طريقة الحصول على الغاز من السماد. طرق الإنتاج الذاتي للغاز الحيوي. مخطط التثبيت محلية الصنع

التكنولوجيا ليست جديدة. بدأت في التطور في القرن الثامن عشر، عندما اكتشف الكيميائي جان هيلمونت أن السماد ينبعث منه غازات قابلة للاشتعال.

واصل أليساندرو فولتا وهمفري ديفي بحثه، اللذين اكتشفا غاز الميثان في خليط الغاز. في نهاية القرن التاسع عشر في إنجلترا، تم استخدام الغاز الحيوي من السماد في مصابيح الشوارع. وفي منتصف القرن العشرين، تم اكتشاف البكتيريا التي تنتج غاز الميثان وسلائفه.

والحقيقة هي أن ثلاث مجموعات من الكائنات الحية الدقيقة تعمل بالتناوب في السماد، وتتغذى على فضلات البكتيريا السابقة. أول من يبدأ العمل هي البكتيريا الأسيتونيكية، التي تذيب الكربوهيدرات والبروتينات والدهون في الملاط.

بعد معالجة الإمداد الغذائي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية، يتم تشكيل الميثان والماء وثاني أكسيد الكربون. ونظرًا لوجود الماء، فإن الغاز الحيوي في هذه المرحلة غير قادر على الاحتراق - فهو يحتاج إلى تنقية، لذلك يتم تمريره عبر مرافق المعالجة.

ما هو الميثان الحيوي

الغاز الذي يتم الحصول عليه نتيجة تحلل الكتلة الحيوية للسماد هو نظير للغاز الطبيعي. وهو أخف من الهواء بمقدار مرتين تقريبًا، لذا فهو يرتفع دائمًا. وهذا ما يفسر تكنولوجيا الإنتاج الاصطناعي: يتم ترك مساحة حرة في الأعلى بحيث يمكن إطلاق المادة وتراكمها، ومن ثم يتم ضخها لاستخدامها لتلبية احتياجات الفرد الخاصة.

يؤثر الميثان بشكل كبير على ظاهرة الاحتباس الحراري - أكثر بكثير من ثاني أكسيد الكربون - 21 مرة. ولذلك، فإن تكنولوجيا معالجة السماد ليست وسيلة اقتصادية فحسب، بل هي أيضا وسيلة صديقة للبيئة للتخلص من النفايات الحيوانية.

يستخدم الميثان الحيوي لتلبية الاحتياجات التالية:

طبخ؛

في محركات الاحتراق الداخلي للسيارات.

لتدفئة منزل خاص.

ينتج الغاز الحيوي كمية كبيرة من الحرارة. 1 متر مكعب يعادل حرق 1.5 كجم من الفحم.

كيف يتم إنتاج الميثان الحيوي؟

ويمكن الحصول عليه ليس فقط من السماد، ولكن أيضًا من الطحالب والمواد النباتية والدهون وغيرها من النفايات الحيوانية وبقايا معالجة المواد الخام من محلات الأسماك. اعتمادًا على جودة المادة المصدر وقدرتها على الطاقة، يعتمد الناتج النهائي لخليط الغاز.

الحد الأدنى لكمية الغاز التي يتم الحصول عليها هو 50 متر مكعب لكل طن من روث الماشية. الحد الأقصى - 1300 متر مكعب بعد معالجة الدهون الحيوانية. محتوى الميثان يصل إلى 90٪.

أحد أنواع الغاز البيولوجي هو غاز مدافن النفايات. تتشكل أثناء تحلل القمامة في مدافن النفايات في الضواحي. يمتلك الغرب بالفعل معدات تعالج نفايات السكان وتحولها إلى وقود. كنوع من الأعمال، لديها موارد غير محدودة.

وتشمل قاعدة المواد الخام ما يلي:

الصناعات الغذائية؛

تربية الماشية؛

تربية الدواجن؛

مصايد الأسماك ومصانع التجهيز؛

الألبان.

إنتاج المشروبات الكحولية والقليلة الكحول.

تضطر أي صناعة إلى التخلص من نفاياتها - فهي باهظة الثمن وغير مربحة. في المنزل، بمساعدة تركيب صغير محلي الصنع، يمكنك حل العديد من المشكلات في وقت واحد: التدفئة المجانية للمنزل، وتخصيب الأرض بالمواد المغذية عالية الجودة المتبقية من معالجة السماد، وتحرير المساحة والقضاء على الروائح.

تكنولوجيا إنتاج الوقود الحيوي

جميع البكتيريا التي تشارك في تكوين الغاز الحيوي هي لاهوائية، أي أنها لا تحتاج إلى الأكسجين لتعمل. للقيام بذلك، يتم إنشاء خزانات تخمير مغلقة تماما، وأنابيب الخروج منها أيضا لا تسمح للهواء بالمرور من الخارج.

وبعد صب السائل الخام في الخزان ورفع درجة الحرارة إلى القيمة المطلوبة، تبدأ البكتيريا في العمل. يبدأ إطلاق غاز الميثان، الذي يرتفع من سطح الملاط. يتم إرساله إلى وسائد أو خزانات خاصة، وبعد ذلك يتم تصفيته وينتهي في أسطوانات الغاز.

تتراكم النفايات السائلة الناتجة عن البكتيريا في القاع، حيث يتم ضخها بشكل دوري وإرسالها للتخزين أيضًا. بعد ذلك، يتم ضخ جزء جديد من السماد إلى الخزان.

نظام درجة الحرارة لعمل البكتيريا

لتحويل السماد إلى غاز حيوي، من الضروري تهيئة الظروف المناسبة لعمل البكتيريا. يتم تنشيط بعضها عند درجات حرارة أعلى من 30 درجة - متوسطة الحجم. وفي الوقت نفسه، تكون العملية أبطأ ويمكن الحصول على المنتجات الأولى بعد أسبوعين.

تعمل البكتيريا المحبة للحرارة عند درجات حرارة تتراوح من 50 إلى 70 درجة. يتم تقليل الوقت اللازم للحصول على الغاز الحيوي من السماد إلى 3 أيام. وفي هذه الحالة تكون النفايات عبارة عن حمأة متخمرة تستخدم في الحقول كسماد للمحاصيل الزراعية. لا توجد كائنات دقيقة مسببة للأمراض والديدان الطفيلية والأعشاب الضارة في الحمأة، لأنها تموت عند تعرضها لدرجات حرارة عالية.

هناك نوع خاص من البكتيريا المحبة للحرارة يمكنه البقاء على قيد الحياة في بيئة تصل درجة حرارتها إلى 90 درجة. يتم إضافتها إلى المواد الخام لتسريع عملية التخمير.

يؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى انخفاض نشاط البكتيريا المحبة للحرارة أو المتوسطة. في المنازل الخاصة، يتم استخدام الميزوفيل في كثير من الأحيان، لأنها لا تحتاج إلى تسخين خاص للسائل وإنتاج الغاز أرخص. بعد ذلك، عند استلام الدفعة الأولى من الغاز، يمكن استخدامها لتسخين المفاعل بالكائنات الحية الدقيقة المحبة للحرارة.

مهم! لا تتحمل مولدات الميثان التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة، لذلك يجب أن تظل دافئة في الشتاء طوال الوقت.

كيفية تحضير المواد الخام للصب في المفاعل

لإنتاج الغاز الحيوي من السماد، ليست هناك حاجة لإدخال الكائنات الحية الدقيقة بشكل خاص في السائل، لأنها موجودة بالفعل في فضلات الحيوانات. كل ما تحتاجه هو الحفاظ على درجة الحرارة وإضافة محلول سماد جديد في الوقت المناسب. يجب أن يتم إعداده بشكل صحيح.

يجب أن تكون رطوبة المحلول 90٪ (قوام القشدة الحامضة السائلة) ،لذلك، يتم ملء الأنواع الجافة من البراز أولا بالماء - فضلات الأرانب، فضلات الخيول، فضلات الأغنام، فضلات الماعز.لا يحتاج روث الخنازير بشكله النقي إلى التخفيف لأنه يحتوي على الكثير من البول.

والخطوة التالية هي تحطيم المواد الصلبة للسماد. كلما كان الجزء أصغر، كلما تمكنت البكتيريا من معالجة الخليط بشكل أفضل وتم إطلاق المزيد من الغاز. ولهذا الغرض، تستخدم المنشآت محركًا يعمل باستمرار.فهو يقلل من خطر تشكل قشرة صلبة على سطح السائل.

هذه الأنواع من السماد التي تحتوي على أعلى نسبة حموضة مناسبة لإنتاج الغاز الحيوي. ويطلق عليهم أيضًا اسم لحم الخنزير والبقر البارد. يؤدي انخفاض الحموضة إلى إيقاف نشاط الكائنات الحية الدقيقة، لذلك من الضروري في البداية مراقبة المدة التي تستغرقها لمعالجة حجم الخزان بالكامل. ثم أضف الجرعة التالية.

تكنولوجيا تنقية الغاز

عند تحويل السماد إلى غاز حيوي يتم الحصول على ما يلي:

70% ميثان؛

30% ثاني أكسيد الكربون؛

1% شوائب من كبريتيد الهيدروجين والمركبات المتطايرة الأخرى.

ولكي يصبح الغاز الحيوي صالحا للاستخدام في المزرعة يجب تنظيفه من الشوائب. لإزالة كبريتيد الهيدروجين، يتم استخدام مرشحات خاصة. والحقيقة هي أن مركبات كبريتيد الهيدروجين المتطايرة التي تذوب في الماء تشكل حمضًا. يساهم في ظهور الصدأ على جدران المواسير أو الخزانات إذا كانت مصنوعة من المعدن.

يتم ضغط الغاز الناتج تحت ضغط 9-11 أجواء.

ويتم تغذيته في خزان من الماء، حيث تذوب الشوائب في السائل.

على المستوى الصناعي، يتم استخدام الجير أو الكربون المنشط، وكذلك المرشحات الخاصة للتنظيف.

كيفية تقليل محتوى الرطوبة

هناك عدة طرق للتخلص من شوائب الماء الموجودة في الغاز بنفسك. واحد منهم هو مبدأ لغو لا يزال.يقوم الأنبوب البارد بتوجيه الغاز إلى أعلى. يتكثف السائل ويتدفق إلى الأسفل. للقيام بذلك، يتم وضع الأنبوب تحت الأرض، حيث تنخفض درجة الحرارة بشكل طبيعي. ومع ارتفاعه، ترتفع درجة الحرارة أيضًا، ويدخل الغاز المجفف إلى منشأة التخزين.

الخيار الثاني هو ختم الماء.وبعد خروجه يدخل الغاز إلى وعاء به ماء ويتم تنظيفه من الشوائب هناك. تسمى هذه الطريقة بالمرحلة الواحدة، حيث يتم تنظيف الغاز الحيوي على الفور من جميع المواد المتطايرة والرطوبة باستخدام الماء.

