Mnoho majiteľov domácností sa obáva, ako znížiť náklady na vykurovanie domu, varenie a dodávku elektriny. Niektorí z nich už postavili bioplynové stanice vlastnými rukami a čiastočne alebo úplne sa izolovali od dodávateľov energií. Ukazuje sa, že získať takmer bezplatné palivo v súkromnej domácnosti nie je veľmi ťažké.
Čo je bioplyn a ako sa dá využiť?
Majitelia usadlostí vedia: uložením akéhokoľvek rastlinného materiálu, vtáčieho trusu a hnoja na hromadu môžete časom získať cenné organické hnojivo. Málokto z nich ale vie, že biomasa sa nerozkladá sama od seba, ale vplyvom rôznych baktérií.
Spracovaním biologického substrátu tieto drobné mikroorganizmy uvoľňujú odpadové produkty vrátane zmesi plynov. Väčšinu z toho (asi 70 %) tvorí metán – ten istý plyn, ktorý horí v horákoch domácich sporákov a vykurovacích kotlov.
Myšlienka využitia takýchto ekologických palív pre rôzne ekonomické potreby nie je nová. Zariadenia na jeho extrakciu sa používali už v starovekej Číne. Sovietski inovátori skúmali možnosť využitia bioplynu aj v 60. rokoch minulého storočia. Táto technológia však zažila skutočné oživenie začiatkom roku 2000. V súčasnosti sa bioplynové stanice aktívne využívajú v Európe a USA na vykurovanie domácností a iné potreby.
Ako funguje bioplynová stanica?
Princíp činnosti zariadenia na výrobu bioplynu je pomerne jednoduchý:
- Biomasa zriedená vodou sa vloží do uzavretej nádoby, kde začne „kvasiť“ a uvoľňovať plyny;
- obsah nádrže je pravidelne aktualizovaný - baktériami spracované suroviny sa vypúšťajú a pridávajú čerstvé (v priemere asi 5-10% denne);
- Plyn nahromadený v hornej časti nádrže sa privádza špeciálnou trubicou do zberača plynu a potom do domácich spotrebičov.
Schéma zariadenia na výrobu bioplynu.
Aké suroviny sú vhodné pre bioreaktor?
Zariadenia na výrobu bioplynu sú rentabilné len tam, kde dochádza k dennému dopĺňaniu čerstvej organickej hmoty – hnoja alebo trusu hospodárskych zvierat a hydiny. Do bioreaktora môžete pridať aj nasekanú trávu, vrcholy, lístie a domáci odpad (najmä šupky zo zeleniny).
Účinnosť inštalácie do značnej miery závisí od typu nakladanej suroviny. Je dokázané, že pri rovnakej hmotnosti sa najvyššia výťažnosť bioplynu získava z hnoja ošípaných a morčacieho trusu. Na druhej strane kravské exkrementy a silážny odpad produkujú menej plynu pri rovnakej záťaži.
Využitie biosurovín na vykurovanie domácností.
Čo nemožno použiť v bioplynovej stanici?
Existujú faktory, ktoré môžu výrazne znížiť aktivitu anaeróbnych baktérií, či dokonca úplne zastaviť proces výroby bioplynu. Suroviny obsahujúce:
- antibiotiká;
- pleseň;
- syntetické detergenty, rozpúšťadlá a iné „chemikálie“;
- živice (vrátane pilín z ihličnatých stromov).
Je neefektívne používať už hnijúci hnoj – nakladať možno len čerstvý alebo predsušený odpad. Suroviny by sa tiež nemali nechať namočiť - ukazovateľ 95% sa už považuje za kritický. K biomase je však ešte potrebné pridať malé množstvo čistej vody, aby sa uľahčilo jej nakladanie a urýchlil proces fermentácie. Hnoj a odpad sa zriedia na konzistenciu riedkej krupicovej kaše.
Bioplynová stanica pre domácnosť
Dnes priemysel už vyrába zariadenia na výrobu bioplynu v priemyselnom meradle. Ich obstaranie a inštalácia je nákladná, takéto zariadenia v súkromných domácnostiach sa vrátia najskôr za 7-10 rokov, ak sa na spracovanie použijú veľké objemy organických látok. Skúsenosti ukazujú, že v prípade potreby môže skúsený majiteľ postaviť malú bioplynovú stanicu pre súkromný dom vlastnými rukami az najdostupnejších materiálov.
Príprava spracovateľského bunkra
V prvom rade budete potrebovať hermeticky uzavretú valcovú nádobu. Môžete samozrejme použiť veľké hrnce alebo varne, ale ich malý objem neumožní dosiahnuť dostatočnú produkciu plynu. Preto sa na tieto účely najčastejšie používajú plastové sudy s objemom od 1 m³ do 10 m³.
Môžete si ho vyrobiť sami. PVC dosky sú komerčne dostupné, s dostatočnou pevnosťou a odolnosťou voči agresívnemu prostrediu ich možno ľahko zvariť do konštrukcie požadovanej konfigurácie. Ako bunker sa dá použiť aj kovový sud dostatočného objemu. Je pravda, že budete musieť vykonať antikorózne opatrenia - zakryte ho zvnútra aj zvonka farbou odolnou voči vlhkosti. Ak je nádrž vyrobená z nehrdzavejúcej ocele, nie je to potrebné.
Systém výfuku plynu
Výstupné potrubie plynu je namontované v hornej časti suda (zvyčajne vo veku) - tu sa hromadí podľa fyzikálnych zákonov. Prostredníctvom pripojeného potrubia sa bioplyn privádza do uzáveru vody, potom do zásobníka (voliteľne pomocou kompresora do valca) a do domácich spotrebičov. Odporúča sa tiež nainštalovať vypúšťací ventil vedľa výstupu plynu - ak je tlak vo vnútri nádrže príliš vysoký, uvoľní prebytočný plyn.
Systém dodávky a vykládky surovín
Na zabezpečenie nepretržitej produkcie plynnej zmesi je potrebné baktérie v substráte neustále (denne) „kŕmiť“, to znamená pridávať čerstvý hnoj alebo inú organickú hmotu. Na druhej strane už spracované suroviny z bunkra musia byť odstránené, aby nezaberali užitočný priestor v bioreaktore.
Na tento účel sú v hlavni vytvorené dva otvory - jeden (na vykladanie) takmer pri dne, druhý (na nakladanie) vyššie. Do nich sú privarené (spájkované, lepené) rúry s priemerom minimálne 300 mm. Nakladacie potrubie je nasmerované nahor a je vybavené lievikom a odtok je usporiadaný tak, aby bolo vhodné zbierať spracovanú hnojovicu (neskôr sa môže použiť ako hnojivo). Spoje sú utesnené.
Vykurovací systém
Tepelná izolácia bunkra.
Ak je bioreaktor inštalovaný vo vonkajšom prostredí alebo v nevykurovanej miestnosti (čo je potrebné z bezpečnostných dôvodov), potom musí byť vybavený tepelnou izoláciou a ohrevom substrátu. Prvá podmienka sa dosiahne „obalením“ hlavne akýmkoľvek izolačným materiálom alebo zahĺbením do zeme.
Pokiaľ ide o vykurovanie, môžete zvážiť rôzne možnosti. Niektorí remeselníci inštalujú potrubia, cez ktoré cirkuluje voda z vykurovacieho systému, a inštalujú ich pozdĺž stien suda vo forme cievky. Iní umiestnia reaktor do väčšej nádrže s vodou vo vnútri, vyhrievanej elektrickými ohrievačmi. Prvá možnosť je pohodlnejšia a oveľa ekonomickejšia.
Pre optimalizáciu prevádzky reaktora je potrebné udržiavať teplotu jeho obsahu na určitej úrovni (najmenej 38⁰C). Ak však stúpne nad 55 °C, baktérie tvoriace plyn sa jednoducho „uvaria“ a proces fermentácie sa zastaví.
Systém miešania
Ako ukazuje prax, v konštrukciách ručné miešadlo akejkoľvek konfigurácie výrazne zvyšuje účinnosť bioreaktora. Os, ku ktorej sú privarené (priskrutkované) lopatky „mixéra“, sa odstráni cez veko suda. Potom sa na ňu umiestni kľučka brány a otvor sa starostlivo utesní. Domáci remeselníci však nie vždy vybavujú fermentory takýmito zariadeniami.
