Biogāzes stacija privātmājai: ieteikumi pašdarināta projekta sakārtošanai

Taupīgs saimnieks sapņo par lētiem energoresursiem, efektīvu atkritumu izvešanu un mēslojuma iegūšanu.DIY mājas biogāzes stacija ir lēts veids, kā īstenot savu sapni.

Šādas iekārtas pašmontāža maksās saprātīgu naudu, un saražotā gāze būs labs palīgs mājsaimniecībā: to varēs izmantot ēdiena gatavošanai, mājas apkurei un citām vajadzībām.

Mēģināsim izprast šī aprīkojuma specifiku, tās priekšrocības un trūkumus. Un arī vai ir iespējams pašam uzbūvēt biogāzes staciju un vai tā būs efektīva.

Biogāzes ražošanas specifika

Biogāze veidojas bioloģiskā substrāta fermentācijas rezultātā. To sadala hidrolītiskās, skābi un metānu veidojošās baktērijas. Baktēriju radītais gāzu maisījums ir uzliesmojošs, jo satur lielu daļu metāna.

Tās īpašības praktiski neatšķiras no dabasgāzes, ko izmanto rūpnieciskām un sadzīves vajadzībām.

Ja vēlas, ikviens mājas īpašnieks var iegādāties rūpnieciski ražotu biogāzes staciju, taču tā ir dārga, un ieguldījums atmaksājas 7-10 gadu laikā. Tāpēc ir jēga pielikt pūles un izgatavot bioreaktoru ar savām rokām

Biogāze ir videi draudzīga degviela, un tās ražošanas tehnoloģijai nav lielas ietekmes uz vidi. Turklāt atkritumi, kas ir jālikvidē, tiek izmantoti kā biogāzes izejvielas.

Tos ievieto bioreaktorā, kur notiek apstrāde:

• biomasa kādu laiku ir pakļauta baktērijām. Fermentācijas periods ir atkarīgs no izejvielu apjoma;
• Anaerobo baktēriju darbības rezultātā izdalās viegli uzliesmojošs gāzu maisījums, kurā ietilpst metāns (60%), oglekļa dioksīds (35%) un dažas citas gāzes (5%). Fermentācijas rezultātā nelielos daudzumos izdalās arī potenciāli bīstams sērūdeņradis. Tas ir indīgs, tāpēc ir ļoti nevēlams, lai cilvēki ar to saskartos;
• gāzu maisījumu no bioreaktora attīra un ievada gāzes tvertnē, kur to uzglabā līdz izmantošanai paredzētajam mērķim;
• gāzi no gāzes tvertnes var izmantot tāpat kā dabasgāzi. Tas aiziet uz sadzīves tehniku ​​- gāzes plītis, apkures katli utt.;
• Sadalījusies biomasa regulāri jāizņem no fermentatora. Tas ir papildu darbs, bet pūles atmaksājas. Pēc fermentācijas izejviela pārvēršas par kvalitatīvu mēslojumu, ko izmanto laukos un sakņu dārzos.

Biogāzes stacija privātmājas īpašniekam ir izdevīga tikai tad, ja viņam pastāvīgi ir pieejami lopkopības fermu atkritumi. Vidēji no 1 kubikmetra. Var iegūt 70-80 kubikmetrus substrāta. biogāze, bet gāzes ražošana ir nevienmērīga un atkarīga no daudziem faktoriem, t.sk biomasas temperatūras. Tas sarežģī aprēķinus.

Biogāzes stacijas ir ideāli piemērotas saimniecībām. Dzīvnieku atkritumi var nodrošināt pietiekami daudz gāzes, lai pilnībā apsildītu dzīvojamās telpas un saimniecības ēkas

Lai gāzes ražošanas process būtu stabils un nepārtraukts, vislabāk ir būvēt vairākas biogāzes stacijas, bet substrātu pievienot fermentatoriem ar laika starpību.Šādas iekārtas darbojas paralēli, un izejvielas tajās tiek iekrautas secīgi.

Tas garantē pastāvīgu gāzes ražošanu, lai to varētu nepārtraukti piegādāt sadzīves tehnikai.

Ideālā gadījumā bioreaktoru vajadzētu sildīt. Katrs 10 siltuma grādi palielina gāzes ražošanu uz pusi. Lai gan apkures ierīkošana prasa ieguldījumus, tā atmaksājas ar lielāku dizaina efektivitāti

Pašdarināts biogāzes iekārtas, samontēts no metāllūžņu materiāliem, ir daudz lētāks nekā rūpnieciskās ražošanas iekārtas. Tā efektivitāte ir zemāka, taču tas ir ieguldījuma vērts. Ja jums ir pieejami kūtsmēsli un vēlaties pielikt pūles, lai montētu un uzturētu struktūru, tas ir ļoti izdevīgi.