مبدأ ختم الماء

ما هي المنشآت المستخدمة لإنتاج الغاز الحيوي؟

إذا كان من المقرر أن يتم التثبيت بالقرب من المزرعة، فإن الخيار الأفضل سيكون هيكلًا قابلًا للطي يمكن نقله بسهولة إلى موقع آخر. العنصر الرئيسي للتركيب هو مفاعل حيوي يتم فيه صب المواد الخام وتحدث عملية التخمير. الشركات الكبيرة تستخدم الدبابات حجم 50 متر مكعب.

وفي المزارع الخاصة، يتم بناء الخزانات الجوفية كمفاعل حيوي. يتم وضعها من الطوب في حفرة مُجهزة ومغطاة بالأسمنت. تزيد الخرسانة من سلامة الهيكل وتمنع دخول الهواء. يعتمد الحجم على كمية المواد الخام التي يتم الحصول عليها من الحيوانات الأليفة يوميًا.

تحظى الأنظمة السطحية أيضًا بشعبية كبيرة في المنزل. إذا رغبت في ذلك، يمكن تفكيك المنشأة ونقلها إلى موقع آخر، على عكس المفاعل الثابت تحت الأرض. يتم استخدام البراميل البلاستيكية أو المعدنية أو البولي فينيل كلورايد كخزانات.

حسب نوع التحكم هناك:

محطات أوتوماتيكية تتم فيها تعبئة وضخ المواد الخام للمخلفات دون تدخل بشري؛

ميكانيكية، حيث يتم التحكم في العملية برمتها يدويا.

باستخدام المضخة يمكنك تسهيل تفريغ الخزان الذي تسقط فيه النفايات بعد التخمير. يستخدم بعض الحرفيين المضخات لضخ الغاز من الوسائد (على سبيل المثال، الأنابيب الداخلية للسيارة) إلى منشأة المعالجة.

مخطط تركيب محلي الصنع لإنتاج الغاز الحيوي من السماد

قبل إنشاء مصنع للغاز الحيوي في موقعك، عليك أن تتعرف على المخاطر المحتملة التي قد تتسبب في انفجار المفاعل. الشرط الرئيسي هو غياب الأكسجين.

الميثان هو غاز متفجر ويمكن أن يشتعل، ولكن للقيام بذلك يجب تسخينه فوق 500 درجة. إذا اختلط الغاز الحيوي بالهواء، فسينشأ ضغط زائد، مما سيؤدي إلى تمزق المفاعل. قد تتشقق الخرسانة ولن تكون مناسبة للاستخدام مرة أخرى.

فيديو: الغاز الحيوي من فضلات الطيور

لمنع الضغط من تمزيق الغطاء، استخدم ثقل موازن، وحشية واقية بين الغطاء والخزان. الحاوية ليست مملوءة بالكامل - يجب أن تكون موجودة على الأقل حجم 10% لإطلاق الغاز.أفضل - 20٪.

لذلك، لإنشاء مفاعل حيوي بجميع الملحقات الموجودة على موقعك، تحتاج إلى:

من الجيد اختيار مكان بحيث يكون بعيدًا عن السكن (لا تعرف أبدًا).

احسب الكمية التقديرية للسماد الذي تنتجه الحيوانات يوميًا. كيفية العد - اقرأ أدناه.

حدد مكان وضع أنابيب التحميل والتفريغ، بالإضافة إلى أنبوب لتكثيف الرطوبة في الغاز الناتج.

حدد موقع خزان النفايات (الأسمدة افتراضيًا).

حفر حفرة على أساس حسابات كمية المواد الخام.

حدد حاوية ستكون بمثابة خزان للسماد وقم بتثبيتها في الحفرة. إذا تم التخطيط لمفاعل خرساني، فسيتم ملء الجزء السفلي من الحفرة بالخرسانة، وتصطف الجدران بالطوب وتلصق بقذائف الهاون الخرسانية. بعد ذلك، عليك أن تعطيه الوقت حتى يجف.

يتم أيضًا إغلاق الوصلات بين المفاعل والأنابيب في مرحلة وضع الخزان.

تجهيز فتحة لفحص المفاعل. يتم وضع حشية محكمة الغلق بينهما.

إذا كان المناخ باردًا، فقبل صب الخرسانة أو تركيب خزان بلاستيكي، فكر في طرق تسخينه. يمكن أن تكون هذه أجهزة تسخين أو شريطًا يستخدم في تقنية "الأرضية الدافئة".

في نهاية العمل، تحقق من المفاعل عن التسريبات.

حساب كمية الغاز

من طن واحد من السماد يمكنك الحصول على حوالي 100 متر مكعب من الغاز. سؤال: ما هي كمية القمامة التي تنتجها الحيوانات الأليفة يوميًا؟

الدجاج - 165 جرامًا يوميًا؛

بقرة - 35 كجم؛

الماعز - 1 كجم؛

حصان - 15 كجم؛

الأغنام - 1 كجم؛

خنزير – 5 كجم.

اضرب هذه الأرقام بعدد الرؤوس وستحصل على الجرعة اليومية من البراز المراد معالجتها.

ويأتي المزيد من الغاز من الأبقار والخنازير. إذا أضفت نباتات قوية مثل الذرة، البنجر، والدخن إلى الخليط، فإن كمية الغاز الحيوي ستزداد. تتمتع نباتات المستنقعات والطحالب بإمكانات كبيرة.

أعلى مستوى هو النفايات الناتجة عن مصانع تجهيز اللحوم. إذا كانت هناك مثل هذه المزارع في مكان قريب، فيمكننا التعاون وتركيب مفاعل واحد للجميع. فترة الاسترداد للمفاعل الحيوي هي 1-2 سنوات.

نفايات الكتلة الحيوية بعد إنتاج الغاز

بعد معالجة السماد في المفاعل، يكون المنتج الثانوي هو الحمأة الحيوية. أثناء المعالجة اللاهوائية للنفايات، تقوم البكتيريا بإذابة حوالي 30% من المواد العضوية. يتم تحرير الباقي دون تغيير.

المادة السائلة هي أيضًا منتج ثانوي لتخمر الميثان وتستخدم أيضًا في الزراعة لتغذية الجذور.

ثاني أكسيد الكربون هو جزء من النفايات التي يسعى منتجو الغاز الحيوي إلى إزالتها. ولكن إذا قمت بإذابته في الماء، فقد يكون هذا السائل مفيدًا أيضًا.

الاستفادة الكاملة من منتجات مصنع الغاز الحيوي

من أجل الاستفادة الكاملة من المنتجات التي تم الحصول عليها بعد معالجة السماد، من الضروري الحفاظ على الدفيئة. أولا، يمكن استخدام الأسمدة العضوية لزراعة الخضروات على مدار العام، والتي سيكون إنتاجها مستقرا.

ثانيا، يستخدم ثاني أكسيد الكربون كسماد - جذري أو ورقي، ويبلغ إنتاجه حوالي 30٪. تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون من الهواء وفي نفس الوقت تنمو بشكل أفضل وتكتسب كتلة خضراء.إذا قمت باستشارة الخبراء في هذا المجال، فسوف يساعدونك في تركيب المعدات التي تحول ثاني أكسيد الكربون من الحالة السائلة إلى مادة متطايرة.

فيديو: الغاز الحيوي في يومين

والحقيقة هي أنه للحفاظ على مزرعة الماشية، يمكن أن تكون موارد الطاقة التي تم الحصول عليها كثيرا، خاصة في فصل الصيف، عندما لا تكون هناك حاجة لتدفئة الحظيرة أو الخنازير.

لذلك، يوصى بالانخراط في نشاط مربح آخر - دفيئة صديقة للبيئة. ويمكن تخزين المنتجات المتبقية في غرف مبردة - باستخدام نفس الطاقة. يمكن تشغيل التبريد أو أي معدات أخرى بالكهرباء المولدة بواسطة بطارية الغاز.

استخدم كسماد

بالإضافة إلى إنتاج الغاز، يعد المفاعل الحيوي مفيدًا لأن النفايات تستخدم كأسمدة قيمة، والتي تحتفظ تقريبًا بكل النيتروجين والفوسفات. عند إضافة السماد إلى التربة، يتم فقدان 30-40% من النيتروجين بشكل لا رجعة فيه.

وللحد من فقدان المواد النيتروجينية، تتم إضافة فضلات جديدة إلى التربة، ولكن الميثان المنبعث يؤدي إلى إتلاف نظام جذر النباتات. وبعد معالجة السماد، يستخدم الميثان لاحتياجاته الخاصة، ويتم الحفاظ على جميع العناصر الغذائية.

بعد التخمير، يتحول البوتاسيوم والفوسفور إلى شكل مخلب، والذي تمتصه النباتات بنسبة 90٪. إذا نظرت إلى الأمر بشكل عام، ومن ثم يمكن أن يحل طن واحد من السماد المخمر محل 70 - 80 طنًا من فضلات الحيوانات العادية.

تحافظ المعالجة اللاهوائية على كل النيتروجين الموجود في السماد، وتحوله إلى شكل أمونيوم، مما يزيد من إنتاجية أي محصول بنسبة 20%.

هذه المادة ليست خطرة على نظام الجذر ويمكن تطبيقها قبل أسبوعين من زراعة المحاصيل في أرض مفتوحة، بحيث يتوفر للمواد العضوية الوقت الكافي لتتم معالجتها بواسطة الكائنات الحية الدقيقة الهوائية في التربة.

قبل الاستخدام، يتم تخفيف الأسمدة الحيوية بالماء. بنسبة 1:60. كل من الأجزاء الجافة والسائلة مناسبة لهذا الغرض، والتي تذهب أيضًا بعد التخمير إلى خزان نفايات المواد الخام.

يحتاج الهكتار الواحد من 700 إلى 1000 كجم/لتر من الأسمدة غير المخففة. مع الأخذ في الاعتبار أنه يتم الحصول على ما يصل إلى 40 كجم من الأسمدة من متر مكعب واحد من مساحة المفاعل يوميًا، وفي شهر واحد، يمكنك توفير ليس فقط قطعة الأرض الخاصة بك، ولكن أيضًا قطعة أرض جارك، عن طريق بيع المواد العضوية.

ما هي العناصر الغذائية التي يمكن الحصول عليها بعد معالجة السماد؟

القيمة الرئيسية للسماد المخمر كسماد هو وجود الأحماض الدبالية، والتي، مثل القشرة، تحتفظ بأيونات البوتاسيوم والفوسفور. تتأكسد العناصر النزرة في الهواء أثناء التخزين طويل الأمد، وتفقد صفاتها المفيدة، ولكن أثناء المعالجة اللاهوائية، على العكس من ذلك، تكتسب.

للهيومات تأثير إيجابي على التركيب الفيزيائي والكيميائي للتربة.ونتيجة لإضافة المواد العضوية، تصبح حتى أثقل أنواع التربة أكثر نفاذية للرطوبة. بالإضافة إلى ذلك، توفر المواد العضوية الغذاء لبكتيريا التربة. كما أنها تعالج البقايا التي "لم تأكلها" اللاهوائيات وتطلق الأحماض الدبالية. ونتيجة لهذه العملية، تتلقى النباتات العناصر الغذائية التي يتم امتصاصها بالكامل.

