Метод за получаване на газ от оборски тор. Методи за самостоятелно производство на биогаз. Схема за домашно инсталиране

Технологията не е нова. Започва да се развива още през 18 век, когато Ян Хелмонт, химик, открива, че торът отделя газове, които могат да се възпламенят.

Изследването му е продължено от Алесандро Волта и Хъмфри Деви, които откриват метан в газовата смес. В края на 19 век в Англия биогазът от оборски тор се използва в уличните лампи. В средата на 20 век са открити бактерии, които произвеждат метан и неговите прекурсори.

Факт е, че три групи микроорганизми работят редуващо се в тор, които се хранят с отпадъчните продукти на предишни бактерии. Първи започват да работят ацетогенните бактерии, които разтварят въглехидрати, протеини и мазнини в каша.

След преработка от анаеробни микроорганизми на хранителния резерв се образуват метан, вода и въглероден диоксид. Поради наличието на вода, биогазът на този етап не може да гори – има нужда от почистване, затова се прекарва през пречиствателната станция.

Какво е биометан

Газът, получен в резултат на разлагането на биомаса от оборски тор, е аналог на природния газ. Той е почти 2 пъти по-лек от въздуха, така че винаги се издига. Това обяснява технологията на производство по изкуствен метод: те оставят свободно пространство отгоре, за да може веществото да се освободи и натрупа, откъдето след това се изпомпва с помпи за използване в собствените си нужди.

Метанът допринася силно за възникването на парниковия ефект - много повече от въглеродния диоксид - 21 пъти. Следователно технологията за преработка на оборски тор е не само икономичен, но и екологичен начин за обезвреждане на животински отпадъци.

Биометанът се използва за следните нужди:

готвене;

в двигатели с вътрешно горене на автомобили;

за отопление на частна къща.

Биогазът отделя много топлина. 1 кубичен метър е еквивалентен на изгарянето на 1,5 кг въглища.

Как се произвежда биометан?

Може да се получи не само от оборски тор, но и от водорасли, растителна маса, мазнини и други животински отпадъци, остатъци от преработката на суровини от рибни магазини. В зависимост от качеството на изходния материал, неговия енергиен капацитет, зависи крайната производителност на газовата смес.

Минимумът се получава от 50 кубически метра газ на тон говеда. Максимум - 1300 куб.м след преработка на животински мазнини. Съдържанието на метан в този случай е до 90%.

Един от видовете биологичен газ е сметищният газ. Образува се при разграждането на боклука в крайградските сметища. Западът вече има оборудване, което преработва отпадъците на населението и ги превръща в гориво. Като вид бизнес това са неограничени ресурси.

Под суровинната му база попадат:

хранително-вкусовата промишленост;

животновъдство;

птицевъдство;

риболовни и преработвателни предприятия;

мандри;

производство на алкохолни и слабоалкохолни напитки.

Всяка индустрия е принудена да изхвърля отпадъците си - това е скъпо и нерентабилно. У дома, с малка домашно направена инсталация, няколко проблема могат да бъдат решени наведнъж: безплатно отопление на къщата, наторяване на земята с висококачествени хранителни вещества, останали от обработката на тор, освобождаване на пространство и премахване на миризми.

Технология на биогоривата

Всички бактерии, които участват в образуването на биогаз, са анаеробни, тоест не се нуждаят от кислород за живота. За това са изградени напълно затворени ферментационни резервоари, чиито изходящи тръби също не позволяват на въздуха да преминава отвън.

След изливане на суровата течност в резервоара и повишаване на температурата до желаната стойност, бактериите започват да работят. Започва да се отделя метан, който се издига от повърхността на кашата. Изпраща се на специални възглавници или резервоари, след което се филтрира и влиза в газови бутилки.

Използваната от бактериите течност се натрупва на дъното, откъдето периодично се изпомпва и също се изпраща за съхранение. След това в резервоара се изпомпва нова порция тор.

Температурният режим на функциониране на бактериите

За преработката на оборския тор в биогаз е необходимо да се създадат подходящи условия за работа на бактериите. някои от тях се активират при температура над 30 градуса – мезофилни. В същото време процесът е по-бавен и първите продукти могат да бъдат получени след 2 седмици.

Термофилните бактерии работят при температури от 50 до 70 градуса. Сроковете за получаване на биогаз от оборски тор са намалени до 3 дни. В този случай отпадъците представляват ферментирала утайка, която се използва на нивите като тор за посевите. В утайката няма патогенни микроорганизми, хелминти и плевели, тъй като те умират при излагане на високи температури.

Има специален вид термофилни бактерии, които могат да оцелеят в загрята до 90 градуса среда. Те се добавят към суровините за ускоряване на процеса на ферментация.

Понижаването на температурата води до намаляване на активността на термофилни или мезофилни бактерии. В частните домакинства мезофилите се използват по-често, тъй като те не се нуждаят от специално нагряване на течността и производството на газ е по-евтино. Впоследствие, когато се получи първата партида газ, той може да се използва за загряване на реактора с термофилни микроорганизми.

важно! Метаногените не понасят резки промени в температурата, така че през зимата те трябва да се държат на топло през цялото време.

Как да подготвим суровините за изливане в реактора

За производството на биогаз от оборски тор не е необходимо специално добавяне на микроорганизми към течността, тъй като те вече са в животинските екскременти. Необходимо е само да се поддържа температурен режим и да се добави навреме нов разтвор на тор. Трябва да се подготви правилно.

Влажността на разтвора трябва да бъде 90% (консистенция на течна заквасена сметана),следователно сухите видове екскременти първо се пълнят с вода - заешки изпражнения, конски, овчи, кози.Свинският тор в чист вид не е необходимо да се разрежда, тъй като съдържа много урина.

Следващата стъпка е раздробяването на твърдите частици от оборския тор. Колкото по-малка е фракцията, толкова по-добре бактериите ще преработят сместа и толкова повече газ ще бъде изходът. За целта в инсталациите се използва постоянно работеща бъркалка.Намалява риска от образуване на твърда кора върху повърхността на течността.

За производството на биогаз са подходящи тези видове оборски тор, които имат най-висока киселинност. Наричат ги още студени – свински и краве. Намаляването на киселинността спира дейността на микроорганизмите, така че е необходимо да се следи в началото колко време е необходимо, за да преработят напълно обема на резервоара. След това добавете следващата доза.

Технология за обработка на газ

При преработката на оборски тор в биогаз се оказва:

70% метан;

30% въглероден диоксид;

1% примеси от сероводород и други летливи съединения.

За да стане биогазът подходящ за използване във фермата, той трябва да бъде пречистен от примеси. За отстраняване на сероводород се използват специални филтри. Факт е, че летливите сероводородни съединения, когато се разтварят във вода, образуват киселина. Той допринася за появата на ръжда по стените на тръби или резервоари, ако са направени от метал.

Полученият газ се компресира под налягане от 9 - 11 атмосфери.

Подава се в резервоар за вода, където примесите се разтварят в течността.

В индустриален мащаб за почистване се използва вар или активен въглен, както и специални филтри.

Как да намалим съдържанието на влага

Има няколко начина да се отървете сами от водните примеси в газа. Един от тях е принципът на лунната светлина.Газът тече нагоре през студената тръба. Течността се кондензира и тече надолу. За да направите това, тръбата се пренася под земята, където температурата естествено намалява. Когато се повиши, температурата също се повишава и изсушеният газ влиза в хранилището.

Вторият вариант е воден печат.След излизане газът влиза в контейнер с вода и там се пречиства от примеси. Този метод се нарича едноетапен, когато биогазът се почиства незабавно от всички летливи вещества и влага с помощта на вода.