Sistēmas priekšrocības un trūkumi

Biogāzes stacijām ir daudz priekšrocību, taču ir arī daudz trūkumu, tāpēc pirms projektēšanas un būvniecības uzsākšanas ir jāizsver viss:

• Pārstrāde. Pateicoties biogāzes stacijai, jūs varat gūt maksimālu labumu no atkritumiem, kas citādi būtu jālikvidē. Šāda apglabāšana ir mazāk bīstama videi nekā apglabāšana poligonā.
• Izejvielu atjaunojamība. Biomasa nav ogles vai dabasgāze, kuras ieguve izsmeļ resursus. Lauksaimniecībā izejvielas parādās pastāvīgi.
• Salīdzinoši neliels CO2 daudzums. Ražojot gāzi, vide netiek piesārņota, bet, to lietojot, atmosfērā izdalās neliels daudzums oglekļa dioksīda. Tas nav bīstams un nav spējīgs kritiski mainīt vidi, jo... augi to absorbē augšanas laikā.
• Mērena sēra izdalīšanās. Dedzinot biogāzi, atmosfērā izdalās neliels sēra daudzums.Tā ir negatīva parādība, taču tās mērogus var redzēt salīdzinājumā: sadedzinot dabasgāzi, vides piesārņojums ar sēra oksīdiem ir daudz lielāks.
• Stabils darbs. Biogāzes ražošana ir stabilāka nekā darbs saules paneļi vai vēja turbīnas. Lai gan saules un vēja enerģiju nevar kontrolēt, biogāzes stacijas ir atkarīgas no cilvēka darbības.
• Var izmantot vairākus iestatījumus. Gāze vienmēr rada riskus. Lai samazinātu iespējamos bojājumus avārijas gadījumā, vairākas biogāzes stacijas var izkliedēt visā vietā. Ja vairāku fermentatoru sistēma ir pareizi projektēta un samontēta, tā darbosies stabilāk nekā viens liels bioreaktors.
• Ieguvumi lauksaimniecībai. Daži augu veidi tiek stādīti, lai iegūtu biomasu. Var izvēlēties tādus, kas uzlabo augsnes stāvokli. Piemēram, sorgo samazina augsnes eroziju un uzlabo tās kvalitāti.

Biogāzei ir arī trūkumi. Lai gan tā ir salīdzinoši tīra degviela, tā joprojām piesārņo atmosfēru. Problēmas var būt arī ar augu biomasas piegādi.

Bezatbildīgi augu īpašnieki bieži to novāc tā, ka tie noplicina zemi un izjauc ekoloģisko līdzsvaru.

Uzstādīšanas rentabilitātes aprēķins

Govs mēslus parasti izmanto kā izejvielu biogāzes ražošanai. Viena pieaugusi govs var saražot pietiekami daudz, lai nodrošinātu 1,5 kubikmetrus. degviela; cūka – 0,2 kubikmetri; vista vai trusis (atkarībā no ķermeņa svara) – 0,01-0,02 kubikmetri. Lai saprastu, vai tas ir daudz vai maz, varat to salīdzināt ar pazīstamākiem resursu veidiem.

1 kubikmetrs biogāze nodrošina tādu pašu siltumenerģijas daudzumu kā:

• malka – 3,5 kg;
• ogles - 1-2 kg;
• elektrība – 9-10 kW/h.

Ja zināt aptuveno lauksaimniecības atkritumu svaru, kas būs pieejams turpmākajos gados, un nepieciešamo enerģijas daudzumu, varat aprēķināt biogāzes stacijas rentabilitāti.

Viens no galvenajiem biogāzes ražošanas trūkumiem ir smaka. Liels pluss ir iespēja izmantot nelielas komposta kaudzes, taču nāksies paciest neērtības un rūpīgi kontrolēt procesu, lai neprovocētu patogēnu izplatīšanos.

Lai to ievietotu bioreaktorā, tiek sagatavots substrāts, kas ietver vairākas sastāvdaļas šādās proporcijās:

• kūtsmēsli (labākā govs vai cūkgaļa) ​​– 1,5 t;
• organiskie atkritumi (tās var būt sapuvušas lapas vai citas augu izcelsmes sastāvdaļas) – 3,5 t;
• ūdens uzsildīts līdz 35 grādiem (silta ūdens daudzumu aprēķina tā, lai tā masa būtu 65-75% no kopējā organisko vielu daudzuma).