بالإضافة إلى العناصر الرئيسية - النيتروجين والبوتاسيوم والفوسفور - يحتوي الأسمدة الحيوية على عناصر دقيقة.لكن كميتها تعتمد على مصدر المادة - أصل نباتي أو حيواني.

طرق تخزين الحمأة

من الأفضل تخزين السماد المخمر جافًا. وهذا يجعلها أكثر ملاءمة للتعبئة والنقل. تفقد المادة الجافة خصائص أقل فائدة ويمكن تخزينها مغلقة. على الرغم من أن هذا الأسمدة لا يتدهور على الإطلاق على مدار العام، إلا أنه يجب بعد ذلك إغلاقه في كيس أو حاوية.

يجب تخزين الأشكال السائلة في حاويات مغلقة بغطاء محكم لمنع تسرب النيتروجين.

المشكلة الرئيسية لمنتجي الأسمدة الحيوية هي التسويق في فصل الشتاء، عندما تكون النباتات في حالة سبات. وفي السوق العالمية، تتراوح تكلفة الأسمدة من هذه النوعية حول 130 دولارًا للطن. إذا قمت بإعداد خط لتعبئة المركزات، فيمكنك دفع ثمن مفاعلك في غضون عامين.

تطبيق السماد السائل على التربة - مزايا وعيوب الطريقة

-> التصنيع والبناء والزراعة

الغاز الحيوي من السماد: بسيط واقتصادي وصديق للبيئة

أعتقد أن المادة المقترحة ستكون ذات فائدة للمزارعين. إن التكنولوجيا الموصوفة لإنتاج الغاز الحيوي من المواد الطبيعية (في هذه الحالة، من السماد)، بشكل عام، تسمح أولاً وقبل كل شيء بالتخلص بشكل غير مؤلم من منتجات النفايات الحيوانية غير الآمنة، وعندها فقط تكون وسيلة للحصول على مصدر غير مكلف نسبيًا وقود. ومع ذلك، دعونا نأخذ الأمر بالترتيب.

وبطبيعة الحال، يعتبر روث الخيول أو البقر التقليدي، المنكه بسخاء بالقش من الفراش، سمادًا قيمًا. لكن السماد في مزرعة الخنازير الحديثة مختلف تمامًا. يتم غسل السماد الموجود في المبنى بالماء، وتزداد كمية النفايات الناتجة عن ذلك عدة مرات، ولكن تركيز المواد الجافة - أي. على وجه التحديد ما يحدد قيمة السماد كسماد يتم تقليله حرفيًا إلى الصفر تقريبًا. من حيث المبدأ، يمكن استخدامه، ولكن ...

وفي الوقت نفسه، يجب تخزين كل هذه الكمية الهائلة من الملاط في مكان ما، على الأقل في فصل الشتاء، عندما لا يتم استخدام الأسمدة. من الضروري أيضًا الحفاظ على السماد من أجل تحييد الميكروبات المسببة للأمراض وبذور الحشائش الموجودة دائمًا فيه والتي ستبدأ على الفور في النمو بعد وضعها على التربة. بالإضافة إلى ذلك، من الصعب جدًا منع السماد السائل من التسرب إلى الأرض وإلى المياه الجوفية وإلى الأنهار. ولا توجد طريقة لتجنب الرائحة الكريهة المنبعثة من مرافق التخزين هذه. اليوم، أصبح التخلص من نفايات السماد مشكلة خطيرة في جميع أنحاء البلاد.

إن طريقة تحييد السماد، مثل أي بقايا عضوية أخرى، معروفة منذ فترة طويلة - وهذا هو التسميد. يتم وضع النفايات في أكوام، حيث تتحلل تدريجيا تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة. في هذه الحالة، ترتفع درجة حرارة الكومة إلى حوالي 60 درجة مئوية وتحدث البسترة الطبيعية - تموت معظم الميكروبات المسببة للأمراض وبيض الديدان الطفيلية، وتفقد بذور الحشائش حيويتها.

ومع ذلك، فإن جودة الأسمدة تعاني: ما يصل إلى 40٪ من النيتروجين الموجود فيه يختفي والكثير من الفوسفور. يتم فقدان الطاقة أيضا، لأن الحرارة المتولدة تضيع، والسماد، بالمناسبة، يحتوي على ما يقرب من نصف الطاقة الموردة للمزرعة بالأعلاف. بشكل عام، النفايات الناتجة عن مزارع الخنازير ليست مناسبة للسماد، لأنها سائلة للغاية.

ولكن هناك طريقة أخرى لمعالجة المواد العضوية - اللاهوائية، دون الوصول إلى الهواء. هذه هي بالضبط العملية التي تحدث في المفاعل البيولوجي الطبيعي - معدة جميع الكائنات الحية. تنتج نفس البقرة ما يصل إلى 500 لتر من غاز الميثان يوميًا؛ من إجمالي إنتاج الميثان على الأرض ما يقرب من الربع - 100-200 مليون طن سنويا! - له أصل "حيواني".

بالمقارنة مع التحلل الهوائي أثناء التسميد، تكون العملية أبطأ، ولكنها أكثر اقتصادا بكثير، دون فقدان الطاقة غير الضروري. والمنتج النهائي هو الغاز الحيوي، الذي يحتوي على 60% إلى 70% من غاز الميثان، والذي يطلق عند حرقه قدراً من الحرارة يعادل ما يطلقه كيلوغرام من الفحم، وأكثر من ضعف كيلوغرام من الحطب.

بهذه الطريقة، تتم معالجة نفس السماد السائل من مزرعة الخنازير بشكل مثالي: بعد المرور عبر المفاعل الحيوي، يتحول هذا الملاط النتن إلى سماد ممتاز.

يمكن شراء معدات معالجة السماد السائل وتحويله إلى غاز حيوي جاهزة، في الواقع، تقوم المزارع الكبيرة بذلك، ولكن بالنسبة للمزارع الواحد، يكون من المربح أكثر بكثير بناء مثل هذا المفاعل الحيوي لمعالجة السماد وتحويله إلى غاز حيوي بمفرده، ولحسن الحظ، ليس كذلك؛ هذا صعب.

كيف يعمل المفاعل الحيوي؟

يحدث تخمير السماد في ظل ظروف لاهوائية (خالية من الأكسجين) عند درجة حرارة 30-55 درجة مئوية (40 درجة مئوية على النحو الأمثل). مدة التخمير 12 يومًا على الأقل. يمكنك استخدام كل من السماد العادي والسائل بدون فراش، والذي يمكن ضخه بسهولة في المفاعل الحيوي.

أثناء التخمير، يتم الاحتفاظ بالنيتروجين والفوسفور بالكامل في السماد. وتبقى كتلة السماد دون تغيير تقريبًا، باستثناء الماء المتبخر الذي يتحول إلى غاز حيوي. تتحلل المادة العضوية للسماد بنسبة 30-40%؛ يتم تدمير المركبات المتحللة بسهولة في الغالب - الدهون والبروتينات والكربوهيدرات - بينما يتم الحفاظ على المكونات الرئيسية المكونة للدبال - السليلوز واللجنين - بالكامل. ومن خلال إطلاق الميثان وثاني أكسيد الكربون، يتم تحسين نسبة C/N. تزداد نسبة نيتروجين الأمونيا. يكون تفاعل الأسمدة العضوية الناتجة قلويًا (الرقم الهيدروجيني 7.2-7.8)، مما يجعل هذا الأسمدة ذو قيمة خاصة للتربة الحمضية. بالمقارنة مع الأسمدة التي يتم الحصول عليها من السماد بالطريقة المعتادة، يزيد العائد بنسبة 10-15٪.

يحتوي الغاز الحيوي الناتج بكثافة 1.2 كجم/م3 (كثافة الهواء 0.93) على التركيبة التالية (%): الميثان - 65، ثاني أكسيد الكربون - 34، الغازات المرتبطة - حتى 1 (بما في ذلك كبريتيد الهيدروجين - حتى 0.1). يمكن أن يختلف محتوى الميثان اعتمادًا على تركيبة الركيزة والتكنولوجيا بنسبة 55-75%. يبلغ محتوى الماء في الغاز الحيوي عند 40 درجة مئوية 50 جم/م3؛ عند تبريد الغاز الحيوي، فإنه يتكثف، ومن الضروري اتخاذ تدابير لإزالة المكثفات (تجفيف الغاز، ووضع الأنابيب مع المنحدر المطلوب، وما إلى ذلك). تبلغ كثافة الطاقة للغاز الناتج 23 مللي جول/م3، أو 5500 كيلو كالوري/م3.

قليلا عن الأرقام والفوائد

على سبيل المثال، يستطيع مفاعل بحجم 75 مترًا مكعبًا معالجة جميع النفايات من مزرعة تضم 2500 خنزير "بسهولة"، مما يمنح المالك سمادًا عالي الجودة ومن 300 إلى 500 متر مكعب من الغاز يوميًا. بالإضافة إلى ذلك، اليوم هي التكنولوجيا الوحيدة لمعالجة وتطهير نفايات الخنازير التي تدفع ثمنها بنفسها. علاوة على ذلك، فهو لا يؤتي ثماره في الغاز الحيوي الناتج في حد ذاته، بل في رفاهية البيئة، وإلا فسوف يكون من الضروري بناء مرافق تخزين السماد ومحطات المعالجة. بالإضافة إلى ذلك، دعونا لا ننسى السماد المعالج باعتباره سمادًا جيدًا جاهزًا، مما يعني أنه سيتم استخدام كميات أقل من مبيدات الأعشاب. الغاز الحيوي في حد ذاته أشبه بتطبيق مجاني: جميل، لكنه ليس ضروريًا.

ولهذا السبب ليس من السهل حساب الكفاءة الاقتصادية لهذه التكنولوجيا. وعادةً ما يحسبونها على أساس الغاز الحيوي المنتج: تكاليف كثيرة، وكمية كبيرة من الغاز المنتج، والكمية المقابلة من وقود الديزل تكلف الكثير. والنتيجة النهائية مربحة، ولكن فترة الاسترداد ليست قياسية. ولكن على أية حال، فإن الغاز الحيوي الناتج يكفي لتوفير ما يصل إلى نصف احتياجات الطاقة لمزرعة متوسطة، بما في ذلك التدفئة والمياه الساخنة، ونتيجة لذلك، يقلل بشكل كبير من تكاليف الطاقة في الإنتاج الزراعي، مما يجعله أكثر صداقة للبيئة وأكثر هدرًا -حر.

ستكون الصورة أكثر اكتمالا وجاذبية إذا أضفنا التأثير البيئي إلى تأثير الطاقة الناتج، وتحويله إلى أموال. لكن لم يتوصل أحد بعد إلى كيفية القيام بذلك.