Принцип на водно уплътнение

Какви инсталации се използват за производство на биогаз

Ако инсталацията е планирана да бъде разположена в близост до фермата, тогава най-добрият вариант би бил сгъваем дизайн, който лесно се транспортира до друго място. Основният елемент на инсталацията е биореактор, в който се изсипват суровините и протича процесът на ферментация. Големите предприятия използват резервоари обем 50 куб.м.

Частните ферми изграждат подземни резервоари като биореактор. Те са изградени от тухли в подготвена яма и покрити с цимент. Бетонът повишава безопасността на конструкцията и предотвратява навлизането на въздух. Обемът зависи от това колко суровина се получава от домашни любимци на ден.

Повърхностните системи също са популярни в дома. При желание инсталацията може да бъде разглобена и преместена на друго място, за разлика от стационарен подземен реактор. Като резервоар се използват пластмасови, метални или поливинилхлоридни варели.

По вид управление има:

автоматични станции, в които допълването и изпомпването на отпадъчни суровини се извършва без човешка намеса;

механични, където целият процес се управлява ръчно.

С помощта на помпа е възможно да се улесни изпразването на резервоара, в който влизат отпадъците след ферментация. Някои занаятчии използват помпи за изпомпване на газ от възглавници (например автомобилни камери) до пречиствателна станция.

Схема на домашна инсталация за производство на биогаз от оборски тор

Преди да построите инсталация за биогаз във вашия район, трябва да сте запознати с потенциалната опасност, която може да взриви реактора. Основното условие е липсата на кислород.

Метанът е експлозивен газ и може да се запали, но за целта трябва да се нагрее над 500 градуса. Ако биогазът се смеси с въздух, ще се развие свръхналягане, което ще разруши реактора. Бетонът може да се напука и няма да бъде подходящ за по-нататъшна употреба.

Видео: Биогаз от птичи тор

За да се предотврати откъсването на натиска от капака, се използва противотежест, защитно уплътнение между капака и резервоара. Контейнерът не е напълно пълен - трябва да има поне 10% обем за изход на газ.По-добре - 20%.

Така че, за да направите биореактор с всички устройства на вашия сайт, трябва:

Добре е да изберете място така, че да е далеч от жилища (не се знае какво).

Изчислете очакваното количество тор, което животните отделят ежедневно. Как да броите - прочетете по-долу.

Решете къде да поставите тръбата за товарене и разтоварване, както и тръба за кондензиране на влага в получения газ.

Решете местоположението на резервоара за отпадъци (тор по подразбиране).

Изкопайте яма въз основа на изчисленията на количеството суровини.

Изберете контейнер, който ще служи като резервоар за тор и го поставете в ямата. Ако се планира бетонен реактор, тогава дъното на ямата се излива с бетон, стените се изграждат с тухли и се замазват с бетонен разтвор. След това трябва да дадете време да изсъхне.

Съединенията между реактора и тръбите също са запечатани на етапа на полагане на резервоара.

Оборудвайте люк за проверка на реактора. Между него се поставя херметично уплътнение.

Ако климатът е студен, тогава преди бетонирането или инсталирането на пластмасов резервоар, те обмислят начини за отоплението му. Това могат да бъдат нагревателни устройства или лента, използвана в технологията "топъл под".

В края на работата проверете реактора за течове.

Изчисляване на количеството газ

От един тон тор могат да се получат около 100 кубика газ. Въпросът е колко отпадъци дават домашните любимци на ден:

пиле - 165 г на ден;

крава - 35 кг;

коза - 1 кг;

кон - 15 кг;

овце - 1 кг;

прасе - 5 кг.

Умножете тези цифри по броя на главите и ще получите дневната доза екскременти за обработка.

Повече газ се получава от крави и прасета. Ако добавите към сместа такива енергийно мощни растения като царевица, цвекло, просо, тогава количеството биогаз ще се увеличи. Мокрите растения и водораслите имат голям потенциал.

Най-много са отпадъците от месопреработвателните предприятия. Ако има такива ферми наблизо, тогава можете да си сътрудничите и да инсталирате един реактор за всички. Срокът на изплащане на биореактора е 1-2 години.

Отпадъчна биомаса след производство на газ

След обработката на оборския тор в реактора, страничният продукт е биоутайка. По време на анаеробната обработка на отпадъците бактериите разтварят около 30% от органичната материя. Останалото се откроява непроменено.

Течното вещество също е страничен продукт от метановата ферментация и се използва и в селското стопанство за кореноплодни растения.

Въглеродният диоксид е отпадъчна част, която производителите на биогаз се стремят да премахнат. Но ако го разтворите във вода, тогава тази течност също може да бъде полезна.

Пълно използване на продукти от инсталации за биогаз

За пълното оползотворяване на продуктите, получени след обработката на оборския тор, е необходимо да се поддържа оранжерия. Първо, органичният тор може да се използва за целогодишно отглеждане на зеленчуци, чийто добив ще бъде стабилен.

На второ място, въглеродният диоксид се използва като горна превръзка - коренова или листна, като добивът му е около 30%. Растенията абсорбират въглероден диоксид от въздуха и в същото време растат по-добре и набират зелена маса.Ако се консултирате с експерти в областта, те ще ви помогнат да инсталирате оборудване, което превръща въглеродния диоксид от течна форма в летливо вещество.

Видео: Биогаз за 2 дни

Факт е, че за поддържането на животновъдна ферма може да се получат много енергийни ресурси, особено през лятото, когато няма нужда да се затопля краварник или кочина.

Затова се препоръчва да се занимавате с друга печеливша дейност - екологична оранжерия. Останалите продукти могат да се съхраняват в хладилни помещения - поради същата енергия. Хладилното или всяко друго оборудване може да работи с електричество, генерирано от газова батерия.

Използвайте като тор

В допълнение към генерирането на газ, биореакторът е полезен с това, че отпадъците се използват като ценен тор, който задържа почти целия азот и фосфати. При внасяне на оборски тор в почвата 30-40% от азота се губи безвъзвратно.

За да се намали загубата на азотни вещества, пресни екскременти се въвеждат в почвата, но тогава отделеният метан уврежда кореновата система на растенията. След преработката на оборския тор метанът се използва за собствени нужди, като всички хранителни вещества се запазват.

Калият и фосфорът след ферментация преминават в хелатна форма, която се усвоява от растенията с 90%. Когато се гледа като цяло, тогава 1 тон ферментирал оборски тор може да замени 70 - 80 тона обикновени животински екскременти.

Анаеробната обработка запазва целия азот в оборския тор, превръщайки го в амониева форма, което увеличава добива на всяка култура с 20%.

Такова вещество не е опасно за кореновата система и може да се прилага 2 седмици преди засаждането на култури в открита земя, така че органичната материя да има време да бъде обработена този път от почвени аеробни микроорганизми.

Преди употреба биоторът се разрежда с вода в съотношение 1:60. За това са подходящи както сухи, така и течни фракции, които след ферментация също влизат в резервоара за отпадъчни суровини.

На декар са необходими от 700 до 1000 кг/л неразреден тор. Като се има предвид, че от един кубичен метър реакторна площ се получават до 40 кг торове на ден, за един месец е възможно да осигурите не само собствения си парцел, но и съседния, чрез продажба на органична материя.

Какви хранителни вещества могат да се получат след разработка на оборски тор

Основната стойност на ферментиралия тор като тор е в наличието на хуминови киселини, които като черупка задържат калиеви и фосфорни йони. Окислявайки се във въздуха по време на дългосрочно съхранение, микроелементите губят полезните си качества, но напротив, те ги придобиват по време на анаеробна обработка.

Хуматите имат положителен ефект върху физико-химичния състав на почвата.В резултат на внасянето на органична материя дори най-тежките почви стават по-пропускливи за влага. Освен това органичните вещества са храна за почвените бактерии. Те преработват допълнително остатъците, които анаеробите не са изяли и отделят хуминови киселини. В резултат на този процес растенията получават хранителни вещества, които се усвояват напълно.

