Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh fermentasi metana dari biomassa. Dekomposisi biomassa menjadi komponen terjadi di bawah pengaruh 3 jenis bakteri. Dalam rantai makanan, bakteri selanjutnya memakan produk limbah yang sebelumnya. Jenis pertama adalah bakteri hidrolitik, yang kedua adalah pembentuk asam, yang ketiga adalah pembentuk metana. Dalam produksi biogas, tidak hanya bakteri dari kelas metanogen yang terlibat, tetapi ketiga spesies tersebut.

Komposisi biogas

55%-75% metana, 25%-45% CO2, sejumlah kecil H2 dan H2S. Setelah pemurnian biogas dari CO2, biometana diperoleh. Biometana adalah analog lengkap dari gas alam. Satu-satunya perbedaan adalah asalnya.

Bahan baku untuk menerima

Limbah organik: pupuk kandang, biji-bijian dan tetes tebu pasca-alkohol, biji-bijian pembuat bir, bubur bit, lumpur tinja, ikan dan limbah rumah potong hewan (darah, lemak, usus, canyga), rumput, limbah rumah tangga, limbah susu - laktosa, whey, limbah produksi biodiesel - gliserin teknis dari produksi biodiesel dari rapeseed, limbah dari produksi jus - bubur buah, berry, pomace anggur, alga, limbah dari produksi pati dan molase - pulp dan sirup, limbah dari pengolahan kentang, produksi keripik - kupas, kulit, umbi busuk.

Hasil biogas tergantung pada kandungan bahan kering dan jenis bahan baku yang digunakan. Dari satu ton kotoran sapi diperoleh biogas sebanyak 30-50 m³ dengan kandungan metana 60 , 150-500 m3 biogas dari berbagai jenis tanaman dengan kandungan metana hingga 70%. Jumlah maksimum biogas adalah 1300 m3 dengan kandungan metana hingga 87 dapat diperoleh dari lemak.

Dalam perhitungan biogas, digunakan konsep bahan kering (CB atau English TS) atau residu kering (CO). Air yang terkandung dalam biomassa tidak menghasilkan gas.

Dari 1 kg bahan kering diperoleh 300 hingga 500 liter biogas.

Untuk menghitung rendemen biogas dari bahan baku tertentu perlu dilakukan uji laboratorium atau melihat data referensi dan menentukan kandungan lemak, protein dan karbohidrat. Saat menentukan yang terakhir, penting untuk mengetahui persentase zat yang dapat terurai dengan cepat (fruktosa, gula, sukrosa, pati) dan zat yang sulit terurai (misalnya, selulosa, hemiselulosa, lignin). Setelah menentukan kandungan unsur-unsurnya, keluaran gas dihitung untuk masing-masing unsur secara terpisah dan kemudian diringkas.

Sebelumnya, ketika ilmu biogas belum ada dan biogas dikaitkan dengan pupuk kandang, maka digunakan konsep “unit hewan”. Hari ini, ketika mereka belajar bagaimana mendapatkan biogas dari apapun yang organik, konsep ini telah pindah dan tidak lagi digunakan.

Selain limbah, biogas dapat dihasilkan dari tanaman energi yang ditanam secara khusus, seperti silase jagung atau sylph. Keluaran gas bisa mencapai 500 m3 per ton.

Cerita

Umat ​​​​manusia telah belajar menggunakan biogas sejak lama. Pada milenium ke-2 SM. pembangkit biogas primitif sudah ada di wilayah Jerman modern. Alemans, yang mendiami lahan basah di cekungan Elbe, membayangkan Naga dalam sobekan di rawa. Mereka percaya bahwa gas yang mudah terbakar yang terkumpul di lubang-lubang di rawa-rawa adalah nafas Naga yang bau. Untuk menenangkan Naga, korban dan sisa makanan dibuang ke rawa. Orang-orang percaya bahwa Naga datang pada malam hari dan nafasnya tetap berada di dalam lubang. Orang Aleman berpikir untuk menjahit tenda dari kulit, menutupi rawa dengan mereka, mengalirkan gas melalui pipa kulit ke tempat tinggal mereka dan membakarnya untuk memasak. Ini bisa dimaklumi, karena sulit menemukan kayu bakar kering, dan gas rawa (biogas) mengatasi masalah ini dengan sempurna.

Pada abad ke-17, Jan Baptist Van Helmont menemukan bahwa biomassa yang membusuk mengeluarkan gas yang mudah terbakar. Alessandro Volta pada tahun 1776 sampai pada kesimpulan bahwa ada hubungan antara jumlah biomassa yang membusuk dengan jumlah gas yang dilepaskan. Pada tahun 1808, Sir Humphry Davy menemukan metana dalam biogas.

Pabrik biogas terdokumentasi pertama dibangun di Bombay, India pada tahun 1859. Pada tahun 1895, biogas digunakan di Inggris untuk penerangan jalan. Pada tahun 1930, dengan berkembangnya mikrobiologi, ditemukan bakteri yang terlibat dalam proses produksi biogas.

Ekologi

Produksi biogas membantu mencegah emisi metana ke atmosfer. Kotoran olahan digunakan sebagai pupuk dalam pertanian. Ini mengurangi penggunaan pupuk kimia, mengurangi beban air tanah.

Metana memiliki efek rumah kaca 21 kali lebih besar daripada CO2 dan bertahan di atmosfer selama 12 tahun. Menangkap metana adalah cara jangka pendek terbaik untuk mencegah pemanasan global.

Produksi

Secara total, sekitar 60 jenis teknologi produksi biogas saat ini digunakan atau dikembangkan di dunia. Metode yang paling umum adalah pencernaan anaerobik di metatank, atau kolom anaerobik (istilah ini belum ditetapkan dalam bahasa Rusia). Sebagian energi yang diterima sebagai hasil pemanfaatan biogas diarahkan untuk mendukung proses (hingga 15-20% di musim dingin). Di negara dengan iklim panas, tidak perlu memanaskan tangki metana. Bakteri mengolah biomassa menjadi metana pada suhu dari 25°C hingga 70°C.

Untuk fermentasi beberapa jenis bahan mentah dalam bentuk murni, diperlukan teknologi dua tahap khusus. Misalnya kotoran burung, penyulingan penyulingan, tidak diolah menjadi biogas di reaktor konvensional. Untuk pengolahan bahan baku tersebut, diperlukan reaktor hidrolisis tambahan. Reaktor semacam itu memungkinkan Anda mengontrol tingkat keasaman, sehingga bakteri tidak mati karena peningkatan kandungan asam atau basa.

Memperoleh biogas dibenarkan secara ekonomi dengan mengolah aliran limbah yang konstan, misalnya, di peternakan.

Gas TPA adalah salah satu jenis biogas. Diperoleh di tempat pembuangan sampah dari limbah rumah tangga kota.

Aplikasi

Biogas digunakan sebagai bahan bakar untuk produksi: listrik, panas atau uap, atau sebagai bahan bakar kendaraan. Di India, Vietnam, Nepal, dan negara lain, pembangkit listrik tenaga biogas kecil (satu keluarga) sedang dibangun. Gas yang mereka hasilkan digunakan untuk memasak.

Pabrik biogas dapat dipasang sebagai fasilitas pengolahan di peternakan, peternakan unggas, penyulingan, pabrik gula, pabrik pengolahan daging. Pabrik biogas dapat menggantikan pabrik hewan dan sanitasi. Itu. bangkai dapat dibuang dalam biogas daripada menghasilkan daging dan tepung tulang.

Sebagian besar pabrik biogas kecil berlokasi di Cina - lebih dari 10 juta (pada akhir 1990-an). Mereka menghasilkan sekitar 7 miliar m³ biogas per tahun, yang menyediakan bahan bakar bagi sekitar 60 juta petani. Di India, 3,8 juta pembangkit biogas kecil telah dipasang sejak 1981.

Pada akhir tahun 2006, sekitar 18 juta pembangkit biogas beroperasi di Cina. Penggunaannya memungkinkan untuk mengganti 10,9 juta ton bahan bakar referensi.

Di antara negara-negara industri, tempat terdepan dalam produksi dan penggunaan biogas dalam hal indikator relatif adalah milik Denmark - biogas menempati hingga 18% dari total keseimbangan energinya. Secara absolut, dalam hal jumlah instalasi menengah dan besar, Jerman menempati posisi terdepan - 8.000 ribu unit. Di Eropa Barat, setidaknya setengah dari semua peternakan unggas dipanaskan dengan biogas.

Volvo dan Scania membuat bus dengan mesin biogas. Bus semacam itu secara aktif digunakan di kota-kota Swiss: Bern, Basel, Jenewa, Lucerne, dan Lausanne. Menurut perkiraan Asosiasi Industri Gas Swiss pada tahun 2010, 10% kendaraan di Swiss akan menggunakan biogas.

Gas banyak digunakan baik untuk industri, termasuk bahan kimia (misalnya bahan baku produksi plastik) maupun dalam kehidupan sehari-hari. Dalam kondisi rumah tangga, gas digunakan untuk memanaskan bangunan pribadi dan apartemen perumahan, memasak, memanaskan air, sebagai bahan bakar mobil, dll.

Dari sudut pandang lingkungan, gas adalah salah satu jenis bahan bakar terbersih. Dibandingkan dengan jenis bahan bakar lainnya, jumlah emisi zat berbahaya paling kecil.

Tetapi jika kita berbicara tentang gas, maka otomatis yang kita maksud adalah gas alam yang diambil dari perut bumi.

Suatu hari saya menemukan sebuah artikel di sebuah surat kabar yang menceritakan bagaimana seorang kakek membuat instalasi yang tidak rumit dan mendapatkan gas dari kotorannya. Topik ini sangat menarik minat saya. Dan saya ingin berbicara tentang alternatif gas alam ini - ini adalah biogas. Menurut saya topik ini cukup menarik dan bermanfaat bagi masyarakat awam khususnya petani.

Di ladang pertanian petani mana pun, Anda tidak hanya dapat menggunakan energi angin, matahari, tetapi juga biogas.

Biogas- bahan bakar gas, produk dekomposisi mikrobiologis anaerobik dari zat organik. Teknologi produksi gas adalah metode pemrosesan, daur ulang, dan desinfeksi yang ramah lingkungan dan bebas limbah dari berbagai limbah organik yang berasal dari tumbuhan dan hewan.

Bahan baku produksi biogas adalah pupuk kandang biasa, daun, rumput, pada umumnya sampah organik apa saja: pucuk, sisa makanan, daun-daun berguguran.

Gas yang dihasilkan - metana - adalah hasil dari aktivitas vital bakteri metana. Dari metana - disebut juga gas rawa atau gas buang, 90-98% terdiri dari gas alam, yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Pabrik gas sangat mudah dibuat. Kami membutuhkan wadah utama, Anda bisa mengelasnya sendiri atau menggunakan semacam yang sudah jadi, bisa apa saja. Di sisi tangki, Anda perlu memasang insulasi termal, untuk menggunakan pemasangan di musim dingin. Dari atas kami membuat beberapa palka. Dari salah satunya kami pasang pipa untuk ventilasi gas. Untuk proses fermentasi intensif dan evolusi gas, campuran harus diaduk secara berkala. Karena itu, Anda perlu memasang perangkat pencampur. Selanjutnya, gas harus dikumpulkan dan disimpan atau digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan. Untuk mengumpulkan bensin bisa menggunakan ruang mobil biasa, lalu jika ada kompresor, kompres dan pompa ke dalam silinder.

Prinsip operasinya cukup sederhana: pupuk kandang dimuat melalui satu palka. Di dalam, biomassa ini diuraikan oleh bakteri metana khusus. Agar prosesnya lebih intensif, isinya harus dicampur dan sebaiknya dipanaskan. Untuk pemanasan, Anda dapat memasang pipa di mana air panas harus bersirkulasi. Metana yang dilepaskan sebagai akibat dari aktivitas vital bakteri melalui tabung memasuki ruang mobil, dan ketika jumlah yang cukup terakumulasi, kami mengompresnya dengan bantuan kompresor dan memompanya ke dalam silinder.

Pada cuaca hangat atau jika digunakan pemanasan buatan, tanaman dapat menghasilkan gas dalam jumlah yang cukup besar, sekitar 8 m3/hari.

Dimungkinkan juga untuk mendapatkan gas dari limbah rumah tangga dari tempat pembuangan sampah, tetapi bahan kimia yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari menjadi masalah.

Bakteri metana ditemukan di usus hewan dan karenanya di kotoran. Tetapi agar mereka dapat mulai bekerja, interaksi mereka dengan oksigen perlu dibatasi, karena hal itu menekan aktivitas vital mereka. Oleh karena itu perlu dibuat instalasi khusus agar bakteri tidak bersentuhan dengan udara.

Dalam biogas yang dihasilkan, konsentrasi metana sedikit lebih rendah daripada gas alam, sehingga ketika dibakar akan menghasilkan panas yang sedikit lebih sedikit. Saat membakar 1 m 3 gas alam, 7-7,5 Gkal dilepaskan, sedangkan dengan biogas - 6-6,5 Gkal.