Výroba bioplynu
Po pripravenosti inštalácie sa do nej naloží biomasa zriedená vodou v pomere približne 2:3. Veľký odpad je potrebné rozdrviť - maximálna veľkosť frakcie by nemala presiahnuť 10 mm. Potom sa veko zatvorí – stačí len počkať, kým zmes začne „kvasiť“ a uvoľňovať bioplyn. Za optimálnych podmienok sa prvá dodávka paliva pozoruje niekoľko dní po naložení.
Skutočnosť, že plyn „naštartoval“, možno posúdiť podľa charakteristického bublavého zvuku vo vodnom uzávere. Zároveň treba skontrolovať tesnosť hlavne. To sa vykonáva pomocou bežného mydlového roztoku - nanáša sa na všetky kĺby a pozoruje sa, či sa neobjavia bubliny.
Prvá aktualizácia biosurovín by sa mala uskutočniť približne o dva týždne. Po naliatí biomasy do lievika vytečie z výstupného potrubia rovnaký objem odpadovej organickej hmoty. Potom sa tento postup vykonáva denne alebo každé dva dni.
Ako dlho vydrží výsledný bioplyn?
V malej farme nebude bioplynová stanica absolútnou alternatívou k zemnému plynu a iným dostupným zdrojom energie. Napríklad pomocou zariadenia s objemom 1 m³ získate palivo len na pár hodín varenia pre malú rodinu.
Ale s bioreaktorom s objemom 5 m³ je už možné vykurovať miestnosť s plochou 50 m², ale jej prevádzku bude potrebné udržiavať denným nakladaním surovín s hmotnosťou najmenej 300 kg. Na to potrebujete mať na farme asi desať ošípaných, päť kráv a pár desiatok sliepok.
Remeselníci, ktorým sa podarilo samostatne vyrobiť pracovné bioplynové stanice, zdieľajú videá s majstrovskými kurzami na internete:
Samozrejme, DIY bioplyn nie je pre každého. Po prvé, musíte byť vlastníkom súkromného domu. Domáca inštalácia má rozmery a možnosti inštalácie, pre ktoré podmienky bytu absolútne nevyhovujú. Po druhé, doma je to možné len vtedy, ak je veľké množstvo organického odpadu. A po tretie, možno najdôležitejšie, potrebujete vedomosti.
Nemá zmysel vymýšľať inštaláciu - všetko je už dávno vynájdené. Ale aby ste mohli realizovať hotový nápad pomocou hotových výkresov, musíte to pochopiť. Nástroj, vynaliezavosť, pochopenie a povedomie o dizajne zariadenia a tiež túžba, ktorá vám umožní neodchýliť sa od zamýšľaného cieľa - to všetko je veľmi dôležité.
Poďme si to zhrnúť:
- Miesto. Len súkromné dvory s rozlohou do 10 m2 bez budov a stromov. Oplatí sa zvážiť aj také možnosti, keď je v budúcnosti možné nad samotnou inštaláciou postaviť budovu obchodného alebo dokonca obytného typu.
- Materiál. Nerezová oceľ, tehla, betón, rúry (kovové a/alebo plastové) – to sú základy. Do tohto zoznamu pridajte nástroje: zváracie zariadenia, miešačky betónu, nástroje na rezanie kovov.
- Suroviny. Hlavným zdrojom bioplynu môže byť len organická hmota – hnoj, rastlinný odpad, odpad z bitúnkov. Každý druh suroviny produkuje vlastné množstvo bioplynu určitej kvality. V každom prípade musí byť dostatok surovín na zvýšenie ziskovosti.
- Pochopenie a uvedomenie si myšlienky. Dá sa to aj bez tohto: pozvaný, zaplatený, prijatý – prečo rozumieť? Ale aj to najprimitívnejšie zariadenie určené na výrobu bioplynu v malom je drahé a ide o to, aby ste si všetko potrebné zaobstarali vlastnými silami. Takže tu musíte byť nositeľom nevysloveného titulu „ľudový remeselník“.
Mnoho európskych farmárov už dlho prešlo na tento alternatívny druh paliva. Doba návratnosti biogenerátora je 3-5 rokov, všetko závisí od rozsahu spotreby. Napríklad dánski majitelia minifariem s počtom hospodárskych zvierat len 50 – 100 kusov dokážu vyrobiť bioplyn vlastnými zariadeniami, čo plne uspokojuje potreby obytnej budovy aj samotnej farmy. Pohodlie doma aj na farme vďaka vlastnému bioplynovému systému vnímajú ako niečo bežné.
Ako to funguje
V celej biologickej inštalácii je dôležitý takmer každý prvok:
- Zásobník je nádoba, v ktorej dochádza ku fermentácii biomasy pôsobením baktérií. Nádrž, rôznych veľkostí a vyrobená z rôznych materiálov, slúži ako druh panvice. Správnejšie by bolo nazvať to bioreaktorom. Táto komplexná štruktúra musí nielen obsahovať biomasu na fermentáciu, ale musí mať aj také vlastnosti, ako je spoľahlivosť a trvanlivosť. Zariadenie na výrobu bioplynu nie je budova na opakované použitie. Musíte to urobiť raz a iba vylepšiť dizajn, inak ziskovosť klesne pod nulu.
- Spojovacie prvky, ktoré nesmú vypúšťať plyn. Metán je výbušný plyn a náhodná iskra môže mať katastrofálne následky.
- Systém miešania hmoty surovín. Je dosť ťažké vyrobiť v remeselných podmienkach, ale veľmi žiaduce. Pravidelné miešanie zvyšuje produktivitu.
- Systém izolácie reaktora. Spoľahlivá a kvalitná izolácia umožňuje udržiavať požadovanú teplotu vo vnútri reaktora. Baktérie môžu prežiť pri nízkych teplotách, ale nie sú životaschopné. A hoci teplota vo vnútri bude vždy nad nulou, musí sa dať udržiavať a kontrolovať.
- Plynojem je nádoba na dočasné (do spotreby) skladovanie plynu. V remeselných podmienkach je zastúpená oceľovou nádržou.
- Filtračný systém alebo filtračný systém. Plyn vznikajúci pri fermentácii je vhodné vyčistiť od CO2.
Suroviny vstupujúce do bioreaktora začnú kvasiť. Uvoľňovaný plyn nie je čistý. Obsahuje podiel metánu (do 80-90%), oxidu uhličitého (do 20-30%), vodíka (do 5-10%). Pravidelné miešanie podporuje frekvenciu uvoľňovania plynu. Plyn vstupuje do plynovej nádrže, potom cez filtračný systém a potom do spotrebovanej jednotky (kotol, pec atď.).
Základné momenty
Bioplyn je možné získať doma v rôznych objemoch a rôznych kvalitách. To je ovplyvnené niekoľkými faktormi:
- Množstvo surovín. Pre nepretržitú prevádzku bioreaktora musí byť biomasa pravidelne privádzaná dovnútra. Frekvencia plnenia závisí od veľkosti reaktora. Vysoký výkon sa dosiahne naplnením nádoby na 75%. Nižšia hodnota znižuje efektivitu výroby, rovnako ako zaťaženie nad 75 %.
- Pôvod surovín. Hnoj alebo kukuričná drť – rozdiel je výrazný. Zvyčajne začínajú prítomnosťou jedného alebo druhého druhu suroviny. Napríklad zo živočíšnych tukov sa dá získať obrovské množstvo kvalitného metánu – až 1500 m3 z tony surovín. Zároveň bude aj obsah metánu maximálny možný – až 90 %. Produkcia bioplynu z rias má nižšie čísla – do 250-300 m3 na tonu.
- Frekvencia dodávky surovín. Fermentácia musí byť takmer úplne ukončená, uvoľnená voda sa musí vypustiť, nevykvasené zvyšky zlikvidovať a až potom môže byť možná nová dodávka určitého množstva. V remeselných podmienkach je tento proces dosť ťažko kontrolovateľný. Priemyselné inštalácie sú progresívnejšie a celý proces je riadený automaticky.
- Kombinácia surovín. Niektoré druhy biomasy sa môžu navzájom dopĺňať a pôsobiť ako katalyzátory chemických procesov vo vnútri reaktora. Niektorí naopak dokážu reakciu spomaliť. Napríklad výpalky z obilia v kombinácii s hnojom poskytujú dobré výsledky ako výsledok kombinácie. Pričom tuky sa nekombinujú takmer so žiadnym iným druhom suroviny.