مصنع إنتاج الغاز الحيوي (مفاعل حيوي)

يمكن بناء مصنع لإنتاج الغاز الحيوي في أي مزرعة باستخدام المواد المتاحة.

أساس مصنع الغاز الحيوي هو حاوية مغلقة مع مبادل حراري (سائل تبريد - ماء ساخن إلى 50-60 درجة مئوية)، وأجهزة لإدخال وإخراج السماد وإزالة الغاز. يتم تحديد تصميم التثبيت نفسه إلى حد كبير حسب الظروف المحلية وتوافر المواد.

بالنسبة للتركيبات الصغيرة، الحل الأكثر منطقية هو استخدام خزانات الوقود المحررة. يوضح الشكل رسمًا تخطيطيًا لمفاعل حيوي يعتمد على خزان وقود قياسي بحجم 50 مترًا مكعبًا. يمكن أن تكون الأقسام الداخلية مصنوعة من المعدن أو الطوب. وتتمثل مهمتها الرئيسية في توجيه تدفق السماد وإطالة مساره داخل المفاعل، وتشكيل نظام من الأوعية المتصلة. في الرسم البياني أعلاه، يتم عرض الأقسام بشكل مشروط، ويعتمد عددها وموضعها على خصائص السماد - السيولة، وكمية القمامة.

لتحديد حجم المفاعل الحيوي، من الضروري البدء من كمية السماد، والتي تعتمد على عدد ووزن الحيوانات وعلى طريقة إزالتها: عند تنظيف السماد، فإن الكمية الإجمالية لمياه الصرف الصحي تزيد عدة مرات، والتي أمر غير مرغوب فيه، لأنه يتطلب زيادة في تكاليف الطاقة للتدفئة. إذا كانت كمية النفايات اليومية معروفة، فيمكن تحديد الحجم المطلوب للمفاعل عن طريق ضرب هذه الكمية في 12 (حيث أن 12 يومًا هي الحد الأدنى لفترة الاحتفاظ بالسماد) وزيادة القيمة الناتجة بنسبة 10% (حيث يجب أن يكون المفاعل مليئة الركيزة بنسبة 90٪).

يمكنك تسخين الركيزة إلى 40 درجة مئوية بطرق مختلفة. من الأنسب استخدام أجهزة تسخين المياه بالغاز AGV-80 أو AGV-120 لهذا الغرض، والمجهزة بمعدات أوتوماتيكية للحفاظ على درجة حرارة سائل التبريد. عند تغذية الجهاز بالغاز الحيوي المنتج (بدلاً من الغاز الطبيعي)، يجب تعديله عن طريق تقليل إمداد الهواء. لتقليل فقدان الحرارة، يجب عزل المفاعل الحيوي بعناية. هنا، هناك خيارات مختلفة ممكنة: على وجه الخصوص، يمكنك بناء إطار خفيف حوله مملوء بالصوف الزجاجي، وتطبيق طبقة من رغوة البولي يوريثان على المفاعل، وما إلى ذلك.

عند بدء تشغيل مفاعل حيوي، من الضروري ملء 90٪ من الحجم بالركيزة والاحتفاظ بها لمدة 12 يومًا على الأقل، وبعد ذلك يمكن تغذية أجزاء جديدة من الركيزة إلى المفاعل، واستخراج الكميات المقابلة من المنتج المخمر.

إذا كانت هناك عدة مزارع صغيرة أو مزارع فردية قريبة، فإن الخيار الأكثر منطقية هو تنظيم معالجة مركزية مشتركة للنفايات وتزويد الغاز الحيوي الناتج مرة أخرى إلى المزارع أو المزارع عبر خطوط الأنابيب. وبالمناسبة، فإن ضغط الغاز الناتج في المفاعل الحيوي (100-300 ملم من عمود الماء) يكفي لتزويده على مسافة عدة مئات من الأمتار دون منفاخ غاز أو ضواغط.

وبطبيعة الحال، فإن بناء وتركيب حتى مفاعل صغير لإنتاج الغاز الحيوي لن يتم دون الحصول على الموافقات. يجب أن تحتوي الوثائق المقدمة إلى السلطات الإشرافية ذات الصلة على: مخطط تكنولوجي للتركيب، وخطة تخطيط للمفاعل الحيوي ومولد الحرارة، وتدفقات الطاقة والمنتجات، وخطوط الأنابيب، ومخطط لتوصيل المضخة وتركيبات الإضاءة، وتقديرات التكلفة. ستحتاج الخطة العامة للمزرعة أيضًا إلى إظهار خطوط الأنابيب الرئيسية وطرق الوصول وموانع الصواعق. عند إنشاء مفاعل حيوي وتشغيله، من الضروري الالتزام بالقواعد واللوائح الخاصة بالعمل مع منشآت حرق الغاز الطبيعي. من الضروري توفير التهوية في مرحلة التصميم، والتي يجب أن توفر ثمانية تبادلات للهواء في الساعة في غرفة يصل حجمها إلى 300 متر مكعب. يجب تنسيق التوثيق الخاص بمثل هذا الكائن مع خدمات فحص الغاز والصرف الصحي والحماية من الحرائق وإدارة الإطفاء.

تطبيق الغاز الحيوي في المزرعة

حسنًا، دعونا الآن نرى ما هي الفوائد الاقتصادية التي يمكن أن يجلبها لك مصنع إنتاج الغاز الحيوي شخصيًا.

الإنتاجية اليومية التقريبية للمفاعل عند تحميل السماد مع محتوى المادة الجافة بنسبة 4-8٪ هي حجمين من الغاز لكل حجم مفاعل، أي. مفاعل حيوي بحجم 50 مترًا مكعبًا سينتج 100 متر مكعب من الغاز الحيوي يوميًا. وتبلغ حصة الغاز "التجاري" حوالي 70 مترا مكعبا في المتوسط، والباقي يذهب إلى التدفئة التكنولوجية للمنشأة نفسها. ويبلغ حجم إنتاج الغاز الحيوي السنوي حوالي 25 ألف متر مكعب، أي ما يعادل 16.75 طن من الوقود السائل. مربحة؟ بالطبع!

وهذا لا يأخذ في الاعتبار حتى تكلفة السماد المعالج المنقى كسماد.

تقريبًا، تتيح لك معالجة السماد "الخالي من الفراش" من 10 رؤوس من الماشية الحصول على حوالي 20 مترًا مكعبًا من الغاز الحيوي يوميًا، من 10 خنازير - 1-3 متر مكعب، من 10 أغنام - 1-1.2 متر مكعب، من 10 أرانب - 0.4-0.6 متر مكعب. بالمناسبة، فإن متطلبات الغاز لمنزل أسرة واحدة، بما في ذلك التدفئة وإمدادات المياه الساخنة، تبلغ في المتوسط 10 أمتار مكعبة. يوميًا، ولكن يمكن أن تختلف بشكل كبير اعتمادًا على جودة العزل الحراري للمنزل.

يمكن استخدام الحرارة الناتجة عن حرق الغاز الحيوي، بالإضافة إلى تسخين المياه (التدفئة وإمدادات المياه الساخنة) والطهي، وكذلك لتدفئة الدفيئات الزراعية، وفي الصيف، عندما يكون الغاز الحيوي متوفرًا بكثرة، لتجفيف القش والأعلاف الأخرى. ويمكن أيضًا استخدام الغاز الحيوي لتوليد الكهرباء، لكن هذا أقل ربحية من الناحية الاقتصادية.

الاتجاه الآخر لاستخدام الغاز الحيوي هو استخدام ثاني أكسيد الكربون الذي يحتوي عليه بنسبة 34٪ تقريبًا. ومن خلال استخلاص ثاني أكسيد الكربون عن طريق الغسيل (على عكس الميثان، فهو يذوب في الماء)، ويمكن توفيره للدفيئات الزراعية، حيث يعمل "كسماد للهواء"، مما يزيد من إنتاجية النبات.

بناءً على مواد من http://www.newchemistry.ru

بيئة الاستهلاك. العقارات: تواجه المزارع سنوياً مشكلة التخلص من السماد. لقد تم إهدار الأموال الكبيرة اللازمة لتنظيم إزالتها ودفنها. ولكن هناك طريقة تتيح لك ليس فقط توفير أموالك، بل أيضًا جعل هذا المنتج الطبيعي يخدمك لصالحك.

يواجه المزارعون سنويا مشكلة التخلص من السماد. لقد تم إهدار الأموال الكبيرة اللازمة لتنظيم إزالتها ودفنها. ولكن هناك طريقة تتيح لك ليس فقط توفير أموالك، بل أيضًا جعل هذا المنتج الطبيعي يخدمك لصالحك. لقد بدأ أصحاب الثروات منذ فترة طويلة في تطبيق التكنولوجيا البيئية التي تتيح الحصول على الغاز الحيوي من السماد واستخدام النتيجة كوقود.

حول فوائد استخدام التكنولوجيا الحيوية

إن تكنولوجيا إنتاج الغاز الحيوي من مصادر طبيعية مختلفة ليست جديدة. بدأت الأبحاث في هذا المجال في نهاية القرن الثامن عشر وتطورت بنجاح في القرن التاسع عشر. وفي الاتحاد السوفييتي تم إنشاء أول مصنع للطاقة الحيوية في الأربعينيات من القرن الماضي.

تتيح تكنولوجيا تحويل السماد إلى غاز حيوي تقليل كمية انبعاثات الميثان الضارة في الغلاف الجوي والحصول على مصدر إضافي للطاقة الحرارية

لقد تم استخدام التكنولوجيا الحيوية منذ فترة طويلة في العديد من البلدان، ولكنها تكتسب اليوم أهمية خاصة. بسبب الوضع البيئي المتدهور على الكوكب وارتفاع تكلفة الطاقة، يتجه الكثيرون اهتمامهم إلى مصادر بديلة للطاقة والحرارة.

بالطبع، السماد هو سماد قيم للغاية، وإذا كان هناك بقرتان في المزرعة، فلا توجد مشاكل في استخدامه. الأمر مختلف عندما يتعلق الأمر بالمزارع التي تحتوي على حيوانات كبيرة ومتوسطة الحجم، حيث يتم إنتاج أطنان من المواد البيولوجية ذات الرائحة الكريهة والمتعفنة سنويًا.

لكي يتحول السماد إلى سماد عالي الجودة، هناك حاجة إلى مناطق ذات نظام درجة حرارة معين، وهذه تكلفة إضافية. ولذلك، يقوم العديد من المزارعين بتخزينه أينما استطاعوا ومن ثم أخذه إلى الحقول.

إذا لم يتم استيفاء شروط التخزين، فإن ما يصل إلى 40٪ من النيتروجين والجزء الأكبر من الفوسفور يتبخر من السماد، مما يؤدي إلى تفاقم مؤشرات الجودة بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، يتم إطلاق غاز الميثان في الغلاف الجوي، مما له تأثير سلبي على الوضع البيئي للكوكب.