Gas ini cocok untuk pemanasan (kami masih memiliki informasi umum tentang pemanasan) dan untuk digunakan di kompor rumah tangga. Biaya biogas rendah, dan dalam beberapa kasus praktis nol jika semuanya dibuat dari bahan improvisasi dan Anda memelihara, misalnya, seekor sapi.

Limbah dari produksi gas adalah biohumus - pupuk organik di mana, dalam proses pembusukan tanpa akses ke oksigen, segala sesuatu mulai dari biji gulma membusuk, dan hanya unsur mikro berguna yang diperlukan untuk tanaman yang tersisa.

Di luar negeri bahkan ada metode untuk membuat ladang gas buatan. Sepertinya ini. Karena sebagian besar limbah rumah tangga yang dibuang adalah bahan organik, yang dapat membusuk dan menghasilkan biogas. Agar gas mulai menonjol, bahan organik harus dihilangkan dari interaksi dengan udara. Oleh karena itu, sampah digulung berlapis-lapis, dan lapisan atasnya terbuat dari bahan kedap gas, seperti tanah liat. Kemudian sumur dibor dan gas diekstraksi seperti dari deposit alam. Dan pada saat yang sama beberapa masalah diselesaikan, yaitu pembuangan limbah dan produksi energi.

Dalam kondisi apa biogas diproduksi?

Kondisi untuk memperoleh dan nilai energi biogas

Untuk merakit pabrik berukuran kecil, perlu diketahui dari bahan baku apa dan dengan teknologi apa biogas dapat diperoleh.

Gas diperoleh dalam proses penguraian (fermentasi) zat organik tanpa akses udara (proses anaerobik): kotoran hewan peliharaan, jerami, pucuk, daun-daun berguguran, dan sampah organik lainnya yang dihasilkan dalam satu rumah tangga. Oleh karena itu, biogas dapat diperoleh dari setiap limbah rumah tangga yang dapat terurai dan terfermentasi dalam keadaan cair atau basah.

Proses dekomposisi (fermentasi) berlangsung dalam dua tahap:

1. Dekomposisi biomassa (hidrasi);
2. Gasifikasi (pelepasan biogas).

Proses ini berlangsung di fermentor (pabrik biogas anaerobik).

Lumpur yang diperoleh setelah dekomposisi di pabrik biogas meningkatkan kesuburan tanah dan hasil meningkat 10-50%. Dengan demikian, diperoleh pupuk yang berharga.

Biogas terdiri dari campuran gas:

• metana-55-75%;
• karbon dioksida-23-33%;
• hidrogen sulfida-7%.

Fermentasi metana adalah proses fermentasi organik yang kompleks - proses bakteri. Kondisi utama agar proses ini berlangsung adalah adanya panas.

Dalam proses dekomposisi biomassa, dihasilkan panas yang cukup untuk melanjutkan proses, untuk menahan panas ini, fermentor harus diisolasi secara termal. Dengan penurunan suhu di fermentor, intensitas evolusi gas menurun, karena proses mikrobiologis dalam massa organik melambat. Oleh karena itu, isolasi termal yang andal dari pabrik biogas (biofermenter) adalah salah satu kondisi terpenting untuk operasi normalnya. Saat memuat kotoran ke dalam fermentor, harus dicampur dengan air panas pada suhu 35-40 ° C. Ini akan membantu memastikan mode pengoperasian yang diperlukan.

Saat memuat ulang, kehilangan panas harus dijaga seminimal mungkin Bantuan Rekayasa Biogas

Untuk pemanasan fermentor yang lebih baik, Anda dapat menggunakan "efek rumah kaca". Untuk melakukan ini, bingkai kayu atau logam ringan dipasang di atas kubah dan ditutup dengan bungkus plastik. Hasil terbaik diperoleh pada suhu bahan yang difermentasi 30-32°C dan kelembaban 90-95%. Di area jalur tengah dan utara, sebagian dari gas yang dihasilkan harus dihabiskan selama musim dingin untuk pemanasan tambahan dari massa yang difermentasi, yang memperumit desain pembangkit biogas.

Instalasi mudah dibangun di peternakan individu dalam bentuk fermentor khusus untuk fermentasi biomassa. Bahan baku organik utama untuk dimuat ke dalam fermentor adalah pupuk kandang.

Pada pemuatan pertama kotoran sapi, proses fermentasi minimal 20 hari, kotoran babi minimal 30 hari. Anda bisa mendapatkan lebih banyak gas saat memuat campuran berbagai komponen dibandingkan dengan memuat, misalnya kotoran ternak.

Misalnya, campuran kotoran sapi dan kotoran unggas selama pemrosesan menghasilkan hingga 70% metana dalam biogas.

Setelah proses fermentasi stabil, perlu memasukkan bahan baku setiap hari tidak lebih dari 10% dari jumlah massa yang diproses ke dalam fermentor.

Selama fermentasi, selain produksi gas, terjadi desinfeksi zat organik. Limbah organik menghilangkan mikroflora patogen, menghilangkan bau tak sedap.

Lumpur yang dihasilkan harus dikeluarkan secara berkala dari fermentor, digunakan sebagai pupuk.

Ketika biogas diisi pertama kali, gas yang diambil tidak terbakar, hal ini terjadi karena gas pertama yang diterima mengandung karbondioksida dalam jumlah besar, sekitar 60%. Oleh karena itu, harus dilepaskan ke atmosfer, dan setelah 1-3 hari pengoperasian pembangkit biogas akan stabil.

Tabel No. 1 - jumlah gas yang diperoleh per hari selama fermentasi kotoran satu hewan

Dalam hal jumlah energi yang dilepaskan, 1 m 3 biogas setara dengan:

• 1,5 kg batubara;
• 0,6 kg minyak tanah;
• 2 kWh listrik;
• 3,5 kg kayu bakar;
• 12 kg briket pupuk kandang.

Pembangunan pabrik biogas kecil

Gambar 1 - Skema pabrik biogas paling sederhana dengan kubah piramidal: 1 - lubang kotoran; 2 - alur - segel air; 3 - bel untuk mengumpulkan gas; 4, 5 - pipa cabang untuk pembuangan gas; 6 - pengukur tekanan.

Lubang 1 dan kubah 3 dilengkapi dengan dimensi menurut Gambar 1. Lubang tersebut dilapisi dengan pelat beton bertulang setebal 10 cm yang diplester dengan mortar semen dan ditutup dengan resin agar kencang. Bel setinggi 3 m dilas dari besi atap, di bagian atasnya biogas akan menumpuk. Untuk melindungi dari korosi, bel secara berkala dicat dengan dua lapis cat minyak. Lebih baik lagi untuk menutupi bel dari dalam dengan timah merah. Di bagian atas bel dipasang fitting 4 untuk pembuangan biogas dan manometer 5 untuk mengukur tekanannya. Pipa saluran keluar gas 6 dapat dibuat dari selang karet, pipa plastik atau logam.

Di sekitar lubang - fermentor, alur beton diatur - segel air 2. diisi dengan air, di mana sisi bawah lonceng dibenamkan 0,5 m.

Gambar 2 - Perangkat untuk pembuangan kondensat: 1 - pipa pembuangan gas; 2 - pipa berbentuk U untuk kondensat; 3 - kondensat.

Gas dapat disuplai, misalnya ke kompor melalui pipa logam, plastik atau karet. Agar di musim dingin, karena pembekuan air kondensasi, tabung tidak membeku, digunakan perangkat sederhana yang ditunjukkan pada Gambar 2: Tabung berbentuk U 2 dihubungkan ke pipa 1 di titik terendah. Ketinggian bagian bebasnya harus lebih besar dari tekanan biogas (dalam mm kolom air). Kondensat 3 mengalir melalui ujung tabung yang bebas, dan tidak akan ada kebocoran gas.

Gambar 3 - Skema pabrik biogas paling sederhana dengan kubah berbentuk kerucut: 1 - lubang kotoran; 2 - kubah (bel); 3 - bagian pipa cabang yang diperpanjang; 4 - pipa untuk pembuangan gas; 5 - alur - segel air.

Dalam pemasangan yang ditunjukkan pada Gambar 3, lubang 1 dengan diameter 4 mm dan kedalaman 2 m dilapisi dengan besi atap, yang lembarannya dilas dengan rapat. Permukaan bagian dalam tangki yang dilas dilapisi dengan resin untuk perlindungan anti korosi. Di sisi luar tepi atas tangki beton, dibuat alur annular sedalam 5 hingga 1 m, yang diisi dengan air. Ini dengan bebas memasang bagian vertikal kubah 2, menutup tangki. Dengan demikian, alur yang diisi air berfungsi sebagai segel air. Biogas dikumpulkan di bagian atas kubah, dari mana biogas dialirkan melalui pipa keluar 3 dan selanjutnya melalui pipa 4 (atau selang) ke tempat penggunaan.

Sekitar 12 meter kubik bahan organik (sebaiknya pupuk segar) dimasukkan ke dalam tangki bundar 1, yang diisi dengan fraksi pupuk cair (urin) tanpa menambahkan air. Seminggu setelah diisi, fermentor mulai bekerja. Dalam instalasi ini, kapasitas fermentor adalah 12 meter kubik, yang memungkinkan untuk dibangun untuk 2-3 keluarga yang rumahnya berdekatan. Instalasi semacam itu dapat dibangun di halaman belakang jika keluarga tersebut memelihara, misalnya sapi jantan atau memelihara beberapa ekor sapi.

Gambar 4 - Skema opsi untuk instalasi paling sederhana: 1 - pasokan limbah organik; 2 - wadah untuk sampah organik; 3 - tempat pengumpulan gas di bawah kubah; 4 - pipa cabang untuk pembuangan gas; 5 - pembuangan lumpur; 6 - pengukur tekanan; 7 - kubah yang terbuat dari film polietilen; 8 - segel air dan; 9 - kargo; 10 - kantong polietilen yang semuanya direkatkan.

Skema struktural dan teknologi dari instalasi berukuran kecil yang paling sederhana ditunjukkan pada Gambar 4. Panah menunjukkan pergerakan teknologi dari massa organik awal, gas, dan lumpur. Secara struktural, kubah bisa kaku atau terbuat dari film polietilen. Kubah yang kaku dapat dibuat dengan bagian silinder yang panjang untuk pencelupan yang dalam ke dalam massa yang diproses, mengambang (Gambar 4, d), atau dimasukkan ke dalam segel hidrolik (Gambar 4, e). , dan. Pada versi terbaru, pemberat 9 ditempatkan pada kantong film agar kantong tidak terlalu membengkak, dan juga untuk membentuk tekanan yang cukup di bawah film.

Gas yang dikumpulkan di bawah kubah atau film disuplai melalui pipa gas ke tempat penggunaan. Untuk menghindari ledakan gas, katup yang disesuaikan dengan tekanan tertentu dapat dipasang pada pipa saluran keluar. Namun, bahaya ledakan gas tidak mungkin terjadi, karena dengan peningkatan tekanan gas yang signifikan di bawah kubah, yang terakhir akan dinaikkan di segel hidrolik ke ketinggian kritis dan terbalik, melepaskan gas.

Produksi biogas dapat berkurang karena terbentuknya kerak pada permukaan bahan baku organik di dalam fermentor selama proses fermentasi. Agar tidak mengganggu pelepasan gas, maka dipecah dengan mengaduk massa di dalam fermentor. Anda tidak dapat mencampur secara manual, tetapi dengan memasang garpu logam dari bawah ke kubah. Kubah naik dalam segel hidrolik ke ketinggian tertentu saat gas terakumulasi dan turun saat digunakan.

Karena pergerakan kubah yang sistematis dari atas ke bawah, garpu yang terhubung ke kubah akan memecahkan kerak.

Kelembaban yang tinggi dan adanya hidrogen sulfida (hingga 0,5%) berkontribusi terhadap peningkatan korosi pada bagian logam dari instalasi biogas. Oleh karena itu, kondisi semua elemen logam fermentor dipantau secara teratur dan tempat-tempat kerusakan dilindungi dengan hati-hati, paling baik dengan timah merah dalam satu atau dua lapis, lalu dicat dua lapis dengan cat minyak apa pun.

Gambar 5. Skema pabrik biogas dengan pemanas: 1 - fermentor; 2 - perisai kayu; 3 - leher pengisi; 4 - tangki metana; 5 - pengaduk; 6 - pipa cabang untuk pengambilan sampel biogas; 7 - lapisan isolasi panas; 8 - kisi; 9 - tiriskan katup untuk massa yang diproses; 10 - saluran untuk suplai udara; 11 - peniup.

Pabrik biogas dengan memanaskan massa yang difermentasi dengan panas , dilepaskan selama penguraian kotoran, dalam fermentor aerobik, ditunjukkan pada Gambar 5. Ini termasuk methanetank - wadah logam berbentuk silinder dengan leher pengisi 3. katup pembuangan 9. agitator mekanis 5 dan pipa ekstraksi biogas 6.

Fermentor 1 bisa dibuat persegi panjang dan 3 bahan kayu. Untuk membongkar kotoran yang diolah, dinding jus dibuat dapat dilepas. Lantai fermentor diratakan, udara dihembuskan melalui saluran teknologi 10 dari blower 11. Bagian atas fermentor ditutup dengan pelindung kayu 2. Untuk mengurangi kehilangan panas, dinding dan bagian bawah dibuat dengan lapisan insulasi panas 7.