V tabuľke je uvedený objem vyprodukovaného plynu (v m3) z jednej tony suroviny:
Ako použiť
Bioplyn je možné podľa jeho množstva a kvality využívať aj doma. Zvyčajne ide o vykurovanie hospodárskych budov alebo obytných budov. Pri malých objemoch plynu to môže stačiť len na ohrev vody, ale v tomto prípade je potrebné prehodnotiť ziskovosť inštalácie. Niektorí remeselníci posunuli svoje návrhy na enormné úrovne produktivity a úplne zabudli na spotrebu vládnej elektriny a zemného plynu.
V každom prípade sa prostredníctvom zariadenia na výrobu bioplynu realizuje niekoľko pozitívnych aspektov tak pre spotrebiteľa plynu, ako aj pre celé ľudstvo ako celok:
- prechod na nízkonákladovú výrobu,
- šetrenie peňazí,
- čiastočná likvidácia odpadu,
- predchádzanie globálnemu otepľovaniu.
Ľudstvo urobilo obrovský skok vpred, naučilo sa ovládať prírodu a každodenný život. Bioplyn ako alternatívne palivo a forma energie je teraz možné získať doma. Samozrejme, vysoké náklady na zariadenie sú trochu skľučujúce, ale výpočty návratnosti ukazujú, že bioreaktor doma je ziskové a účelné riešenie.
Majitelia súkromných domov v regiónoch s obmedzeným prístupom k tradičným palivám by rozhodne mali upriamiť pozornosť na moderné bioplynové stanice. Takéto jednotky umožňujú získavať bioplyn z rôznych organických odpadov a využívať ho pre osobnú potrebu vrátane vykurovania obytných priestorov.
Plyn je možné získať z takmer akejkoľvek biomasy – odpadu z živočíšnej výroby, výroby potravín, poľnohospodárstva, lístia atď. Zároveň si môžete takúto inštaláciu postaviť vlastnými rukami.
Na výrobu bioplynu sú vhodné ako homogénne suroviny, tak aj zmesi rôznych druhov biomasy. Bioplynová stanica je objemovo uzavretá konštrukcia vybavená zariadeniami na dodávku surovín, ohrev biomasy, miešanie komponentov, vypúšťanie vzniknutého bioplynu do zberača plynu a samozrejme ochranu konštrukcie.
V reaktore vplyvom anaeróbnych baktérií dochádza k rýchlemu rozkladu biomasy. Pri fermentácii organických surovín sa uvoľňuje bioplyn. Približne 70 % zloženia takéhoto plynu predstavuje metán, zvyšnú časť tvorí oxid uhličitý.
Bioplyn sa vyznačuje výbornou výhrevnosťou, nemá výrazný zápach ani farbu. Z hľadiska svojich vlastností nie je bioplyn prakticky v ničom horší ako tradičnejší zemný plyn.
Vo vyspelých krajinách sa na čistenie bioplynu od oxidu uhličitého používajú dodatočné zariadenia. Ak chcete, môžete si kúpiť rovnakú inštaláciu a získať čistý biometán.
Bioplynové stanice na silách. 1 Silo jamy. 2 Systém nakladania biomasy. 3 Reaktor. 4 Postfermentačný reaktor. 5 Substrát. 6 Vykurovací systém. 7 Elektráreň. 8 Automatizačný a riadiaci systém. 9 Systém plynovodov
Porovnanie bioplynu s tradičnejšími palivami
V priemere jedna krava alebo iné zviera s hmotnosťou pol tony je schopné vyprodukovať toľko hnoja za deň, že vyprodukuje približne 1,5 m3 bioplynu. Denný hnoj z jednej priemernej ošípanej je možné spracovať na 0,2 m3 bioplynu a králika alebo kura na 0,01 – 0,02 m3 paliva.
Pre porovnanie: 1 m3 bioplynu z hnoja poskytuje približne rovnaké množstvo tepelnej energie ako 3,5 kg palivového dreva, 1-2 kg uhlia, 9-10 kW/h elektriny.
Najjednoduchší recept na zmes na výrobu bioplynu obsahuje tieto zložky:
- kravský hnoj - asi 1500 kg;
- zhnité lístie alebo iný organický odpad – 3500 kg;
- voda – 65-75% z celkovej hmotnosti predchádzajúcich zložiek. Voda sa musí najskôr zohriať na približne 35 stupňov.
Toto množstvo biomasy vystačí na výrobu bioplynu na šesť mesiacov prevádzky pri miernej spotrebe. V priemere sa bioplyn začne uvoľňovať do 1,5-2 týždňov po naložení zmesi do zariadenia.
Plyn je možné použiť na vykurovanie domu a rôznych komerčných a domácich budov.
Návrh typickej bioplynovej stanice
Hlavné komponenty kompletného bioplynového systému sú:
- reaktor;
- systém zásobovania humusom;
- miešadlá;
- automatizovaný vykurovací systém na biomasu;
- držiak plynu;
- separátor;
- ochranná časť.
Inštalácia pre domácnosť bude mať trochu zjednodušený dizajn, ale pre úplné pochopenie vás vyzývame, aby ste si prečítali popis všetkých uvedených prvkov.
Reaktor
Táto časť inštalácie sa zvyčajne montuje z nehrdzavejúcej ocele alebo betónu. Reaktor zvonka vyzerá ako veľký uzavretý kontajner, na vrchu ktorého je kupola, zvyčajne guľového tvaru.
V súčasnosti sú najobľúbenejšie reaktory so skladacou konštrukciou, vyrobené pomocou inovatívnych technológií. Takýto reaktor sa dá ľahko zostaviť vlastnými rukami s minimálnymi časovými investíciami. V prípade potreby sa dá jednoducho rozobrať a previezť na iné miesto.
Oceľ je pohodlná, pretože v nej ľahko vytvoríte otvory na pripojenie ďalších prvkov systému. Betón je lepší ako oceľ z hľadiska pevnosti a trvanlivosti.
Systém kŕmenia biomasou
Táto časť inštalácie obsahuje násypku na príjem odpadu, prívodné potrubie na prívod vody a skrutkové čerpadlo určené na posielanie humusu do reaktora.
Na nakladanie suchého komponentu do zásobníka sa používa čelný nakladač. Doma sa s touto úlohou môžete vyrovnať bez nakladača pomocou rôznych improvizovaných prostriedkov, napríklad lopatiek.
V násypke sa zmes navlhčí do polotekutého stavu. Po dosiahnutí požadovanej úrovne vlhkosti závitovka prenesie polotekutú hmotu do spodnej komory reaktora.
Miešadlá
Fermentácia humusu v reaktore by mala prebiehať rovnomerne. Toto je jedna z najdôležitejších podmienok na zabezpečenie intenzívneho uvoľňovania bioplynu zo zmesi. Konštrukcia typickej bioplynovej stanice zahŕňa miešačky s elektrickým pohonom, aby sa dosiahol čo najrovnomernejší proces fermentácie zmesi.
Existujú ponorné a šikmé mixéry. Ponorné mechanizmy je možné spustiť do biomasy do požadovanej hĺbky, aby sa zabezpečilo intenzívne a rovnomerné premiešanie substrátu. Zvyčajne sú takéto mixéry umiestnené na stožiari.
Inštalácia naklonených miešačov sa vykonáva na bočných plochách reaktora. Za otáčanie závitovky vo fermentore je zodpovedný elektromotor.
Automatizovaný vykurovací systém
Pre úspešnú výrobu bioplynu je potrebné udržiavať teplotu vo vnútri systému na +35-+40 stupňov. Na tento účel sú v návrhu zahrnuté automatizované vykurovacie systémy.
Zdrojom tepla je v tomto prípade teplovodný kotol, v niektorých situáciách sa používajú elektrické vykurovacie telesá.
V tomto konštrukčnom prvku sa zhromažďuje bioplyn. Najčastejšie je držiak plynu umiestnený na streche reaktora.
Výroba moderných plynových nádrží sa zvyčajne vykonáva pomocou polyvinylchloridu, materiálu, ktorý je odolný voči slnečnému žiareniu a rôznym nepriaznivým prírodným javom.
