का चयन शामिल है; प्राथमिक कच्चे माल की तैयारी (पानी के साथ घनत्व को खत्म करना, अम्लता को समायोजित करना, ग्राफ्टिंग सामग्री जोड़ना); किण्वन (सब्सट्रेट मिश्रण और तापमान का नियंत्रण)।

मानव मल, पशुधन खाद और पक्षियों की बीट का उपयोग किण्वन सामग्री के रूप में किया जाता है। निरंतर किण्वन प्रक्रिया के साथ, बायोगैस रिएक्टर के प्रभावी संचालन के लिए अपेक्षाकृत स्थिर स्थितियाँ बनाई जाती हैं।

डिज़ाइन सिद्धांत।

"ट्रिपल" प्रणाली (बायोगैस, शौचालय, खलिहान) का अनुपालन। बायोगैस रिएक्टर एक ऊर्ध्वाधर बेलनाकार टैंक है। बेलनाकार भाग की ऊँचाई H=1 मी. टैंक के ऊपरी भाग में एक धनुषाकार मेहराब है। मेहराब की ऊंचाई और बेलनाकार भाग के व्यास का अनुपात f 1 /D=1/5 है। इनलेट पोर्ट से आउटलेट पोर्ट तक निचला ढलान। झुकाव कोण 5 डिग्री.

टैंक का डिज़ाइन संतोषजनक किण्वन स्थिति सुनिश्चित करता है। सब्सट्रेट की गति गुरुत्वाकर्षण द्वारा होती है। सिस्टम तब काम करता है जब टैंक पूरी तरह से भरा हुआ होता है और बायोगैस उत्पादन को बढ़ाकर कच्चे माल के निवास समय के आधार पर खुद को नियंत्रित करता है। प्रकार बी और सी के बायोगैस रिएक्टरों में सब्सट्रेट के प्रसंस्करण के लिए अतिरिक्त उपकरण होते हैं।

हो सकता है कि टैंक कच्चे माल से पूरी तरह भरा न हो। यह दक्षता से समझौता किए बिना गैस उत्पादन को कम करता है।

कम लागत, प्रबंधन में आसानी, व्यापक लोकप्रिय उपयोग।

निर्माण सामग्री का विवरण.

बायोगैस रिएक्टर की दीवारों, तली और छत की सामग्री कंक्रीट है।

लोडिंग चैनल जैसे चौकोर हिस्से ईंट से बनाए जा सकते हैं। कंक्रीट संरचनाएं कंक्रीट मिश्रण डालकर बनाई जा सकती हैं, लेकिन प्रीकास्ट कंक्रीट तत्वों (जैसे: इनलेट पोर्ट कवर, बैक्टीरिया टैंक, सेंटर पाइप) से भी बनाई जा सकती हैं। बैक्टीरिया का पिंजरा क्रॉस सेक्शन में गोल होता है और इसमें टूटे हुए अंडे के छिलके होते हैं जिन्हें एक चोटी में रखा जाता है।

निर्माण कार्यों का क्रम.

फॉर्मवर्क डालने की विधि इस प्रकार है। भविष्य के बायोगैस रिएक्टर की रूपरेखा जमीन पर अंकित है। मिट्टी हटा दी जाती है. सबसे पहले तली भरी जाती है. एक रिंग में कंक्रीट डालने के लिए नीचे फॉर्मवर्क स्थापित किया जाता है। दीवारों को फॉर्मवर्क और फिर धनुषाकार तिजोरी का उपयोग करके डाला जाता है। फॉर्मवर्क के लिए स्टील, लकड़ी या ईंट का उपयोग किया जा सकता है। डालना सममित रूप से किया जाता है और मजबूती के लिए टैंपिंग उपकरणों का उपयोग किया जाता है। अतिरिक्त प्रवाह योग्य कंक्रीट को स्पैटुला से हटा दिया जाता है।

निर्माण चित्र।

निर्माण चित्र संख्या 1-9 के अनुसार किया जाता है।

ड्राइंग 1. बायोगैस रिएक्टर 6 मीटर 3। टाइप करो:

ड्राइंग 2. बायोगैस रिएक्टर 6 मीटर 3। टाइप करो:

प्रीकास्ट कंक्रीट स्लैब से बायोगैस रिएक्टरों का निर्माण एक अधिक उन्नत निर्माण तकनीक है। आयामी सटीकता बनाए रखने, निर्माण समय और लागत को कम करने के कार्यान्वयन में आसानी के कारण यह तकनीक अधिक उन्नत है। निर्माण की मुख्य विशेषता यह है कि रिएक्टर के मुख्य तत्व (धनुषाकार वॉल्ट, दीवारें, चैनल, कवर) स्थापना स्थल से दूर निर्मित किए जाते हैं, फिर उन्हें स्थापना स्थल पर ले जाया जाता है और एक बड़े गड्ढे में साइट पर इकट्ठा किया जाता है। ऐसे रिएक्टर को असेंबल करते समय, मुख्य ध्यान क्षैतिज और लंबवत रूप से स्थापना की सटीकता के साथ-साथ बट जोड़ों के घनत्व पर दिया जाता है।

ड्राइंग 13. बायोगैस रिएक्टर 6 मीटर 3। प्रबलित कंक्रीट स्लैब से बने बायोगैस रिएक्टर का विवरण:

ड्राइंग 14. बायोगैस रिएक्टर 6 मीटर 3। बायोगैस रिएक्टर असेंबली तत्व:

ड्राइंग 15. बायोगैस रिएक्टर 6 मीटर 3। प्रबलित कंक्रीट रिएक्टर के संयोजन तत्व:

ऊर्जा की बढ़ती कीमतें हमें स्वयं ऊर्जा उपलब्ध कराने की संभावना के बारे में सोचने पर मजबूर करती हैं। एक विकल्प बायोगैस संयंत्र है। इसकी सहायता से खाद, गोबर और पौधों के अवशेषों से बायोगैस प्राप्त की जाती है, जिसे शुद्ध करने के बाद गैस उपकरणों (स्टोव, बॉयलर) के लिए उपयोग किया जा सकता है, सिलेंडर में पंप किया जा सकता है और कारों या इलेक्ट्रिक जनरेटर के लिए ईंधन के रूप में उपयोग किया जा सकता है। सामान्य तौर पर, खाद को बायोगैस में संसाधित करने से घर या खेत की सभी ऊर्जा जरूरतों को पूरा किया जा सकता है।

बायोगैस संयंत्र का निर्माण स्वतंत्र रूप से ऊर्जा संसाधन उपलब्ध कराने का एक तरीका है

सामान्य सिद्धांतों

बायोगैस एक ऐसा उत्पाद है जो कार्बनिक पदार्थों के अपघटन से प्राप्त होता है। सड़न/किण्वन की प्रक्रिया के दौरान गैसें निकलती हैं, जिन्हें इकट्ठा करके आप अपने घर की ज़रूरतें पूरी कर सकते हैं। जिस उपकरण में यह प्रक्रिया होती है उसे "बायोगैस संयंत्र" कहा जाता है।

बायोगैस निर्माण की प्रक्रिया अपशिष्ट में निहित विभिन्न प्रकार के जीवाणुओं की महत्वपूर्ण गतिविधि के कारण होती है। लेकिन उन्हें सक्रिय रूप से "काम" करने के लिए, उन्हें कुछ स्थितियाँ बनाने की आवश्यकता है: आर्द्रता और तापमान। इन्हें बनाने के लिए बायोगैस प्लांट बनाया जा रहा है। यह उपकरणों का एक जटिल है, जिसका आधार एक बायोरिएक्टर है, जिसमें अपशिष्ट अपघटन होता है, जो गैस निर्माण के साथ होता है।