اعتمادا على حجم المواد الخام التي يتم إنتاجها يوميا، ينبغي تحديد أبعاد التثبيت ودرجة التشغيل الآلي لها

إن التكنولوجيات الحيوية الحديثة لا تجعل من الممكن فقط تحييد التأثيرات الضارة لغاز الميثان على البيئة، بل وأيضاً جعله يخدم مصلحة البشر، في حين يجني فوائد اقتصادية كبيرة. نتيجة لمعالجة السماد، يتم تشكيل الغاز الحيوي، والذي يمكن بعد ذلك الحصول على آلاف كيلووات من الطاقة، وتمثل نفايات الإنتاج سمادًا لاهوائيًا قيمًا للغاية.

ما هو الغاز الحيوي

والغاز الحيوي مادة متطايرة ليس لها لون ولا رائحة، وتحتوي على ما يصل إلى 70% من الميثان. من حيث الجودة فهو يقترب من النوع التقليدي للوقود - الغاز الطبيعي. له قيمة حرارية جيدة؛ 1 متر مكعب من الغاز الحيوي ينبعث منه نفس القدر من الحرارة التي يتم الحصول عليها من احتراق كيلوغرام ونصف من الفحم.

نحن ندين بتكوين الغاز الحيوي للبكتيريا اللاهوائية، التي تعمل بنشاط على تحلل المواد الخام العضوية، والتي تشمل روث حيوانات المزرعة، وفضلات الطيور، وأي نفايات نباتية.

وفي الإنتاج الذاتي للغاز الحيوي، يمكن استخدام فضلات الطيور ومخلفات الماشية الصغيرة والكبيرة. يمكن استخدام المواد الخام في شكل نقي أو في شكل خليط بما في ذلك العشب وأوراق الشجر والورق القديم

لتنشيط العملية، من الضروري خلق ظروف مواتية لحياة البكتيريا. يجب أن تكون مشابهة لتلك التي تتطور فيها الكائنات الحية الدقيقة في خزان طبيعي - في معدة الحيوانات، حيث يكون الجو دافئا ولا يوجد أكسجين. في الواقع، هذان هما الشرطان الرئيسيان اللذان يساهمان في التحول المعجزة للسماد المتعفن إلى وقود صديق للبيئة وأسمدة قيمة.

آلية تكوين الغاز من المواد الخام العضوية

لإنتاج الغاز الحيوي، تحتاج إلى مفاعل مغلق دون الوصول إلى الهواء، حيث ستتم عملية تخمير السماد وتحلله إلى مكونات:

الميثان (حتى 70٪).
ثاني أكسيد الكربون (حوالي 30%).
مواد غازية أخرى (1-2%).

ترتفع الغازات الناتجة إلى أعلى الحاوية، حيث يتم ضخها بعد ذلك، ويستقر المنتج المتبقي - سماد عضوي عالي الجودة، والذي احتفظ، نتيجة للمعالجة، بجميع المواد القيمة الموجودة في السماد - النيتروجين والفوسفور، وفقدت جزءا كبيرا من الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض.

يجب أن يكون لمفاعل إنتاج الغاز الحيوي تصميم مغلق تمامًا ولا يوجد فيه أكسجين، وإلا فإن عملية تحلل السماد ستكون بطيئة للغاية

الشرط الثاني المهم للتحلل الفعال للسماد وتكوين الغاز الحيوي هو الامتثال لنظام درجة الحرارة. يتم تنشيط البكتيريا المشاركة في العملية عند درجات حرارة تصل إلى +30 درجة. علاوة على ذلك، يحتوي السماد على نوعين من البكتيريا:

ميسوفيلي. يحدث نشاط حياتهم عند درجة حرارة +30 - +40 درجة.
محب للحرارة. لإعادة إنتاجها، من الضروري الحفاظ على نظام درجة الحرارة +50 (+60) درجة.

يعتمد وقت معالجة المواد الخام في المنشآت من النوع الأول على تركيبة الخليط ويتراوح من 12 إلى 30 يومًا. وفي الوقت نفسه، ينتج لتر واحد من مساحة المفاعل المفيدة لترين من الوقود الحيوي. عند استخدام تركيبات من النوع الثاني، يتم تقليل وقت إنتاج المنتج النهائي إلى ثلاثة أيام، وتزيد كمية الغاز الحيوي إلى 4.5 لتر.

كفاءة النباتات المحبة للحرارة مرئية للعين المجردة، ومع ذلك، فإن تكلفة صيانتها مرتفعة للغاية، لذلك قبل اختيار طريقة أو أخرى لإنتاج الغاز الحيوي، تحتاج إلى حساب كل شيء بعناية فائقة (انقر للتكبير)

على الرغم من أن كفاءة النباتات المحبة للحرارة أعلى بعشرات المرات، إلا أنها تستخدم بشكل أقل تواترا، لأن الحفاظ على درجات حرارة عالية في المفاعل يرتبط بارتفاع التكاليف. تعد صيانة وصيانة النباتات من النوع المتوسط التكلفة أرخص، لذلك تستخدمها معظم المزارع لإنتاج الغاز الحيوي.

من حيث إمكانات الطاقة، فإن الغاز الحيوي أدنى قليلاً من وقود الغاز التقليدي. ومع ذلك، فإنه يحتوي على أبخرة حمض الكبريتيك، والتي يجب أن يؤخذ وجودها في الاعتبار عند اختيار المواد اللازمة لبناء التثبيت

حسابات كفاءة استخدام الغاز الحيوي

ستساعدك الحسابات البسيطة على تقييم جميع فوائد استخدام الوقود الحيوي البديل. تنتج بقرة واحدة تزن 500 كجم حوالي 35-40 كجم من السماد يوميًا. وتكفي هذه الكمية لإنتاج حوالي 1.5 متر مكعب من الغاز الحيوي، ويمكن توليد 3 كيلووات/ساعة من الكهرباء منها.

باستخدام البيانات الواردة في الجدول، من السهل حساب عدد الأمتار المكعبة من الغاز الحيوي التي يمكن الحصول عليها عند الإنتاج وفقًا لعدد الماشية المتوفرة في المزرعة

للحصول على الوقود الحيوي، يمكنك استخدام نوع واحد من المواد الخام العضوية أو خليط من عدة مكونات مع رطوبة تتراوح بين 85-90٪. من المهم ألا تحتوي على شوائب كيميائية غريبة تؤثر سلبًا على عملية المعالجة.

تم اختراع أبسط وصفة للخليط في عام 2000 من قبل رجل روسي من منطقة ليبيتسك، الذي بنى بيديه منشأة بسيطة لإنتاج الغاز الحيوي. قام بخلط 1500 كجم من روث البقر مع 3500 كجم من مخلفات النباتات المختلفة، وأضاف الماء (حوالي 65% من وزن جميع المكونات) وسخن الخليط إلى 35 درجة.

وفي غضون أسبوعين، الوقود المجاني جاهز. أنتجت هذه المنشأة الصغيرة 40 مترًا مكعبًا من الغاز يوميًا، وهو ما يكفي لتدفئة منزل ومباني ملحقة لمدة ستة أشهر.

خيارات لمصانع إنتاج الوقود الحيوي

بعد إجراء الحسابات، عليك أن تقرر كيفية إجراء التثبيت للحصول على الغاز الحيوي وفقًا لاحتياجات مزرعتك. إذا كان عدد الماشية صغيرا، فإن التثبيت البسيط سيكون مناسبا، والذي يمكن القيام به بسهولة بيديك من المواد المتاحة.

بالنسبة للمزارع الكبيرة التي لديها مصدر ثابت لكميات كبيرة من المواد الخام، فمن المستحسن بناء نظام غاز حيوي صناعي آلي. في هذه الحالة، من غير المرجح أن يتم ذلك دون إشراك المتخصصين الذين سيقومون بتطوير المشروع وتثبيت التثبيت على المستوى المهني.

يوضح الرسم البياني بوضوح كيفية عمل المجمع الصناعي الآلي لإنتاج الغاز الحيوي. يمكن تنظيم بناء هذا المقياس للعديد من المزارع القريبة

يوجد اليوم العشرات من الشركات التي يمكنها تقديم العديد من الخيارات: من الحلول الجاهزة إلى تطوير مشروع فردي. لتقليل تكلفة البناء، يمكنك التعاون مع المزارع المجاورة (إن وجدت) وبناء منشأة واحدة لإنتاج الغاز الحيوي لجميع المزارع.

تجدر الإشارة إلى أنه من أجل بناء منشأة صغيرة، من الضروري إعداد المستندات ذات الصلة، وعمل مخطط تكنولوجي، وخطة لوضع المعدات والتهوية (إذا تم تركيب المعدات في الداخل)، ومتابعة إجراءات الموافقة مع SES، والتفتيش على الحرائق والغاز.

ميزات تصميم نظام الغاز الحيوي

محطة الغاز الحيوي الكاملة عبارة عن نظام معقد يتكون من:

مفاعل حيوي تتم فيه عملية تحلل السماد؛
نظام آلي لتوريد النفايات العضوية؛
أجهزة خلط الكتلة الحيوية؛
معدات للحفاظ على ظروف درجة الحرارة المثلى؛
خزانات الغاز - صهاريج تخزين الغاز؛
جهاز استقبال النفايات الصلبة.

يتم تثبيت جميع العناصر المذكورة أعلاه في المنشآت الصناعية التي تعمل في الوضع التلقائي. المفاعلات المنزلية، كقاعدة عامة، لديها تصميم أكثر بساطة.

يوضح الرسم التخطيطي المكونات الرئيسية لنظام الغاز الحيوي الآلي. يعتمد حجم المفاعل على المدخول اليومي من المواد الخام العضوية. لكي يعمل التثبيت بشكل كامل، يجب ملء المفاعل حتى ثلثي حجمه.

مبدأ التشغيل وتصميم محطة إنتاج الغاز الحيوي

العنصر الرئيسي في النظام هو المفاعل الحيوي. هناك عدة خيارات لتنفيذه، والشيء الرئيسي هو ضمان ضيق الهيكل ومنع دخول الأكسجين. يمكن صنعه على شكل حاوية معدنية بأشكال مختلفة (عادة أسطوانية) تقع على السطح. غالبًا ما يتم استخدام خزانات وقود فارغة سعة 50 سم مكعب لهذه الأغراض.

يمكنك شراء حاويات قابلة للطي جاهزة. ميزتها هي القدرة على التفكيك السريع والنقل إلى مكان آخر إذا لزم الأمر. يُنصح باستخدام المنشآت السطحية الصناعية في المزارع الكبيرة حيث يوجد تدفق مستمر لكميات كبيرة من المواد الخام العضوية.

بالنسبة للمزارع الصغيرة، يكون خيار وضع الخزان تحت الأرض أكثر ملاءمة. يتم بناء المخبأ تحت الأرض من الطوب أو الخرسانة. يمكنك دفن الحاويات الجاهزة في الأرض، على سبيل المثال، البراميل المصنوعة من المعدن أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو PVC. ومن الممكن أيضًا وضعها بشكل سطحي في الشارع أو في غرفة مخصصة لذلك ذات تهوية جيدة.