Setup bekerja seperti ini. Kotoran cair yang telah disiapkan sebelumnya dengan kadar air 88-92% dituangkan ke dalam tangki metana 4 melalui golovin 3, ketinggian cairan ditentukan oleh bagian bawah leher pengisi. Fermentor aerobik 1 melalui bagian bukaan atas diisi dengan kotoran serasah atau campuran pupuk kandang dengan bahan pengisi organik kering lepas (jerami, serbuk gergaji) dengan kadar air 65-69%. Ketika udara disuplai melalui saluran teknologi di fermentor, massa organik mulai terurai dan panas dilepaskan. Cukup untuk memanaskan isi tangki metana. Akibatnya, biogas dilepaskan. Itu terakumulasi di bagian atas metanatank. Melalui pipa cabang 6 digunakan untuk kebutuhan rumah tangga. Pada proses fermentasi, kotoran ternak di dalam digester dicampur dengan pengaduk 5.

Instalasi semacam itu akan terbayar dalam setahun hanya karena pembuangan limbah di rumah tangga pribadi. Nilai perkiraan untuk konsumsi biogas diberikan pada tabel 2.

Tabel No. 2 - nilai perkiraan untuk konsumsi biogas

Catatan: unit dapat beroperasi di zona iklim apa pun.

Gambar 6 - Skema instalasi biogas individu IBGU-1: 1 - leher pengisi; 2 - .mixer; 3 - pipa cabang, untuk pengambilan sampel gas; 4 - lapisan isolasi panas; 5 - pipa cabang dengan derek untuk menurunkan massa yang diproses; 6 - termometer.

Instalasi biogas individu (IBGU-1) untuk satu keluarga dengan 2 sampai 6 sapi atau 20-60 babi atau 100-300 unggas (Gambar 6). Unit tersebut dapat mengolah 100 hingga 300 kg pupuk kandang setiap hari dan menghasilkan 100-300 kg pupuk organik ramah lingkungan dan 3-12 m3 biogas.

Biogas adalah gas yang diperoleh sebagai hasil fermentasi (fermentasi) zat-zat organik (misalnya: jerami; gulma; kotoran hewan dan manusia; sampah; limbah organik dari air limbah domestik dan industri, dll) dalam kondisi anaerobik. Produksi biogas melibatkan berbagai jenis mikroorganisme dengan jumlah fungsi katabolik yang bervariasi.

Komposisi biogas.

Biogas terdiri dari lebih dari setengah metana (CH 4). Metana membentuk sekitar 60% dari biogas. Selain itu, biogas mengandung karbon dioksida (CO 2) sekitar 35%, serta gas lainnya seperti uap air, hidrogen sulfida, karbon monoksida, nitrogen dan lain-lain. Biogas yang diperoleh dalam kondisi berbeda berbeda dalam komposisinya. Jadi biogas dari kotoran manusia, pupuk kandang, limbah pembantaian mengandung hingga 70% metana, dan dari sisa tanaman, biasanya sekitar 55% metana.

Mikrobiologi biogas.

Fermentasi biogas, tergantung pada spesies mikroba dari bakteri yang terlibat, dapat dibagi menjadi tiga tahap:

Yang pertama disebut awal fermentasi bakteri. Berbagai bakteri organik, berkembang biak, mengeluarkan enzim ekstraseluler, peran utamanya adalah penghancuran senyawa organik kompleks dengan hidrolisis pembentukan zat sederhana. Misalnya polisakarida menjadi monosakarida; protein menjadi peptida atau asam amino; lemak menjadi gliserol dan asam lemak.

Tahap kedua disebut hidrogen. Hidrogen terbentuk sebagai hasil dari aktivitas bakteri asam asetat. Peran utamanya adalah menguraikan asam asetat secara bakterial untuk membentuk karbon dioksida dan hidrogen.

Tahap ketiga disebut metanogenik. Ini melibatkan jenis bakteri yang dikenal sebagai metanogen. Peran mereka adalah menggunakan asam asetat, hidrogen, dan karbon dioksida untuk membentuk metana.

Klasifikasi dan karakteristik bahan baku fermentasi biogas.

Hampir semua bahan organik alami dapat digunakan sebagai bahan baku fermentasi biogas. Bahan baku utama untuk produksi biogas adalah air limbah: saluran pembuangan; industri makanan, farmasi dan kimia. Di daerah pedesaan, ini adalah limbah yang dihasilkan selama panen. Karena perbedaan asal, proses pembentukan, komposisi kimia dan struktur biogas juga berbeda.

Sumber bahan baku biogas tergantung asalnya:

1. Bahan baku pertanian.

Bahan baku ini dapat dibagi menjadi bahan baku kaya nitrogen dan bahan baku kaya karbon.

Bahan baku dengan kandungan nitrogen tinggi:

kotoran manusia, kotoran ternak, kotoran burung. Rasio karbon-nitrogen adalah 25:1 atau kurang. Bahan mentah tersebut telah sepenuhnya dicerna oleh saluran pencernaan manusia atau hewan. Biasanya, ini mengandung sejumlah besar senyawa dengan berat molekul rendah. Air dalam bahan mentah tersebut sebagian diubah dan menjadi bagian dari senyawa dengan berat molekul rendah. Bahan baku ini dicirikan oleh dekomposisi anaerobik yang mudah dan cepat menjadi biogas. Serta hasil metana yang kaya.

Bahan baku dengan kandungan karbon tinggi:

jerami dan sekam. Rasio karbon-nitrogen adalah 40:1. Ini memiliki kandungan senyawa makromolekul yang tinggi: selulosa, hemiselulosa, pektin, lignin, lilin nabati. Dekomposisi anaerob agak lambat. Untuk meningkatkan laju produksi gas, bahan-bahan tersebut biasanya membutuhkan perlakuan awal sebelum fermentasi.

2. Limbah air organik perkotaan.

Termasuk limbah manusia, limbah, limbah organik, limbah cair industri organik, lumpur.

3. Tumbuhan air.

Termasuk eceng gondok, tanaman air lainnya dan alga. Perkiraan beban kapasitas produksi yang direncanakan dicirikan oleh ketergantungan yang tinggi pada energi surya. Mereka memiliki pengembalian yang tinggi. Organisasi teknologi membutuhkan pendekatan yang lebih hati-hati. Dekomposisi anaerobik itu mudah. Siklus metana pendek. Keunikan dari bahan mentah tersebut adalah tanpa perlakuan awal ia mengapung di dalam reaktor. Untuk menghilangkannya, bahan mentah harus sedikit dikeringkan atau dibuat kompos dalam waktu 2 hari.

Sumber bahan baku biogas tergantung kelembaban:

1. Bahan baku padat:

jerami, sampah organik dengan kandungan bahan kering relatif tinggi. Pemrosesan mereka dilakukan sesuai dengan metode fermentasi kering. Kesulitan muncul dengan penghilangan sejumlah besar endapan padat dari reaktor. Jumlah total bahan baku yang digunakan dapat dinyatakan sebagai jumlah kandungan padatan (TS) dan bahan mudah menguap (VS). Zat yang mudah menguap dapat diubah menjadi metana. Untuk menghitung zat-zat yang mudah menguap, sampel bahan baku dimasukkan ke dalam tungku meredam pada suhu 530-570°C.

2. Bahan baku cair:

feses segar, pupuk kandang, kotoran. Mereka mengandung sekitar 20% bahan kering. Selain itu, mereka membutuhkan penambahan air sebesar 10% untuk pencampuran dengan bahan baku padat selama fermentasi kering.

3. Sampah organik dengan kelembaban sedang:

bard produksi alkohol, air limbah dari pabrik pulp, dll. Bahan baku tersebut mengandung berbagai jumlah protein, lemak dan karbohidrat, dan merupakan bahan baku yang baik untuk produksi biogas. Untuk bahan baku ini, perangkat tipe UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - proses anaerobik naik) digunakan.

Tabel 1. Informasi debit (laju pembentukan) biogas untuk kondisi berikut: 1) suhu fermentasi 30°С; 2) fermentasi berkala

Nama limbah fermentasi	Laju aliran biogas rata-rata selama produksi gas normal (m 3 /m 3 /d)	Keluaran biogas, m 3 /Kg/TS	Laju aliran biogas (dalam % dari total produksi biogas)
			0-15d	25-45d	45-75d	75-135d
pupuk kandang kering	0,20	0,12	11	33,8	20,9	34,3
Air industri kimia	0,40	0,16	83	17	0	0
Rogulnik (cabai, kastanye air)	0,38	0,20	23	45	32	0
salad air	0,40	0,20	23	62	15	0
Kotoran babi	0,30	0,22	20	31,8	26	22,2
Rumput kering	0,20	0,21	13	11	43	33
Sedotan	0,35	0,23	9	50	16	25
kotoran manusia	0,53	0,31	45	22	27,3	5,7

Perhitungan proses fermentasi metana (fermentasi).

Prinsip umum perhitungan rekayasa fermentasi didasarkan pada peningkatan pemuatan bahan baku organik dan pengurangan durasi siklus metana.

Perhitungan bahan baku per siklus.

Pemuatan bahan baku dicirikan oleh: Fraksi massa TS (%), fraksi massa VS (%), konsentrasi COD (COD - kebutuhan oksigen kimia, artinya COD - indeks kimia oksigen) (Kg / m 3). Konsentrasi tergantung pada jenis alat fermentasi. Misalnya, reaktor air limbah industri modern adalah UASB (proses anaerobik hulu). Untuk bahan baku padat, AF (filter anaerobik) digunakan - biasanya kurang dari 1%. Limbah industri sebagai bahan baku untuk biogas seringkali sangat terkonsentrasi dan perlu diencerkan.

Unduh perhitungan kecepatan.

Untuk menentukan jumlah beban harian reaktor: konsentrasi COD (Kg/m 3 ·d), TS (Kg/m 3 ·d), VS (Kg/m 3 ·d). Indikator-indikator ini merupakan indikator penting untuk mengevaluasi efektivitas biogas. Perlu diupayakan untuk membatasi beban dan pada saat yang sama memiliki tingkat produksi gas yang tinggi.

Perhitungan rasio volume reaktor terhadap keluaran gas.

Indikator ini merupakan indikator penting untuk mengevaluasi efisiensi reaktor. Diukur dalam Kg/m 3 d.

Keluaran biogas per satuan massa fermentasi.

Indikator ini mencirikan kondisi produksi biogas saat ini. Misalnya, volume pengumpul gas adalah 3 m 3 . 10 Kg/TS disajikan setiap hari. Hasil biogas adalah 3/10 = 0,3 (m 3 /Kg/TS). Bergantung pada situasinya, output gas teoretis atau output gas aktual dapat digunakan.

Hasil teoritis biogas ditentukan oleh rumus:

Produksi metana (E):

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

Produksi karbon dioksida (D):

D = 0,37A + 0,49B + 0,36C. Dimana A adalah kandungan karbohidrat per gram bahan fermentasi, B adalah protein, C adalah kandungan lemak

volume hidrolik.

Untuk meningkatkan efisiensi, perlu dilakukan pengurangan waktu fermentasi. Sampai batas tertentu, ada hubungan dengan hilangnya mikroorganisme fermentasi. Saat ini, beberapa reaktor yang efisien memiliki waktu fermentasi 12 hari atau bahkan kurang. Volume hidrolik dihitung dengan menghitung volume pemuatan bahan baku harian sejak hari pemuatan bahan baku dimulai dan bergantung pada waktu tinggal di dalam reaktor. Sebagai contoh, fermentasi pada 35°C, konsentrasi umpan 8% (total TS), volume pakan harian 50 m3, masa fermentasi reaktor direncanakan selama 20 hari. Volume hidroliknya adalah: 50 20 \u003d 100 m 3.

Penghapusan kontaminan organik.

Produksi biogas, seperti produksi biokimia lainnya, memiliki limbah. Limbah dari produksi biokimia dapat merusak lingkungan dalam kasus pembuangan limbah yang tidak terkendali. Misalnya jatuh ke sungai sebelah. Pembangkit biogas besar modern menghasilkan ribuan bahkan puluhan ribu kilogram limbah per hari. Komposisi kualitatif dan cara pembuangan limbah pabrik biogas besar dikendalikan oleh laboratorium perusahaan dan dinas lingkungan negara. Instalasi biogas pertanian kecil tidak memiliki kendali seperti itu karena dua alasan: 1) karena hanya ada sedikit limbah, akan ada sedikit kerusakan pada lingkungan. 2) Melakukan analisis kualitatif terhadap limbah memerlukan peralatan laboratorium khusus dan personel yang sangat terspesialisasi. Petani kecil tidak memiliki ini, dan lembaga pemerintah dengan tepat menganggap kontrol semacam itu tidak tepat.

Salah satu indikator tingkat pencemaran limbah dari reaktor biogas adalah COD (chemical index of oxygen).

Hubungan matematis berikut digunakan: COD laju muatan organik Kg/m 3 ·d = COD muatan konsentrasi (Kg/m 3) / waktu penyimpanan hidrolik (d).