V niektorých situáciách sa namiesto bežnej plynovej nádrže používajú špeciálne vrecká. Taktiež tieto zariadenia umožňujú dočasne zvýšiť objem vyprodukovaného bioplynu.
Na výrobu vrecka na plyn sa používa špeciálny polyvinylchlorid s elastickými vlastnosťami, ktorý sa môže nafúknuť pri zvyšovaní objemu bioplynu.
Táto časť systému je zodpovedná za sušenie odpadového humusu a v prípade potreby získavanie vysokokvalitných hnojív.
Najjednoduchší separátor pozostáva zo skrutky a separačnej komory. Komora je vyrobená vo forme sita. To umožňuje separáciu biomasy na pevnú zložku a kvapalnú časť.
Vysušený humus sa posiela do prepravného priestoru. Systém nasmeruje kvapalnú časť späť do prijímacej komory. Tu sa kvapalina používa na zvlhčenie novej suroviny.
Najjednoduchšia bioplynová stanica pre domácich majstrov
Zariadenie na bioplyn pre domácnosť bude mať trochu zjednodušený dizajn, ale k jeho výrobe by sa malo pristupovať s maximálnou zodpovednosťou.
Prvý krok. Vykopať jamu. Jadrom bioplynovej stanice je veľká jama so špeciálnou povrchovou úpravou. Najdôležitejšou a zároveň náročnou časťou výroby predmetného systému je správna príprava stien bioreaktora a jeho základne.
Jama musí byť utesnená. Posilnite základňu a steny plastom alebo betónom. Namiesto toho si môžete kúpiť hotové polymérové krúžky s pevným dnom. Takéto zariadenia umožňujú zabezpečiť potrebnú tesnosť systému. Materiál si zachová svoje pôvodné vlastnosti po mnoho rokov a v prípade potreby môžete jednoducho vymeniť starý prsteň za nový.
Druhý krok. Nainštalujte systém odvodu plynu. To vám ušetrí potrebu nákupu a inštalácie miešadiel, vďaka čomu sa výrazne zníži čas a peniaze vynaložené na montáž inštalácie.
Najjednoduchšou verziou systému odvodu plynu sú vertikálne upevnené kanalizačné potrubia vyrobené z polyvinylchloridu s mnohými otvormi po celom tele.
Vyberte rúry takej dĺžky, aby ich horné okraje mierne stúpali nad hornú úroveň naloženého humusu.
Tretí krok. Vonkajšiu vrstvu podkladu zakryte fóliovou izoláciou. Vďaka fólii sa vytvoria podmienky na akumuláciu bioplynu pod kupolou v podmienkach mierneho pretlaku.
Štvrtý krok. Nainštalujte kupolu a namontujte výfukové potrubie plynu v jeho najvyššom bode.
Spotreba plynu by mala byť pravidelná. V opačnom prípade môže kupola nad nádobou na biomasu jednoducho explodovať. V lete sa plyn tvorí intenzívnejšie ako v zime. Ak chcete vyriešiť posledný problém, zakúpte a nainštalujte vhodné ohrievače.
Postup a podmienky úspešného využívania bioplynovej stanice
Nie je teda ťažké zostaviť si jednoduchú bioplynovú stanicu svojpomocne. Pre jeho úspešné fungovanie si však musíte pamätať a dodržiavať niekoľko jednoduchých pravidiel.
Jednou z najdôležitejších požiadaviek je, že naložená organická hmota by nemala obsahovať žiadne látky, ktoré môžu mať negatívny vplyv na život anaeróbnych mikroorganizmov. Medzi zakázané inklúzie patria rôzne typy rozpúšťadiel, antibakteriálne liečivá a iné podobné látky.
K zhoršeniu fungovania baktérií môže viesť aj množstvo anorganických látok. Vzhľadom na to je napríklad zakázané riediť humus vodou, ktorá zostala po praní oblečenia alebo umývaní auta.
Pamätajte: zariadenie na bioplyn je potenciálne výbušná jednotka, preto dodržiavajte všetky bezpečnostné predpisy týkajúce sa prevádzky akéhokoľvek plynového zariadenia.
Na farme sa tak môže hodiť aj hnoj a v zásade takmer všetko, čoho ste sa predtým snažili zo všetkých síl zbaviť. Stačí len správne postaviť domácu bioplynovú stanicu a veľmi skoro bude váš domov teplý. Postupujte podľa prijatých odporúčaní a už nebudete musieť míňať obrovské sumy na vykurovanie.
Veľa štastia!
Moderný svet je postavený na neustále sa zvyšujúcej spotrebe, a tak sa najmä rýchlo vyčerpávajú nerastné a surovinové zdroje. Zároveň sa na mnohých farmách s chovom dobytka ročne nahromadia milióny ton zapáchajúceho hnoja a na jeho likvidáciu sa vynakladajú značné prostriedky. Ľudia tiež držia krok s produkciou biologického odpadu. Našťastie bola vyvinutá technológia, ktorá nám umožňuje súčasne riešiť tieto problémy: využitie bioodpadu (predovšetkým hnoja) ako suroviny, výroba ekologického obnoviteľného paliva – bioplynu. Použitie takýchto inovatívnych technológií dalo vzniknúť novému perspektívnemu odvetviu – bioenergii.
Čo je bioplyn
Bioplyn je prchavá plynná látka, ktorá je bez farby a úplne bez zápachu. Pozostáva z 50-70 percent metánu, až 30 percent z neho tvorí oxid uhličitý CO2 a ďalšie 1-2 percentá sú plynné látky - nečistoty (pri čistení z nich sa získava najčistejší biometán).
Kvalitatívne fyzikálne a chemické vlastnosti tejto látky sú blízke bežným vysokokvalitným zemným plynom. Bioplyn má podľa výskumov vedcov veľmi vysoké výhrevné vlastnosti: napríklad teplo uvoľnené pri spaľovaní jedného kubického metra tohto prírodného paliva je ekvivalentné teplu z jeden a pol kilogramu uhlia.
K uvoľňovaniu bioplynu dochádza v dôsledku životnej aktivity špeciálneho druhu baktérií - anaeróbnych, pričom mezofilné baktérie sa aktivujú pri zahriatí prostredia na 30-40 stupňov Celzia a teplomilné baktérie sa množia pri vyšších teplotách - až do +50 stupňov.
Pod vplyvom ich enzýmov sa organické suroviny rozkladajú s uvoľňovaním biologického plynu.
Suroviny pre bioplyn
Nie všetok organický odpad je vhodný na spracovanie na bioplyn. Napríklad hnoj z chovov hydiny a ošípaných nemožno použiť v čistej forme, pretože má vysokú úroveň toxicity. Na získanie bioplynu z nich je potrebné do takéhoto odpadu pridávať riedidlá: silážnu hmotu, hmotu zelenej trávy, ako aj kravský hnoj. Posledná zložka je najvhodnejšou surovinou na výrobu ekologického paliva, keďže kravy jedia iba rastlinnú potravu. Musí sa však sledovať aj obsah nečistôt ťažkých kovov, chemických zložiek a povrchovo aktívnych látok, ktoré by sa v surovine zásadne vyskytovať nemali. Veľmi dôležitým bodom je kontrola nad antibiotikami a dezinfekčnými prostriedkami. Ich prítomnosť v hnoji môže zabrániť procesu rozkladu hmoty suroviny a vzniku prchavého plynu.
Ďalšie informácie.Úplne bez dezinfekčných prostriedkov sa to nezaobíde, pretože inak sa vplyvom vysokých teplôt začne na biomase vytvárať pleseň. Mali by ste tiež monitorovať a včas vyčistiť hnoj od mechanických nečistôt (klince, skrutky, kamene atď.), ktoré môžu rýchlo poškodiť bioplynové zariadenia. Vlhkosť surovín používaných na výrobu bioplynu musí byť minimálne 80 – 90 %.
Mechanizmus tvorby plynu
Na to, aby sa pri bezvzduchovej fermentácii (odborne nazývanej anaeróbna fermentácia) začal z organických surovín uvoľňovať bioplyn, sú potrebné vhodné podmienky: utesnená nádoba a zvýšená teplota. Ak sa to robí správne, vyprodukovaný plyn stúpa hore, kde sa vyberie na použitie, a to, čo zostane, je vynikajúce bioorganické poľnohospodárske hnojivo, bohaté na dusík a fosfor, ale bez škodlivých mikroorganizmov. Teplotné podmienky sú veľmi dôležité pre správne a úplné procesy.