खाद को बायोगैस में संसाधित करने के तीन तरीके हैं:

• साइकोफिलिक मोड. बायोगैस संयंत्र में तापमान +5°C से +20°C तक होता है। ऐसी परिस्थितियों में, अपघटन प्रक्रिया धीमी होती है, बहुत अधिक गैस बनती है और इसकी गुणवत्ता कम होती है।
• मेसोफिलिक। इकाई +30°C से +40°C के तापमान पर इस मोड में प्रवेश करती है। इस मामले में, मेसोफिलिक बैक्टीरिया सक्रिय रूप से प्रजनन करते हैं। इस मामले में, अधिक गैस बनती है, प्रसंस्करण प्रक्रिया में कम समय लगता है - 10 से 20 दिनों तक।
• थर्मोफिलिक। ये बैक्टीरिया +50°C से तापमान पर गुणा करते हैं। प्रक्रिया सबसे तेज़ (3-5 दिन) चलती है, गैस उत्पादन सबसे बड़ा होता है (आदर्श परिस्थितियों में, 1 किलो डिलीवरी से आप 4.5 लीटर तक गैस प्राप्त कर सकते हैं)। प्रसंस्करण से गैस की उपज के लिए अधिकांश संदर्भ तालिकाएँ विशेष रूप से इस मोड के लिए दी गई हैं, इसलिए अन्य मोड का उपयोग करते समय एक छोटा समायोजन करना उचित है।

बायोगैस संयंत्रों में लागू करने वाली सबसे कठिन चीज़ थर्मोफिलिक मोड है। इसके लिए बायोगैस संयंत्र के उच्च गुणवत्ता वाले थर्मल इन्सुलेशन, हीटिंग और तापमान नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है। लेकिन आउटपुट पर हमें बायोगैस की अधिकतम मात्रा प्राप्त होती है। थर्मोफिलिक प्रसंस्करण की एक अन्य विशेषता अतिरिक्त लोडिंग की असंभवता है। शेष दो मोड - साइकोफिलिक और मेसोफिलिक - आपको प्रतिदिन तैयार कच्चे माल का एक नया हिस्सा जोड़ने की अनुमति देते हैं। लेकिन, थर्मोफिलिक मोड में, कम प्रसंस्करण समय बायोरिएक्टर को ज़ोन में विभाजित करना संभव बनाता है जिसमें उनके हिस्से के कच्चे माल को अलग-अलग लोडिंग समय के साथ संसाधित किया जाएगा।

बायोगैस संयंत्र आरेख

बायोगैस संयंत्र का आधार एक बायोरिएक्टर या बंकर होता है। इसमें किण्वन प्रक्रिया होती है और परिणामी गैस इसमें जमा हो जाती है। एक लोडिंग और अनलोडिंग हॉपर भी है; उत्पन्न गैस को ऊपरी हिस्से में डाले गए पाइप के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है। इसके बाद गैस उपचार प्रणाली आती है - इसकी सफाई करना और गैस पाइपलाइन में दबाव को काम करने के दबाव तक बढ़ाना।

मेसोफिलिक और थर्मोफिलिक मोड के लिए, आवश्यक मोड तक पहुंचने के लिए बायोरिएक्टर हीटिंग सिस्टम की भी आवश्यकता होती है। इस प्रयोजन के लिए, आमतौर पर उत्पादित ईंधन पर चलने वाले गैस बॉयलर का उपयोग किया जाता है। इससे एक पाइपलाइन सिस्टम बायोरिएक्टर तक जाता है। आमतौर पर ये पॉलिमर पाइप होते हैं, क्योंकि ये आक्रामक वातावरण में रहने का सबसे अच्छा सामना करते हैं।

बायोगैस संयंत्र को पदार्थ के मिश्रण के लिए एक प्रणाली की भी आवश्यकता होती है। किण्वन के दौरान, शीर्ष पर एक कठोर परत बन जाती है, और भारी कण नीचे बैठ जाते हैं। यह सब मिलकर गैस बनने की प्रक्रिया को ख़राब कर देते हैं। संसाधित द्रव्यमान की एक सजातीय स्थिति बनाए रखने के लिए मिक्सर की आवश्यकता होती है। वे यांत्रिक या मैनुअल भी हो सकते हैं। इन्हें टाइमर द्वारा या मैन्युअल रूप से प्रारंभ किया जा सकता है। यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि बायोगैस संयंत्र कैसे बनाया जाता है। एक स्वचालित प्रणाली स्थापित करना अधिक महंगा है, लेकिन संचालन के दौरान न्यूनतम ध्यान देने की आवश्यकता होती है।

स्थान के प्रकार के अनुसार बायोगैस संयंत्र हो सकता है:

• भूमि के ऊपर.
• अर्ध-अवकासित।
• धँसा हुआ।

धँसे हुए को स्थापित करना अधिक महंगा है - बड़ी मात्रा में उत्खनन कार्य की आवश्यकता होती है। लेकिन जब हमारी परिस्थितियों में उपयोग किया जाता है, तो वे बेहतर होते हैं - इन्सुलेशन को व्यवस्थित करना आसान होता है, और हीटिंग लागत कम होती है।

क्या पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है

बायोगैस संयंत्र अनिवार्य रूप से सर्वाहारी है - किसी भी कार्बनिक पदार्थ को संसाधित किया जा सकता है। कोई भी खाद और मूत्र, पौधे के अवशेष उपयुक्त हैं। डिटर्जेंट, एंटीबायोटिक्स और रसायन इस प्रक्रिया पर नकारात्मक प्रभाव डालते हैं। उनका सेवन कम से कम करने की सलाह दी जाती है, क्योंकि वे उन वनस्पतियों को नष्ट कर देते हैं जो उन्हें संसाधित करती हैं।

मवेशी का खाद आदर्श माना जाता है, क्योंकि इसमें बड़ी मात्रा में सूक्ष्मजीव होते हैं। यदि खेत में गायें नहीं हैं, तो बायोरिएक्टर लोड करते समय, सब्सट्रेट को आवश्यक माइक्रोफ्लोरा से भरने के लिए कुछ खाद जोड़ने की सलाह दी जाती है। पौधों के अवशेषों को पहले से कुचल दिया जाता है और पानी से पतला कर दिया जाता है। बायोरिएक्टर में पौधों की सामग्री और मलमूत्र को मिलाया जाता है। इस "भरने" की प्रक्रिया में अधिक समय लगता है, लेकिन दिन के अंत में, सही मोड के तहत, हमारे पास उच्चतम उत्पाद उपज होती है।

स्थान निर्धारण

प्रक्रिया के आयोजन की लागत को कम करने के लिए, बायोगैस संयंत्र को कचरे के स्रोत के करीब - इमारतों के पास, जहां मुर्गी या जानवरों को रखा जाता है, स्थापित करना समझ में आता है। डिज़ाइन को विकसित करने की सलाह दी जाती है ताकि लोडिंग गुरुत्वाकर्षण द्वारा हो। खलिहान या सुअरबाड़े से, आप ढलान पर एक पाइपलाइन बिछा सकते हैं जिसके माध्यम से खाद गुरुत्वाकर्षण द्वारा बंकर में प्रवाहित होगी। इससे रिएक्टर को बनाए रखने और खाद हटाने का कार्य बहुत सरल हो जाता है।

बायोगैस संयंत्र स्थापित करना सबसे उचित है ताकि खेत से अपशिष्ट गुरुत्वाकर्षण द्वारा प्रवाहित हो सके

आमतौर पर, जानवरों वाली इमारतें आवासीय भवन से कुछ दूरी पर स्थित होती हैं। इसलिए, उत्पन्न गैस को उपभोक्ताओं को हस्तांतरित करने की आवश्यकता होगी। लेकिन खाद के परिवहन और लोडिंग के लिए लाइन व्यवस्थित करने की तुलना में एक गैस पाइप बिछाना सस्ता और आसान है।

बायोरिएक्टर

खाद प्रसंस्करण टैंकों के लिए काफी सख्त आवश्यकताएँ हैं:

बायोगैस संयंत्र के निर्माण के लिए इन सभी आवश्यकताओं को पूरा किया जाना चाहिए, क्योंकि वे सुरक्षा सुनिश्चित करते हैं और खाद को बायोगैस में संसाधित करने के लिए सामान्य स्थिति बनाते हैं।

इसे किन सामग्रियों से बनाया जा सकता है?