Laju aliran gas dalam volume reaktor (kg/(m 3 d)) = keluaran biogas (m 3 / kg) / laju pemuatan organik COD kg/(m 3 d).

Keuntungan pembangkit listrik tenaga biogas:

limbah padat dan cair memiliki bau yang khas untuk mengusir lalat dan hewan pengerat;

kemampuan untuk menghasilkan produk akhir yang bermanfaat - metana, yang merupakan bahan bakar yang bersih dan nyaman;

dalam proses fermentasi, benih gulma dan beberapa patogen mati;

selama proses fermentasi, nitrogen, fosfor, kalium dan bahan pupuk lainnya hampir sepenuhnya diawetkan, sebagian nitrogen organik diubah menjadi nitrogen amonia, dan ini meningkatkan nilainya;

sisa fermentasi dapat digunakan sebagai pakan ternak;

fermentasi biogas tidak memerlukan penggunaan oksigen dari udara;

lumpur anaerob dapat disimpan selama beberapa bulan tanpa penambahan nutrisi, dan kemudian ketika bahan mentah dimuat, fermentasi dapat dimulai kembali dengan cepat.

Kerugian dari pembangkit listrik tenaga biogas:

perangkat yang kompleks dan membutuhkan investasi yang relatif besar dalam konstruksi;

diperlukan konstruksi, manajemen, dan pemeliharaan tingkat tinggi;

propagasi anaerobik awal fermentasi lambat.

Fitur proses fermentasi metana dan kontrol proses:

1. Suhu produksi biogas.

Suhu untuk memproduksi biogas dapat berada dalam kisaran suhu yang relatif luas yaitu 4~65°C. Dengan meningkatnya suhu, laju produksi biogas meningkat, tetapi tidak secara linier. Suhu 40~55°C adalah zona transisi untuk aktivitas vital berbagai mikroorganisme: bakteri termofilik dan mesofilik. Tingkat fermentasi anaerobik tertinggi terjadi pada kisaran suhu sempit 50~55°C. Pada suhu fermentasi 10°C selama 90 hari laju alir gas sebesar 59%, namun laju alir yang sama pada suhu fermentasi 30°C terjadi pada 27 hari.

Perubahan suhu yang tiba-tiba akan berdampak signifikan pada produksi biogas. Proyek pembangkit biogas harus menyediakan kontrol parameter seperti suhu. Perubahan suhu lebih dari 5°C secara signifikan menurunkan kinerja reaktor biogas. Sebagai contoh, jika suhu dalam reaktor biogas adalah 35°C untuk waktu yang lama, dan tiba-tiba turun menjadi 20°C, maka produksi reaktor biogas akan hampir berhenti sama sekali.

2. Bahan okulasi.

Untuk menyelesaikan fermentasi metana, biasanya diperlukan jumlah dan jenis mikroorganisme tertentu. Sedimen yang kaya mikroba metana disebut sedimen cangkok. Fermentasi biogas tersebar luas di alam, dan tempat-tempat dengan bahan inokulasi juga tersebar luas. Ini adalah: lumpur limbah, lumpur, sedimen dasar lubang kotoran, berbagai lumpur limbah, residu pencernaan, dll. Karena bahan organik yang melimpah dan kondisi anaerobik yang baik, mereka membentuk komunitas mikroba yang kaya.

Pembibitan yang ditambahkan untuk pertama kali ke reaktor biogas baru dapat mengurangi periode stagnasi secara signifikan. Dalam reaktor biogas baru, perlu memberi makan secara manual dengan inokulum. Saat menggunakan limbah industri sebagai bahan baku, perhatian khusus diberikan pada hal ini.

3. Lingkungan anaerobik.

Lingkungan anaerobik ditentukan oleh derajat anaerobisitas. Biasanya potensial redoks dilambangkan dengan nilai Eh. Dalam kondisi anaerobik, Eh memiliki nilai negatif. Untuk bakteri metana anaerobik, Eh terletak pada -300 ~ -350mV. Beberapa bakteri penghasil asam fakultatif mampu hidup normal pada Eh -100~+100mV.

Untuk memastikan kondisi anaerobik, reaktor biogas harus dibangun tertutup rapat untuk memastikan kedap air dan tidak ada kebocoran. Untuk reaktor biogas industri besar, nilai Eh selalu dikontrol. Untuk reaktor biogas pertanian kecil, terdapat masalah dalam mengontrol nilai ini karena kebutuhan untuk membeli peralatan yang mahal dan kompleks.

4. Pengendalian keasaman medium (pH) dalam reaktor biogas.

Metanogen membutuhkan kisaran pH dalam kisaran yang sangat sempit. pH rata-rata=7. Fermentasi terjadi pada kisaran pH 6,8-7,5. Kontrol pH tersedia untuk reaktor biogas skala kecil. Untuk melakukan ini, banyak petani menggunakan strip kertas indikator lakmus sekali pakai. Di perusahaan besar, perangkat kontrol pH elektronik sering digunakan. Dalam keadaan normal, keseimbangan fermentasi metana adalah proses alami, biasanya tanpa penyesuaian pH. Hanya dalam beberapa kasus salah urus muncul akumulasi besar asam volatil, penurunan pH.

Langkah-langkah untuk mengurangi efek peningkatan keasaman pH adalah:

(1) Mengganti sebagian media dalam reaktor biogas, dan dengan demikian mengencerkan kandungan asam volatil. Ini akan meningkatkan pH.

(2) Tambahkan abu atau amonia untuk menaikkan pH.

(3) Sesuaikan pH dengan kapur. Tindakan ini sangat efektif untuk kasus kadar asam yang sangat tinggi.

5. Pencampuran media dalam reaktor biogas.

Dalam tangki fermentasi konvensional, fermentasi biasanya memisahkan media menjadi empat lapisan: kerak atas, supernatan, lapisan aktif, dan lapisan lumpur.

Tujuan pencampuran:

1) relokasi bakteri aktif ke bagian baru bahan baku primer, meningkatkan permukaan kontak mikroba dan bahan baku untuk mempercepat laju produksi biogas, meningkatkan efisiensi penggunaan bahan baku.

2) menghindari pembentukan lapisan kerak yang tebal, yang menimbulkan resistensi terhadap pelepasan biogas. Pencampuran sangat dibutuhkan untuk bahan baku seperti: jerami, gulma, daun, dll. Di lapisan kerak yang tebal, tercipta kondisi untuk penumpukan asam, yang tidak dapat diterima.

Metode pencampuran:

1) pencampuran mekanis dengan berbagai jenis roda yang dipasang di dalam ruang kerja reaktor biogas.

2) pencampuran dengan biogas yang diambil dari bagian atas bioreaktor dan dialirkan ke bagian bawah dengan tekanan berlebih.

3) agitasi dengan pompa hidrolik yang bersirkulasi.

6. Rasio karbon terhadap nitrogen.

Fermentasi yang efisien dipromosikan hanya dengan rasio nutrisi yang optimal. Indikator utamanya adalah rasio karbon terhadap nitrogen (C:N). Rasio optimal adalah 25:1. Sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa batas rasio optimal adalah 20-30:1, dan produksi biogas berkurang secara signifikan pada rasio 35:1. Studi eksperimental telah menunjukkan bahwa fermentasi biogas dimungkinkan dengan rasio karbon terhadap nitrogen 6:1.

7. Tekanan.

Bakteri metana dapat beradaptasi dengan tekanan hidrostatik yang tinggi (sekitar 40 meter atau lebih). Tetapi mereka sangat sensitif terhadap perubahan tekanan dan oleh karena itu, diperlukan tekanan yang stabil (tidak ada penurunan tekanan yang tiba-tiba). Perubahan tekanan yang signifikan dapat terjadi dalam kasus: peningkatan konsumsi biogas yang signifikan, pemuatan bioreaktor yang relatif cepat dan besar dengan bahan baku utama, atau pembongkaran reaktor yang serupa dari endapan (pembersihan).

Cara untuk menstabilkan tekanan:

2) penyediaan bahan baku primer segar dan pembersihan harus dilakukan secara bersamaan dan pada tingkat pembuangan yang sama;

3) pemasangan penutup terapung pada reaktor biogas memungkinkan Anda mempertahankan tekanan yang relatif stabil.

8. Aktivator dan inhibitor.

Beberapa zat, setelah menambahkan sejumlah kecil, meningkatkan kinerja reaktor biogas, zat tersebut dikenal sebagai aktivator. Sementara zat lain yang ditambahkan dalam jumlah kecil menyebabkan penghambatan proses yang signifikan dalam reaktor biogas, zat tersebut disebut inhibitor.

Banyak jenis aktivator yang dikenal, termasuk beberapa enzim, garam anorganik, zat organik dan anorganik. Misalnya, penambahan enzim selulase dalam jumlah tertentu akan sangat memudahkan produksi biogas. Penambahan 5 mg/Kg oksida yang lebih tinggi (R 2 O 5) dapat meningkatkan produksi gas sebesar 17%. Laju aliran biogas untuk bahan baku utama dari jerami dan sejenisnya dapat ditingkatkan secara signifikan dengan penambahan amonium bikarbonat (NH 4 HCO 3). Aktivator juga karbon aktif atau gambut. Memasukkan hidrogen ke dalam bioreaktor dapat secara dramatis meningkatkan produksi metana.

Inhibitor terutama mengacu pada beberapa senyawa ion logam, garam, fungisida.

Klasifikasi proses fermentasi.

Fermentasi metana adalah fermentasi anaerobik yang ketat. Proses fermentasi dibagi menjadi beberapa jenis berikut:

Klasifikasi berdasarkan suhu fermentasi.

Dapat dibagi menjadi fermentasi suhu "alami" (fermentasi suhu variabel), dalam hal ini suhu fermentasi sekitar 35°C, dan proses fermentasi suhu tinggi (sekitar 53°C).

Klasifikasi berdasarkan perbedaan.

Menurut fermentasi diferensial dapat dibagi menjadi fermentasi satu tahap, fermentasi dua tahap dan fermentasi multi tahap.

1) Fermentasi satu tahap.

Mengacu pada jenis fermentasi yang paling umum. Ini berlaku untuk perangkat di mana produksi asam dan metana terjadi secara bersamaan. Fermentasi satu tahap mungkin kurang efisien dalam hal BOD (Permintaan Oksigen Biologis) daripada fermentasi dua tahap dan multi tahap.

2) Fermentasi dua tahap.

Berdasarkan fermentasi terpisah dari asam dan mikroorganisme metanogenik. Kedua jenis mikroba tersebut memiliki kebutuhan fisiologi dan nutrisi yang berbeda, terdapat perbedaan yang signifikan pada pertumbuhan, karakteristik metabolisme dan aspek lainnya. Fermentasi dua tahap dapat sangat meningkatkan hasil biogas dan dekomposisi asam lemak yang mudah menguap, mempersingkat siklus fermentasi, membawa penghematan yang signifikan dalam biaya operasi, secara efektif menghilangkan polusi organik dari limbah.

3) Fermentasi bertingkat.

Ini digunakan untuk bahan baku utama yang kaya akan selulosa dengan urutan sebagai berikut:

(1) Menghasilkan hidrolisis bahan selulosa dengan adanya asam dan basa. Glukosa diproduksi.

(2) Terapkan inokulum. Ini biasanya lumpur aktif atau air limbah dari reaktor biogas.

(3) Ciptakan kondisi yang sesuai untuk produksi bakteri asam (menghasilkan asam volatil): pH=5,7 (tetapi tidak lebih dari 6,0), Eh=-240mV, suhu 22°C. Pada tahap ini, asam volatil tersebut terbentuk: asetat, propionat, butirat, isobutirat.

(4) Ciptakan kondisi yang sesuai untuk produksi bakteri metana: pH=7,4-7,5, Eh=-330mV, suhu 36-37°C

Klasifikasi berdasarkan periodisitas.

Teknologi fermentasi diklasifikasikan menjadi fermentasi batch, fermentasi kontinyu, fermentasi semi kontinyu.

1) Fermentasi berkala.

Bahan mentah dan bahan okulasi dimuat ke dalam reaktor biogas sekaligus dan mengalami fermentasi. Metode ini digunakan ketika ada kesulitan dan ketidaknyamanan dalam memuat bahan baku utama, serta membongkar limbah. Misalnya, jerami yang tidak dihancurkan atau briket sampah organik berukuran besar.

2) Fermentasi berkelanjutan.

Ini termasuk kasus ketika, beberapa kali sehari, bahan baku dimasukkan ke dalam bioreaktor dan limbah fermentasi dibuang.

3) Fermentasi semi kontinyu.

Ini berlaku untuk reaktor biogas, yang dianggap normal untuk menambahkan bahan baku yang berbeda dari waktu ke waktu dalam jumlah yang tidak sama. Skema teknologi seperti itu paling sering digunakan oleh pertanian kecil di Cina dan dikaitkan dengan kekhasan manajemen pertanian. bekerja. Reaktor biogas untuk fermentasi semi kontinyu dapat memiliki berbagai perbedaan desain. Struktur ini dibahas di bawah ini.

Skema No.1. Reaktor biogas dengan tutup tetap.