Celý cyklus premeny hnoja na ekologické palivo sa pohybuje od 12 dní do mesiaca, závisí od zloženia surovín. Z jedného litra užitočného objemu reaktora sa vyrobia asi dva litre bioplynu. Ak používate pokročilejšie modernizované zariadenia, proces výroby biopalív sa zrýchli na 3 dni a produkcia bioplynu sa zvýši na 4,5 až 5 litrov.
Technológiu výroby biopaliva z organických prírodných zdrojov ľudia začali študovať a využívať od konca 18. storočia av bývalom ZSSR vyvinuli prvé zariadenie na výrobu bioplynu už v 40. rokoch minulého storočia. V súčasnosti sú tieto technológie čoraz dôležitejšie a populárnejšie.
Výhody a nevýhody bioplynu
Bioplyn ako zdroj energie má nepopierateľné výhody:
- slúži na zlepšenie environmentálnej situácie v oblastiach, kde je hojne využívaný, keďže popri znižovaní spotreby znečisťujúcich palív dochádza k veľmi efektívnemu zneškodňovaniu bioodpadu a dezinfekcii odpadových vôd, t.j. bioplynové zariadenie funguje ako čistiaca stanica;
- suroviny na výrobu tohto organického paliva sú obnoviteľné a prakticky zadarmo – pokiaľ zvieratá na farmách dostávajú potravu, budú produkovať biomasu, a teda palivo pre bioplynové stanice;
- obstaranie a používanie zariadenia je ekonomicky rentabilné - po zakúpení zariadenie na výrobu bioplynu už nebude vyžadovať žiadne investície a je jednoducho a lacno udržiavané; Bioplynová stanica na použitie na farme sa tak začne splácať do troch rokov po spustení; nie je potrebné budovať inžinierske siete a energetické prenosové vedenia, náklady na spustenie biologickej stanice sa znížia o 20 percent;
- nie je potrebné inštalovať inžinierske siete, ako sú elektrické vedenia a plynovody;
- výroba bioplynu na stanici s využitím miestnych organických surovín je bezodpadový podnik, na rozdiel od podnikov využívajúcich tradičné zdroje energie (plynovody, kotolne a pod.), odpad neznečisťuje životné prostredie a nevyžaduje skladovací priestor;
- pri použití bioplynu sa do ovzdušia uvoľňuje určité množstvo oxidu uhličitého a síry, tieto množstvá sú však minimálne v porovnaní s rovnakým zemným plynom a sú absorbované zelenými plochami pri dýchaní, preto je podiel bioetanolu na skleníkovom efekte minimálny ;
- Produkcia bioplynu je v porovnaní s inými alternatívnymi zdrojmi energie vždy stabilná, človek môže kontrolovať činnosť a produktivitu zariadení na jeho výrobu (na rozdiel napríklad od solárnych panelov), zhromažďovaním viacerých zariadení do jednej alebo naopak ich rozdeľovaním do samostatných sekcií. znížiť riziko nehôd;
- vo výfukových plynoch pri použití biopalív sa obsah oxidu uhoľnatého zníži o 25 percent a oxidov dusíka o 15 percent;
- na získavanie biomasy na palivo môžete okrem hnoja použiť aj niektoré druhy rastlín, napríklad cirok pomôže zlepšiť stav pôdy;
- Keď sa do benzínu pridá bioetanol, jeho oktánové číslo sa zvýši a samotné palivo sa stane odolnejším voči detonácii a výrazne sa zníži jeho teplota samovznietenia.
Bioplyn– Nie je to ideálne palivo, ale ani technológia na jeho výrobu nie je bez nevýhod:
- rýchlosť spracovania organických surovín v zariadeniach na výrobu bioplynu je slabou stránkou technológie v porovnaní s tradičnými zdrojmi energie;
- Bioetanol má nižšiu výhrevnosť ako ropné palivo – uvoľňuje o 30 percent menej energie;
- proces je dosť nestabilný, na jeho udržanie je potrebné veľké množstvo enzýmov určitej kvality (napríklad zmena stravy kráv výrazne ovplyvňuje kvalitu hnoja);
- bezohľadní producenti biomasy pre spracovateľské stanice môžu zvýšeným výsevom výrazne vyčerpávať pôdu, čo narúša ekologickú rovnováhu územia;
- potrubia a nádoby s bioplynom sa môžu odtlakovať, čo povedie k prudkému zníženiu kvality biopaliva.
Kde sa bioplyn využíva?
V prvom rade sa toto ekologické biopalivo používa na uspokojovanie domácich potrieb obyvateľstva, ako náhrada zemného plynu, na vykurovanie a varenie. Podniky môžu využívať bioplyn na spustenie uzavretého výrobného cyklu: jeho použitie v plynových turbínach je obzvlášť efektívne. Pri správnom nastavení a kompletnej kombinácii takejto turbíny s výrobňou biopalív svojou cenou konkuruje najlacnejšej jadrovej energii.
Efektívnosť využitia bioplynu sa dá veľmi jednoducho vypočítať. Napríklad z jednej jednotky dobytka môžete získať až 40 kilogramov hnoja, z ktorého sa vyrobí jeden a pol kubického metra bioplynu, čo postačuje na výrobu 3 kilowattov/hodinu elektriny.
Po určení spotreby elektriny domácnosti je možné určiť, aký typ bioplynovej stanice použiť. Pri malom počte kráv je najlepšie vyrábať bioplyn doma pomocou jednoduchej bioplynovej stanice s nízkym výkonom.
Ak je farma veľmi veľká a neustále produkuje veľké množstvo bioodpadu, je výhodné inštalovať automatizovaný bioplynový systém priemyselného typu.
Poznámka! Pri navrhovaní a nastavovaní budete potrebovať pomoc kvalifikovaných odborníkov.
Návrh bioplynovej stanice
Akékoľvek biologické zariadenie pozostáva z nasledujúcich hlavných častí:
- bioreaktor, kde dochádza k biologickému rozkladu zmesi hnoja;
- systém dodávky organického paliva;
- jednotka na miešanie biologických hmôt;
- zariadenia na vytváranie a udržiavanie požadovanej úrovne teploty;
- nádrže na umiestnenie výsledného bioplynu do nich (plynové zásobníky);
- nádoby na umiestnenie výsledných pevných frakcií.
Toto je úplný zoznam prvkov pre priemyselné automatizované inštalácie, zatiaľ čo zariadenie na bioplyn pre súkromný dom je navrhnuté oveľa jednoduchšie.
Bioreaktor musí byť úplne utesnený, t.j. prístup kyslíka je neprijateľný. Môže to byť kovová nádoba vo forme valca inštalovaná na povrchu pôdy, na tieto účely sa dobre hodia bývalé palivové nádrže s objemom 50 metrov kubických. Hotové demontovateľné bioreaktory sa rýchlo inštalujú/demontujú a jednoducho premiestnia na nové miesto.
Ak sa plánuje malá bioplynová stanica, potom je vhodné umiestniť reaktor pod zem a vyrobiť ho vo forme tehlovej alebo betónovej nádrže, ako aj kovových alebo PVC sudov. Takýto bioenergetický reaktor môžete umiestniť do interiéru, je však potrebné zabezpečiť neustále vetranie vzduchu.
Bunkre na prípravu biologických surovín sú nevyhnutným prvkom systému, pretože pred vstupom do reaktora sa musí pripraviť: rozdrviť na častice do veľkosti 0,7 milimetra a namočiť do vody, aby sa vlhkosť suroviny dostala na 90 percent .
Systémy zásobovania surovinami pozostávajú zo zásobníka suroviny, systému zásobovania vodou a čerpadla na dodávanie pripravenej hmoty do reaktora.
Ak je bioreaktor vyrobený pod zemou, nádoba na suroviny je umiestnená na povrchu tak, aby pripravený substrát prúdil do reaktora samostatne vplyvom gravitácie. Zásobník suroviny je tiež možné umiestniť na vrch zásobníka, v takom prípade je potrebné použiť čerpadlo.