Освен основните – азот, калий и фосфор – в биотора има и микроелементи.Но техният брой зависи от суровината - растителен или животински произход.

Методи за съхранение на утайки

Най-добре е да съхранявате ферментиралия тор в сухо състояние. Това улеснява пакетирането и транспортирането. Сухото вещество губи по-малко полезни свойства и може да се съхранява затворено. Въпреки че през годината такъв тор изобщо не се влошава, той трябва да бъде затворен в торба или контейнер допълнително.

Течните форми трябва да се съхраняват в затворени контейнери с плътно затварящи се капаци, за да се предотврати изпускането на азот.

Основният проблем на производителите на биоторове е търговията през зимата, когато растенията са в покой. На световния пазар цената на торове с това качество варира от 130 долара за тон. Ако създадете линия за опаковане на концентрати, тогава можете да изплатите своя реактор в рамките на две години.

Внасяне на течен тор в почвата – предимства и недостатъци на метода

-> Производство, строителство, селско стопанство

Биогаз от оборски тор: прост, икономичен, екологичен

Предложената статия, мисля, ще бъде от интерес за фермерите. Описаната технология за получаване на биогаз от естествен материал (в този случай от оборски тор), като цяло, позволява на първо място безболезнено изхвърляне на опасни животински отпадъци и едва след това е начин за получаване на относително евтин източник на гориво. Нека обаче да вървим по ред.

Разбира се, традиционната конска или кравешка тор, дори щедро овкусена със слама от постелята, е ценен тор. Но в съвременната свинеферма торът е съвсем различен. Оборският тор в помещенията се отмива с вода, количеството на оттока от това се увеличава многократно, но концентрацията на сухи вещества - т.е. самото нещо, което определя стойността на оборския тор като тор, е буквално сведено до почти нула. Всъщност можете да го използвате, но...

В същото време цялото това огромно количество тор трябва да се съхранява някъде, поне през зимата, когато не се прилагат торове. Също така е необходимо да издържате на оборския тор, за да неутрализирате винаги присъстващите в него патогенни микроби и семена от плевели, които след като бъдат въведени в почвата, веднага ще растат. Освен това е много трудно да се предотврати просмукването на течен тор в земята, в подземните води, в реките. Да, и неприятната миризма от такива складови помещения не може да бъде избегната. Днес изхвърлянето на тор се превърна в сериозен проблем в цялата страна.

Методът за неутрализиране на оборския тор, както всички други органични остатъци, е известен отдавна - това е компостирането. Отпадъците се трупат на купчини, където постепенно се разлагат под действието на микроорганизми. В същото време купчината се нагрява до около 60 ° C и настъпва естествена пастьоризация - повечето патогенни микроби и яйца на хелминти умират, а семената на плевелите губят кълняемостта си.

Качеството на тора обаче страда: до 40% от съдържащия се в него азот изчезва и много фосфор. Енергията също се губи, защото генерираната топлина се губи, а торът, между другото, съдържа почти половината от цялата енергия, доставена на фермата с фуража. Отпадъците от свинефермите обикновено не са подходящи за компостиране, тъй като са твърде течни.

Но има и друг начин за обработка на органичната материя - анаеробна, без достъп на въздух. Именно този процес протича в естествения биологичен реактор – стомаха на всички живи същества. Същата крава произвежда до 500 литра метан на ден; от общото производство на метан на Земята, почти една четвърт - 100-200 милиона тона годишно! - има "животински" произход.

В сравнение с аеробното разграждане по време на компостиране, процесът е по-бавен, но много по-икономичен, без ненужни загуби на енергия. Крайният продукт е биогаз, който съдържа 60-70% метан, който при изгаряне отделя топлина колкото килограм въглища и повече от два пъти повече от килограм дърва за огрев.

По този начин същият течен тор от свинеферма се преработва идеално: след като премине през биореактор, тази воняща каша се превръща в отличен тор.

Оборудването за преработка на течен тор в биогаз може да бъде закупено готово, всъщност големите ферми правят точно това, но е много по-изгодно за един фермер сам да изгради такъв биореактор за преработка на тор в биогаз, тъй като е не е толкова трудно.

Как работи биореакторът

Ферментацията на оборския тор протича при анаеробни (безкислородни) условия при температура 30-55 °C (оптимално 40 °C). Продължителността на ферментацията е най-малко 12 дни. Можете да използвате както обикновен, така и течен, безлегов тор, който лесно се изпомпва в биореактора.

По време на ферментацията азотът и фосфорът се запазват напълно в оборския тор. Масата на оборския тор практически не се променя, с изключение на изпарената вода, която се превръща в биогаз. Органичната материя на оборския тор се разлага с 30-40%; Лесно разлагащите се съединения, като мазнини, протеини и въглехидрати, се разрушават, докато основните компоненти, образуващи хумус, целулоза и лигнин, се запазват напълно. Благодарение на отделянето на метан и въглероден диоксид съотношението C/N е оптимизирано. Делът на амонячен азот се увеличава. Реакцията на получения органичен тор е алкална (pH 7,2-7,8), което прави този тор особено ценен за кисели почви. В сравнение с тора, получен от оборски тор по обичайния начин, добивът се увеличава с 10-15%.

Полученият биогаз с плътност 1,2 kg/m3 (0,93 плътност на въздуха) е със следния състав (%): метан - 65, въглероден диоксид - 34, свързани газове - до 1 (в т.ч. сероводород - до 0,1). Съдържанието на метан може да варира в зависимост от състава на субстрата и технологията в рамките на 55-75%. Съдържание на вода в биогаз при 40 °С - 50 g/m3; когато биогазът се охлади, той кондензира и е необходимо да се вземат мерки за отстраняване на конденза (изсушаване на газа, полагане на тръби с необходимия наклон и др.). Енергийната интензивност на произведения газ е 23 mJ/m3, или 5500 kcal/m3.

Малко за числата и ползите

Например, реактор с обем 75 кубически метра е в състояние лесно да преработи всички отпадъци от ферма за 2500 прасета, давайки на собственика висококачествен тор и от 300 до 500 кубически метра газ на ден. Освен това днес това е единствената технология за обработка и дезинфекция на свински отпадъци, която се изплаща. Нещо повече, той дори се изплаща не толкова със самия биогаз, колкото с благосъстоянието на околната среда, защото в противен случай ще е необходимо да се изградят съоръжения за съхранение на тор и пречиствателни съоръжения. Освен това нека не забравяме и преработения оборски тор като готов добър тор, което означава, че ще се използват по-малко хербициди. Самият биогаз е по-скоро като безплатно приложение: хубаво, но не е необходимо.

Ето защо не е толкова лесно да се изчисли икономическата ефективност на тази технология. Обикновено те изчисляват само по получения биогаз: толкова разходи, толкова получен газ, съответното количество дизелово гориво струва толкова. Резултатът е печеливш, но периодът на изплащане не е рекорден. Но във всеки случай, полученият биогаз е достатъчен, за да осигури до половината от енергийните нужди на една средна ферма, включително отопление и топла вода, и в резултат на това значително да намали разходите за енергия в селскостопанското производство, да го направи по-екологично и безотпадни.

Картината ще се окаже много по-пълна и привлекателна, ако към получения енергиен ефект добавим екологичен ефект, превръщайки го в пари. Но все още никой не е измислил как да го направи.

Инсталация за биогаз (биореактор)

Инсталация за биогаз може да бъде изградена във всяка ферма с налични материали.

Основата на инсталацията за биогаз е запечатан контейнер с топлообменник (топлоносителят е вода, загрята до 50-60 ° C), устройства за въвеждане и извеждане на тор и за отстраняване на газ. Дизайнът на самата инсталация до голяма степен се определя от местните условия, наличието на материали.