Fitur desain: kombinasi ruang fermentasi dan fasilitas penyimpanan biogas dalam satu bangunan: fermentasi bahan mentah di bagian bawah; biogas disimpan di bagian atas.

Prinsip operasi:

Biogas muncul dari cairan dan dikumpulkan di bawah penutup reaktor biogas di kubahnya. Tekanan biogas seimbang dengan berat cairan. Semakin besar tekanan gas, semakin banyak cairan yang keluar dari ruang fermentasi. Semakin rendah tekanan gas, semakin banyak cairan yang masuk ke ruang fermentasi. Selama pengoperasian reaktor biogas, selalu ada cairan dan gas di dalamnya. Tetapi dalam proporsi yang berbeda.

Skema No.2. Reaktor biogas dengan tutup apung.

Skema No.3. Reaktor biogas dengan tutup tetap dan tangki gas eksternal.

Fitur desain: 1) alih-alih penutup mengambang, ia memiliki tangki bensin yang dibuat terpisah; 2) tekanan outlet biogas konstan.

Keunggulan Skema No. 3: 1) ideal untuk pengoperasian pembakar biogas yang sangat membutuhkan peringkat tekanan tertentu; 2) dengan aktivitas fermentasi yang rendah dalam reaktor biogas, dimungkinkan untuk memberikan tekanan biogas yang stabil dan tinggi kepada konsumen.

Pedoman pembangunan reaktor biogas rumah tangga.

GB/T 4750-2002 Reaktor biogas domestik.

GB/T 4751-2002 Jaminan mutu reaktor biogas rumah tangga.

GB/T 4752-2002 Aturan pembangunan reaktor biogas domestik.

GB 175 -1999 Semen Portland, semen Portland biasa.

GB 134-1999 Semen terak Portland, semen tuff vulkanik dan semen fly ash.

GB 50203-1998 Konstruksi dan penerimaan pasangan bata.

JGJ52-1992 Baku Mutu Beton Pasir Biasa. Metode tes.

JGJ53-1992 Standar mutu untuk beton batu pecah atau kerikil biasa. Metode tes.

JGJ81 -1985 Karakteristik mekanis beton biasa. Metode pengujian.

JGJ/T 23-1992 Spesifikasi Teknis Pengujian Kuat Tekan Rebound Beton.

JGJ70 -90 Mortir. Metode pengujian untuk karakteristik dasar.

GB 5101-1998 Batu Bata.

GB 50164-92 Kontrol kualitas beton.

Kedap udara.

Desain reaktor biogas memberikan tekanan internal 8000 (atau 4000 Pa). Tingkat kebocoran setelah 24 jam kurang dari 3%.

Satuan produksi biogas per volume reaktor.

Untuk kondisi produksi biogas yang memuaskan, dianggap normal bila 0,20-0,40 m3 biogas diproduksi per meter kubik volume reaktor.

Volume normal penyimpanan gas adalah 50% dari produksi biogas harian.

Faktor keamanan tidak kurang dari K=2,65.

Kehidupan pelayanan normal setidaknya 20 tahun.

Beban hidup 2 kN/m 2 .

Nilai daya dukung struktur pondasi minimal 50 kPa.

Tangki bensin dirancang untuk tekanan tidak lebih dari 8000 Pa, dan dengan penutup mengambang untuk tekanan tidak lebih dari 4000 Pa.

Batas tekanan maksimum untuk kolam tidak lebih dari 12000 Pa.

Ketebalan minimum lengkungan lengkung reaktor tidak kurang dari 250 mm.

Pembebanan maksimum reaktor adalah 90% dari volumenya.

Desain reaktor menyediakan tempat di bawah penutup reaktor untuk pengapungan gas, yang merupakan 50% dari produksi biogas harian.

Volume reaktor 6 m 3 , laju alir gas 0,20 m 3 /m 3 /d.

Dimungkinkan untuk membangun reaktor dengan volume 4 m 3 , 8 m 3 , 10 m 3 sesuai dengan gambar ini. Untuk ini, perlu menggunakan nilai dimensi koreksi yang ditunjukkan pada tabel di gambar.

Persiapan pembangunan reaktor biogas.

Pilihan jenis reaktor biogas tergantung pada jumlah dan karakteristik bahan baku yang difermentasi. Selain itu, pilihan tergantung pada kondisi hidrogeologi dan iklim setempat serta tingkat teknologi konstruksi.

Reaktor biogas rumah tangga harus ditempatkan di dekat toilet dan ruang ternak dengan jarak tidak lebih dari 25 meter. Lokasi reaktor biogas harus melawan angin dan cerah di tanah padat dengan tingkat air tanah yang rendah.

Untuk memilih desain reaktor biogas, gunakan tabel konsumsi bahan bangunan di bawah ini.

Tabel3. Skala Material untuk Reaktor Biogas Panel Beton Pracetak

		Volume reaktor, m 3
		4	6	8	10
	Volume, m3	1,828	2,148	2,508	2,956
	Semen, kg	523	614	717	845
	Pasir, m3	0,725	0,852	0,995	1,172
	Kerikil, m3	1,579	1,856	2,167	2,553
	Volume, m3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Semen, kg	158	197	222	265
	Pasir, m3	0,371	0,461	0,519	0,620
pasta semen	Semen, kg	78	93	103	120
Jumlah keseluruhan bahan	Semen, kg	759	904	1042	1230
	Pasir, m3	1,096	1,313	1,514	1,792
	Kerikil, m3	1,579	1,856	2,167	2,553

Tabel4. Timbangan Material untuk Reaktor Biogas Beton Pracetak

		Volume reaktor, m 3
		4	6	8	10
	Volume, m3	1,540	1,840	2,104	2,384
	Semen, kg	471	561	691	789
	Pasir, m3	0,863	0,990	1,120	1,260
	Kerikil, m3	1,413	1,690	1,900	2,170
Plesteran tubuh prefabrikasi	Volume, m3	0,393	0,489	0,551	0,658
	Semen, kg	158	197	222	265
	Pasir, m3	0,371	0,461	0,519	0,620
pasta semen	Semen, kg	78	93	103	120
Jumlah keseluruhan bahan	Semen, kg	707	851	1016	1174
	Pasir, m3	1,234	1,451	1,639	1,880
	Kerikil, m3	1,413	1,690	1,900	2,170
Bahan baja	Diameter batang baja 12 mm, kg	14	18,98	20,98	23,00
	Diameter tulangan baja 6,5 ​​mm, kg	10	13,55	14,00	15,00

Tabel5. Skala bahan untuk reaktor biogas terbuat dari beton cor

		Volume reaktor, m 3
		4	6	8	10
	Volume, m3	1,257	1,635	2,017	2,239
	Semen, kg	350	455	561	623
	Pasir, m3	0,622	0,809	0,997	1,107
	Kerikil, m3	0,959	1,250	1,510	1,710
Plesteran tubuh prefabrikasi	Volume, m3	0,277	0,347	0,400	0,508
	Semen, kg	113	142	163	208
	Pasir, m3	0,259	0,324	0,374	0,475
pasta semen	Semen, kg	6	7	9	11
Jumlah keseluruhan bahan	Semen, kg	469	604	733	842
	Pasir, m3	0,881	1,133	1,371	1,582
	Kerikil, m3	0,959	1,250	1,540	1,710

Tabel6. Simbol pada gambar.

Keterangan	Penunjukan pada gambar
Bahan:
Shtruba (parit di tanah)
Simbol:
Tautan ke gambar bagian. Nomor atas menunjukkan nomor bagian. Angka yang lebih rendah menunjukkan nomor gambar dengan deskripsi detail dari bagian tersebut. Jika tanda "-" ditunjukkan sebagai pengganti angka yang lebih rendah, maka ini menunjukkan bahwa deskripsi detail dari bagian tersebut disajikan dalam gambar ini.
Potongan detail. Garis tebal menunjukkan bidang potongan dan arah pandang, dan angka menunjukkan nomor identifikasi potongan.
Panah menunjukkan radius. Angka setelah huruf R menunjukkan nilai jari-jari.
Umum:
Dengan demikian, sumbu semi-mayor dan sumbu pendek ellipsoid
Panjang

Desain reaktor biogas.

Keanehan:

Jenis fitur desain kolam utama.

Bagian bawah memiliki kemiringan dari jendela masuk ke jendela keluar. Ini memastikan pembentukan aliran yang bergerak konstan. Gambar No. 1-9 menunjukkan tiga jenis struktur reaktor biogas: tipe A, tipe B, tipe C.

Reaktor biogas tipe A: Susunan yang paling sederhana. Penghapusan zat cair disediakan hanya melalui jendela outlet oleh gaya tekanan biogas di dalam ruang fermentasi.

Reaktor biogas tipe B: Bak utama dilengkapi dengan pipa vertikal di tengahnya, yang melaluinya, selama operasi, pasokan atau pembuangan zat cair dapat dilakukan, tergantung kebutuhan. Selain itu, untuk membentuk aliran zat melalui pipa vertikal, reaktor biogas jenis ini memiliki penyekat reflektif (deflektor) di dasar kolam utama.

Reaktor Biogas Tipe C: Ini memiliki desain yang mirip dengan reaktor Tipe B. Namun, dilengkapi dengan pompa tangan piston sederhana yang dipasang di pipa vertikal tengah, serta sekat lain di dasar kolam utama. Fitur desain ini memungkinkan Anda untuk secara efektif mengontrol parameter proses teknologi utama di kumpulan utama karena kesederhanaan pengujian cepat. Dan juga memanfaatkan reaktor biogas sebagai donor bakteri biogas. Dalam reaktor jenis ini, difusi (pencampuran) substrat terjadi lebih sempurna, yang pada gilirannya meningkatkan hasil biogas.

Karakteristik fermentasi:

Prosesnya terdiri dari pemilihan bahan okulasi; penyiapan bahan baku primer (penyesuaian densitas dengan air, penyesuaian keasaman, pengenalan bahan okulasi); fermentasi (kontrol pencampuran substrat dan suhu).

Kotoran manusia, kotoran ternak, kotoran burung digunakan sebagai bahan fermentasi. Dengan proses pencernaan yang terus menerus, tercipta kondisi yang relatif stabil untuk pengoperasian reaktor biogas yang efisien.

Prinsip desain.

Kepatuhan dengan sistem "tritunggal" (biogas, toilet, gudang). Reaktor biogas adalah tangki silinder vertikal. Tinggi bagian silinder adalah H=1 m. Bagian atas tangki memiliki kubah melengkung. Rasio tinggi lemari besi dengan diameter bagian silinder f 1 /D = 1/5. Bagian bawah memiliki kemiringan dari jendela masuk ke jendela keluar. Sudut kemiringan 5 derajat.

Desain tangki memastikan kondisi fermentasi yang memuaskan. Pergerakan substrat terjadi karena gravitasi. Sistem beroperasi pada kapasitas penuh tangki dan mengontrol dirinya sendiri dengan waktu tinggal bahan baku dengan meningkatkan produksi biogas. Reaktor biogas tipe B dan C memiliki perangkat tambahan untuk mengolah substrat.

Pemuatan tangki dengan bahan mentah mungkin tidak lengkap. Ini mengurangi kapasitas gas tanpa mengorbankan efisiensi.

Biaya rendah, pengoperasian mudah, distribusi luas.

Deskripsi bahan bangunan.

Bahan dinding, alas, lengkungan reaktor biogas adalah beton.

Bagian persegi, seperti saluran umpan, dapat dibuat dari batu bata. Struktur beton dapat dibuat dengan menuangkan campuran beton, tetapi dapat dibuat dari elemen beton pracetak (seperti: penutup jendela masuk, kandang bakteri, pipa tengah). Tangki bakteri berbentuk bulat dan terdiri dari kulit telur yang pecah yang dijalin.

Urutan operasi konstruksi.

Metode pengecoran bekisting adalah sebagai berikut. Di lapangan, garis besar reaktor biogas masa depan sedang ditandai. Tanah dihilangkan. Bagian bawah dituangkan terlebih dahulu. Sebuah bekisting dipasang di bagian bawah untuk menuangkan beton di sekitar ring. Dinding dituangkan menggunakan bekisting dan kemudian kubah melengkung. Bekisting bisa berupa baja, kayu atau batu bata. Pengisian dilakukan secara simetris dan alat tamping digunakan untuk kekuatan. Kelebihan beton yang mengalir dihilangkan dengan spatula.

Gambar konstruksi.

Konstruksi dilakukan sesuai gambar No. 1-9.

Gambar 1. Reaktor biogas 6 m 3 . Tipe A:

Gambar 2. Reaktor biogas 6 m 3 . Tipe A:

Konstruksi reaktor biogas dari pelat beton pracetak merupakan teknologi konstruksi yang lebih maju. Teknologi ini lebih sempurna karena kemudahan penerapan akurasi dimensi, mengurangi waktu dan biaya konstruksi. Fitur utama dari konstruksi ini adalah bahwa elemen utama reaktor (atap melengkung, dinding, saluran, penutup) dibuat jauh dari lokasi pemasangan, kemudian diangkut ke lokasi pemasangan dan dirakit di lokasi dalam lubang besar. Saat merakit reaktor semacam itu, fokusnya adalah mencocokkan keakuratan pemasangan secara horizontal dan vertikal, serta kerapatan sambungan butt.