Odtokový otvor odpadu je umiestnený bližšie ku dnu, oproti vstupu suroviny. Prijímač pevných frakcií je vyrobený vo forme pravouhlej skrinky, do ktorej vedie výstupná trubica. Keď nová časť pripraveného biologického substrátu vstúpi do bioreaktora, dávka pevného odpadu s rovnakým objemom sa privedie do zberača. Následne sa používajú na farmách ako vynikajúce biohnojivá.
Výsledný bioplyn sa skladuje v plynových zásobníkoch, ktoré sú zvyčajne umiestnené na vrchu reaktora a majú kužeľovitý alebo kupolovitý tvar. Plynové nádrže sú vyrobené zo železa a natreté olejovou farbou v niekoľkých vrstvách (to pomáha predchádzať koróznej deštrukcii). Vo veľkých priemyselných bioinštaláciách sa zásobníky na bioplyn vyrábajú vo forme samostatných nádrží pripojených k reaktoru.
Aby výsledný plyn získal horľavé vlastnosti, je potrebné ho zbaviť vodnej pary. Biopalivo je vedené potrubím cez vodnú nádrž (hydraulické tesnenie), po ktorej môže byť dodávané plastovým potrubím priamo na spotrebu.
Niekedy môžete nájsť špeciálne držiaky plynu v tvare vrecka vyrobené z PVC. Sú umiestnené v tesnej blízkosti inštalácie. Keď sa vaky naplnia bioplynom, otvoria sa a ich objem sa zväčší natoľko, že pojme všetok vyprodukovaný plyn.
Pre efektívne biofermentačné procesy je nevyhnutné neustále premiešavanie substrátu. Aby sa zabránilo tvorbe kôry na povrchu biomasy a spomaleniu fermentačných procesov, je potrebné ju neustále aktívne premiešavať. Na tento účel sú na boku reaktora namontované ponorné alebo šikmé miešadlá vo forme mixéra na mechanické miešanie hmoty. Pre malé stanice sú manuálne, pre priemyselné sú riadené automaticky.
Teplota potrebná pre životne dôležitú činnosť anaeróbnych baktérií sa udržiava pomocou automatizovaných vykurovacích systémov (pre stacionárne reaktory), ktoré sa začnú zahrievať, keď teplo klesne pod normálnu hodnotu a automaticky sa vypnú, keď sa dosiahne normálna teplota. Využiť môžete aj kotlové systémy, elektrické ohrievače, alebo inštalovať špeciálny ohrievač na dno nádoby so surovinami. Zároveň je potrebné znížiť tepelné straty z bioreaktora, k tomu sa obalí vrstvou sklenej vaty alebo sa zabezpečí iná tepelná izolácia, napríklad z penového polystyrénu.
Urob si svoj vlastný bioplyn
Pre súkromné domy je teraz používanie bioplynu veľmi dôležité - z prakticky bezplatného hnoja môžete získať plyn pre domáce potreby a vykurovanie vášho domu a farmy. Vlastná bioplynová inštalácia je zárukou proti výpadkom elektriny a rastu cien plynu, ako aj výborným spôsobom recyklácie bioodpadu, ale aj nepotrebného papiera.
Pri prvej výstavbe je najlogickejšie použiť jednoduché schémy, takéto konštrukcie budú spoľahlivejšie a vydržia dlhšie. V budúcnosti môže byť inštalácia doplnená o zložitejšie časti. Pre dom s rozlohou 50 metrov štvorcových sa získa dostatočné množstvo plynu s objemom fermentačnej nádrže 5 metrov kubických. Na zabezpečenie konštantnej teploty potrebnej pre správnu fermentáciu je možné použiť vykurovacie potrubie.
V prvej fáze výstavby vykopú priekopu pre bioreaktor, ktorého steny musia byť spevnené a utesnené plastom, betónovou zmesou alebo polymérovými krúžkami (najlepšie majú pevné dno - budú sa musieť pravidelne vymieňať tak, ako sú používané).
Druhá etapa pozostáva z inštalácie odvodu plynu vo forme polymérových rúr s mnohými otvormi. Pri inštalácii je potrebné vziať do úvahy, že vrcholy potrubí musia presahovať plánovanú hĺbku plnenia reaktora. Priemer výstupných rúrok by nemal byť väčší ako 7-8 centimetrov.
Ďalšou fázou je izolácia. Potom môžete reaktor naplniť pripraveným substrátom a potom ho zabaliť do fólie, aby sa zvýšil tlak.
Na štvrtom stupni sú inštalované kupoly a výstupné potrubie, ktoré je umiestnené v najvyššom bode kupoly a spája reaktor s plynojemom. Držiak plynu je možné obložiť tehlou, navrchu je namontovaná sieťka z nehrdzavejúcej ocele a pokrytá omietkou.
V hornej časti plynojemu je umiestnený poklop, ktorý sa hermeticky uzatvára, z neho je odstránená plynová rúrka s ventilom na vyrovnávanie tlaku.
Dôležité! Výsledný plyn sa musí neustále odstraňovať a spotrebúvať, pretože jeho dlhodobé skladovanie vo voľnej časti bioreaktora môže vyvolať výbuch z vysokého tlaku. Je potrebné zabezpečiť vodný uzáver, aby sa bioplyn nezmiešal so vzduchom.
Na ohrev biomasy môžete nainštalovať špirálu prichádzajúcu z vykurovacieho systému domu - je to oveľa ekonomicky výhodnejšie ako používanie elektrických ohrievačov. Externý ohrev môže byť zabezpečený pomocou pary, čím sa zabráni prehriatiu surovín nad rámec normy.
Vo všeobecnosti nie je bioplynová stanica pre domácich majstrov až taká zložitá stavba, no pri jej zariaďovaní je potrebné dbať na najmenšie detaily, aby nedošlo k požiarom a zničeniu.
Ďalšie informácie. Konštrukcia aj tej najjednoduchšej biologickej inštalácie musí byť formalizovaná príslušnými dokumentmi, musíte mať technologickú schému a mapu inštalácie zariadenia, musíte získať súhlas sanitárnej a epidemiologickej stanice, požiarnej a plynárenskej služby.
V súčasnosti naberá na obrátkach využívanie alternatívnych zdrojov energie. Spomedzi nich je veľmi perspektívny podsektor bioenergie – výroba bioplynu z organického odpadu, ako je hnoj a siláž. Stanice na výrobu bioplynu (priemyselné alebo malé domáce) môžu vyriešiť problémy s likvidáciou odpadu, získavaním ekologického paliva a tepla, ako aj vysokokvalitných poľnohospodárskych hnojív.
Video
Technológia nie je nová. Začal sa rozvíjať už v 18. storočí, keď chemik Jan Helmont zistil, že hnoj uvoľňuje plyny, ktoré sú horľavé.
V jeho výskume pokračovali Alessandro Volta a Humphrey Davy, ktorí v plynnej zmesi našli metán. Koncom 19. storočia sa v Anglicku bioplyn z hnoja používal do pouličných lámp. V polovici 20. storočia boli objavené baktérie, ktoré produkujú metán a jeho prekurzory.
Faktom je, že v hnoji striedavo pracujú tri skupiny mikroorganizmov, ktoré sa živia odpadovými produktmi predchádzajúcich baktérií. Ako prvé začnú pracovať acetogénne baktérie, ktoré rozpúšťajú v kaši sacharidy, bielkoviny a tuky.
Po spracovaní prísunu živín anaeróbnymi mikroorganizmami vzniká metán, voda a oxid uhličitý. Kvôli prítomnosti vody bioplyn v tomto štádiu nie je schopný spaľovať - potrebuje čistenie, preto prechádza cez čistiace zariadenia.
Čo je biometán
Plyn získaný v dôsledku rozkladu biomasy hnoja je analógom zemného plynu. Je takmer 2-krát ľahší ako vzduch, takže vždy stúpa. To vysvetľuje technológiu umelej výroby: na vrchu je ponechaný voľný priestor, aby sa látka mohla uvoľniť a akumulovať, odkiaľ sa potom odčerpáva na použitie pre vlastnú potrebu.
Metán výrazne ovplyvňuje skleníkový efekt – oveľa viac ako oxid uhličitý – 21-krát. Technológia spracovania hnoja je preto nielen ekonomickým, ale aj ekologickým spôsobom likvidácie živočíšneho odpadu.