За малка инсталация най-разумното решение е да се използват освободените резервоари за гориво. На фигурата е показана схема на биореактор, базиран на стандартен резервоар за гориво с обем 50 кубични метра. Вътрешните прегради могат да бъдат направени от метал или тухла; основната им функция е да насочват потока от тор и да удължават пътя му вътре в реактора, образувайки система от комуникиращи съдове. На горната диаграма преградите са показани условно, техният брой и разположение зависят от свойствата на оборския тор - от течливостта, количеството на постеля.

За да се определи обемът на биореактора, е необходимо да се изхожда от количеството оборски тор, което зависи както от броя и теглото на животните, така и от метода на неговото отстраняване: когато оборският тор се измие, общото количество отпадъчни води се увеличава много пъти, което е нежелателно, тъй като изисква увеличаване на енергийните разходи за отопление. Ако дневното количество отпадъчни води е известно, желаният обем на реактора може да се определи чрез умножаване на това количество по 12 (тъй като 12 дни е минималното време за задържане на тор) и увеличаване на получената стойност с 10% (тъй като реакторът трябва да бъде напълнен със субстрат с 90%).

Субстратът може да се нагрее до 40°C по различни начини. Най-удобно е да се използват за този газови бойлери AGV-80 или AGV-120, оборудвани с автоматизация за поддържане на температурата на охлаждащата течност. Ако машината се захранва от произведен биогаз (вместо природен газ), тя трябва да се регулира чрез намаляване на подаването на въздух. За да се намалят топлинните загуби, биореакторът трябва да бъде внимателно изолиран. Тук са възможни различни варианти: по-специално, възможно е около него да се постави лека рамка, пълна със стъклена вата, да се нанесе слой от полиуретанова пяна върху реактора и т.н.

При стартиране на биореактора е необходимо той да се напълни до 90% от обема със субстрата и да престои поне 12 дни, след което в реактора да се подават нови порции субстрат, като се извличат съответните количества от ферментиралия продукт.

Ако няколко малки ферми или отделни ферми са разположени наблизо, най-логичният вариант би бил да се организира обща, централизирана обработка на отпадъците и да се подаде полученият биогаз обратно във фермите или фермите чрез тръбопроводи. Между другото, налягането на газа, получен в биореактора (100-300 mm воден стълб), е достатъчно, за да го достави на разстояние от няколкостотин метра без вентилатори или компресори.

Разбира се, изграждането и инсталирането на дори малък реактор за биогаз няма да мине без одобрения. Документацията, предоставена на съответните надзорни органи, трябва да съдържа: технологична схема на инсталацията, разположение на биореактора и топлогенератора, енергийни и продуктови потоци, тръбопроводи, схема на свързване на помпата и осветителната арматура, оценка на разходите. В генералния план на икономиката ще е необходимо да се покажат и главните тръбопроводи, пътищата за достъп и гръмоотвод. При изграждането и по-нататъшната експлоатация на биореактора е необходимо да се спазват правилата и нормите за работа с горивни инсталации за природен газ. Непременно на етапа на проектиране трябва да се осигури вентилация, която трябва да осигури осем обмена на въздух на час в помещение с обем до 300 m3. Документацията за такъв обект ще трябва да бъде съгласувана с газовата инспекция, SES и пожарната.

Използването на биогаз в икономиката

Е, сега нека видим какви икономически ползи може да донесе една инсталация за биогаз лично на вас.

Приблизителната дневна производителност на реактора при зареждане на оборски тор със съдържание на сухо вещество 4-8% е два обема газ на обем на реактора, т.е. биореактор с обем 50 куб.м ще произвежда 100 куб.м биогаз на ден. Делът на "търговския" газ е средно около 70 кубически метра, а останалата част отива за технологично отопление на самата инсталация. Годишният обем на производството на биогаз е около 25 хил. куб. м, което се равнява на 16,75 тона течно гориво. Печеливш? Разбира се!

И това дори не се взема предвид цената на третирания преработен оборски тор като тор.

Приблизително преработката на тор без легло от 10 говеда ви позволява да получите около 20 кубически метра биогаз на ден, от 10 прасета - 1-3 кубични метра, от 10 овце - 1-1,2 кубични метра, от 10 зайци - 0,4 -0,6 кубически метра Между другото, нуждата от газ за еднофамилна къща, включително отопление и топла вода, е средно 10 кубически метра. на ден, но може да варира значително в зависимост от качеството на топлоизолацията на къщата.

Топлината, получена от изгарянето на биогаз, може да се използва освен за подгряване на вода (отопление, топла вода) и готвене, също и за отопление на оранжерии, а през лятото, когато биогазът е в излишък, за сушене на сено и други фуражи. Биогазът може да се използва и за производство на електроенергия, но това е по-малко икономически изгодно.

Друго направление за използване на биогаз е използването на съдържащия се в него въглероден диоксид в количество около 34%. Чрез извличане на въглероден диоксид чрез измиване (за разлика от метана, той се разтваря във вода), можете да го подадете в оранжерии, където той служи като "въздушен тор", увеличавайки продуктивността на растенията.

Според http://www.newchemistry.ru

Екология на потреблението. Чифлик: Фермите всяка година се сблъскват с проблема с изхвърлянето на тор. Разхищават се значителни средства, необходими за организиране на изваждането и погребването му. Но има начин, който ви позволява не само да спестите парите си, но и да накарате този натурален продукт да ви служи в полза.

Фермите всяка година се сблъскват с проблема с изхвърлянето на тор. Разхищават се значителни средства, необходими за организиране на изваждането и погребването му. Но има начин, който ви позволява не само да спестите парите си, но и да накарате този натурален продукт да ви служи в полза. Благоразумните стопани отдавна използват на практика екотехнологиите, които позволяват получаването на биогаз от оборския тор и използването на резултата като гориво.

За ползите от използването на биотехнологии

Технологията за получаване на биогаз от различни природни източници не е нова. Изследванията в тази област започват в края на 18 век и се развиват успешно през 19 век. В Съветския съюз първата биоенергийна централа е създадена през четиридесетте години на миналия век.

Технологията за преработка на оборски тор в биогаз позволява да се намали количеството вредни емисии на метан в атмосферата и да се получи допълнителен източник на топлинна енергия

Биотехнологиите отдавна се използват в много страни, но днес те са от особено значение. Поради влошаващата се екологична ситуация на планетата и високата цена на енергията, мнозина насочват очите си към алтернативни източници на енергия и топлина.

Разбира се, торът е много ценен тор и ако във фермата има две крави, тогава няма проблеми с използването му. Друго нещо е, когато става въпрос за ферми с големи и средни добитък, където се образуват тонове вонящ и гниещ биологичен материал годишно.

За да се превърне торът във висококачествен тор, са необходими площи с определен температурен режим, а това са допълнителни разходи. Затова много фермери го съхраняват, където е необходимо, и след това го носят на полето.

Ако не се спазват условията на съхранение, до 40% от азота и основната част от фосфора се изпаряват от тора, което значително влошава качествените му показатели. Освен това в атмосферата се отделя газ метан, което оказва негативно влияние върху екологичната ситуация на планетата.

В зависимост от обема на суровините, генерирани на ден, трябва да се изберат размерите на инсталацията и степента на нейната автоматизация.

Съвременните биотехнологии позволяват не само да се неутрализират вредните ефекти на метана върху околната среда, но и той да служи в полза на човека, като същевременно извлича значителни икономически ползи. В резултат на преработката на оборския тор се образува биогаз, от който след това могат да се получат хиляди kW енергия, а производствените отпадъци са много ценен анаеробен тор.

Какво е биогаз

Биогазът е летливо вещество без цвят и мирис, което съдържа до 70% метан. По своите качествени показатели се доближава до традиционния вид гориво – природния газ. Има добра калоричност, 1 м3 биогаз отделя толкова топлина, колкото се получава при изгарянето на килограм и половина въглища.