لتصنيع مصنع إنتاج الغاز الحيوي، يمكنك شراء حاويات PVC جاهزة وتركيبها في غرفة مجهزة بنظام تهوية

وبغض النظر عن مكان وكيفية وجود المفاعل، فهو مجهز بمخبأ لتحميل السماد. قبل تحميل المواد الخام، يجب أن تخضع للتحضير الأولي: يتم سحقها إلى كسور لا يزيد حجمها عن 0.7 ملم وتخفيفها بالماء. من الناحية المثالية، يجب أن تكون رطوبة الركيزة حوالي 90٪.

تم تجهيز المنشآت الصناعية الآلية بنظام إمداد المواد الخام، بما في ذلك جهاز استقبال يتم فيه جلب الخليط إلى مستوى الرطوبة المطلوب، وخط أنابيب إمداد المياه ووحدة ضخ لضخ الكتلة إلى المفاعل الحيوي.

في التركيبات المنزلية لإعداد الركيزة، يتم استخدام حاويات منفصلة حيث يتم سحق النفايات وخلطها بالماء. ثم يتم تحميل الكتلة في حجرة الاستقبال. في المفاعلات الموجودة تحت الأرض، يتم إخراج قادوس استقبال الركيزة، ويتدفق الخليط المحضر بالجاذبية عبر خط الأنابيب إلى غرفة التخمير.

إذا كان المفاعل موجودًا على الأرض أو في الداخل، فيمكن وضع أنبوب الإدخال مع جهاز الاستقبال في الجانب السفلي من الخزان. ومن الممكن أيضًا رفع الأنبوب إلى الأعلى ووضع مقبس على رقبته. في هذه الحالة، يجب توفير الكتلة الحيوية باستخدام مضخة.

من الضروري أيضًا توفير فتحة مخرج في المفاعل الحيوي، والتي يتم إجراؤها تقريبًا في أسفل الحاوية على الجانب الآخر من قادوس الإدخال. عند وضعه تحت الأرض، يتم تثبيت أنبوب المخرج بشكل غير مباشر إلى الأعلى ويؤدي إلى وعاء النفايات، على شكل صندوق مستطيل. يجب أن تكون حافتها العلوية أقل من مستوى المدخل.

تقع أنابيب الدخول والخروج بشكل غير مباشر إلى أعلى على جوانب مختلفة من الخزان، بينما يجب أن يكون خزان التعويض الذي تدخل إليه النفايات أسفل قادوس الاستقبال

تتم العملية على النحو التالي: يتلقى قادوس المدخل دفعة جديدة من الركيزة، والتي تتدفق إلى المفاعل، وفي نفس الوقت ترتفع نفس الكمية من حمأة النفايات عبر أنبوب إلى جهاز استقبال النفايات، حيث يتم بعد ذلك استخراجها واستخدامها كسماد حيوي عالي الجودة.

يتم تخزين الغاز الحيوي في حامل الغاز. غالبًا ما يقع مباشرة على سطح المفاعل وله شكل قبة أو مخروط. وهي مصنوعة من حديد التسقيف، وبعد ذلك، لمنع عمليات التآكل، يتم طلاءها بعدة طبقات من الطلاء الزيتي. في المنشآت الصناعية المصممة لإنتاج كميات كبيرة من الغاز، غالبًا ما يتم بناء خزان الغاز على شكل خزان منفصل متصل بالمفاعل بواسطة خط أنابيب.

والغاز الناتج عن التخمر غير صالح للاستخدام لأنه يحتوي على كمية كبيرة من بخار الماء ولن يحترق بهذه الصورة. ولتنقيته من أجزاء الماء، يتم تمرير الغاز عبر مانع تسرب مائي. وللقيام بذلك، يتم إخراج أنبوب من خزان الغاز، ومن خلاله يدخل الغاز الحيوي إلى حاوية بها ماء، ومن هناك يتم إمداده للمستهلكين عبر أنبوب بلاستيكي أو معدني.

مخطط التثبيت يقع تحت الأرض. يجب أن تكون فتحات الدخول والخروج على جانبي الحاوية. يوجد فوق المفاعل ختم مائي يتم من خلاله تمرير الغاز الناتج حتى يجف.

وفي بعض الحالات، يتم استخدام أكياس خاصة لحفظ الغاز مصنوعة من كلوريد البوليفينيل لتخزين الغاز. يتم وضع الأكياس بجانب التثبيت ويتم ملؤها بالغاز تدريجياً. عند ملئها، تنتفخ المادة المرنة ويزداد حجم الأكياس، مما يسمح لك بتخزين المزيد من المنتج النهائي مؤقتًا إذا لزم الأمر.

شروط التشغيل الفعال للمفاعل الحيوي

من أجل التشغيل الفعال للتركيب والإصدار المكثف للغاز الحيوي، يعد التخمير الموحد للركيزة العضوية ضروريًا. يجب أن يكون الخليط في حركة مستمرة. خلاف ذلك، يتم تشكيل القشرة عليه، وتتباطأ عملية التحلل، ونتيجة لذلك، يتم إنتاج غاز أقل مما تم حسابه في البداية.

لضمان الخلط النشط للكتلة الحيوية، يتم تركيب خلاطات غاطسة أو مائلة مجهزة بمحرك كهربائي في الجزء العلوي أو الجانبي من مفاعل نموذجي. في التركيبات محلية الصنع، يتم الخلط ميكانيكيًا باستخدام جهاز يشبه الخلاط المنزلي. يمكن التحكم فيه يدويًا أو تجهيزه بمحرك كهربائي.

عندما يتم وضع المفاعل عموديا، يقع مقبض النمام في الجزء العلوي من التثبيت. إذا تم تركيب الحاوية أفقيًا، فإن البريمة تكون أيضًا في مستوى أفقي، ويكون المقبض على جانب المفاعل الحيوي

من أهم شروط إنتاج الغاز الحيوي هو الحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة في المفاعل. يمكن تحقيق التدفئة بعدة طرق. في التركيبات الثابتة، يتم استخدام أنظمة التدفئة الآلية، والتي يتم تشغيلها عندما تنخفض درجة الحرارة عن المستوى المحدد مسبقًا، ويتم إيقاف تشغيلها عند الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة.

للتدفئة، يمكنك استخدام غلايات الغاز، أو التسخين المباشر بأجهزة التدفئة الكهربائية، أو بناء عنصر تسخين في قاعدة الحاوية. لتقليل فقدان الحرارة، يوصى ببناء إطار صغير حول المفاعل بطبقة من الصوف الزجاجي أو تغطية التركيب بالعزل الحراري. يتمتع البوليسترين الموسع بخصائص عزل حراري جيدة.

لإعداد نظام تسخين الكتلة الحيوية، يمكنك تشغيل خط أنابيب من نظام التدفئة المنزلي، والذي يتم تشغيله بواسطة المفاعل

كيفية تحديد حجم المفاعل المطلوب

يتم تحديد حجم المفاعل على أساس الكمية اليومية من السماد المنتج في المزرعة. من الضروري أيضًا مراعاة نوع المادة الخام ودرجة الحرارة ووقت التخمير. لكي يعمل التثبيت بشكل كامل، يجب أن تكون الحاوية مملوءة بنسبة 85-90% من الحجم، ويجب أن يظل 10% على الأقل خاليًا حتى يتسرب الغاز.

تستمر عملية تحلل المادة العضوية في التركيب الميزوفيلي عند متوسط درجة حرارة 35 درجة لمدة 12 يومًا، وبعد ذلك تتم إزالة البقايا المتخمرة وملء المفاعل بجزء جديد من الركيزة. وبما أنه يتم تخفيف النفايات بالماء بنسبة تصل إلى 90% قبل إرسالها إلى المفاعل، فيجب أيضًا أخذ كمية السائل في الاعتبار عند تحديد الحمل اليومي.

بناءً على المؤشرات المحددة، سيكون حجم المفاعل مساوياً للكمية اليومية من الركيزة المحضرة (السماد مع الماء) مضروبة في 12 (الوقت اللازم لتحلل الكتلة الحيوية) وزيادة بنسبة 10٪ (الحجم الحر للحاوية).

إنشاء مصنع لإنتاج الغاز الحيوي تحت الأرض

الآن دعونا نتحدث عن أبسط عملية تركيب تسمح لك بالحصول على الغاز الحيوي في المنزل بأقل تكلفة. النظر في بناء منشأة تحت الأرض. لتصنيعها، تحتاج إلى حفر حفرة، وتمتلئ قاعدتها وجدرانها بالخرسانة الطينية الممتدة. توجد فتحات الدخول والخروج على الجانبين المتقابلين للغرفة، حيث يتم تركيب الأنابيب المائلة لتزويد الركيزة وضخ حمأة النفايات.

يجب أن يكون أنبوب المخرج الذي يبلغ قطره حوالي 7 سم موجودًا في الجزء السفلي من المخبأ تقريبًا، ويتم تركيب نهايته الأخرى في خزان تعويض مستطيل يتم ضخ النفايات فيه. يقع خط الأنابيب لتزويد الركيزة بحوالي 50 سم من الأسفل ويبلغ قطره 25-35 سم، ويدخل الجزء العلوي من الأنبوب إلى حجرة استقبال المواد الخام.

يجب أن يكون المفاعل مغلقًا تمامًا. لاستبعاد إمكانية دخول الهواء، يجب تغطية الحاوية بطبقة من البيتومين العازل للماء

الجزء العلوي من القبو – حامل الغاز – له شكل قبة أو مخروطي. وهي مصنوعة من صفائح معدنية أو حديد التسقيف. يمكنك أيضًا إكمال الهيكل بالطوب، والذي يتم بعد ذلك تغطيته بشبكة فولاذية وملصق. تحتاج إلى عمل فتحة محكمة الغلق أعلى خزان الغاز، وإزالة أنبوب الغاز الذي يمر عبر مانع تسرب الماء وتثبيت صمام لتخفيف ضغط الغاز.

لخلط الركيزة، يمكنك تجهيز التثبيت بنظام صرف يعمل على مبدأ الفقاعات. للقيام بذلك، قم بإصلاح الأنابيب البلاستيكية عموديًا داخل الهيكل بحيث تكون الحافة العلوية فوق طبقة الركيزة. اصنع الكثير من الثقوب فيها. سوف يسقط الغاز تحت الضغط، وعندما يرتفع إلى الأعلى، ستخلط فقاعات الغاز الكتلة الحيوية الموجودة في الحاوية.

إذا كنت لا ترغب في بناء مخبأ خرساني، يمكنك شراء حاوية PVC جاهزة. للحفاظ على الحرارة، يجب أن تكون محاطة بطبقة من العزل الحراري - رغوة البوليسترين. يتم ملء قاع الحفرة بطبقة من الخرسانة المسلحة بسماكة 10 سم ويمكن استخدام الخزانات المصنوعة من مادة البولي فينيل كلورايد إذا كان حجم المفاعل لا يتجاوز 3 م3.