Biometán sa používa na tieto účely:
- varenie;
- v spaľovacích motoroch automobilov;
- na vykurovanie súkromného domu.
Bioplyn produkuje veľké množstvo tepla. 1 kubický meter zodpovedá spáleniu 1,5 kg uhlia.
Ako sa vyrába biometán?
Dá sa získať nielen z hnoja, ale aj rias, rastlinnej hmoty, tuku a iného živočíšneho odpadu a zvyškov zo spracovania surovín z obchodov s rybami. V závislosti od kvality východiskového materiálu a jeho energetickej kapacity závisí konečný výťažok zmesi plynov.
Minimálne množstvo získaného plynu je 50 metrov kubických na tonu maštaľného hnoja. Maximálne - 1 300 metrov kubických po spracovaní živočíšneho tuku. Obsah metánu je až 90 %.
Jedným typom biologického plynu je skládkový plyn. Vzniká pri rozklade odpadkov na prímestských skládkach. Západ už má zariadenia, ktoré spracovávajú odpad od obyvateľov a menia ho na palivo. Ako druh podnikania má neobmedzené zdroje.
Jeho surovinová základňa zahŕňa:
- potravinársky priemysel;
- chov dobytka;
- chov hydiny;
- rybárske a spracovateľské závody;
- mliekarne;
- výroba alkoholických a nízkoalkoholických nápojov.
Každé odvetvie je nútené zbaviť sa odpadu - je to drahé a nerentabilné. Doma môžete pomocou malej domácej inštalácie vyriešiť niekoľko problémov naraz: bezplatné vykurovanie domu, hnojenie pôdy kvalitnými živinami, ktoré zostali pri spracovaní hnoja, uvoľnenie miesta a odstránenie zápachu.
Technológia výroby biopalív
Všetky baktérie, ktoré sa podieľajú na tvorbe bioplynu, sú anaeróbne, to znamená, že na svoje fungovanie nepotrebujú kyslík. Na tento účel sú konštruované úplne utesnené fermentačné nádoby, ktorých výstupné potrubia tiež neprepúšťajú vzduch zvonku.
Po naliatí surovej tekutiny do nádrže a zvýšení teploty na požadovanú hodnotu začnú baktérie pracovať. Začne sa uvoľňovať metán, ktorý stúpa z povrchu kalu. Posiela sa do špeciálnych vankúšov alebo nádrží, po ktorých sa filtruje a končí v plynových fľašiach.
Tekutý odpad z baktérií sa hromadí na dne, odkiaľ je periodicky odčerpávaný a tiež posielaný na uskladnenie. Potom sa do nádrže prečerpá nová časť hnoja.
Teplotný režim fungovania baktérií
Na spracovanie hnoja na bioplyn je potrebné vytvoriť vhodné podmienky pre fungovanie baktérií. niektoré z nich sa aktivujú pri teplotách nad 30 stupňov – mezofilné. Zároveň je proces pomalší a prvý produkt je možné získať už po 2 týždňoch.
Teplomilné baktérie pracujú pri teplotách od 50 do 70 stupňov. Čas potrebný na získanie bioplynu z hnoja sa skracuje na 3 dni. V tomto prípade je odpadom fermentovaný kal, ktorý sa používa na poliach ako hnojivo pre poľnohospodárske plodiny. V kale nie sú žiadne patogénne mikroorganizmy, helminty a burina, pretože pri vystavení vysokým teplotám odumierajú.
Existuje špeciálny druh teplomilných baktérií, ktoré dokážu prežiť v prostredí vyhriatom na 90 stupňov. Pridávajú sa do surovín na urýchlenie procesu fermentácie.
Pokles teploty vedie k zníženiu aktivity termofilných alebo mezofilných baktérií. V súkromných domácnostiach sa mezofyly používajú častejšie, pretože nevyžadujú špeciálne zahrievanie kvapaliny a výroba plynu je lacnejšia. Následne, keď je prijatá prvá dávka plynu, môže byť použitý na ohrev reaktora s termofilnými mikroorganizmami.
Dôležité! Metanogény neznášajú náhle zmeny teplôt, preto ich v zime treba neustále udržiavať v teple.
Ako pripraviť suroviny na liatie do reaktora
Na výrobu bioplynu z hnoja nie je potrebné špeciálne zavádzať mikroorganizmy do kvapaliny, pretože sa už nachádzajú v exkrementoch zvierat. Potrebujete len udržiavať teplotu a včas pridať nový roztok hnoja. Musí byť pripravený správne.
Vlhkosť roztoku by mala byť 90% (konzistencia tekutej kyslej smotany), Vodou sa preto najskôr naplnia suché druhy exkrementov – králičie, konské, ovčie, kozie. Prasací hnoj v čistej forme nie je potrebné riediť, pretože obsahuje veľa moču.
Ďalším krokom je rozloženie tuhých hnojív. Čím jemnejšia frakcia, tým lepšie baktérie zmes spracujú a tým viac plynu sa uvoľní. Na tento účel používajú zariadenia neustále bežiace miešadlo. Znižuje riziko vytvorenia tvrdej kôry na povrchu kvapaliny.
Na výrobu bioplynu sú vhodné tie druhy hnoja, ktoré majú najvyššiu kyslosť. Hovorí sa im aj studené – bravčové a kravské. Pokles kyslosti zastavuje činnosť mikroorganizmov, preto je potrebné na začiatku sledovať, ako dlho trvá, kým úplne spracujú objem nádrže. Potom pridajte ďalšiu dávku.
Technológia čistenia plynu
Pri spracovaní hnoja na bioplyn sa získa:
- 70 % metánu;
- 30 % oxidu uhličitého;
- 1% nečistôt sírovodíka a iných prchavých zlúčenín.
Aby bol bioplyn vhodný na použitie na farme, musí byť očistený od nečistôt. Na odstránenie sírovodíka sa používajú špeciálne filtre. Faktom je, že prchavé zlúčeniny sírovodíka, ktoré sa rozpúšťajú vo vode, tvoria kyselinu. Prispieva k vzniku hrdze na stenách rúrok alebo nádrží, ak sú vyrobené z kovu.
- Výsledný plyn sa stlačí pod tlakom 9–11 atmosfér.
- Privádza sa do zásobníka vody, kde sa v kvapaline rozpustia nečistoty.
V priemyselnom meradle sa na čistenie používa vápno alebo aktívne uhlie, ako aj špeciálne filtre.
Ako znížiť vlhkosť
Existuje niekoľko spôsobov, ako sa sami zbaviť nečistôt vody v plyne. Jedným z nich je princíp mesačného svitu. Studené potrubie smeruje plyn nahor. Kvapalina kondenzuje a steká dole. Za týmto účelom sa potrubie položí pod zem, kde teplota prirodzene klesá. Pri stúpaní stúpa aj teplota a vysušený plyn vstupuje do zásobníka.
Druhou možnosťou je vodný uzáver. Po výstupe plyn vstupuje do nádoby s vodou a tam sa čistí od nečistôt. Táto metóda sa nazýva jednostupňová, kedy sa bioplyn okamžite čistí od všetkých prchavých látok a vlhkosti pomocou vody.
Princíp vodného uzáveru
Aké zariadenia sa používajú na výrobu bioplynu?
Ak sa plánuje umiestnenie inštalácie v blízkosti farmy, najlepšou možnosťou by bola skladacia konštrukcia, ktorú možno ľahko prepraviť na iné miesto. Hlavným prvkom zariadenia je bioreaktor, do ktorého sa nalievajú suroviny a prebieha proces fermentácie. Veľké podniky používajú nádrže objem 50 metrov kubických.
V súkromných farmách sú podzemné nádrže vybudované ako bioreaktor. Sú položené z tehál v pripravenej jame a pokryté cementom. Betón zvyšuje bezpečnosť konštrukcie a zabraňuje vstupu vzduchu. Objem závisí od toho, koľko suroviny sa denne získa z domácich zvierat.
V domácnosti sú obľúbené aj povrchové systémy. V prípade potreby je možné inštaláciu rozobrať a presunúť na iné miesto, na rozdiel od stacionárneho podzemného reaktora. Ako nádrže sa používajú plastové, kovové alebo polyvinylchloridové sudy.