Ние дължим образуването на биогаз на анаеробни бактерии, които активно работят върху разграждането на органични суровини, които се използват като тор от селскостопански животни, птичи тор, отпадъци от всякакви растения.

В собствено произведения биогаз могат да се използват птичи изпражнения и отпадъчни продукти от малки и големи животни. Суровината може да се използва в чист вид и под формата на смес с включване на трева, листа, стара хартия

За да активирате процеса, е необходимо да създадете благоприятни условия за жизнената активност на бактериите. Те трябва да са подобни на тези, в които микроорганизмите се развиват в естествен резервоар – в стомаха на животните, където е топло и няма кислород. Всъщност това са двете основни условия, които допринасят за чудодейното превръщане на гниещата торова маса в екологично чисто гориво и ценни торове.

Механизмът на образуване на газ от органични суровини

За да получите биогаз, ви е необходим затворен реактор без достъп на въздух, където ще се извърши процесът на ферментация на тор и разлагането му на компоненти:

Метан (до 70%).
Въглероден диоксид (около 30%).
Други газообразни вещества (1-2%).

Получените газове се издигат до горната част на резервоара, откъдето след това се изпомпват, а остатъчният продукт се утаява - висококачествен органичен тор, който в резултат на обработката е запазил всички ценни вещества в оборския тор. - азот и фосфор, и е загубила значителна част от патогенните микроорганизми.

Реакторът за биогаз трябва да има напълно запечатан дизайн, в който няма кислород, в противен случай процесът на разлагане на тор ще бъде изключително бавен

Второто важно условие за ефективното разграждане на оборския тор и образуването на биогаз е спазването на температурния режим. Бактериите, участващи в процеса, се активират при температура от +30 градуса. Освен това оборският тор съдържа два вида бактерии:

Мезофилен. Тяхната жизнена дейност протича при температура от +30 - +40 градуса;
Топлолюбив. За тяхното размножаване е необходимо да се спазва температурен режим от +50 (+60) градуса.

Времето за обработка на суровините в заводи от първия тип зависи от състава на сместа и варира от 12 до 30 дни. В същото време 1 литър полезна площ на реактора дава 2 литра биогориво. При използване на инсталации от втори тип, времето за производство на крайния продукт се намалява до три дни, а количеството биогаз се увеличава до 4,5 литра.

Ефективността на топлолюбивите инсталации се вижда с просто око, но разходите за тяхната поддръжка са много високи, така че преди да изберете един или друг метод за получаване на биогаз, трябва внимателно да изчислите всичко (щракнете за уголемяване)

Въпреки факта, че ефективността на термофилните инсталации е десет пъти по-висока, те се използват много по-рядко, тъй като поддържането на високи температури в реактора е свързано с високи разходи. Поддръжката и поддръжката на мезофилните растения е по-евтина, така че повечето ферми ги използват за производство на биогаз.

Биогазът според критериите за енергиен потенциал е малко по-нисък от обичайното газово гориво. Съдържа обаче изпарения от сярна киселина, чието наличие трябва да се има предвид при избора на материали за изграждане на инсталацията.

Изчисления на ефективността на използването на биогаз

Простите изчисления ще помогнат да се оценят всички предимства на използването на алтернативни биогорива. Една крава с тегло 500 кг произвежда около 35-40 кг тор на ден. Това количество е достатъчно за производството на около 1,5 m3 биогаз, от който от своя страна могат да се генерират 3 kWh електроенергия.

Използвайки данните от таблицата, е лесно да се изчисли колко m3 биогаз може да се получи на изхода в съответствие с броя на наличните животни във фермата

За получаване на биогорива може да се използва както един вид органична суровина, така и смеси от няколко компонента със съдържание на влага 85-90%. Важно е те да не съдържат чужди химически примеси, които влияят неблагоприятно върху процеса на обработка.

Най-простата рецепта за смес е изобретена през 2000 г. от руснак от района на Липецк, който построи най-простата инсталация за биогаз със собствените си ръце. Той смесва 1500 кг кравешка тор с 3500 кг отпадъци от различни растения, добавя вода (около 65% от теглото на всички съставки) и загрява сместа до 35 градуса.

След две седмици безплатното гориво е готово. Тази малка инсталация произвеждаше 40 m3 газ на ден, което беше напълно достатъчно за отопление на къщата и стопански постройки за шест месеца.

Възможности за производствени инсталации за производство на биогорива

След извършване на изчисленията е необходимо да решите как да направите инсталация, за да получите биогаз в съответствие с нуждите на вашата ферма. Ако добитъкът е малък, тогава е подходяща най-простата инсталация, която е лесно да направите от импровизирани средства със собствените си ръце.

За големи ферми, които имат постоянен източник на голямо количество суровини, е препоръчително да се изгради индустриална автоматизирана система за биогаз. В този случай е малко вероятно да се направи без участието на специалисти, които ще разработят проекта и ще монтират инсталацията на професионално ниво.

Схемата ясно показва как работи индустриалният автоматизиран комплекс за производство на биогаз. Изграждането на такъв мащаб може да бъде организирано веднага от няколко ферми, разположени наблизо

Днес има десетки компании, които могат да предложат различни опции: от готови решения до разработване на индивидуален проект. За да намалите разходите за строителство, можете да си сътрудничите със съседни ферми (ако има такива наблизо) и да изградите една инсталация за биогаз за всички.

Трябва да се отбележи, че за изграждането дори на малка инсталация е необходимо да се изготвят съответните документи, да се направи технологична схема, план за разполагане на оборудване и вентилация (ако оборудването е монтирано на закрито), да се премине през процедури за координация с SES, пожарна и газова инспекция.

Конструктивни характеристики на биогазовата система

Пълната инсталация за биогаз е сложна система, състояща се от:

Биореактор, където протича процесът на разграждане на оборския тор;
Автоматизирана система за подаване на органични отпадъци;
Уреди за смесване на биомаса;
Оборудване за поддържане на оптимални температурни условия;
Газов резервоар - резервоари за съхранение на газ;
Приемник на отработените ТБО.

Всички горепосочени елементи се монтират в промишлени инсталации, работещи в автоматичен режим. Домакинските реактори като правило имат по-опростен дизайн.

Диаграмата показва основните компоненти на автоматизирана система за биогаз. Обемът на реактора зависи от дневния прием на органични суровини. За пълното функциониране на инсталацията реакторът трябва да бъде запълнен до две трети от обема

Принципът на работа и устройството на инсталацията за производство на биогаз

Основният елемент на системата е биореакторът. Има няколко варианта за неговото изпълнение, основното е да се осигури плътността на конструкцията и да се изключи навлизането на кислород. Може да бъде направен под формата на метален контейнер с различни форми (обикновено цилиндрични), разположен на повърхността. Често за тези цели се използват 50 кубични метра празни резервоари за гориво.

Можете да закупите готови контейнери със сгъваем дизайн. Предимството им е възможността за бърз демонтаж, а при необходимост и транспортиране до друго място. Препоръчително е да се използват промишлени повърхностни инсталации в големи ферми, където има постоянен приток на голямо количество органични суровини.

За малки ферми вариантът за подземно поставяне на резервоара е по-подходящ. Подземен бункер е изграден от тухли или бетон. Можете да погребете готови контейнери в земята, например бъчви от метал, неръждаема стомана или PVC. Възможно е и повърхностното им поставяне на улицата или в специално обособено помещение с добра вентилация.

За производството на инсталация за биогаз можете да закупите готови PVC контейнери и да ги инсталирате в помещение, оборудвано с вентилационна система

Независимо къде и как е разположен реакторът, той е оборудван с бункер за зареждане на тор. Преди да заредите суровината, тя трябва да се подложи на предварителна подготовка: тя се натрошава на фракции не повече от 0,7 mm и се разрежда с вода. В идеалния случай съдържанието на влага в основата трябва да бъде около 90%.