आक्रामक वातावरण का प्रतिरोध उन सामग्रियों की मुख्य आवश्यकता है जिनसे कंटेनर बनाए जा सकते हैं। बायोरिएक्टर में सब्सट्रेट अम्लीय या क्षारीय हो सकता है। तदनुसार, जिस सामग्री से कंटेनर बनाया जाता है उसे विभिन्न वातावरणों को अच्छी तरह से सहन करना चाहिए।

बहुत सारी सामग्रियाँ इन अनुरोधों को पूरा नहीं करतीं। पहली चीज़ जो मन में आती है वह है धातु। यह टिकाऊ है और इसका उपयोग किसी भी आकार के कंटेनर बनाने के लिए किया जा सकता है। अच्छी बात यह है कि आप तैयार कंटेनर - किसी पुराने टैंक - का उपयोग कर सकते हैं। ऐसे में बायोगैस प्लांट के निर्माण में बहुत कम समय लगेगा। धातु का नुकसान यह है कि यह रासायनिक रूप से सक्रिय पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है और नष्ट होने लगता है। इस नुकसान को बेअसर करने के लिए, धातु को एक सुरक्षात्मक कोटिंग के साथ लेपित किया जाता है।

एक उत्कृष्ट विकल्प पॉलिमर से बना बायोरिएक्टर कंटेनर है। प्लास्टिक रासायनिक रूप से तटस्थ है, सड़ता नहीं है, जंग नहीं खाता है। आपको बस उन सामग्रियों को चुनने की ज़रूरत है जो ठंड और हीटिंग से लेकर काफी उच्च तापमान तक का सामना कर सकें। रिएक्टर की दीवारें मोटी होनी चाहिए, अधिमानतः ग्लास फाइबर प्रबलित। ऐसे कंटेनर सस्ते नहीं होते, लेकिन लंबे समय तक चलते हैं।

एक सस्ता विकल्प ईंटों, कंक्रीट ब्लॉकों या पत्थर से बने कंटेनर वाला बायोगैस संयंत्र है। चिनाई को उच्च भार का सामना करने के लिए, चिनाई को मजबूत करना आवश्यक है (प्रत्येक 3-5 पंक्तियों में, दीवार की मोटाई और सामग्री के आधार पर)। दीवार निर्माण प्रक्रिया पूरी करने के बाद, पानी और गैस अभेद्यता सुनिश्चित करने के लिए, अंदर और बाहर दोनों जगह दीवारों का बहु-परत उपचार आवश्यक है। दीवारों को सीमेंट-रेत संरचना के साथ एडिटिव्स (एडिटिव्स) के साथ प्लास्टर किया गया है जो आवश्यक गुण प्रदान करते हैं।

रिएक्टर का आकार

खाद को बायोगैस में संसाधित करने के लिए रिएक्टर की मात्रा चयनित तापमान पर निर्भर करती है। सबसे अधिक बार, मेसोफिलिक को चुना जाता है - इसे बनाए रखना आसान होता है और यह रिएक्टर को दैनिक रूप से पुनः लोड करने की संभावना की अनुमति देता है। सामान्य स्थिति (लगभग 2 दिन) तक पहुंचने के बाद बायोगैस उत्पादन स्थिर होता है, बिना किसी उछाल या गिरावट के (जब सामान्य स्थिति बनती है)। इस मामले में, प्रति दिन खेत पर उत्पन्न खाद की मात्रा के आधार पर बायोगैस संयंत्र की मात्रा की गणना करना समझ में आता है। औसत सांख्यिकीय डेटा के आधार पर हर चीज़ की गणना आसानी से की जाती है।

मेसोफिलिक तापमान पर खाद के अपघटन में 10 से 20 दिन लगते हैं। तदनुसार, मात्रा की गणना 10 या 20 से गुणा करके की जाती है। गणना करते समय, पानी की मात्रा को ध्यान में रखना आवश्यक है जो सब्सट्रेट को एक आदर्श स्थिति में लाने के लिए आवश्यक है - इसकी आर्द्रता 85-90% होनी चाहिए। पाया गया आयतन 50% बढ़ गया है, क्योंकि अधिकतम भार टैंक की मात्रा के 2/3 से अधिक नहीं होना चाहिए - गैस छत के नीचे जमा होनी चाहिए।

उदाहरण के लिए, एक फार्म में 5 गायें, 10 सूअर और 40 मुर्गियाँ हैं। परिणाम 5 * 55 किग्रा + 10 * 4.5 किग्रा + 40 * 0.17 किग्रा = 275 किग्रा + 45 किग्रा + 6.8 किग्रा = 326.8 किग्रा है। चिकन खाद को 85% आर्द्रता पर लाने के लिए, आपको 5 लीटर से थोड़ा अधिक पानी (यानि 5 किलोग्राम) मिलाना होगा। कुल वजन 331.8 किलोग्राम है। 20 दिनों में प्रसंस्करण के लिए आपको चाहिए: 331.8 किग्रा * 20 = 6636 किग्रा - केवल सब्सट्रेट के लिए लगभग 7 घन मीटर। हम पाए गए आंकड़े को 1.5 से गुणा करते हैं (50% की वृद्धि), हमें 10.5 घन मीटर मिलते हैं। यह बायोगैस संयंत्र के रिएक्टर वॉल्यूम का परिकलित मूल्य होगा।

लोडिंग और अनलोडिंग हैच सीधे बायोरिएक्टर टैंक में ले जाते हैं। सब्सट्रेट को पूरे क्षेत्र में समान रूप से वितरित करने के लिए, उन्हें कंटेनर के विपरीत छोर पर बनाया जाता है।

बायोगैस संयंत्र को गहराई से स्थापित करते समय, लोडिंग और अनलोडिंग पाइप एक तीव्र कोण पर शरीर के पास आते हैं। इसके अलावा, पाइप का निचला सिरा रिएक्टर में तरल स्तर से नीचे होना चाहिए। यह हवा को कंटेनर में प्रवेश करने से रोकता है। इसके अलावा, पाइपों पर रोटरी या शट-ऑफ वाल्व लगाए जाते हैं, जो सामान्य स्थिति में बंद होते हैं। ये केवल लोडिंग या अनलोडिंग के दौरान ही खुलते हैं।

चूंकि खाद में बड़े टुकड़े (कूड़े के तत्व, घास के तने आदि) हो सकते हैं, छोटे व्यास के पाइप अक्सर बंद हो जाएंगे। इसलिए, लोडिंग और अनलोडिंग के लिए, उनका व्यास 20-30 सेमी होना चाहिए। उन्हें बायोगैस प्लांट को इन्सुलेट करने पर काम शुरू होने से पहले स्थापित किया जाना चाहिए, लेकिन कंटेनर स्थापित होने के बाद।