Gambar 13. Reaktor biogas 6 m 3 . Rincian reaktor biogas yang terbuat dari pelat beton bertulang:

Gambar 14. Reaktor biogas 6 m 3 . Elemen rakitan reaktor biogas:

Gambar 15. Reaktor biogas 6 m 3 . Elemen rakitan reaktor beton bertulang:

Naiknya harga energi membuat kita berpikir tentang kemungkinan swasembada. Salah satu pilihan adalah pabrik biogas. Dengan bantuannya, biogas diperoleh dari kotoran ternak, serasah dan sisa tanaman, yang setelah dibersihkan dapat digunakan untuk peralatan gas (kompor, ketel), dipompa ke dalam silinder dan digunakan sebagai bahan bakar mobil atau generator listrik. Secara umum, pengolahan kotoran ternak menjadi biogas dapat memenuhi semua kebutuhan energi rumah atau peternakan.

Membangun pembangkit biogas merupakan salah satu cara untuk menyediakan sumber energi secara mandiri

Prinsip-prinsip umum

Biogas adalah produk yang diperoleh dari penguraian bahan organik. Dalam proses pembusukan / fermentasi, gas dilepaskan, dengan mengumpulkannya Anda dapat memenuhi kebutuhan rumah tangga Anda sendiri. Peralatan di mana proses ini berlangsung disebut "pabrik biogas".

Proses pembentukan biogas terjadi karena adanya aktivitas vital berbagai macam bakteri yang terkandung di dalam limbah itu sendiri. Tetapi agar mereka dapat "bekerja" secara aktif, mereka perlu menciptakan kondisi tertentu: kelembapan dan suhu. Untuk membuatnya, pabrik biogas sedang dibangun. Ini adalah perangkat yang kompleks, yang dasarnya adalah bioreaktor, di mana terjadi penguraian limbah, yang disertai dengan pembentukan gas.

Ada tiga cara pengolahan kotoran ternak menjadi biogas:

• Modus psikofilik. Suhu di dalam instalasi biogas adalah dari +5°C hingga +20°C. Dalam kondisi seperti itu, proses penguraiannya lambat, banyak gas yang terbentuk, kualitasnya rendah.
• Mesofilik. Unit memasuki mode ini pada suhu dari +30°C hingga +40°C. Dalam hal ini, bakteri mesofilik berkembang biak secara aktif. Dalam hal ini, lebih banyak gas terbentuk, proses pemrosesan memakan waktu lebih sedikit - dari 10 hingga 20 hari.
• Termofilik. Bakteri ini berkembang biak pada suhu di atas +50°C. Prosesnya paling cepat (3-5 hari), yield gas paling besar (dalam kondisi ideal, bisa sampai 4,5 liter gas dari 1 kg pengiriman). Sebagian besar tabel referensi untuk hasil gas dari pemrosesan diberikan khusus untuk mode ini, jadi saat menggunakan mode lain, ada baiknya melakukan penyesuaian ke bawah.

Hal yang paling sulit di pabrik biogas adalah rezim termofilik. Ini membutuhkan isolasi termal berkualitas tinggi dari pabrik biogas, sistem pemanas dan pengatur suhu. Tetapi pada output kita mendapatkan jumlah biogas yang maksimal. Fitur lain dari pemrosesan termofilik adalah ketidakmungkinan memuat ulang. Dua mode yang tersisa - psikofilik dan mesofilik - memungkinkan Anda menambahkan porsi segar dari bahan mentah yang disiapkan setiap hari. Namun, dalam mode termofilik, waktu pemrosesan yang singkat memungkinkan untuk membagi bioreaktor menjadi zona-zona di mana bagiannya dari bahan mentah dengan waktu muat yang berbeda akan diproses.

Skema pabrik biogas

Dasar dari pabrik biogas adalah bioreaktor atau bunker. Proses fermentasi terjadi di dalamnya, dan gas yang dihasilkan menumpuk di dalamnya. Ada juga bunker bongkar muat, gas yang dihasilkan dibuang melalui pipa yang dimasukkan ke bagian atas. Berikutnya adalah sistem penyempurnaan gas - pembersihannya dan peningkatan tekanan dalam pipa gas ke saluran yang berfungsi.

Untuk rezim mesofilik dan termofilik, sistem pemanas bioreaktor juga diperlukan untuk mencapai rezim yang dibutuhkan. Untuk ini, boiler berbahan bakar gas biasanya digunakan. Dari situ, sistem pipa masuk ke bioreaktor. Biasanya ini adalah pipa polimer, karena paling tahan berada di lingkungan yang agresif.

Pabrik biogas lain membutuhkan sistem untuk mencampur bahan. Selama fermentasi, kerak keras terbentuk di bagian atas, partikel-partikel berat mengendap. Semua ini bersama-sama memperburuk proses pembentukan gas. Untuk mempertahankan keadaan homogen dari massa yang diproses, diperlukan agitator. Mereka bisa mekanis atau bahkan manual. Dapat dimulai dengan pengatur waktu atau secara manual. Itu semua tergantung bagaimana pabrik biogas dibuat. Sistem otomatis lebih mahal untuk dipasang, tetapi membutuhkan perhatian minimal selama pengoperasian.

Instalasi biogas berdasarkan jenis lokasi dapat berupa:

• Atas.
• Semi-tenggelam.
• Terkubur.

Lebih mahal untuk memasang terkubur - diperlukan banyak pekerjaan tanah. Tetapi ketika beroperasi dalam kondisi kami, mereka lebih baik - lebih mudah mengatur isolasi, lebih sedikit biaya pemanasan.

Apa yang bisa didaur ulang

Pabrik biogas pada dasarnya adalah omnivora - semua bahan organik dapat diproses. Kotoran dan urin apa pun, sisa tanaman cocok. Deterjen, antibiotik, bahan kimia berdampak negatif pada proses. Dianjurkan untuk meminimalkan asupannya, karena membunuh flora yang terlibat dalam pemrosesan.

Kotoran ternak dianggap ideal karena mengandung mikroorganisme dalam jumlah banyak. Jika tidak ada sapi di peternakan, saat memuat bioreaktor, disarankan untuk menambahkan beberapa serasah untuk mengisi substrat dengan mikroflora yang diperlukan. Residu tanaman dihancurkan terlebih dahulu, diencerkan dengan air. Di dalam bioreaktor, bahan baku nabati dan kotoran dicampur. "Pengisian bahan bakar" seperti itu membutuhkan waktu lebih lama untuk diproses, tetapi di pintu keluar, dengan mode yang tepat, kami memiliki hasil produk tertinggi.

Penentuan lokasi

Untuk meminimalkan biaya pengorganisasian proses, masuk akal untuk menempatkan pabrik biogas di dekat sumber limbah - di dekat bangunan tempat memelihara burung atau hewan. Diinginkan untuk mengembangkan desain sehingga pemuatan terjadi secara gravitasi. Dari kandang sapi atau kandang babi, pipa dapat diletakkan di bawah lereng, di mana kotoran akan mengalir secara gravitasi ke dalam bunker. Ini sangat menyederhanakan tugas memelihara reaktor, dan juga membersihkan kotoran.

Sangat disarankan untuk menempatkan pabrik biogas sehingga limbah dari tambak dapat mengalir secara gravitasi

Biasanya bangunan dengan hewan terletak agak jauh dari bangunan tempat tinggal. Oleh karena itu, gas yang dihasilkan perlu ditransfer ke konsumen. Tetapi merentangkan satu pipa gas lebih murah dan lebih mudah daripada mengatur jalur untuk mengangkut dan memuat kotoran.

Bioreaktor

Persyaratan yang cukup ketat diberlakukan pada tangki pengolah kotoran:

Semua persyaratan untuk pembangunan pabrik biogas ini harus dipenuhi, karena memastikan keamanan dan menciptakan kondisi normal untuk pengolahan kotoran menjadi biogas.

Bahan apa yang bisa dibuat

Ketahanan terhadap lingkungan yang agresif adalah persyaratan utama untuk bahan dari mana wadah dapat dibuat. Substrat dalam bioreaktor mungkin bersifat asam atau basa. Oleh karena itu, bahan pembuat wadah harus dapat ditoleransi dengan baik oleh berbagai media.

Tidak banyak materi yang menjawab permintaan ini. Hal pertama yang terlintas dalam pikiran adalah logam. Tahan lama, dapat digunakan untuk membuat wadah dalam bentuk apa pun. Yang bagus adalah Anda bisa menggunakan wadah yang sudah jadi - semacam tangki tua. Dalam hal ini, pembangunan pembangkit listrik tenaga biogas akan memakan waktu yang sangat singkat. Kekurangan logam adalah ia bereaksi dengan zat aktif secara kimiawi dan mulai terurai. Untuk menetralkan minus ini, logam ditutup dengan lapisan pelindung.

Pilihan yang sangat baik adalah kapasitas bioreaktor polimer. Plastik secara kimiawi netral, tidak membusuk, tidak berkarat. Hanya perlu memilih dari bahan yang tahan beku dan panas hingga suhu yang cukup tinggi. Dinding reaktor harus tebal, sebaiknya diperkuat dengan fiberglass. Wadah seperti itu tidak murah, tetapi tahan lama.

Pilihan yang lebih murah adalah pembangkit biogas dengan tangki yang terbuat dari batu bata, balok beton, batu. Agar pasangan bata dapat menahan beban tinggi, pasangan bata perlu diperkuat (di setiap 3-5 baris, tergantung pada ketebalan dan material dinding). Setelah proses pemasangan dinding selesai, perawatan dinding berlapis-lapis berikutnya, baik di dalam maupun di luar, diperlukan untuk memastikan kedap air dan gas. Dindingnya diplester dengan komposisi semen-pasir dengan bahan tambahan (additive) yang memberikan sifat yang dibutuhkan.

Ukuran reaktor

Volume reaktor tergantung pada suhu yang dipilih untuk mengolah kotoran menjadi biogas. Paling sering, mesofilik dipilih - lebih mudah dipertahankan dan menyiratkan kemungkinan pemuatan tambahan reaktor setiap hari. Produksi biogas setelah mencapai mode normal (sekitar 2 hari) stabil, tanpa semburan dan penurunan (ketika kondisi normal tercipta). Dalam hal ini, masuk akal untuk menghitung volume pabrik biogas tergantung pada jumlah kotoran yang dihasilkan di tambak per hari. Semuanya mudah dihitung berdasarkan data rata-rata.

Penguraian kotoran pada suhu mesofilik membutuhkan waktu 10 hingga 20 hari. Karenanya, volume dihitung dengan mengalikan dengan 10 atau 20. Saat menghitung, jumlah air yang diperlukan untuk membawa substrat ke kondisi ideal harus diperhitungkan - kelembapannya harus 85-90%. Volume yang ditemukan meningkat sebesar 50%, karena beban maksimum tidak boleh melebihi 2/3 dari volume tangki - gas harus menumpuk di bawah langit-langit.

Misalnya, peternakan tersebut memiliki 5 sapi, 10 babi, dan 40 ayam. Faktanya, 5 * 55 kg + 10 * 4,5 kg + 40 * 0,17 kg = 275 kg + 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Untuk membawa kotoran ayam ke kadar air 85%, Anda perlu menambahkan lebih dari 5 liter air (yaitu 5 kg lagi). Massa totalnya adalah 331,8 kg. Untuk pemrosesan dalam 20 hari diperlukan: 331,8 kg * 20 \u003d 6636 kg - sekitar 7 kubus hanya untuk substrat. Kami mengalikan angka yang ditemukan dengan 1,5 (meningkat 50%), kami mendapatkan 10,5 meter kubik. Ini akan menjadi nilai perhitungan volume reaktor instalasi biogas.

Palka bongkar muat mengarah langsung ke tangki bioreaktor. Agar substrat didistribusikan secara merata ke seluruh area, mereka dibuat di ujung wadah yang berlawanan.

Dengan metode pemasangan instalasi biogas yang terkubur, pipa bongkar muat mendekati badan dengan sudut yang tajam. Selain itu, ujung bawah pipa harus berada di bawah permukaan cairan di dalam reaktor. Ini mencegah udara masuk ke wadah. Juga, katup putar atau penutup dipasang pada pipa, yang ditutup pada posisi normal. Mereka hanya terbuka untuk bongkar muat.

Karena kotoran mungkin mengandung fragmen besar (elemen alas tidur, batang rumput, dll.), Pipa berdiameter kecil sering kali tersumbat. Oleh karena itu, untuk bongkar muat harus berdiameter 20-30 cm, harus dipasang sebelum dimulainya pekerjaan insulasi instalasi biogas, tetapi setelah wadah dipasang di tempatnya.