Pamatnes aprēķins tika veikts vienai klāšanai uz sešiem mēnešiem, pamatojoties uz mērenu gāzes patēriņu. Apmēram pēc 10-15 dienām fermentācijas process dos pirmos rezultātus: gāze parādīsies nelielos daudzumos un sāks aizpildīt krātuvi. Pēc 30 dienām jūs varat sagaidīt pilnu degvielas ražošanu.

Iekārtas biogāzes ražošanai mūsu valstī vēl nav īpaši izplatītas. Tas lielā mērā ir saistīts ar cilvēku vājo informētību par biogāzes sistēmu priekšrocībām un īpašībām. Ķīnā un Indijā daudzas mazas saimniecības ir aprīkotas ar pagaidu rūpnīcām, lai ražotu papildu tīru degvielu

Ja iekārta darbojas pareizi, biogāzes apjoms pakāpeniski palielināsies, līdz substrāts sapūt. Struktūras veiktspēja ir tieši atkarīga no biomasas fermentācijas ātruma, kas savukārt ir saistīts ar substrāta temperatūru un mitrumu.

Instrukcijas pašbūvēšanai

Ja jums nav pieredzes sarežģītu sistēmu montāžā, ir lietderīgi izvēlēties tiešsaistē vai izstrādāt vienkāršāko biogāzes stacijas rasējumu privātmājai.

Jo vienkāršāks dizains, jo uzticamāks un izturīgāks tas ir. Vēlāk, attīstot prasmes sistēmas veidošanā un apstrādē, varat pārtaisīt iekārtu vai uzstādīt papildu instalāciju.

Dārgi rūpnieciskie dizaini ietver sistēmas biomasas sajaukšanai, automātiskai apkurei, gāzes attīrīšanai utt. Sadzīves tehnika nav tik sarežģīta. Labāk ir salikt vienkāršu instalāciju un pēc tam pievienot nepieciešamos elementus

Aprēķinot fermentatora tilpumu, jums jākoncentrējas uz 5 kubikmetriem. Šī instalācija ļauj iegūt nepieciešamo gāzes daudzumu privātmājas 50 kvadrātmetru platībā apkurei, ja kā siltuma avotu izmanto gāzes katlu vai plīti.

Tas ir vidējais rādītājs, jo Biogāzes kaloriju saturs parasti nav lielāks par 6000 kcal/m3.

Lai fermentācijas process noritētu vairāk vai mazāk stabili, ir jāsasniedz pareizi temperatūras apstākļi. Lai to izdarītu, bioreaktors tiek uzstādīts zemes bedrē vai ir iepriekš pārdomāta uzticama siltumizolācija. Pastāvīgu substrāta uzsildīšanu var nodrošināt, zem fermentatora pamatnes novietojot ūdens sildīšanas cauruli

Biogāzes stacijas būvniecību var iedalīt vairākos posmos.

1. posms - bioreaktora bedres sagatavošana

Gandrīz visa biogāzes stacija atrodas pazemē, tāpēc daudz kas ir atkarīgs no tā, kā bedre tika izrakta un pabeigta. Ir vairākas iespējas sienu nostiprināšanai un bedres blīvēšanai - plastmasas, betona, polimēru gredzeni.

Optimālais risinājums ir iegādāties gatavus polimēru gredzenus ar cietu dibenu. Tie maksās vairāk nekā pieejamie materiāli, taču papildu blīvējums nebūs vajadzīgs. Polimēri ir jutīgi pret mehāniskām slodzēm, bet nebaidās no mitruma un ķīmiski agresīvām vielām. Tos nevar salabot, bet vajadzības gadījumā var viegli nomainīt.

Substrāta fermentācijas intensitāte un gāzu izdalīšanās ir atkarīga no bioreaktora sienu un dibena sagatavošanas, tāpēc bedre tiek rūpīgi nostiprināta, izolēta un noslēgta. Šis ir visgrūtākais un laikietilpīgākais darba posms

2. posms - gāzes novadīšanas sakārtošana

Īpašu maisītāju iegāde un uzstādīšana biogāzes stacijām ir dārgs piedāvājums. Sistēmu var padarīt lētāku, ierīkojot gāzes kanalizāciju. Tas sastāv no vertikāli uzstādīta polimēra kanalizācijas caurules, kurā ir izveidoti daudzi caurumi.