बायोगैस संयंत्र के संचालन का सबसे सुविधाजनक तरीका सब्सट्रेट की नियमित लोडिंग और अनलोडिंग है। यह ऑपरेशन दिन में एक बार या हर दो दिन में एक बार किया जा सकता है। खाद और अन्य घटकों को पहले एक भंडारण टैंक में एकत्र किया जाता है, जहां उन्हें आवश्यक अवस्था में लाया जाता है - कुचल दिया जाता है, यदि आवश्यक हो, सिक्त किया जाता है और मिश्रित किया जाता है। सुविधा के लिए, इस कंटेनर में एक यांत्रिक स्टिरर हो सकता है। तैयार सब्सट्रेट को प्राप्तकर्ता हैच में डाला जाता है। यदि आप प्राप्त कंटेनर को धूप में रखते हैं, तो सब्सट्रेट पहले से गरम हो जाएगा, जिससे आवश्यक तापमान बनाए रखने की लागत कम हो जाएगी।

प्राप्तकर्ता हॉपर की स्थापना गहराई की गणना करने की सलाह दी जाती है ताकि कचरा गुरुत्वाकर्षण द्वारा इसमें प्रवाहित हो। यही बात बायोरिएक्टर में उतारने पर भी लागू होती है। सबसे अच्छा मामला यह है कि तैयार सब्सट्रेट गुरुत्वाकर्षण द्वारा चलता है। और तैयारी के दौरान एक शटर इसे बंद कर देगा।

बायोगैस संयंत्र की जकड़न सुनिश्चित करने के लिए, प्राप्त हॉपर और अनलोडिंग क्षेत्र में हैच में सीलिंग रबर सील होनी चाहिए। कंटेनर में जितनी कम हवा होगी, आउटलेट पर गैस उतनी ही साफ होगी।

बायोगैस का संग्रहण एवं निष्कासन

बायोगैस को रिएक्टर से एक पाइप के माध्यम से निकाला जाता है, जिसका एक सिरा छत के नीचे होता है, दूसरा आमतौर पर पानी की सील में डाला जाता है। यह पानी से भरा एक कंटेनर है जिसमें परिणामी बायोगैस को छोड़ा जाता है। जल सील में एक दूसरा पाइप है - यह तरल स्तर से ऊपर स्थित है। इसमें स्वच्छ बायोगैस निकलती है। उनके बायोरिएक्टर के आउटलेट पर एक गैस शट-ऑफ वाल्व स्थापित किया गया है। सबसे अच्छा विकल्प एक गेंद है।

गैस संचरण प्रणाली के लिए किन सामग्रियों का उपयोग किया जा सकता है? गैल्वनाइज्ड धातु पाइप और एचडीपीई या पीपीआर से बने गैस पाइप। उन्हें जकड़न सुनिश्चित करनी चाहिए; साबुन के झाग का उपयोग करके सीम और जोड़ों की जाँच की जाती है। पूरी पाइपलाइन एक ही व्यास के पाइप और फिटिंग से इकट्ठी की गई है। कोई संकुचन या विस्तार नहीं.

अशुद्धियों से सफाई

परिणामी बायोगैस की अनुमानित संरचना है:

• मीथेन - 60% तक;
• कार्बन डाइऑक्साइड - 35%;
• अन्य गैसीय पदार्थ (हाइड्रोजन सल्फाइड सहित, जो गैस को एक अप्रिय गंध देता है) - 5%।

बायोगैस गंधहीन हो और अच्छी तरह से जल सके, इसके लिए इसमें से कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन सल्फाइड और जल वाष्प को निकालना आवश्यक है। यदि संस्थापन के निचले हिस्से में बुझा हुआ चूना डाला जाए तो कार्बन डाइऑक्साइड को पानी की सील में हटा दिया जाता है। इस तरह के बुकमार्क को समय-समय पर बदलना होगा (जैसे ही गैस खराब होने लगे, इसे बदलने का समय आ गया है)।

गैस सुखाने का काम दो तरीकों से किया जा सकता है - गैस पाइपलाइन में पानी की सील बनाकर - पानी की सील के नीचे पाइप में घुमावदार खंड डालकर, जिसमें घनीभूत जमा हो जाएगा। इस पद्धति का नुकसान पानी की सील को नियमित रूप से खाली करने की आवश्यकता है - यदि बड़ी मात्रा में पानी एकत्र है, तो यह गैस के मार्ग को अवरुद्ध कर सकता है।

दूसरा तरीका सिलिका जेल वाला फिल्टर लगाना है। सिद्धांत पानी की सील के समान है - गैस को सिलिका जेल में आपूर्ति की जाती है, और ढक्कन के नीचे से सुखाया जाता है। बायोगैस सुखाने की इस विधि से सिलिका जेल को समय-समय पर सुखाना चाहिए। ऐसा करने के लिए आपको इसे कुछ देर के लिए माइक्रोवेव में गर्म करना होगा। यह गर्म हो जाता है और नमी वाष्पित हो जाती है। आप इसे भरकर दोबारा इस्तेमाल कर सकते हैं.

हाइड्रोजन सल्फाइड को हटाने के लिए धातु की छीलन से भरे फिल्टर का उपयोग किया जाता है। आप पुराने मेटल स्कॉरर्स को कंटेनर में लोड कर सकते हैं। शुद्धिकरण ठीक उसी तरह होता है: धातु से भरे कंटेनर के निचले हिस्से में गैस की आपूर्ति की जाती है। जैसे-जैसे यह गुजरता है, यह फिल्टर के ऊपरी मुक्त हिस्से में एकत्रित हाइड्रोजन सल्फाइड से साफ हो जाता है, जहां से इसे दूसरे पाइप/नली के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है।

गैस टैंक और कंप्रेसर

शुद्ध बायोगैस एक भंडारण टैंक - एक गैस धारक - में प्रवेश करती है। यह एक सीलबंद प्लास्टिक बैग या प्लास्टिक कंटेनर हो सकता है। मुख्य स्थिति गैस की जकड़न है; आकार और सामग्री कोई मायने नहीं रखती। गैस धारक बायोगैस की आपूर्ति संग्रहीत करता है। इसमें से, कंप्रेसर की मदद से, एक निश्चित दबाव (कंप्रेसर द्वारा निर्धारित) के तहत गैस उपभोक्ता को - गैस स्टोव या बॉयलर को आपूर्ति की जाती है। इस गैस का उपयोग जनरेटर का उपयोग करके बिजली उत्पन्न करने के लिए भी किया जा सकता है।

कंप्रेसर के बाद सिस्टम में स्थिर दबाव बनाने के लिए, एक रिसीवर स्थापित करने की सलाह दी जाती है - दबाव बढ़ने को समतल करने के लिए एक छोटा उपकरण।

मिश्रण उपकरण

बायोगैस संयंत्र को सामान्य रूप से संचालित करने के लिए, बायोरिएक्टर में तरल को नियमित रूप से मिलाना आवश्यक है। यह सरल प्रक्रिया कई समस्याओं का समाधान करती है:

• भार के एक ताजा हिस्से को बैक्टीरिया की एक कॉलोनी के साथ मिलाता है;
• उत्पादित गैस की रिहाई को बढ़ावा देता है;
• गर्म और ठंडे क्षेत्रों को छोड़कर, तरल के तापमान को बराबर करता है;
• सब्सट्रेट की एकरूपता बनाए रखता है, कुछ घटकों को जमने या तैरने से रोकता है।