فيديو عن إنتاج الغاز الحيوي من السماد

يمكنك أن ترى كيف يتم بناء مفاعل تحت الأرض في الفيديو:

سيسمح لك تركيب إنتاج الغاز الحيوي من السماد الطبيعي بتوفير تكاليف الحرارة والكهرباء بشكل كبير، واستخدام المواد العضوية المتوفرة بكثرة في كل مزرعة لسبب وجيه. قبل البدء في البناء، يجب حساب كل شيء وإعداده بعناية.

يمكن صنع أبسط مفاعل في غضون أيام قليلة بيديك باستخدام المواد المتاحة. إذا كانت المزرعة كبيرة، فمن الأفضل شراء تركيب جاهز أو الاتصال بالمتخصصين.نشرت

لقد بدأ أصحاب الثروات منذ فترة طويلة في تطبيق التكنولوجيا البيئية التي تتيح الحصول على الغاز الحيوي من السماد واستخدام النتيجة كوقود.

لذلك، سنتحدث في مادتنا عن تكنولوجيا إنتاج الغاز الحيوي، وسنتحدث أيضًا عن كيفية بناء مصنع للطاقة الحيوية.

تحديد الحجم المطلوب

بناء هيكل تحت الأرض

الآن دعنا نتحدث عن أبسط عملية تثبيت تسمح لك بالحصول عليها بأقل تكلفة. النظر في بناء نظام تحت الأرض. لتصنيعها، تحتاج إلى حفر حفرة، وتمتلئ قاعدتها وجدرانها بالخرسانة الطينية الممتدة.

توجد فتحات الدخول والخروج على الجانبين المتقابلين للغرفة، حيث يتم تركيب الأنابيب المائلة لتزويد الركيزة وضخ كتلة النفايات.

الجزء العلوي من القبو عبارة عن حامل غاز له شكل قبة أو مخروطي. وهي مصنوعة من صفائح معدنية أو حديد التسقيف. يمكنك أيضًا إكمال الهيكل بالطوب، والذي يتم بعد ذلك تغطيته بشبكة فولاذية وملصق. تحتاج إلى عمل فتحة محكمة الغلق أعلى خزان الغاز، وإزالة أنبوب الغاز الذي يمر عبر مانع تسرب الماء وتثبيت صمام لتخفيف ضغط الغاز.

إذا كنت لا ترغب في بناء مخبأ خرساني، يمكنك شراء حاوية PVC جاهزة. للحفاظ على الحرارة، يجب أن تكون محاطة بطبقة من العزل الحراري - رغوة البوليسترين. يتم ملء قاع الحفرة بطبقة من الخرسانة المسلحة بسماكة 10 سم ويمكن استخدام الخزانات المصنوعة من البولي فينيل كلورايد إذا كان حجم المفاعل لا يتجاوز 3 م3.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

سوف تتعلم كيفية إجراء أبسط عملية تثبيت من برميل عادي إذا شاهدت الفيديو:

يمكن صنع أبسط مفاعل في غضون أيام قليلة بيديك باستخدام المواد المتاحة. إذا كانت المزرعة كبيرة، فمن الأفضل شراء تركيب جاهز أو الاتصال بالمتخصصين.

تكنولوجيا إنتاج الغاز الحيوي. تضمن مجمعات تربية الماشية الحديثة مؤشرات إنتاجية عالية. تتيح الحلول التكنولوجية المستخدمة الامتثال الكامل لمتطلبات المعايير الصحية والنظافة الحالية في مباني المجمعات نفسها.

ومع ذلك، فإن الكميات الكبيرة من السماد السائل المركزة في مكان واحد تخلق مشاكل كبيرة لبيئة المناطق المجاورة للمجمع. على سبيل المثال، يتم تصنيف روث الخنازير الطازج وفضلاتها على أنها نفايات من فئة الخطر 3. تخضع القضايا البيئية لسيطرة السلطات الإشرافية، وتصبح المتطلبات التشريعية بشأن هذه القضايا أكثر صرامة باستمرار.

تقدم Biocomplex حلاً شاملاً للتخلص من السماد السائل، والذي يتضمن المعالجة السريعة في محطات الغاز الحيوي الحديثة (BGU). أثناء عملية المعالجة، تحدث عمليات التحلل الطبيعية للمواد العضوية بشكل متسارع مع إطلاق الغاز بما في ذلك: الميثان، وثاني أكسيد الكربون، والكبريت، وما إلى ذلك. فقط الغاز الناتج لا يتم إطلاقه في الغلاف الجوي، مما يتسبب في ظاهرة الاحتباس الحراري، ولكن يتم إرساله إلى منشآت خاصة لمولدات الغاز (التوليد المشترك) التي تولد الطاقة الكهربائية والحرارية.

الغاز الحيوي - غاز قابل للاشتعال، يتكون أثناء تخمير الميثان اللاهوائي للكتلة الحيوية ويتكون بشكل رئيسي من الميثان (55-75٪) وثاني أكسيد الكربون (25-45٪) وشوائب كبريتيد الهيدروجين والأمونيا وأكاسيد النيتروجين وغيرها (أقل من 1٪).

ويحدث تحلل الكتلة الحيوية نتيجة العمليات الكيميائية والفيزيائية ونشاط الحياة التكافلي لثلاث مجموعات رئيسية من البكتيريا، في حين أن المنتجات الأيضية لبعض مجموعات البكتيريا هي منتجات غذائية لمجموعات أخرى، بتسلسل معين.

المجموعة الأولى هي البكتيريا المحللة، والثانية مكونة للحمض، والثالثة مكونة للميثان.

يمكن استخدام كل من النفايات الصناعية الزراعية العضوية أو النفايات المنزلية والمواد الخام النباتية كمواد خام لإنتاج الغاز الحيوي.

أكثر أنواع النفايات الزراعية شيوعًا المستخدمة لإنتاج الغاز الحيوي هي:

روث الخنازير والماشية، فضلات الدواجن؛
بقايا من طاولة تغذية مجمعات الماشية؛
قمم الخضار.
حصاد دون المستوى المطلوب من الحبوب والخضروات وبنجر السكر والذرة؛
اللب ودبس السكر.
الدقيق، الحبوب المستهلكة، الحبوب الصغيرة، الجرثومة؛
حبوب البيرة، براعم الشعير، حمأة البروتين؛
النفايات الناتجة عن إنتاج النشا والشراب؛
ثفل الفواكه والخضروات؛
مصل؛
إلخ.

مصدر المواد الخام	نوع المادة الخام	كمية المواد الخام سنويا م3 (طن)	كمية الغاز الحيوي، م3
1 بقرة حلوب	السماد السائل غير المتناثر
1 خنزير التسمين	السماد السائل غير المتناثر
1 ثور تسمين	القمامة السماد الصلب
1 حصان	القمامة السماد الصلب
100 دجاجة	فضلات جافة
1 هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة	سيلاج الذرة الطازجة
1 هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة	شمندر سكري
1 هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة	سيلاج الحبوب الطازجة
1 هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة	سيلاج العشب الطازج

يمكن أن يختلف عدد الركائز (أنواع النفايات) المستخدمة لإنتاج الغاز الحيوي داخل مصنع واحد للغاز الحيوي (BGU) من واحد إلى عشرة أو أكثر.

يمكن إنشاء مشاريع الغاز الحيوي في قطاع الصناعات الزراعية وفق أحد الخيارات التالية:

إنتاج الغاز الحيوي من النفايات من مؤسسة منفصلة (على سبيل المثال، السماد من مزرعة الماشية، وتفل قصب السكر من مصنع السكر، والمخلفات من معمل التقطير)؛
إنتاج الغاز الحيوي على أساس النفايات من مؤسسات مختلفة، مع ربط المشروع بمؤسسة منفصلة أو مصنع مركزي للغاز الحيوي في موقع منفصل؛
إنتاج الغاز الحيوي مع الاستخدام الأساسي لمحطات الطاقة في محطات الغاز الحيوي الموجودة بشكل منفصل.

الطريقة الأكثر شيوعاً لاستخدام الطاقة للغاز الحيوي هي الاحتراق في محركات مكبس الغاز كجزء من نظام الطاقة المشترك المصغر، مما ينتج الكهرباء والحرارة.

يخرج خيارات مختلفة للمخططات التكنولوجية لمحطات الغاز الحيوي- حسب أنواع وعدد أنواع الركائز المستخدمة. إن استخدام التحضير الأولي، في بعض الحالات، يجعل من الممكن تحقيق زيادة في معدل ودرجة تحلل المواد الخام في المفاعلات الحيوية، وبالتالي زيادة في الناتج الإجمالي للغاز الحيوي. في حالة استخدام عدة ركائز ذات خصائص مختلفة، على سبيل المثال، النفايات السائلة والصلبة، يتم تجميعها وإعدادها الأولي (الفصل إلى كسور، الطحن، التسخين، التجانس، المعالجة الكيميائية الحيوية أو البيولوجية، إلخ) بشكل منفصل، وبعد ذلك يتم خلطها قبل تزويدها بالمفاعلات الحيوية، أو يتم توفيرها في تيارات منفصلة.

العناصر الهيكلية الرئيسية لمصنع الغاز الحيوي النموذجي هي:

نظام لتلقي والتحضير الأولي للركائز.
نظام نقل الركيزة داخل التثبيت؛
المفاعلات الحيوية (المخمرات) مع نظام الخلط؛
نظام تسخين المفاعل الحيوي؛
نظام لإزالة وتنقية الغاز الحيوي من كبريتيد الهيدروجين وشوائب الرطوبة؛
صهاريج تخزين الكتلة المتخمرة والغاز الحيوي؛
نظام للتحكم في البرمجيات وأتمتة العمليات التكنولوجية.

تختلف المخططات التكنولوجية لمحطات الغاز الحيوي اعتمادًا على نوع وعدد الركائز المعالجة، وعلى نوع وجودة المنتجات المستهدفة النهائية، وعلى المعرفة المحددة التي تستخدمها الشركة التي تقدم الحل التكنولوجي، وعدد من العوامل الأخرى. الأكثر شيوعا اليوم هي المخططات ذات التخمير أحادي المرحلة لعدة أنواع من الركائز، وعادة ما يكون أحدها سمادًا.

مع تطور تقنيات الغاز الحيوي، أصبحت الحلول التقنية المستخدمة أكثر تعقيدًا تجاه المخططات ذات المرحلتين، والتي يتم تبريرها في بعض الحالات بالحاجة التكنولوجية للمعالجة الفعالة لأنواع معينة من الركائز وزيادة الكفاءة الإجمالية لاستخدام حجم العمل المفاعلات الحيوية.

مميزات إنتاج الغاز الحيويهو أنه لا يمكن إنتاجه بواسطة بكتيريا الميثان إلا من مواد عضوية جافة تمامًا. لذلك، فإن مهمة المرحلة الأولى من الإنتاج هي إنشاء خليط من الركيزة التي تحتوي على نسبة عالية من المواد العضوية، وفي نفس الوقت يمكن ضخها. هذه ركيزة تحتوي على مادة جافة بنسبة 10-12٪. يتم تحقيق الحل عن طريق إطلاق الرطوبة الزائدة باستخدام فواصل لولبية.