Aprēķinot drenāžas cauruļu garumu, jākoncentrējas uz plānoto bioreaktora uzpildes dziļumu. Cauruļu virsotnēm jābūt virs šī līmeņa.

Gāzes kanalizācijai varat izvēlēties metāla vai polimēru caurules. Pirmie ir stiprāki, bet pēdējie ir izturīgāki pret ķīmiskām ietekmēm. Labāk ir dot priekšroku polimēriem, jo metāls ātri sarūsēs un pūt

Jūs varat nekavējoties ielādēt substrātu gatavajā bioreaktorā. Tas ir pārklāts ar plēvi, lai fermentācijas procesā izdalītā gāze būtu zem neliela spiediena. Kad kupols ir gatavs, tas nodrošinās normālu biometāna padevi caur izplūdes cauruli.

3. posms - kupola un cauruļu uzstādīšana

Vienkāršākās biogāzes stacijas montāžas pēdējais posms ir kupola augšdaļas uzstādīšana. Kupola augstākajā punktā uzstādiet gāzes izplūdes cauruli un izstiepiet to līdz gāzes turētājs, bez kā jūs nevarat iztikt.

Bioreaktora konteiners ir noslēgts ar cieši noslēgtu vāku. Lai novērstu biometāna sajaukšanos ar gaisu, tiek uzstādīts ūdens blīvējums. Tas kalpo arī gāzes attīrīšanai. Jānodrošina atbrīvošanas vārsts, kas darbosies, ja spiediens fermentatorā ir pārāk augsts.

Lasiet vairāk par to, kā no kūtsmēsliem iegūt biogāzi šajā materiālā.

Bioreaktora brīvā telpa zināmā mērā kalpo kā gāzes krātuve, taču ar to nepietiek iekārtas drošai darbībai. Gāze ir jāpatērē pastāvīgi, pretējā gadījumā zem kupola ir iespējama eksplozija no pārmērīga spiediena

Bioreaktora sildīšanas metodes

Mikroorganismi, kas apstrādā substrātu, pastāvīgi atrodas biomasā, bet to intensīvai vairošanai tiem nepieciešama 38 grādu vai augstāka temperatūra.

Apkurei aukstajos periodos varat izmantot mājas apkures sistēmai pievienotu spirāli vai elektriskos sildītājus. Pirmā metode ir ekonomiskāka, tāpēc to izmanto biežāk.

Biogāzes stacija nav jāierok zemē, ir arī citi sakārtošanas varianti. No mucām samontētas sistēmas darbības piemērs ir parādīts zemāk esošajā videoklipā.

Vienkāršākais veids, kā organizēt apkuri no apakšas, ir izvilkt cauruli no apkures sistēmas, taču šāda siltummaiņa efektivitāte ir salīdzinoši zema. Labāk ir organizēt ārējo apkuri, ideālā gadījumā tvaiku, lai biomasa nepārkarstu

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Lai gan biogāzes iekārtu montāžā un sakārtošanā nav nekā sarežģīta, ir jābūt ārkārtīgi uzmanīgam pret detaļām. Kļūdas ir nepieņemamas, jo var izraisīt sprādzienus un iznīcināšanu. Piedāvājam video instrukcijas, kas palīdzēs izprast ražotņu dizainu, pareizi tās salikt un papildināt ar noderīgām ierīcēm ērtākai biogāzes izmantošanai.

Video ir aprakstīts, kā darbojas un darbojas standarta biogāzes stacija:

Pašdarinātas biogāzes stacijas piemērs. Video pamācība par sistēmas iestatīšanu ar savām rokām:

Video instrukcijas biogāzes stacijas montāžai no mucas:

Substrātu maisītāju ražošanas procesa apraksts:

Detalizēts paštaisītas gāzes krātuves darbības apraksts:

Lai cik vienkārša būtu privātmājai izvēlētā biogāzes iekārta, ar to nevajadzētu taupīt. Ja iespējams, labāk ir iegādāties saliekamo rūpniecisko bioreaktoru.

Ja nē, izgatavojiet to no augstas kvalitātes un ilgtspējīgiem materiāliem: polimēriem, betona vai nerūsējošā tērauda. Tas ļaus jums izveidot patiesi uzticamu un drošu gāzes apgādes sistēmu mājās.

Vai jums ir jautājumi par raksta tēmu, atklājāt trūkumus vai jums ir vērtīga informācija, ar kuru varat dalīties ar mūsu lasītājiem? Lūdzu, atstājiet savus komentārus, uzdodiet jautājumus, dalieties pieredzē.