Автоматизираните инсталации от промишлен тип са оборудвани със система за подаване на суровини, включваща приемник, в който сместа се довежда до необходимата влажност, тръбопровод за подаване на вода и помпено устройство за прехвърляне на масата към биореактора.

В домашните инсталации за подготовка на субстрати се използват отделни контейнери, където отпадъците се раздробяват и смесват с вода. След това масата се зарежда в приемното отделение. В реакторите, разположени под земята, бункерът за приемане на субстрата се извежда навън, приготвената смес тече гравитационно през тръбопровода във ферментационната камера.

Ако реакторът е разположен на земята или на закрито, входната тръба с приемното устройство може да бъде разположена в долната странична част на съда. Възможно е също така да изведете тръбата в горната част и да поставите муфа на гърлото. В този случай биомасата ще трябва да се доставя с помпа.

В биореактора също е необходимо да се предвиди изход, който се прави практически на дъното на контейнера от противоположната страна на входния бункер. Когато се постави под земята, изпускателната тръба се монтира косо нагоре и води до съд за отпадъци, оформен като правоъгълна кутия. Горният му ръб трябва да е под нивото на входа.

Входящите и изходящите тръби са разположени косо нагоре от различни страни на резервоара, докато компенсационният резервоар, в който постъпват отпадъците, трябва да е по-ниско от приемния бункер

Процесът протича по следния начин: във входния бункер се подава нова партида от субстрата, която се влива в реактора, като в същото време същото количество отпадъчна утайка се издига през тръбата до приемника за отпадъци, откъдето впоследствие се изгребва и използва се като висококачествен биотор.

Биогазът се съхранява в газов резервоар. Най-често той се намира директно на покрива на реактора и има формата на купол или конус. Изработена е от покривно желязо, след което, за да се предотвратят корозивни процеси, е боядисана с няколко слоя блажна боя. В промишлени инсталации, предназначени да приемат големи количества газ, резервоарът за газ често се прави под формата на отделен резервоар, свързан към реактора чрез тръбопровод.

Газът, получен от ферментацията, не е подходящ за употреба, тъй като съдържа голямо количество водна пара и в тази форма няма да изгори. За да се почисти от водни фракции, газът преминава през водно уплътнение. За да направите това, от резервоара за газ се отстранява тръба, през която биогазът влиза в контейнер с вода и оттам се доставя на потребителите през пластмасова или метална тръба.

Схема на подземна инсталация. Входът и изходът трябва да са от противоположните страни на контейнера. Над реактора има воден затвор, през който се пропуска полученият газ за сушене.

В някои случаи за съхранение на газ се използват специални торбички от поливинилхлорид. Торбите се поставят до растението и постепенно се пълнят с газ. При пълненето еластичната материя се надува и обемът на торбите се увеличава, което позволява при необходимост временно да се съхранява по-голямо количество от крайния продукт.

Условия за ефективна работа на биореактор

За ефективна работа на инсталацията и интензивно отделяне на биогаз е необходима равномерна ферментация на органичния субстрат. Сместа трябва да е в постоянно движение. В противен случай върху него се образува кора, процесът на разлагане се забавя, в резултат на което се получава по-малко газ от първоначално изчисленото.

За да се осигури активно смесване на биомасата, електрически задвижвани потопяеми или наклонени бъркалки са инсталирани в горната или страничната част на типичния реактор. При домашни инсталации смесването се извършва механично с помощта на устройство, наподобяващо битов миксер. Може да се управлява ръчно или с електрическо задвижване.

При вертикално разположение на реактора ръкохватката на бъркалката е изведена в горната част на инсталацията. Ако контейнерът е монтиран хоризонтално, шнекът също е разположен в хоризонтална равнина, а дръжката е разположена отстрани на биореактора

Едно от най-важните условия за получаване на биогаз е поддържането на необходимата температура в реактора. Отоплението може да се извърши по няколко начина. При стационарни инсталации се използват автоматизирани отоплителни системи, които се включват, когато температурата падне под предварително определено ниво, и се изключват, когато се достигне необходимата температура.

За отопление можете да използвате газови котли, директно отопление с електрически нагреватели или да вградите нагревателен елемент в основата на резервоара. За да се намалят топлинните загуби, се препоръчва около реактора да се изгради малка рамка със слой стъклена вата или инсталацията да се покрие с топлоизолация. Експандираният полистирол има добри топлоизолационни свойства.

За да се оборудва система за отопление на биомаса, е възможно да се постави тръбопровод от отопление на къщата, който се захранва от реактор

Как да определите правилния обем на реактора

Обемът на реактора се определя въз основа на дневното количество оборски тор, произведен във фермата. Също така е необходимо да се вземе предвид вида на суровините, температурата и времето за ферментация. За да работи инсталацията пълноценно, контейнерът се пълни на 85-90% от обема, поне 10% трябва да останат свободни за излизане на газ.

Процесът на разграждане на органичната материя в мезофилно растение при средна температура от 35 градуса продължава от 12 дни, след което ферментиралите остатъци се отстраняват и реакторът се пълни с нова порция субстрат. Тъй като отпадъците се разреждат с вода до 90% преди да бъдат изпратени в реактора, количеството течност също трябва да се вземе предвид при определяне на дневния товар.

На базата на дадените показатели обемът на реактора ще бъде равен на дневното количество подготвен субстрат (оборски тор с вода) умножено по 12 (време за разграждане на биомасата) и увеличено с 10% (свободен обем на контейнера).

Изграждане на подземна инсталация за биогаз

Сега нека поговорим за най-простата инсталация, която ви позволява да получавате биогаз у дома на най-ниска цена. Помислете за изграждане на подземна инсталация. За да го направите, трябва да изкопаете дупка, основата и стените й да се излеят с армиран експандиран глинен бетон. От противоположните страни на камерата се показват входни и изходни отвори, където са монтирани наклонени тръби за подаване на субстрата и изпомпване на отпадъчната утайка.

Изходната тръба с диаметър около 7 см трябва да бъде разположена почти в самото дъно на бункера, другият й край е монтиран в правоъгълен компенсационен контейнер, в който ще се изпомпват отпадъците. Тръбопроводът за подаване на субстрата е разположен на приблизително 50 см от дъното и има диаметър 25-35 см. Горната част на тръбата влиза в приемното отделение за суровини.

Реакторът трябва да бъде напълно запечатан. За да се изключи възможността за проникване на въздух, контейнерът трябва да бъде покрит със слой битумна хидроизолация.

Горната част на бункера - газдържачът има куполна или конусовидна форма. Изработена е от метални листове или покривно желязо. Възможно е също да се завърши конструкцията с тухлена зидария, която след това се тапицира със стоманена мрежа и се измазва. В горната част на резервоара за газ трябва да направите запечатан люк, да отстраните газовата тръба, минаваща през водния затвор, и да инсталирате клапан за освобождаване на налягането на газа.

За смесване на субстрата уредът може да бъде оборудван с дренажна система, работеща на принципа на мехурчета. За да направите това, закрепете вертикално пластмасовите тръби вътре в конструкцията, така че горният им ръб да е над слоя на субстрата. Направете много дупки в тях. Газът под налягане ще слезе надолу и издигайки се нагоре, газовите мехурчета ще смесят биомасата в резервоара.

Ако не искате да изграждате бетонен бункер, можете да закупите готов PVC контейнер. За да се запази топлината, той трябва да бъде покрит наоколо със слой топлоизолация - пенополистирол. Дъното на ямата е запълнено със стоманобетон със слой от 10 см. Резервоарите от поливинилхлорид могат да се използват, ако обемът на реактора не надвишава 3 m3.