आमतौर पर, एक छोटे घरेलू बायोगैस संयंत्र में यांत्रिक आंदोलनकारी होते हैं जो मांसपेशियों की शक्ति से संचालित होते हैं। बड़ी मात्रा वाली प्रणालियों में, आंदोलनकारियों को मोटरों द्वारा संचालित किया जा सकता है जो एक टाइमर द्वारा सक्रिय होते हैं।

दूसरी विधि तरल में कुछ उत्पन्न गैस प्रवाहित करके उसे हिलाना है। ऐसा करने के लिए, मेटाटैंक से बाहर निकलने के बाद, एक टी लगाई जाती है और गैस का कुछ हिस्सा रिएक्टर के निचले हिस्से में प्रवाहित होता है, जहां यह छेद वाली ट्यूब के माध्यम से बाहर निकलता है। गैस के इस हिस्से को खपत नहीं माना जा सकता, क्योंकि यह अभी भी सिस्टम में फिर से प्रवेश करता है और परिणामस्वरूप, गैस टैंक में समाप्त हो जाता है।

मिश्रण की तीसरी विधि सब्सट्रेट को निचले हिस्से से पंप करने और शीर्ष पर डालने के लिए फ़ेकल पंप का उपयोग करना है। इस पद्धति का नुकसान बिजली की उपलब्धता पर इसकी निर्भरता है।

हीटिंग सिस्टम और थर्मल इन्सुलेशन

संसाधित तरल को गर्म किए बिना, साइकोफिलिक बैक्टीरिया कई गुना बढ़ जाएगा। इस मामले में प्रसंस्करण प्रक्रिया में 30 दिन लगेंगे, और गैस उत्पादन छोटा होगा। गर्मियों में, यदि थर्मल इन्सुलेशन और लोड की प्रीहीटिंग होती है, तो तापमान 40 डिग्री तक पहुंचना संभव है, जब मेसोफिलिक बैक्टीरिया का विकास शुरू होता है, लेकिन सर्दियों में ऐसी स्थापना व्यावहारिक रूप से निष्क्रिय होती है - प्रक्रियाएं बहुत धीमी गति से आगे बढ़ती हैं . +5°C से नीचे के तापमान पर वे व्यावहारिक रूप से जम जाते हैं।

क्या गर्म करना है और कहां रखना है

सर्वोत्तम परिणामों के लिए, हीटिंग का उपयोग करें। बॉयलर से पानी गर्म करना सबसे तर्कसंगत है। बॉयलर बिजली, ठोस या तरल ईंधन पर चल सकता है, और आप इसे उत्पादित बायोगैस पर भी चला सकते हैं। पानी को गर्म करने के लिए अधिकतम तापमान +60°C है। अधिक गर्म पाइपों के कारण कण सतह पर चिपक सकते हैं, जिससे हीटिंग दक्षता कम हो जाती है।

आप प्रत्यक्ष हीटिंग का भी उपयोग कर सकते हैं - हीटिंग तत्व डालें, लेकिन सबसे पहले, मिश्रण को व्यवस्थित करना मुश्किल है, दूसरे, सब्सट्रेट सतह पर चिपक जाएगा, जिससे गर्मी हस्तांतरण कम हो जाएगा, हीटिंग तत्व जल्दी से जल जाएंगे

एक बायोगैस संयंत्र को मानक हीटिंग रेडिएटर्स का उपयोग करके गर्म किया जा सकता है, बस एक कॉइल में घुमाए गए पाइप, या वेल्डेड रजिस्टर। पॉलिमर पाइप - धातु-प्लास्टिक या पॉलीप्रोपाइलीन का उपयोग करना बेहतर है। नालीदार स्टेनलेस स्टील पाइप भी उपयुक्त हैं; उन्हें स्थापित करना आसान है, खासकर बेलनाकार ऊर्ध्वाधर बायोरिएक्टर में, लेकिन नालीदार सतह तलछट चिपकने को उत्तेजित करती है, जो गर्मी हस्तांतरण के लिए बहुत अच्छा नहीं है।

हीटिंग तत्वों पर कणों के जमने की संभावना को कम करने के लिए, उन्हें स्टिरर क्षेत्र में स्थित किया जाता है। केवल इस मामले में सब कुछ डिज़ाइन किया जाना चाहिए ताकि मिक्सर पाइप को छू न सके। अक्सर ऐसा लगता है कि हीटरों को तल पर रखना बेहतर होता है, लेकिन अभ्यास से पता चला है कि तल पर तलछट के कारण ऐसा तापन अप्रभावी होता है। इसलिए बायोगैस संयंत्र के मेटाटैंक की दीवारों पर हीटर लगाना अधिक तर्कसंगत है।

जल तापन के तरीके

पाइप व्यवस्था की विधि के आधार पर, हीटिंग बाहरी या आंतरिक हो सकता है। जब आंतरिक रूप से स्थापित किया जाता है, तो हीटिंग प्रभावी होता है, लेकिन सिस्टम को रोकने और पंप करने के बिना हीटर की मरम्मत और रखरखाव असंभव है। इसलिए, सामग्री के चयन और कनेक्शन की गुणवत्ता पर विशेष ध्यान दिया जाता है।

तापन से बायोगैस संयंत्र की उत्पादकता बढ़ती है और कच्चे माल के प्रसंस्करण का समय कम हो जाता है

जब हीटर बाहरी रूप से स्थित होते हैं, तो अधिक गर्मी की आवश्यकता होती है (बायोगैस संयंत्र की सामग्री को गर्म करने की लागत बहुत अधिक होती है), क्योंकि दीवारों को गर्म करने में बहुत अधिक गर्मी खर्च होती है। लेकिन सिस्टम हमेशा मरम्मत के लिए उपलब्ध रहता है, और हीटिंग अधिक समान होती है, क्योंकि दीवारों से वातावरण गर्म होता है। इस समाधान का एक अन्य लाभ यह है कि स्टिरर हीटिंग सिस्टम को नुकसान नहीं पहुंचा सकते हैं।

इंसुलेट कैसे करें

सबसे पहले, गड्ढे के तल पर रेत की एक समतल परत डाली जाती है, फिर एक गर्मी-इन्सुलेट परत। यह भूसे और विस्तारित मिट्टी, स्लैग के साथ मिश्रित मिट्टी हो सकती है। इन सभी घटकों को मिश्रित करके अलग-अलग परतों में डाला जा सकता है। उन्हें क्षितिज पर समतल किया जाता है और बायोगैस संयंत्र की क्षमता स्थापित की जाती है।

बायोरिएक्टर के किनारों को आधुनिक सामग्रियों या क्लासिक पुराने जमाने के तरीकों से इन्सुलेट किया जा सकता है। पुराने ज़माने के तरीकों में से एक है मिट्टी और पुआल से कोटिंग करना। कई परतों में लगाएं.