Cara pengoperasian yang paling nyaman dari instalasi biogas adalah dengan pemuatan dan pembongkaran substrat secara teratur. Operasi ini dapat dilakukan sekali sehari atau dua hari sekali. Kotoran dan komponen lainnya dikumpulkan sebelumnya dalam tangki penyimpanan, di mana mereka dibawa ke keadaan yang diperlukan - dihancurkan, jika perlu, dibasahi dan dicampur. Untuk kenyamanan, wadah ini mungkin memiliki pengaduk mekanis. Substrat yang sudah disiapkan dituangkan ke dalam palka penerima. Jika Anda menempatkan wadah penerima di bawah sinar matahari, media akan dipanaskan terlebih dahulu, yang akan mengurangi biaya pemeliharaan suhu yang diperlukan.

Diinginkan untuk menghitung kedalaman pemasangan hopper penerima sehingga limbah mengalir ke dalamnya secara gravitasi. Hal yang sama berlaku untuk bongkar ke bioreaktor. Kasus terbaik adalah jika media yang disiapkan bergerak secara gravitasi. Dan peredam akan memblokirnya selama persiapan.

Untuk memastikan kekencangan instalasi biogas, palka pada corong penerima dan di area bongkar harus memiliki segel karet penyegel. Semakin sedikit udara yang ada di dalam tangki, semakin bersih gas di saluran keluar.

Pengumpulan dan pembuangan biogas

Penghapusan biogas dari reaktor terjadi melalui pipa, salah satu ujungnya berada di bawah atap, ujung lainnya biasanya diturunkan menjadi segel air. Ini adalah wadah berisi air tempat biogas yang dihasilkan dibuang. Ada pipa kedua di segel air - terletak di atas permukaan cairan. Lebih banyak biogas murni keluar ke dalamnya. Katup gas penutup dipasang di outlet bioreaktor mereka. Pilihan terbaik adalah bola.

Bahan apa yang bisa digunakan untuk sistem transmisi gas? Pipa logam galvanis dan pipa gas terbuat dari HDPE atau PPR. Mereka harus memastikan kekencangan, sambungan dan sambungan diperiksa dengan busa sabun. Seluruh pipa dirakit dari pipa dan alat kelengkapan dengan diameter yang sama. Tidak ada kontraksi atau ekspansi.

Pemurnian kotoran

Perkiraan komposisi biogas yang dihasilkan adalah sebagai berikut:

• metana - hingga 60%;
• karbon dioksida - 35%;
• zat gas lainnya (termasuk hidrogen sulfida, yang memberikan bau tidak sedap pada gas) - 5%.

Agar biogas tidak berbau dan terbakar dengan baik, karbon dioksida, hidrogen sulfida, dan uap air harus dihilangkan darinya. Karbon dioksida dihilangkan dalam segel air jika kapur mati ditambahkan ke bagian bawah instalasi. Penunjuk seperti itu harus diubah secara berkala (karena gas mulai terbakar lebih buruk, saatnya untuk mengubahnya).

Dehidrasi gas dapat dilakukan dengan dua cara - dengan membuat segel hidrolik di pipa gas - dengan memasukkan bagian melengkung di bawah segel hidrolik ke dalam pipa, di mana kondensat akan menumpuk. Kerugian dari metode ini adalah perlunya pengosongan segel air secara teratur - dengan sejumlah besar air yang terkumpul, dapat menghalangi aliran gas.

Cara kedua adalah memasang filter dengan silica gel. Prinsipnya sama dengan segel air - gas dimasukkan ke dalam gel silika, dikeringkan dari bawah penutup. Dengan metode pengeringan biogas ini, silika gel harus dikeringkan secara berkala. Untuk melakukan ini, perlu dihangatkan sebentar di microwave. Itu memanas, kelembabannya menguap. Anda bisa tertidur dan menggunakan lagi.

Untuk menghilangkan hidrogen sulfida, filter yang diisi dengan serutan logam digunakan. Anda dapat memasukkan waslap logam tua ke dalam wadah. Pemurnian terjadi dengan cara yang persis sama: gas disuplai ke bagian bawah wadah berisi logam. Melewati, dibersihkan dari hidrogen sulfida, terkumpul di bagian bebas atas filter, dari mana ia dibuang melalui pipa / selang lain.

Tangki bensin dan kompresor

Biogas yang telah dimurnikan masuk ke tangki penyimpanan - tangki bensin. Ini bisa berupa kantong plastik tertutup, wadah plastik. Syarat utamanya adalah sesak gas, bentuk dan bahannya tidak masalah. Biogas disimpan di tangki bensin. Dari situ, dengan bantuan kompresor, gas di bawah tekanan tertentu (diatur oleh kompresor) sudah disuplai ke konsumen - ke kompor gas atau ketel. Gas ini juga dapat digunakan untuk menghasilkan listrik dengan menggunakan generator.

Untuk menciptakan tekanan yang stabil dalam sistem setelah kompresor, disarankan untuk memasang penerima - perangkat kecil untuk meratakan lonjakan tekanan.

Perangkat pencampur

Agar instalasi biogas dapat beroperasi secara normal, cairan dalam bioreaktor perlu dicampur secara teratur. Proses sederhana ini memecahkan banyak masalah:

• mencampur sebagian beban segar dengan koloni bakteri;
• mempromosikan pelepasan gas yang dihasilkan;
• menyamakan suhu cairan, tidak termasuk area yang lebih hangat dan lebih dingin;
• mempertahankan homogenitas substrat, mencegah pengendapan atau permukaan beberapa konstituen.

Biasanya, pabrik biogas kecil buatan sendiri memiliki agitator mekanis yang digerakkan oleh tenaga otot. Dalam sistem dengan volume besar, agitator dapat digerakkan oleh motor yang dinyalakan oleh pengatur waktu.

Cara kedua adalah mencampur cairan dengan melewatkan sebagian gas yang dihasilkan melaluinya. Untuk melakukan ini, setelah meninggalkan metatank, tee ditempatkan dan sebagian gas dituangkan ke bagian bawah reaktor, di mana ia keluar melalui tabung berlubang. Bagian gas ini tidak bisa dianggap sebagai konsumsi, karena masih masuk ke sistem lagi dan akibatnya berakhir di tangki bensin.

Cara pencampuran ketiga adalah dengan memompa substrat dari bagian bawah dengan bantuan pompa tinja, tuangkan di bagian atas. Kerugian dari metode ini adalah ketergantungan pada ketersediaan listrik.

Sistem pemanas dan isolasi termal

Tanpa memanaskan bubur olahan, bakteri psikofilik akan berkembang biak. Proses pemrosesan dalam hal ini akan memakan waktu mulai 30 hari, dan hasil gasnya kecil. Di musim panas, dengan adanya isolasi termal dan pemanasan awal beban, dimungkinkan untuk mencapai suhu hingga 40 derajat, saat perkembangan bakteri mesofilik dimulai, tetapi di musim dingin instalasi seperti itu praktis tidak dapat dioperasikan - prosesnya sangat lamban. Pada suhu di bawah +5°C, mereka praktis membeku.

Apa yang harus dipanaskan dan di mana menempatkannya

Panas digunakan untuk hasil terbaik. Yang paling rasional adalah pemanas air dari boiler. Boiler dapat beroperasi dengan bahan bakar listrik, padat atau cair, juga dapat dijalankan dengan biogas yang dihasilkan. Suhu maksimum yang harus dipanaskan air adalah +60°C. Pipa yang lebih panas dapat menyebabkan partikel menempel pada permukaan, sehingga mengurangi efisiensi pemanasan.

Anda juga dapat menggunakan pemanasan langsung - masukkan elemen pemanas, tetapi pertama, sulit untuk mengatur pencampuran, dan kedua, media akan menempel ke permukaan, mengurangi perpindahan panas, elemen pemanas akan cepat terbakar

Pabrik biogas dapat dipanaskan menggunakan radiator pemanas standar, cukup pipa yang dipelintir menjadi gulungan, register yang dilas. Lebih baik menggunakan pipa polimer - logam-plastik atau polipropilen. Pipa baja tahan karat bergelombang juga cocok, lebih mudah dipasang, terutama pada bioreaktor vertikal silinder, tetapi permukaan bergelombang memicu penumpukan sedimen, yang tidak terlalu baik untuk perpindahan panas.

Untuk mengurangi kemungkinan pengendapan partikel pada elemen pemanas, mereka ditempatkan di zona pengaduk. Hanya dalam hal ini perlu merancang segalanya agar mixer tidak dapat menyentuh pipa. Tampaknya lebih baik menempatkan pemanas dari bawah, tetapi praktik telah menunjukkan bahwa karena sedimen di bagian bawah, pemanasan seperti itu tidak efisien. Jadi lebih rasional menempatkan heater di dinding metatank instalasi biogas.

Metode pemanasan air

Menurut lokasi pipa, pemanasan bisa eksternal atau internal. Saat berada di dalam ruangan, pemanasan menjadi efisien, tetapi perbaikan dan pemeliharaan pemanas tidak mungkin dilakukan tanpa mematikan dan memompa keluar sistem. Oleh karena itu, perhatian khusus diberikan pada pemilihan bahan dan kualitas sambungan.

Pemanasan meningkatkan produktivitas pabrik biogas dan mengurangi waktu pemrosesan bahan mentah

Ketika pemanas ditempatkan di luar ruangan, lebih banyak panas diperlukan (biaya memanaskan isi instalasi biogas jauh lebih tinggi), karena banyak panas dihabiskan untuk memanaskan dinding. Tetapi sistem selalu tersedia untuk diperbaiki, dan pemanasannya lebih seragam, karena media dipanaskan dari dinding. Kelebihan lainnya dari solusi ini adalah agitator tidak dapat merusak sistem pemanas.

Bagaimana cara mengisolasi

Di dasar lubang, pertama-tama, lapisan pasir yang rata dituangkan, kemudian lapisan isolasi panas. Ini bisa berupa tanah liat yang dicampur dengan jerami dan tanah liat yang mengembang, terak. Semua komponen ini bisa dicampur, bisa dituangkan dalam lapisan terpisah. Mereka diratakan ke cakrawala, kapasitas instalasi biogas dipasang.

Sisi bioreaktor dapat diisolasi dengan bahan modern atau metode kuno klasik. Dari metode kuno - pelapisan dengan tanah liat dan jerami. Ini diterapkan dalam beberapa lapisan.

Dari bahan modern, Anda dapat menggunakan busa polistiren ekstrusi dengan kepadatan tinggi, blok beton aerasi dengan kepadatan rendah. Yang paling berteknologi maju dalam hal ini adalah busa poliuretan (PPU), tetapi layanan penerapannya tidak murah. Tapi ternyata isolasi termal mulus, yang meminimalkan biaya pemanasan. Ada bahan isolasi panas lainnya - kaca berbusa. Di pelat, harganya sangat mahal, tetapi pertempuran atau remahnya harganya cukup mahal, dan dari segi karakteristiknya hampir sempurna: tidak menyerap kelembapan, tidak takut membeku, mentolerir beban statis dengan baik, dan memiliki konduktivitas termal yang rendah .

Teknologi produksi biogas. Kompleks peternakan modern memberikan tingkat produksi yang tinggi. Solusi teknologi yang diterapkan memungkinkan untuk sepenuhnya memenuhi persyaratan standar sanitasi dan higienis saat ini di lokasi kompleks itu sendiri.

Namun, kotoran cair dalam jumlah besar yang terkonsentrasi di satu tempat menimbulkan masalah lingkungan yang signifikan bagi wilayah yang berdekatan dengan kompleks. Misalnya, kotoran dan kotoran babi segar diklasifikasikan sebagai limbah kelas bahaya 3. Masalah lingkungan berada di bawah kendali otoritas pengawas, persyaratan undang-undang tentang masalah ini terus diperketat.

Biocomplex menawarkan solusi komprehensif untuk pembuangan kotoran cair, yang mencakup pemrosesan yang dipercepat di pabrik biogas modern (BGU). Dalam proses pengolahan, dalam mode akselerasi, proses alami penguraian bahan organik dilanjutkan dengan pelepasan gas, antara lain: metana, CO2, belerang, dll. Hanya gas yang dihasilkan tidak dilepaskan ke atmosfer, menyebabkan efek rumah kaca, tetapi dikirim ke instalasi penghasil gas (kogenerasi) khusus yang menghasilkan energi listrik dan panas.

Biogas - gas yang mudah terbakar, terbentuk selama pencernaan metana anaerobik dari biomassa dan terutama terdiri dari metana (55-75%), karbon dioksida (25-45%) dan pengotor hidrogen sulfida, amonia, nitrogen oksida, dan lainnya (kurang dari 1%).

Penguraian biomassa terjadi sebagai akibat dari proses kimia dan fisik serta aktivitas simbiosis dari 3 kelompok utama bakteri, sedangkan produk metabolisme beberapa kelompok bakteri merupakan produk makanan dari kelompok lain, dalam urutan tertentu.

Kelompok pertama - bakteri hidrolitik, yang kedua - pembentuk asam, yang ketiga - pembentuk metana.

Baik limbah agroindustri atau rumah tangga organik, maupun bahan baku nabati dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan biogas.

Jenis limbah kompleks agroindustri yang paling umum digunakan untuk produksi biogas adalah:

• kotoran babi dan sapi, kotoran unggas;
• sisa-sisa dari meja pakan kompleks ternak;
• pucuk tanaman sayuran;
• tanaman sereal dan sayuran di bawah standar, gula bit, jagung;
• bubur dan molase;
• tepung, pelet, butiran halus, embrio;
• butiran bir, kecambah malt, lumpur protein;
• limbah produksi pati-treacle;
• buah dan sayuran pomace;
• serum;
• dll.