يأتي السماد السائل من أماكن الإنتاج إلى الخزان، ويتم تجانسه باستخدام خلاط غاطس، ويتم توفيره بواسطة مضخة غاطسة إلى ورشة الفصل في فواصل مثقبة. يتراكم الجزء السائل في خزان منفصل. يتم تحميل الجزء الصلب إلى وحدة تغذية المواد الخام الصلبة.

وفقًا للجدول الزمني لتحميل الركيزة في جهاز التخمير، وفقًا للبرنامج المطور، يتم تشغيل المضخة بشكل دوري، مما يوفر الجزء السائل إلى جهاز التخمير وفي نفس الوقت يتم تشغيل محمل المواد الخام الصلبة. كخيار، يمكن تغذية الجزء السائل إلى محمل المواد الخام الصلبة الذي لديه وظيفة الخلط، ومن ثم يتم تغذية الخليط النهائي إلى جهاز التخمير وفقًا لبرنامج التحميل المطور. وتكون الشوائب قصيرة العمر. يتم ذلك لمنع الإفراط في تناول الركيزة العضوية في جهاز التخمير، لأن هذا يمكن أن يخل بتوازن المواد ويسبب زعزعة استقرار العملية في جهاز التخمير. في الوقت نفسه، يتم أيضًا تشغيل المضخات، حيث يتم ضخ المادة الهضمية من جهاز التخمير إلى جهاز التخمير ومن جهاز التخمير إلى خزان تخزين الهضم (البحيرة) لمنع فيضان جهاز التخمير والمخمر.

يتم خلط كتل الهضم الموجودة في جهاز التخمير وجهاز التخمير لضمان التوزيع الموحد للبكتيريا في كامل حجم الحاويات. تستخدم الخلاطات منخفضة السرعة ذات التصميم الخاص للخلط.

أثناء وجود الركيزة في جهاز التخمير، تطلق البكتيريا ما يصل إلى 80% من إجمالي الغاز الحيوي الذي ينتجه مصنع الغاز الحيوي. يتم إطلاق الجزء المتبقي من الغاز الحيوي في الهاضم.

تلعب درجة حرارة السائل داخل جهاز التخمير والمخمر دورًا مهمًا في ضمان كمية ثابتة من الغاز الحيوي المنطلق. كقاعدة عامة، تستمر العملية في وضع Mesophilic مع درجة حرارة 41-43ᴼС. يتم الحفاظ على درجة حرارة ثابتة عن طريق استخدام سخانات أنبوبية خاصة داخل أجهزة التخمير وأجهزة التخمير، بالإضافة إلى العزل الحراري الموثوق للجدران وخطوط الأنابيب. يحتوي الغاز الحيوي الخارج من عملية الهضم على نسبة عالية من الكبريت. تتم تنقية الغاز الحيوي من الكبريت باستخدام بكتيريا خاصة تستعمر سطح المادة العازلة الموضوعة على قبو من العوارض الخشبية داخل المخمرات والمخمرات.

يتراكم الغاز الحيوي في حامل الغاز، الذي يتشكل بين سطح المادة الهاضمة والمواد المرنة عالية القوة التي تغطي جهاز التخمير وجهاز التخمير في الأعلى. تتمتع المادة بالقدرة على التمدد بشكل كبير (دون تقليل القوة)، والتي، عندما يتراكم الغاز الحيوي، تزيد بشكل كبير من قدرة حامل الغاز. لمنع فيضان خزان الغاز وتمزق المواد، يوجد صمام أمان.

بعد ذلك، يدخل الغاز الحيوي إلى محطة التوليد المشترك للطاقة. وحدة التوليد المشترك للطاقة (CGU) هي وحدة يتم فيها توليد الطاقة الكهربائية بواسطة مولدات تعمل بمحركات مكبسية تعمل بالغاز الحيوي. تتميز المولدات المشتركة التي تعمل بالغاز الحيوي باختلافات في التصميم عن محركات مولدات الغاز التقليدية، نظرًا لأن الغاز الحيوي عبارة عن وقود مستنفد للغاية. توفر الطاقة الكهربائية المولدة من المولدات الطاقة للمعدات الكهربائية لوحدة BSU نفسها، ويتم توفير كل شيء أبعد من ذلك للمستهلكين القريبين. طاقة السائل المستخدم لتبريد المولدات المشتركة هي الطاقة الحرارية المولدة مطروحًا منها الفاقد في أجهزة الغلايات. يتم استخدام الطاقة الحرارية المولدة جزئيًا لتسخين المخمرات والمخمرات، ويتم إرسال الجزء المتبقي أيضًا إلى المستهلكين القريبين. يدخل

من الممكن تركيب معدات إضافية لتنقية الغاز الحيوي إلى مستوى الغاز الطبيعي، إلا أن هذه المعدات باهظة الثمن ولا تستخدم إلا إذا كان الغرض من محطة الغاز الحيوي ليس إنتاج الطاقة الحرارية والكهربائية، بل إنتاج الوقود اللازم لتشغيلها. محركات مكبس الغاز. تقنيات تنقية الغاز الحيوي التي أثبتت جدواها والأكثر استخدامًا هي الامتصاص المائي، والامتزاز المضغوط، والترسيب الكيميائي، وفصل الغشاء.

تعتمد كفاءة الطاقة في محطات توليد الطاقة بالغاز الحيوي إلى حد كبير على التكنولوجيا والمواد وتصميم الهياكل الرئيسية المختارة، وكذلك على الظروف المناخية في المنطقة التي تقع فيها. يبلغ متوسط استهلاك الطاقة الحرارية لتسخين المفاعلات الحيوية في منطقة مناخية معتدلة 15-30% من الطاقة المولدة بواسطة المولدات المشتركة (الإجمالي).

تبلغ كفاءة الطاقة الإجمالية لمجمع الغاز الحيوي مع محطة طاقة حرارية تعمل بالغاز الحيوي 75-80%. في الحالة التي لا يمكن فيها استهلاك كل الحرارة الواردة من محطة التوليد المشترك للطاقة أثناء إنتاج الكهرباء (وهو وضع شائع بسبب نقص مستهلكات الحرارة الخارجية)، يتم إطلاقها في الغلاف الجوي. وفي هذه الحالة، تبلغ كفاءة الطاقة لمحطة الطاقة الحرارية للغاز الحيوي 35% فقط من إجمالي طاقة الغاز الحيوي.

يمكن أن تختلف مؤشرات الأداء الرئيسية لمحطات الغاز الحيوي بشكل كبير، وهو ما يتم تحديده إلى حد كبير من خلال الركائز المستخدمة، واللوائح التكنولوجية المعتمدة، والممارسات التشغيلية، والمهام التي يؤديها كل مصنع على حدة.

لا تستغرق عملية معالجة السماد أكثر من 40 يومًا. إن المادة المهضومة التي يتم الحصول عليها نتيجة للمعالجة عديمة الرائحة وهي سماد عضوي ممتاز، حيث تم تحقيق أعلى درجة من تمعدن العناصر الغذائية التي تمتصها النباتات.

عادة ما يتم فصل الهاضم إلى أجزاء سائلة وصلبة باستخدام فواصل لولبية. يتم إرسال الجزء السائل إلى البحيرات حيث يتم تجميعه حتى فترة التطبيق على التربة. يستخدم الجزء الصلب أيضًا كسماد. إذا تم تطبيق المزيد من التجفيف والتحبيب والتعبئة على الجزء الصلب، فسيكون مناسبًا للتخزين والنقل على المدى الطويل عبر مسافات طويلة.

إنتاج واستخدام الطاقة من الغاز الحيويله عدد من المزايا التي بررتها وأكدتها الممارسة العالمية، وهي:

مصدر الطاقة المتجددة (RES). وتستخدم الكتلة الحيوية المتجددة لإنتاج الغاز الحيوي.
تسمح المجموعة الواسعة من المواد الخام المستخدمة لإنتاج الغاز الحيوي ببناء محطات الغاز الحيوي في كل مكان تقريبًا في المناطق التي يتركز فيها الإنتاج الزراعي والصناعات المرتبطة بالتكنولوجيا.
تعدد استخدامات طرق استخدام الطاقة من الغاز الحيوي، سواء لإنتاج الطاقة الكهربائية و/أو الحرارية في مكان تكوينها، وفي أي منشأة متصلة بشبكة نقل الغاز (في حالة إمداد هذه الشبكة بالغاز الحيوي المنقى). ) ، وكذلك وقود السيارات للسيارات.
إن استقرار إنتاج الكهرباء من الغاز الحيوي على مدار العام يجعل من الممكن تغطية الأحمال القصوى في الشبكة، بما في ذلك في حالة استخدام مصادر الطاقة المتجددة غير المستقرة، على سبيل المثال، محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
خلق فرص العمل من خلال تشكيل سلسلة سوقية من موردي الكتلة الحيوية إلى العاملين في مرافق الطاقة.
تقليل التأثير السلبي على البيئة من خلال إعادة تدوير النفايات وتحييدها من خلال التخمير المتحكم فيه في مفاعلات الغاز الحيوي. تعد تقنيات الغاز الحيوي إحدى الطرق الرئيسية والأكثر عقلانية لتحييد النفايات العضوية. تعمل مشاريع إنتاج الغاز الحيوي على تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي.
يتجلى التأثير الزراعي لاستخدام الكتلة المخمرة في مفاعلات الغاز الحيوي في الحقول الزراعية في تحسين بنية التربة وتجديدها وزيادة خصوبتها من خلال إدخال العناصر الغذائية ذات الأصل العضوي. إن تطوير سوق الأسمدة العضوية، بما في ذلك الأسمدة المعالجة بكميات كبيرة في مفاعلات الغاز الحيوي، سوف يساهم في المستقبل في تطوير سوق المنتجات الزراعية الصديقة للبيئة وزيادة قدرتها التنافسية.

التكاليف الاستثمارية المقدرة للوحدة

BGU 75 كيلووات. ~ 9.000 يورو/كيلو.

BGU 150 كيلووات. ~ 6.500 يورو/كيلو.

بي جي يو 250 كيلووات. ~ 6.000 يورو/كيلو.

BGU مكرر 500 كيلووات. ~ 4.500 يورو/كيلو.

بي جي يو 1 ميجاويل. ~ 3.500 يورو/كيلو.

ولا يمكن للطاقة الكهربائية والحرارية المولدة أن تلبي احتياجات المجمع فحسب، بل أيضا البنية التحتية المجاورة. علاوة على ذلك، فإن المواد الخام لمحطات الغاز الحيوي مجانية، مما يضمن كفاءة اقتصادية عالية بعد فترة الاسترداد (4-7 سنوات). تكلفة الطاقة المولدة في محطات توليد الطاقة بالغاز الحيوي لا تزيد بمرور الوقت، بل على العكس من ذلك، تنخفض.