आधुनिक सामग्रियों में उच्च घनत्व वाले एक्सट्रूडेड पॉलीस्टाइन फोम, कम घनत्व वाले वातित कंक्रीट ब्लॉक आदि शामिल हैं। इस मामले में तकनीकी रूप से सबसे उन्नत पॉलीयुरेथेन फोम (पीपीयू) है, लेकिन इसके अनुप्रयोग की सेवाएँ सस्ती नहीं हैं। लेकिन परिणाम निर्बाध थर्मल इन्सुलेशन है, जो हीटिंग लागत को कम करता है। एक और गर्मी-इन्सुलेट सामग्री है - फोम ग्लास। यह स्लैब में बहुत महंगा है, लेकिन इसके चिप्स या टुकड़ों की कीमत बहुत कम है, और विशेषताओं के संदर्भ में यह लगभग आदर्श है: यह नमी को अवशोषित नहीं करता है, ठंड से डरता नहीं है, स्थैतिक भार को अच्छी तरह से सहन करता है, और इसमें कम तापीय चालकता होती है।

बायोगैस उत्पादन तकनीक. आधुनिक पशुधन प्रजनन परिसर उच्च उत्पादन संकेतक सुनिश्चित करते हैं। उपयोग किए गए तकनीकी समाधान परिसरों के परिसर में वर्तमान स्वच्छता और स्वच्छता मानकों की आवश्यकताओं का पूरी तरह से अनुपालन करना संभव बनाते हैं।

हालाँकि, बड़ी मात्रा में तरल खाद एक ही स्थान पर केंद्रित होने से परिसर से सटे क्षेत्रों की पारिस्थितिकी के लिए महत्वपूर्ण समस्याएं पैदा होती हैं। उदाहरण के लिए, ताजा सुअर खाद और गोबर को खतरनाक वर्ग 3 अपशिष्ट के रूप में वर्गीकृत किया गया है। पर्यावरणीय मुद्दे पर्यवेक्षी अधिकारियों के नियंत्रण में हैं, और इन मुद्दों पर विधायी आवश्यकताएं लगातार अधिक कठोर होती जा रही हैं।

बायोकॉम्प्लेक्स तरल खाद के निपटान के लिए एक व्यापक समाधान प्रदान करता है, जिसमें आधुनिक बायोगैस संयंत्रों (बीजीयू) में त्वरित प्रसंस्करण शामिल है। प्रसंस्करण प्रक्रिया के दौरान, कार्बनिक पदार्थों के अपघटन की प्राकृतिक प्रक्रिया गैस की रिहाई के साथ त्वरित मोड में होती है जिसमें शामिल हैं: मीथेन, सीओ 2, सल्फर, आदि। केवल परिणामी गैस को वायुमंडल में नहीं छोड़ा जाता है, जिससे ग्रीनहाउस प्रभाव होता है, बल्कि इसे विशेष गैस जनरेटर (सह-उत्पादन) इकाइयों में भेजा जाता है जो विद्युत और तापीय ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।

बायोगैस - ज्वलनशील गैस, बायोमास के अवायवीय मीथेन किण्वन के दौरान बनता है और इसमें मुख्य रूप से मीथेन (55-75%), कार्बन डाइऑक्साइड (25-45%) और हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया, नाइट्रोजन ऑक्साइड और अन्य की अशुद्धियाँ (1% से कम) शामिल होती हैं।

बायोमास का अपघटन रासायनिक और भौतिक प्रक्रियाओं और बैक्टीरिया के 3 मुख्य समूहों की सहजीवी जीवन गतिविधि के परिणामस्वरूप होता है, जबकि बैक्टीरिया के कुछ समूहों के चयापचय उत्पाद एक निश्चित क्रम में अन्य समूहों के खाद्य उत्पाद होते हैं।

पहला समूह हाइड्रोलाइटिक बैक्टीरिया है, दूसरा एसिड बनाने वाला है, तीसरा मीथेन बनाने वाला है।

बायोगैस उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में जैविक कृषि-औद्योगिक या घरेलू अपशिष्ट और पौधों के कच्चे माल दोनों का उपयोग किया जा सकता है।

बायोगैस उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे आम प्रकार के कृषि अपशिष्ट हैं:

• सुअर और मवेशी का गोबर, मुर्गी का कूड़ा;
• मवेशी परिसरों की भोजन तालिका से अवशेष;
• सब्जी में सबसे ऊपर;
• अनाज और सब्जियों, चुकंदर, मक्का की घटिया फसल;
• गूदा और गुड़;
• आटा, खर्चा हुआ अनाज, छोटा अनाज, रोगाणु;
• शराब बनानेवाला अनाज, माल्ट स्प्राउट्स, प्रोटीन कीचड़;
• स्टार्च और सिरप उत्पादन से अपशिष्ट;
• फल और सब्जी पोमेस;
• सीरम;
• वगैरह।

कच्चे माल का स्रोत	कच्चे माल का प्रकार	प्रति वर्ष कच्चे माल की मात्रा, एम3 (टन)	बायोगैस की मात्रा, एम3
1 दूध देने वाली गाय	अस्वच्छ तरल खाद
1 मोटा सुअर	अस्वच्छ तरल खाद
1 मोटा बैल	कूड़ा ठोस खाद
1 घोड़ा	कूड़ा ठोस खाद
100 मुर्गियां	सूखी बूंदें
1 हेक्टेयर कृषि योग्य भूमि	ताजा मकई सिलेज
1 हेक्टेयर कृषि योग्य भूमि	मीठे चुक़ंदर
1 हेक्टेयर कृषि योग्य भूमि	ताजा अनाज साइलेज
1 हेक्टेयर कृषि योग्य भूमि	ताजा घास सिलेज

एक बायोगैस संयंत्र (बीजीयू) के भीतर बायोगैस का उत्पादन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सब्सट्रेट्स (अपशिष्ट के प्रकार) की संख्या एक से दस या अधिक तक भिन्न हो सकती है।

कृषि-औद्योगिक क्षेत्र में बायोगैस परियोजनाएं निम्नलिखित विकल्पों में से एक के अनुसार बनाई जा सकती हैं:

• एक अलग उद्यम से अपशिष्ट से बायोगैस उत्पादन (उदाहरण के लिए, एक पशुधन फार्म से खाद, एक चीनी कारखाने से खोई, एक डिस्टिलरी से अवशेष);
• विभिन्न उद्यमों के अपशिष्ट पर आधारित बायोगैस उत्पादन, एक अलग उद्यम या एक अलग स्थित केंद्रीकृत बायोगैस संयंत्र से जुड़ी परियोजना के साथ;
• अलग-अलग स्थित बायोगैस संयंत्रों में ऊर्जा संयंत्रों के प्राथमिक उपयोग के साथ बायोगैस उत्पादन।

बायोगैस के ऊर्जा उपयोग का सबसे आम तरीका मिनी-सीएचपी के हिस्से के रूप में गैस पिस्टन इंजन में दहन है, जिससे बिजली और गर्मी पैदा होती है।

अस्तित्व बायोगैस स्टेशनों की तकनीकी योजनाओं के लिए विभिन्न विकल्प- प्रयुक्त सबस्ट्रेट्स के प्रकार और संख्या के आधार पर। प्रारंभिक तैयारी का उपयोग, कुछ मामलों में, बायोरिएक्टर में कच्चे माल के अपघटन की दर और डिग्री में वृद्धि हासिल करना संभव बनाता है, और इसके परिणामस्वरूप, बायोगैस की कुल उपज में वृद्धि होती है। विभिन्न गुणों वाले कई सब्सट्रेट्स का उपयोग करने के मामले में, उदाहरण के लिए, तरल और ठोस अपशिष्ट, उनका संचय और प्रारंभिक तैयारी (अंशों में पृथक्करण, पीसना, गर्म करना, समरूपीकरण, जैव रासायनिक या जैविक उपचार, आदि) अलग से किया जाता है, जिसके बाद बायोरिएक्टरों में आपूर्ति करने से पहले उन्हें या तो मिश्रित किया जाता है, या अलग-अलग धाराओं में आपूर्ति की जाती है।