Sumber bahan baku	Jenis bahan baku	Jumlah bahan baku per tahun, m3 (ton)	Jumlah biogas, m3
1 sapi perah	Kotoran cair tanpa alas
1 babi penggemukan	Kotoran cair tanpa alas
1 ekor sapi penggemukan	Pupuk kandang padat
1 kuda	Pupuk kandang padat
100 ekor ayam	Sampah kering
1 ha lahan subur	Silase jagung segar
1 ha lahan subur	Bit gula
1 ha lahan subur	Silase biji-bijian segar
1 ha lahan subur	Silase rumput segar

Jumlah substrat (jenis limbah) yang digunakan untuk produksi biogas dalam satu instalasi biogas (BGU) dapat bervariasi dari satu sampai sepuluh atau lebih.

Proyek biogas di sektor agroindustri dapat dibuat berdasarkan salah satu opsi berikut:

• produksi biogas dari limbah perusahaan perorangan (misalnya, pupuk kandang dari peternakan, ampas tebu dari pabrik gula, sisa penyulingan);
• produksi biogas berdasarkan limbah dari perusahaan yang berbeda, dengan keterkaitan proyek dengan perusahaan terpisah atau pabrik biogas terpusat yang berlokasi terpisah;
• produksi biogas dengan penggunaan utama pembangkit energi di pembangkit biogas yang berlokasi terpisah.

Cara penggunaan energi biogas yang paling umum adalah pembakaran dalam mesin piston gas sebagai bagian dari mini-CHP, dengan produksi listrik dan panas.

Ada berbagai pilihan skema teknologi stasiun biogas- tergantung pada jenis dan jumlah jenis media yang digunakan. Penggunaan persiapan awal, dalam beberapa kasus, memungkinkan untuk mencapai peningkatan laju dan tingkat dekomposisi bahan mentah dalam bioreaktor, dan akibatnya, peningkatan total hasil biogas. Dalam hal menggunakan beberapa substrat yang sifatnya berbeda, misalnya limbah cair dan padat, akumulasinya, persiapan awal (pemisahan menjadi fraksi, penggilingan, pemanasan, homogenisasi, perlakuan biokimia atau biologis, dll.) Dilakukan secara terpisah, setelah yang dicampur sebelum dimasukkan ke dalam bioreaktor, atau diberi makan di aliran terpisah.

Elemen struktural utama dari tata letak instalasi biogas yang khas adalah:

• sistem untuk menerima dan persiapan awal substrat;
• sistem untuk mengangkut substrat di dalam fasilitas;
• bioreaktor (fermentor) dengan sistem pencampuran;
• sistem pemanas bioreaktor;
• sistem untuk menghilangkan dan memurnikan biogas dari pengotor hidrogen sulfida dan uap air;
• tangki penyimpanan untuk massa fermentasi dan biogas;
• sistem kontrol program dan otomatisasi proses teknologi.

Skema teknologi BGU bervariasi tergantung pada jenis dan jumlah substrat yang diproses, pada jenis dan kualitas produk target akhir, pada satu atau beberapa "pengetahuan" pemasok solusi teknologi yang digunakan, dan sejumlah faktor lainnya. Yang paling umum saat ini adalah skema dengan fermentasi satu tahap dari beberapa jenis substrat, salah satunya biasanya pupuk kandang.

Dengan perkembangan teknologi biogas, solusi teknis yang digunakan menjadi lebih kompleks menuju skema dua tahap, yang dalam beberapa kasus dibenarkan oleh kebutuhan teknologi untuk pemrosesan yang efisien dari jenis substrat tertentu dan peningkatan efisiensi keseluruhan penggunaan kerja. volume bioreaktor.

Fitur produksi biogas adalah dapat diproduksi oleh bakteri metana hanya dari bahan organik yang benar-benar kering. Oleh karena itu, tugas produksi tahap pertama adalah membuat campuran substrat yang memiliki kandungan bahan organik tinggi, sekaligus dapat dipompa. Ini adalah substrat dengan kandungan padatan 10-12%. Solusinya dicapai dengan memisahkan kelembapan berlebih menggunakan pemisah sekrup.

Kotoran cair masuk ke tangki dari fasilitas produksi, dihomogenkan dengan mixer submersible, dan diumpankan oleh pompa submersible ke bengkel pemisahan untuk pemisah ulir. Fraksi cair dikumpulkan dalam tangki terpisah. Fraksi padat dimuat ke pengumpan bahan baku padat.

Sesuai dengan jadwal pemuatan substrat ke dalam fermentor, sesuai dengan program yang dikembangkan, pompa dihidupkan secara berkala, memasok fraksi cair ke fermentor, dan pada saat yang sama pemuat bahan baku padat dihidupkan. Sebagai alternatif, fraksi cair dapat dimasukkan ke dalam pengumpan padat dengan fungsi pencampuran, dan kemudian campuran yang telah selesai dimasukkan ke dalam fermentor sesuai dengan program pemuatan yang dikembangkan. Hal ini dilakukan untuk mencegah masukan substrat organik yang berlebihan ke dalam fermentor, karena dapat mengganggu keseimbangan zat dan menyebabkan destabilisasi proses di dalam fermentor. Pada saat yang sama, pompa juga dinyalakan, memompa digestate dari fermentor ke after-fermenter dan dari after-fermenter ke dalam digestate accumulator (laguna), untuk mencegah pengisian fermentor dan after-fermenter yang berlebihan.

Massa digestate yang terletak di fermentor dan after-fermenter dicampur untuk memastikan pemerataan bakteri di seluruh volume wadah. Untuk pencampuran, mixer berkecepatan rendah dengan desain khusus digunakan.

Dalam proses pencarian substrat di dalam fermentor, bakteri melepaskan hingga 80% dari total biogas yang dihasilkan oleh pabrik biogas. Sisa biogas dilepaskan di dalam kondisioner.

Peran penting dalam memastikan jumlah biogas yang stabil dimainkan oleh suhu cairan di dalam fermentor dan after-fermenter. Biasanya, proses berlangsung dalam mode mesofilik dengan suhu 41-43°C. Mempertahankan suhu yang stabil dicapai dengan menggunakan pemanas tubular khusus di dalam fermentor dan fermentor, serta insulasi termal dinding dan saluran pipa yang andal. Biogas yang keluar dari digestate memiliki kandungan sulfur yang tinggi. Pemurnian biogas dari belerang dilakukan dengan bantuan bakteri khusus yang menghuni permukaan insulasi yang diletakkan di atas balok kayu di dalam fermentor dan after-fermenter.

Akumulasi biogas dilakukan dalam penampung gas, yang terbentuk antara permukaan digestate dan bahan elastis berkekuatan tinggi yang menutupi fermentor dan fermentor dari atas. Bahan tersebut memiliki kemampuan meregang dengan kuat (tanpa mengurangi kekuatan), yang secara signifikan meningkatkan kapasitas tangki bensin dengan akumulasi biogas. Untuk mencegah pengisian tangki bensin yang berlebihan dan pecahnya material, terdapat katup pengaman.

Biogas kemudian masuk ke pabrik kogenerasi. Cogeneration plant (CHP) adalah unit di mana energi listrik dihasilkan oleh generator yang digerakkan oleh mesin piston gas yang menggunakan biogas. Kogenerator yang menggunakan biogas memiliki perbedaan struktural dari mesin generator gas konvensional, karena biogas merupakan bahan bakar yang sangat terkuras. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator memberikan daya ke peralatan listrik dari pembangkit biogas itu sendiri, dan segala kelebihannya disalurkan ke konsumen terdekat. Energi cairan yang digunakan untuk mendinginkan kogenerator adalah energi termal yang dihasilkan dikurangi kerugian pada perangkat boiler. Energi panas yang dihasilkan sebagian digunakan untuk memanaskan fermentor dan after-fermenter, dan sisanya juga dikirim ke konsumen terdekat. pergi ke

Dimungkinkan untuk memasang peralatan tambahan untuk membersihkan biogas ke tingkat gas alam, namun peralatan ini mahal dan hanya digunakan jika tujuan pabrik biogas bukan untuk menghasilkan panas dan listrik, tetapi untuk menghasilkan bahan bakar untuk mesin piston gas. . Teknologi pengolahan biogas yang telah terbukti dan paling umum digunakan adalah penyerapan air, adsorpsi pembawa bertekanan, presipitasi kimia dan pemisahan membran.

Efisiensi energi pengoperasian pembangkit listrik tenaga biogas sangat bergantung pada teknologi yang dipilih, bahan dan desain struktur utama, serta pada kondisi iklim di area lokasinya. Konsumsi rata-rata energi termal untuk memanaskan bioreaktor di zona iklim sedang adalah 15-30% dari energi yang dihasilkan oleh kogenerator (kotor).

Efisiensi energi keseluruhan kompleks biogas dengan CHP berbahan bakar biogas adalah rata-rata 75-80%. Dalam situasi di mana semua panas yang diterima dari pembangkit kogenerasi dalam produksi listrik tidak dapat dikonsumsi (situasi umum karena kurangnya konsumen panas eksternal), panas dibuang ke atmosfer. Dalam hal ini, efisiensi energi pembangkit listrik tenaga panas biogas hanya 35% dari total energi biogas.

Indikator kinerja utama instalasi biogas dapat sangat bervariasi, yang sebagian besar ditentukan oleh substrat yang digunakan, peraturan teknologi yang diterapkan, praktik pengoperasian, dan tugas yang dilakukan oleh masing-masing instalasi.

Proses pengolahan pupuk kandang tidak lebih dari 40 hari. Digestate yang diperoleh sebagai hasil pengolahan tidak berbau dan merupakan pupuk organik yang sangat baik, dimana tingkat mineralisasi nutrisi tertinggi yang diserap oleh tanaman telah tercapai.

Digestate biasanya dipisahkan menjadi fraksi cair dan padat menggunakan pemisah sekrup. Fraksi cair dikirim ke laguna, di mana ia terakumulasi hingga periode aplikasi ke tanah. Fraksi padat juga digunakan sebagai pupuk. Jika pengeringan tambahan, granulasi dan pengemasan diterapkan pada fraksi padat, maka akan cocok untuk penyimpanan jangka panjang dan transportasi jarak jauh.

Produksi dan penggunaan energi biogas memiliki sejumlah keunggulan yang masuk akal dan dikonfirmasi oleh praktik dunia, yaitu:

1. Sumber energi terbarukan (RES). Biomassa terbarukan digunakan untuk menghasilkan biogas.
2. Berbagai bahan baku yang digunakan untuk produksi biogas memungkinkan untuk membangun pabrik biogas hampir di mana-mana di area konsentrasi produksi pertanian dan industri terkait teknologi.
3. Keserbagunaan metode penggunaan energi biogas baik untuk produksi energi listrik dan/atau panas di tempat pembentukannya, dan di setiap fasilitas yang terhubung ke jaringan transmisi gas (dalam hal memasok biogas murni ke jaringan ini), serta sebagai bahan bakar motor untuk mobil.
4. Kestabilan produksi listrik dari biogas sepanjang tahun memungkinkan untuk menutupi beban puncak dalam jaringan, termasuk dalam hal penggunaan sumber energi terbarukan yang tidak stabil, seperti pembangkit listrik tenaga surya dan angin.
5. Penciptaan lapangan kerja melalui pembentukan rantai pasar dari pemasok biomassa hingga personel pengoperasian fasilitas energi.
6. Mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan melalui pengolahan dan netralisasi limbah melalui digesti terkontrol dalam reaktor biogas. Teknologi biogas adalah salah satu cara utama dan paling rasional untuk menetralkan limbah organik. Proyek biogas membantu mengurangi emisi gas rumah kaca ke atmosfer.
7. Efek agroteknik dari penggunaan fermentasi massal dalam reaktor biogas di lahan pertanian dimanifestasikan dalam memperbaiki struktur tanah, meregenerasi dan meningkatkan kesuburannya karena pengenalan nutrisi yang berasal dari organik. Pengembangan pasar pupuk organik, termasuk yang diolah secara massal di reaktor biogas, ke depan akan berkontribusi pada pengembangan pasar produk pertanian ramah lingkungan dan meningkatkan daya saingnya.

Perkiraan biaya investasi unit

BSU 75 kWel. ~ 9.000 €/kWh.

BSU 150 kWel. ~ 6.500 €/kWh.

BSU 250 kWel. ~ 6.000 €/kWh.

BSU untuk 500 kWel. ~ 4.500 €/kWh.

BGU 1 MWtel. ~ 3.500 €/kWh.

Energi listrik dan panas yang dihasilkan tidak hanya dapat memenuhi kebutuhan kompleks, tetapi juga infrastruktur yang berdekatan. Selain itu, bahan baku untuk pembangkit biogas gratis, yang menjamin efisiensi ekonomi yang tinggi setelah masa pengembalian modal (4-7 tahun) selesai. Biaya energi yang dihasilkan di BSU tidak meningkat dari waktu ke waktu, tetapi justru menurun.