Видео за получаване на биогаз от оборски тор

Как върви изграждането на подземен реактор, можете да видите във видеото:

Инсталация за получаване на биогаз от оборски тор ще спести значително от плащането на топлина и електричество и ще използва органичен материал, който е наличен в изобилие във всяка ферма, за добра кауза. Преди да започнете строителството, всичко трябва да бъде внимателно изчислено и подготвено.

Най-простият реактор може да бъде направен за няколко дни със собствените си ръце, като се използват налични инструменти. Ако фермата е голяма, тогава е най-добре да закупите готова инсталация или да се свържете със специалисти.публикувани

Благоразумните стопани отдавна използват на практика екотехнологиите, които позволяват получаването на биогаз от оборския тор и използването на резултата като гориво.

Ето защо в нашия материал ще говорим за технологията за производство на биогаз, ще говорим и за това как да изградим биоенергийна централа.

Определяне на необходимия обем

Изграждане на подземна конструкция

Сега нека поговорим за най-простата инсталация, която ви позволява да получите на най-ниската цена. Помислете за изграждане на подземна система. За да го направите, трябва да изкопаете дупка, основата и стените й да се излеят с армиран експандиран глинен бетон.

От противоположните страни на камерата се показват входни и изходни отвори, където са монтирани наклонени тръби за подаване на субстрата и изпомпване на отпадъчната маса.

Горната част на бункера е газдържач с форма на купол или конус. Изработена е от метални листове или покривно желязо. Възможно е също да се завърши конструкцията с тухлена зидария, която след това се тапицира със стоманена мрежа и се измазва. В горната част на резервоара за газ трябва да направите запечатан люк, да отстраните газовата тръба, минаваща през водния затвор, и да инсталирате клапан за освобождаване на налягането на газа.

Изводи и полезно видео по темата

Как да направите най-простата инсталация от обикновен варел, ще научите, ако гледате видеоклипа:

Технология за производство на биогаз. Модерните животновъдни комплекси осигуряват висока производителност. Приложените технологични решения позволяват да се спазят напълно изискванията на действащите санитарно-хигиенни норми в помещенията на самите комплекси.

Но концентрираните на едно място големи количества течен тор създават значителни екологични проблеми за прилежащите към комплекса територии. Например пресният свински тор и изпражненията са класифицирани като отпадъци от клас 3 на опасност. Въпросите на околната среда са под контрола на надзорните органи, изискванията на законодателството по тези въпроси непрекъснато се затягат.

Биокомплекс предлага цялостно решение за обезвреждане на течен оборски тор, което включва ускорена преработка в модерни инсталации за биогаз (БГУ). В процеса на преработка, в ускорен режим, протичат естествени процеси на разлагане на органични вещества с отделяне на газ, включително: метан, CO2, сяра и др. Само полученият газ не се отделя в атмосферата, предизвиквайки парников ефект, а се изпраща в специални газови (когенерационни) инсталации, които произвеждат електрическа и топлинна енергия.

Биогаз - горим газ, образуван по време на анаеробно метаново разграждане на биомаса и състоящ се главно от метан (55-75%), въглероден диоксид (25-45%) и примеси от сероводород, амоняк, азотни оксиди и други (по-малко от 1%).

Разграждането на биомасата става в резултат на химични и физични процеси и симбиотичната активност на 3-те основни групи бактерии, докато метаболитните продукти на някои групи бактерии са хранителни продукти на други групи, в определена последователност.

Първата група - хидролитични бактерии, втората - киселинообразуващи, третата - метанообразуващи.

Като суровини за производството на биогаз могат да се използват както органични агропромишлени или битови отпадъци, така и растителни суровини.

Най-често срещаните видове отпадъци от агропромишления комплекс, използвани за производство на биогаз са:

свински и говежди тор, птичи изпражнения;
остатъци от фуражната маса на говедовъдни комплекси;
върхове от зеленчукови култури;
некачествени култури от зърнени култури и зеленчуци, захарно цвекло, царевица;
целулоза и меласа;
брашно, пелети, фини зърна, ембриони;
бирени зърна, малцови кълнове, протеинова утайка;
отпадъци от производство на нишестен мелас;
пюре от плодове и зеленчуци;
серум;
и т.н.

Източник на суровина	Вид на суровината	Годишно количество суровини, m3 (тона)	Количество биогаз, m3
1 дойна крава	Течен тор без легло
1 прасе за угояване	Течен тор без легло
1 бик за угояване	Постилка твърд оборски тор
1 кон	Постилка твърд оборски тор
100 пилета	Суха постеля
1 ха обработваема земя	Пресен царевичен силаж
1 ха обработваема земя	Захарно цвекло
1 ха обработваема земя	Силаж от пресни зърна
1 ха обработваема земя	Силаж от прясна трева

Броят на субстратите (видовете отпадъци), използвани за производство на биогаз в една инсталация за биогаз (BGU), може да варира от един до десет или повече.

Проекти за биогаз в агро-индустриалния сектор могат да бъдат създадени по една от следните опции:

производство на биогаз от отпадъци на отделно предприятие (например оборски тор от животновъдна ферма, багаса от захарна фабрика, остатък от дестилерия);
производство на биогаз на базата на отпадъци от различни предприятия, с обвързване на проекта с отделно предприятие или отделно разположена централизирана инсталация за биогаз;
производство на биогаз с преобладаващо използване на енергийни инсталации в отделно разположени инсталации за биогаз.

Най-често срещаният начин за енергийно използване на биогаз е изгарянето в газобутални двигатели като част от мини-CHP, с производството на електричество и топлина.

Съществуват различни варианти на технологични схеми на биогаз станции- в зависимост от видовете и броя на видовете използвани субстрати. Използването на предварителна подготовка в редица случаи позволява да се постигне увеличаване на скоростта и степента на разлагане на суровините в биореакторите и следователно увеличаване на общия добив на биогаз. В случай на използване на няколко субстрата, които се различават по свойства, например течни и твърди отпадъци, тяхното натрупване, предварителната подготовка (разделяне на фракции, смилане, нагряване, хомогенизиране, биохимично или биологично третиране и др.) се извършва отделно, след които или се смесват преди подаването в биореактори, или се подават в отделни потоци.

Основните структурни елементи на типично разположение на инсталация за биогаз са:

система за приемане и предварителна подготовка на субстрати;
система за транспортиране на субстрати в съоръжението;
биореактори (ферментатори) със смесителна система;
биореакторна отоплителна система;
система за отстраняване и пречистване на биогаз от примеси от сероводород и влага;
Резервоари за съхранение на ферментирала маса и биогаз;
система за програмно управление и автоматизация на технологичните процеси.

Технологичните схеми на BGU варират в зависимост от вида и броя на обработваните субстрати, от вида и качеството на крайните целеви продукти, от едно или друго „ноу-хау“ на използвания доставчик на технологично решение и редица други фактори. Най-често срещаните днес са схеми с едноетапна ферментация на няколко вида субстрати, един от които обикновено е оборски тор.

С развитието на технологиите за биогаз използваните технически решения се усложняват към двустепенни схеми, което в някои случаи е оправдано от технологичната необходимост от ефективна обработка на определени видове субстрати и повишаване на общата ефективност на използване на работните обем на биореакторите.

Характеристика на производството на биогазе, че може да се произвежда от метановите бактерии само от абсолютно сухи органични вещества. Следователно задачата на първия етап от производството е да се създаде субстратна смес, която има високо съдържание на органични вещества и в същото време може да се изпомпва. Това е субстрат със съдържание на твърди частици 10-12%. Решението се постига чрез отделяне на излишната влага с помощта на винтови сепаратори.