एक विशिष्ट बायोगैस संयंत्र के मुख्य संरचनात्मक तत्व हैं:

• सबस्ट्रेट्स प्राप्त करने और प्रारंभिक तैयारी के लिए प्रणाली;
• स्थापना के भीतर सब्सट्रेट परिवहन प्रणाली;
• मिश्रण प्रणाली के साथ बायोरिएक्टर (किण्वक);
• बायोरिएक्टर हीटिंग सिस्टम;
• हाइड्रोजन सल्फाइड और नमी की अशुद्धियों से बायोगैस को हटाने और शुद्ध करने की प्रणाली;
• किण्वित द्रव्यमान और बायोगैस के लिए भंडारण टैंक;
• तकनीकी प्रक्रियाओं के सॉफ्टवेयर नियंत्रण और स्वचालन के लिए प्रणाली।

बायोगैस संयंत्रों की तकनीकी योजनाएं संसाधित सब्सट्रेट्स के प्रकार और संख्या, अंतिम लक्ष्य उत्पादों के प्रकार और गुणवत्ता, तकनीकी समाधान प्रदान करने वाली कंपनी द्वारा उपयोग की जाने वाली विशेष जानकारी और कई अन्य कारकों के आधार पर भिन्न होती हैं। आज सबसे आम कई प्रकार के सबस्ट्रेट्स के एकल-चरण किण्वन वाली योजनाएं हैं, जिनमें से एक आमतौर पर खाद है।

बायोगैस प्रौद्योगिकियों के विकास के साथ, उपयोग किए जाने वाले तकनीकी समाधान दो-चरणीय योजनाओं के प्रति अधिक जटिल होते जा रहे हैं, जो कुछ मामलों में कुछ प्रकार के सब्सट्रेट्स के कुशल प्रसंस्करण और कार्यशील मात्रा का उपयोग करने की समग्र दक्षता में वृद्धि के लिए तकनीकी आवश्यकता द्वारा उचित है। बायोरिएक्टर।

बायोगैस उत्पादन की विशेषताएंयह है कि इसका उत्पादन मीथेन बैक्टीरिया द्वारा केवल बिल्कुल सूखे कार्बनिक पदार्थों से किया जा सकता है। इसलिए, उत्पादन के पहले चरण का कार्य सब्सट्रेट का एक मिश्रण बनाना है जिसमें कार्बनिक पदार्थों की उच्च सामग्री हो और साथ ही इसे पंप किया जा सके। यह 10-12% शुष्क पदार्थ सामग्री वाला एक सब्सट्रेट है। स्क्रू विभाजकों का उपयोग करके अतिरिक्त नमी जारी करके समाधान प्राप्त किया जाता है।

तरल खाद उत्पादन परिसर से एक टैंक में आती है, एक सबमर्सिबल मिक्सर का उपयोग करके समरूप बनाया जाता है, और एक सबमर्सिबल पंप द्वारा पृथक्करण कार्यशाला में बरमा विभाजकों में आपूर्ति की जाती है। तरल अंश एक अलग टैंक में जमा हो जाता है। ठोस अंश को ठोस कच्चे माल फीडर में लोड किया जाता है।

सब्सट्रेट को किण्वक में लोड करने के कार्यक्रम के अनुसार, विकसित कार्यक्रम के अनुसार, पंप को समय-समय पर चालू किया जाता है, किण्वक को तरल अंश की आपूर्ति की जाती है और साथ ही ठोस कच्चे माल लोडर को चालू किया जाता है। एक विकल्प के रूप में, तरल अंश को एक ठोस कच्चे माल लोडर में डाला जा सकता है जिसमें मिश्रण कार्य होता है, और फिर तैयार मिश्रण को विकसित लोडिंग प्रोग्राम के अनुसार किण्वक में डाला जाता है। समावेशन अल्पकालिक होते हैं। यह किण्वक में कार्बनिक सब्सट्रेट के अत्यधिक सेवन को रोकने के लिए किया जाता है, क्योंकि इससे पदार्थों का संतुलन बिगड़ सकता है और किण्वक में प्रक्रिया अस्थिर हो सकती है। साथ ही, पंपों को भी चालू किया जाता है, जो किण्वक और किण्वक के अतिप्रवाह को रोकने के लिए किण्वक से किण्वक तक और किण्वक से डाइजेस्ट भंडारण टैंक (लैगून) तक डाइजेस्ट को पंप करते हैं।

कंटेनरों की पूरी मात्रा में बैक्टीरिया का समान वितरण सुनिश्चित करने के लिए किण्वक और किण्वक में स्थित डाइजेस्ट द्रव्यमान को मिश्रित किया जाता है। मिश्रण के लिए विशेष डिज़ाइन के कम गति वाले मिक्सर का उपयोग किया जाता है।

जबकि सब्सट्रेट किण्वक में होता है, बायोगैस संयंत्र द्वारा उत्पादित कुल बायोगैस का 80% तक बैक्टीरिया छोड़ता है। बायोगैस का शेष भाग डाइजेस्टर में छोड़ा जाता है।

जारी बायोगैस की एक स्थिर मात्रा सुनिश्चित करने में किण्वक और किण्वक के अंदर तरल का तापमान एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। एक नियम के रूप में, प्रक्रिया 41-43ᴼС के तापमान के साथ मेसोफिलिक मोड में आगे बढ़ती है। एक स्थिर तापमान बनाए रखना किण्वकों और किण्वकों के अंदर विशेष ट्यूबलर हीटरों के उपयोग के साथ-साथ दीवारों और पाइपलाइनों के विश्वसनीय थर्मल इन्सुलेशन द्वारा प्राप्त किया जाता है। डाइजेस्ट से निकलने वाली बायोगैस में सल्फर की मात्रा अधिक होती है। बायोगैस को विशेष बैक्टीरिया का उपयोग करके सल्फर से शुद्ध किया जाता है जो किण्वकों और किण्वकों के अंदर लकड़ी के बीम वॉल्ट पर रखे गए इन्सुलेशन की सतह पर निवास करता है।

बायोगैस एक गैस धारक में जमा होती है, जो डाइजेस्ट की सतह और शीर्ष पर किण्वक और किण्वक को कवर करने वाली लोचदार, उच्च शक्ति वाली सामग्री के बीच बनती है। सामग्री में बहुत अधिक खिंचाव (बिना ताकत कम किए) करने की क्षमता होती है, जो बायोगैस जमा होने पर गैस धारक की क्षमता में काफी वृद्धि करती है। गैस टैंक को ओवरफ्लो होने और सामग्री के फटने से बचाने के लिए एक सुरक्षा वाल्व होता है।

इसके बाद, बायोगैस सह-उत्पादन संयंत्र में प्रवेश करती है। सह-उत्पादन इकाई (सीजीयू) एक ऐसी इकाई है जिसमें बायोगैस पर चलने वाले गैस पिस्टन इंजन द्वारा संचालित जनरेटर द्वारा विद्युत ऊर्जा उत्पन्न की जाती है। बायोगैस पर चलने वाले कोजेनरेटर का डिज़ाइन पारंपरिक गैस जनरेटर इंजन से भिन्न होता है, क्योंकि बायोगैस एक अत्यधिक ख़त्म होने वाला ईंधन है। जनरेटरों द्वारा उत्पन्न विद्युत ऊर्जा बीएसयू के विद्युत उपकरणों को शक्ति प्रदान करती है, और इसके अलावा सब कुछ आसपास के उपभोक्ताओं को आपूर्ति की जाती है। कोजेनरेटर को ठंडा करने के लिए उपयोग किए जाने वाले तरल की ऊर्जा बॉयलर उपकरणों में उत्पन्न तापीय ऊर्जा शून्य हानि है। उत्पन्न तापीय ऊर्जा का उपयोग आंशिक रूप से किण्वकों और किण्वकों को गर्म करने के लिए किया जाता है, और शेष भाग को आस-पास के उपभोक्ताओं को भी भेजा जाता है। प्रवेश करती है

बायोगैस को प्राकृतिक गैस के स्तर तक शुद्ध करने के लिए अतिरिक्त उपकरण स्थापित करना संभव है, हालांकि, यह महंगा उपकरण है और इसका उपयोग केवल तभी किया जाता है जब बायोगैस संयंत्र का उद्देश्य थर्मल और विद्युत ऊर्जा का उत्पादन नहीं है, बल्कि ईंधन का उत्पादन है गैस पिस्टन इंजन. सिद्ध और सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली बायोगैस शुद्धिकरण प्रौद्योगिकियाँ जलीय अवशोषण, दबावयुक्त सोखना, रासायनिक अवक्षेपण और झिल्ली पृथक्करण हैं।

बायोगैस बिजली संयंत्रों की ऊर्जा दक्षता काफी हद तक चुनी गई तकनीक, सामग्री और मुख्य संरचनाओं के डिजाइन के साथ-साथ उस क्षेत्र की जलवायु परिस्थितियों पर निर्भर करती है जहां वे स्थित हैं। समशीतोष्ण जलवायु क्षेत्र में बायोरिएक्टरों को गर्म करने के लिए तापीय ऊर्जा की औसत खपत कोजेनरेटर (सकल) द्वारा उत्पन्न ऊर्जा का 15-30% है।

बायोगैस से चलने वाले थर्मल पावर प्लांट वाले बायोगैस कॉम्प्लेक्स की समग्र ऊर्जा दक्षता औसतन 75-80% है। ऐसी स्थिति में जहां बिजली के उत्पादन के दौरान सह-उत्पादन स्टेशन से प्राप्त सभी गर्मी का उपभोग नहीं किया जा सकता है (बाहरी गर्मी उपभोक्ताओं की कमी के कारण एक सामान्य स्थिति), इसे वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है। इस मामले में, बायोगैस थर्मल पावर प्लांट की ऊर्जा दक्षता कुल बायोगैस ऊर्जा का केवल 35% है।

बायोगैस संयंत्रों के मुख्य प्रदर्शन संकेतक काफी भिन्न हो सकते हैं, जो काफी हद तक उपयोग किए गए सब्सट्रेट्स, अपनाए गए तकनीकी नियमों, परिचालन अभ्यास और प्रत्येक व्यक्तिगत संयंत्र द्वारा किए गए कार्यों से निर्धारित होता है।

खाद प्रसंस्करण प्रक्रिया में 40 दिनों से अधिक समय नहीं लगता है। प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप प्राप्त डाइजेस्ट गंधहीन होता है और एक उत्कृष्ट जैविक उर्वरक है, जिसमें पौधों द्वारा अवशोषित पोषक तत्वों के खनिजकरण की उच्चतम डिग्री प्राप्त की जाती है।

डाइजेस्टेट को आमतौर पर स्क्रू सेपरेटर का उपयोग करके तरल और ठोस अंशों में अलग किया जाता है। तरल अंश को लैगून में भेजा जाता है, जहां यह मिट्टी में लगाने की अवधि तक जमा रहता है। ठोस अंश का उपयोग उर्वरक के रूप में भी किया जाता है। यदि ठोस अंश पर अतिरिक्त सुखाने, दानेदार बनाने और पैकेजिंग को लागू किया जाता है, तो यह लंबी अवधि के भंडारण और लंबी दूरी पर परिवहन के लिए उपयुक्त होगा।

बायोगैस का उत्पादन और ऊर्जा उपयोगविश्व अभ्यास द्वारा उचित और पुष्टि किए गए कई फायदे हैं, अर्थात्:

1. नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत (आरईएस)। नवीकरणीय बायोमास का उपयोग बायोगैस के उत्पादन के लिए किया जाता है।
2. बायोगैस के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल की विस्तृत श्रृंखला उन क्षेत्रों में लगभग हर जगह बायोगैस संयंत्रों के निर्माण की अनुमति देती है जहां कृषि उत्पादन और तकनीकी रूप से संबंधित उद्योग केंद्रित हैं।
3. बायोगैस के ऊर्जा उपयोग के तरीकों की बहुमुखी प्रतिभा, इसके गठन के स्थान पर विद्युत और/या तापीय ऊर्जा के उत्पादन के लिए, और गैस परिवहन नेटवर्क से जुड़ी किसी भी सुविधा पर (इस नेटवर्क को शुद्ध बायोगैस की आपूर्ति के मामले में) ), साथ ही कारों के लिए मोटर ईंधन।
4. पूरे वर्ष बायोगैस से बिजली उत्पादन की स्थिरता नेटवर्क में चरम भार को कवर करना संभव बनाती है, जिसमें अस्थिर नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करने के मामले भी शामिल हैं, उदाहरण के लिए, सौर और पवन ऊर्जा संयंत्र।
5. बायोमास आपूर्तिकर्ताओं से लेकर ऊर्जा सुविधाओं के संचालन कर्मियों तक एक बाजार श्रृंखला के गठन के माध्यम से नौकरियों का सृजन।
6. बायोगैस रिएक्टरों में नियंत्रित किण्वन के माध्यम से कचरे के पुनर्चक्रण और निराकरण के माध्यम से पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव को कम करना। बायोगैस प्रौद्योगिकियां जैविक कचरे को बेअसर करने के मुख्य और सबसे तर्कसंगत तरीकों में से एक हैं। बायोगैस उत्पादन परियोजनाएँ वायुमंडल में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करती हैं।
7. कृषि क्षेत्रों पर बायोगैस रिएक्टरों में किण्वित द्रव्यमान का उपयोग करने का कृषि संबंधी प्रभाव मिट्टी की संरचना में सुधार, पुनर्जनन और कार्बनिक मूल के पोषक तत्वों की शुरूआत के कारण उनकी उर्वरता बढ़ाने में प्रकट होता है। बायोगैस रिएक्टरों में बड़े पैमाने पर संसाधित उर्वरकों सहित जैविक उर्वरकों के लिए बाजार का विकास, भविष्य में पर्यावरण के अनुकूल कृषि उत्पादों के लिए बाजार के विकास में योगदान देगा और इसकी प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ाएगा।

अनुमानित इकाई निवेश लागत

बीजीयू 75 किलोवाट। ~9.000 €/kWel.

बीजीयू 150 किलोवाट। ~ 6.500 €/किलोवाट।

बीजीयू 250 किलोवाट। ~ 6.000 €/kWel.

बीजीयू बीआईएस 500 किलोवाट। ~4.500 €/kWel.

बीजीयू 1 मेगावाट। ~3.500 €/kWel.

उत्पन्न विद्युत और तापीय ऊर्जा न केवल परिसर की, बल्कि निकटवर्ती बुनियादी ढांचे की जरूरतों को भी पूरा कर सकती है। इसके अलावा, बायोगैस संयंत्रों के लिए कच्चा माल मुफ़्त है, जो भुगतान अवधि (4-7 वर्ष) के बाद उच्च आर्थिक दक्षता सुनिश्चित करता है। बायोगैस बिजली संयंत्रों में उत्पन्न ऊर्जा की लागत समय के साथ बढ़ती नहीं है, बल्कि इसके विपरीत कम हो जाती है।