Течният тор постъпва в резервоара от производствените помещения, хомогенизира се с потопяема бъркалка и се подава с потопяема помпа в сепарационния цех за винтови сепаратори. Течната фракция се събира в отделен резервоар. Твърдата фракция се зарежда в захранващото устройство за твърди суровини.

В съответствие с графика за зареждане на субстрата във ферментатора, съгласно разработената програма, периодично се включва помпата, която подава течната фракция към ферментатора, като в същото време се включва зареждащото устройство на твърдата суровина. Като алтернатива течната фракция може да се подава в твърдо захранващо устройство с функция за смесване и след това готовата смес се подава във ферментатора съгласно разработената програма за зареждане.Включванията са кратки. Това се прави, за да се предотврати прекомерното въвеждане на органичен субстрат във ферментатора, тъй като това може да наруши баланса на веществата и да причини дестабилизиране на процеса във ферментатора. В същото време се включват и помпи, които изпомпват остатъка от ферментатора към вторичния ферментатор и от вторичния ферментатор в акумулатора (лагуната), за да се предотврати препълването на ферментатора и вторичния ферментатор.

Масите на дигестата, намиращи се във ферментатора и последващия ферментатор, се смесват, за да се осигури равномерно разпределение на бактериите в целия обем на контейнерите. За смесване се използват нискоскоростни миксери със специален дизайн.

В процеса на намиране на субстрата във ферментатора, бактериите отделят до 80% от общия биогаз, произведен от инсталацията за биогаз. Останалата част от биогаза се освобождава в климатика.

Важна роля за осигуряване на стабилно количество освободен биогаз играе температурата на течността във ферментатора и последващия ферментатор. По правило процесът протича в мезофилен режим с температура 41-43°C. Поддържането на стабилна температура се постига чрез използване на специални тръбни нагреватели вътре във ферментаторите и ферментаторите, както и надеждна топлоизолация на стени и тръбопроводи. Биогазът, излизащ от биомасата, има високо съдържание на сяра. Пречистването на биогаза от сяра се извършва с помощта на специални бактерии, които обитават повърхността на изолацията, положена върху свод от дървена греда вътре във ферментаторите и доферментаторите.

Натрупването на биогаз се извършва в газхолдер, който се образува между повърхността на биомасата и еластичния високоякостен материал, покриващ ферментатора и ферментатора отгоре. Материалът има способността да се разтяга силно (без да намалява здравината), което значително увеличава капацитета на газовия резервоар с натрупване на биогаз. За предотвратяване на препълване на газовия резервоар и разкъсване на материала има предпазен клапан.

След това биогазът влиза в когенерационната инсталация. Когенерационната инсталация (CHP) е агрегат, в който електрическата енергия се генерира от генератори, задвижвани от газобутални двигатели, работещи с биогаз. Когенераторите, работещи с биогаз, имат структурни разлики от конвенционалните газови генераторни двигатели, тъй като биогазът е много изчерпано гориво. Електрическата енергия, генерирана от генераторите, осигурява захранване на електрическото оборудване на самата инсталация за биогаз, а всичко в излишък се предава на близките потребители. Енергията на течността, използвана за охлаждане на когенераторите, е генерираната топлинна енергия минус загубите в котелните устройства. Генерираната топлинна енергия се използва частично за отопление на ферментатори и доферментатори, а останалата част се изпраща към близките потребители. отива

Възможно е да се инсталира допълнително оборудване за пречистване на биогаз до нивото на природен газ, но това оборудване е скъпо и се използва само ако целта на инсталацията за биогаз не е да произвежда топлина и електричество, а да произвежда гориво за газови бутални двигатели . Доказаните и най-често използвани технологии за пречистване на биогаз са абсорбция на вода, адсорбция на носител под налягане, химическо утаяване и мембранно разделяне.

Енергийната ефективност на работата на инсталацията за биогаз до голяма степен зависи както от избраната технология, материали и дизайн на основните конструкции, така и от климатичните условия в района на тяхното разположение. Средната консумация на топлинна енергия за отопление на биореактори в умерения климатичен пояс е 15-30% от енергията, генерирана от когенераторите (бруто).

Общата енергийна ефективност на биогаз комплекс с когенерация на биогаз е средно 75-80%. В ситуация, при която цялата топлина, получена от когенерационна инсталация при производството на електроенергия, не може да бъде консумирана (често срещана ситуация поради липсата на външни консуматори на топлина), тя се изхвърля в атмосферата. В този случай енергийната ефективност на топлоелектрическа централа на биогаз е само 35% от общата енергия на биогаз.

Основните показатели за работа на инсталациите за биогаз могат да варират значително, което до голяма степен се определя от използваните субстрати, приетите технологични правила, практиките на работа и задачите, изпълнявани от всяка отделна инсталация.

Процесът на обработка на тор е не повече от 40 дни. Полученият в резултат на преработката остатък е без мирис и е отличен органичен тор, при който е постигната най-висока степен на минерализация на усвоените от растенията хранителни вещества.

Дигестатът обикновено се разделя на течни и твърди фракции с помощта на винтови сепаратори. Течната фракция се изпраща в лагуните, където се натрупва до периода на прилагане в почвата. Твърдата фракция се използва и като тор. Ако се приложи допълнително сушене, гранулиране и опаковане на твърдата фракция, тогава тя ще бъде подходяща за дългосрочно съхранение и транспортиране на дълги разстояния.

Производство и енергийно използване на биогазима редица разумни и потвърдени от световната практика предимства, а именно:

Възобновяем източник на енергия (ВЕИ). Възобновяемата биомаса се използва за производство на биогаз.
Широката гама от суровини, използвани за производство на биогаз, прави възможно изграждането на инсталации за биогаз практически навсякъде в райони на концентрация на селскостопанско производство и технологично свързани индустрии.
Универсалността на методите за използване на енергия от биогаз както за производство на електрическа и/или топлинна енергия на мястото на нейното образуване, така и във всяко съоръжение, свързано с газопреносната мрежа (в случай на доставка на пречистен биогаз към тази мрежа), както и като моторно гориво за автомобили.
Стабилността на производството на електроенергия от биогаз през цялата година дава възможност за покриване на пикови натоварвания в мрежата, включително при използване на нестабилни възобновяеми енергийни източници, като слънчеви и вятърни електроцентрали.
Създаване на работни места чрез формиране на пазарна верига от доставчиците на биомаса до оперативния персонал на енергийните съоръжения.
Намаляване на отрицателното въздействие върху околната среда чрез преработка и неутрализиране на отпадъци чрез контролирано разграждане в реактори за биогаз. Биогаз технологиите са един от основните и най-рационални начини за неутрализиране на органичните отпадъци. Проектите за биогаз помагат за намаляване на емисиите на парникови газове в атмосферата.
Агротехническият ефект от използването на масата, ферментирала в реактори за биогаз върху селскостопански полета, се проявява в подобряване на структурата на почвите, регенериране и повишаване на тяхното плодородие поради въвеждането на хранителни вещества от органичен произход. Развитието на пазара на органични торове, включително от масата, преработена в биогазови реактори, в бъдеще ще допринесе за развитието на пазара на екологично чисти селскостопански продукти и ще повиши неговата конкурентоспособност.

Очаквани инвестиционни разходи за единица

BSU 75 kWel. ~ 9 000 €/kWh.

BSU 150 kWel. ~ 6 500 €/kWh.

BSU 250 kWel. ~ 6 000 €/kWh.

BSU до 500 kWel. ~ 4.500 €/kWh.

BGU 1 MWтел. ~ 3.500 €/kWh.

Произведената електрическа и топлинна енергия може да осигури не само нуждите на комплекса, но и прилежащата инфраструктура. Освен това суровините за инсталациите за биогаз са безплатни, което гарантира висока икономическа ефективност след изтичане на периода на изплащане (4-7 години). Цената на енергията, генерирана в БСУ, не се увеличава с времето, а напротив, намалява.