Podľa typu ovládania existujú:
- automatické stanice, v ktorých sa plnenie a odčerpávanie odpadových surovín vykonáva bez ľudského zásahu;
- mechanické, kde je celý proces riadený ručne.
Pomocou čerpadla si uľahčíte vyprázdňovanie nádrže, do ktorej odpad po fermentácii padá. Niektorí remeselníci používajú čerpadlá na čerpanie plynu z vankúšov (napríklad automobilových duší) do spracovateľského zariadenia.
Schéma domáceho zariadenia na výrobu bioplynu z hnoja
Pred výstavbou bioplynovej stanice na vašom mieste sa musíte oboznámiť s potenciálnymi rizikami, ktoré by mohli spôsobiť výbuch reaktora. Hlavnou podmienkou je absencia kyslíka.
Metán je výbušný plyn a môže sa vznietiť, ale aby sa tak stalo, musí sa zahriať nad 500 stupňov. Ak sa bioplyn zmieša so vzduchom, vznikne pretlak, ktorý roztrhne reaktor. Betón môže prasknúť a nebude vhodný na ďalšie použitie.
Video: Bioplyn z vtáčieho trusu
Aby ste zabránili odtrhnutiu veka tlakom, použite protizávažie, ochranné tesnenie medzi vekom a nádržou. Nádoba nie je úplne naplnená - malo by tam byť aspoň 10% objemu na uvoľnenie plynu. Lepšie - 20%.
Ak chcete vytvoriť bioreaktor so všetkým príslušenstvom na vašom webe, musíte:
- Miesto je dobré vybrať tak, aby sa nachádzalo ďaleko od bývania (nikdy neviete).
- Vypočítajte odhadované množstvo hnoja, ktoré zvieratá denne vyprodukujú. Ako počítať - prečítajte si nižšie.
- Rozhodnite sa, kam položíte nakladacie a vykladacie potrubia, ako aj potrubie na kondenzáciu vlhkosti vo výslednom plyne.
- Rozhodnite sa o umiestnení odpadovej nádrže (štandardne hnojivo).
- Vykopajte jamu na základe výpočtov množstva surovín.
- Vyberte nádobu, ktorá bude slúžiť ako zásobník na hnoj a nainštalujte ju do jamy. Ak sa plánuje betónový reaktor, potom je dno jamy vyplnené betónom, steny sú obložené tehlami a omietnuté betónovou maltou. Potom mu musíte dať čas na zaschnutie.
- Spoje medzi reaktorom a potrubím sú tiež utesnené vo fáze kladenia nádrže.
- Vybavte poklop na kontrolu reaktora. Medzi ním je umiestnené utesnené tesnenie.
Ak je klíma chladná, potom pred betónovaním alebo inštaláciou plastovej nádrže zvážte spôsoby jej ohrevu. Môžu to byť vykurovacie zariadenia alebo pásky používané v technológii „teplej podlahy“.
Na konci práce skontrolujte tesnosť reaktora.
Výpočet množstva plynu
Z jednej tony hnoja sa dá získať približne 100 metrov kubických plynu. Otázka: Koľko podstielky vyprodukujú domáce zvieratá za deň?
- kuracie mäso - 165 g denne;
- krava - 35 kg;
- koza - 1 kg;
- kôň – 15 kg;
- ovce – 1 kg;
- prasa - 5 kg.
Vynásobte tieto čísla počtom hláv a dostanete dennú dávku exkrementov na spracovanie.
Viac plynu pochádza od kráv a ošípaných. Ak do zmesi pridáte energeticky výkonné rastliny, ako je kukurica, repné vňate, proso, množstvo bioplynu sa zvýši. Veľký potenciál majú močiarne rastliny a riasy.
Najvyššia je za odpad z mäsokombinátov. Ak sú v blízkosti takéto farmy, môžeme spolupracovať a nainštalovať jeden reaktor pre každého. Doba návratnosti bioreaktora je 1–2 roky.
Odpad z biomasy po výrobe plynu
Po spracovaní hnoja v reaktore je vedľajším produktom biokal. Počas anaeróbneho spracovania odpadu baktérie rozpúšťajú asi 30 % organickej hmoty. Zvyšok sa uvoľňuje bez zmeny.
Kvapalná látka je tiež vedľajším produktom metánovej fermentácie a používa sa aj v poľnohospodárstve na kŕmenie koreňov.
Oxid uhličitý je odpadová frakcia, ktorú sa výrobcovia bioplynu snažia odstrániť. Ale ak ho rozpustíte vo vode, potom môže byť aj táto tekutina prospešná.
Plné využitie produktov bioplynovej stanice
Aby sa úplne využili produkty získané po spracovaní hnoja, je potrebné udržiavať skleník. Po prvé, organické hnojivo je možné použiť na celoročné pestovanie zeleniny, ktorej úroda bude stabilná.
Po druhé, oxid uhličitý sa používa ako hnojivo - koreňové alebo listové a jeho produkcia je asi 30%. Rastliny absorbujú oxid uhličitý zo vzduchu a zároveň lepšie rastú a získavajú zelenú hmotu. Ak sa poradíte so špecialistami v tejto oblasti, pomôžu vám nainštalovať zariadenie, ktoré premieňa oxid uhličitý z kvapalnej formy na prchavú látku.
Video: Bioplyn za 2 dni
Faktom je, že na udržanie chovu hospodárskych zvierat môžu byť získané energetické zdroje veľa, najmä v lete, keď nie je potrebné vykurovanie stodoly alebo ošípaných.
Preto sa odporúča venovať sa inej výnosnej činnosti - skleníku šetrnému k životnému prostrediu. Zvyšné produkty je možné skladovať v chladených miestnostiach – s použitím rovnakej energie. Chladenie alebo akékoľvek iné zariadenie môže fungovať na elektrinu generovanú plynovou batériou.
Použite ako hnojivo
Okrem výroby plynu je bioreaktor užitočný, pretože odpad sa využíva ako cenné hnojivo, ktoré zadržiava takmer všetok dusík a fosforečnany. Keď sa do pôdy pridá hnoj, 30–40 % dusíka sa nenávratne stratí.
Na zníženie strát dusíkatých látok sa do pôdy pridávajú čerstvé exkrementy, ale potom uvoľnený metán poškodzuje koreňový systém rastlín. Po spracovaní hnoja sa metán využíva pre vlastnú potrebu a všetky živiny sú zachované.
Po fermentácii prechádza draslík a fosfor do chelátovej formy, ktorú rastliny absorbujú z 90%. Ak sa na to pozriete všeobecne, potom 1 tona fermentovaného hnoja môže nahradiť 70 - 80 ton bežných živočíšnych exkrementov.
Anaeróbne spracovanie zachováva všetok dusík prítomný v hnoji a premieňa ho na amónnu formu, čo zvyšuje výnos akejkoľvek plodiny o 20%.
Táto látka nie je nebezpečná pre koreňový systém a môže sa aplikovať 2 týždne pred výsadbou plodín na otvorenom priestranstve, aby organická hmota mala čas na spracovanie pôdnymi aeróbnymi mikroorganizmami.
Pred použitím sa biohnojivo zriedi vodou. v pomere 1:60. Na to sú vhodné suché aj tekuté frakcie, ktoré po fermentácii putujú aj do zásobníka odpadovej suroviny.
Na hektár potrebujete od 700 do 1 000 kg/l neriedeného hnojiva. Vzhľadom na to, že z jedného kubického metra plochy reaktora sa denne získa až 40 kg hnojív, za mesiac môžete predajom organickej hmoty zabezpečiť nielen svoj pozemok, ale aj pozemok suseda.
Aké živiny možno získať po spracovaní hnoja?
Hlavnou hodnotou fermentovaného hnoja ako hnojiva je prítomnosť humínových kyselín, ktoré ako škrupina zadržiavajú ióny draslíka a fosforu. Oxidáciou na vzduchu pri dlhodobom skladovaní strácajú mikroelementy svoje prospešné vlastnosti, ale pri anaeróbnom spracovaní naopak získavajú.
Humáty majú pozitívny vplyv na fyzikálne a chemické zloženie pôdy. V dôsledku pridávania organickej hmoty sa aj najťažšie pôdy stávajú priepustnejšie pre vlhkosť. Okrem toho organická hmota poskytuje potravu pre pôdne baktérie. Ďalej spracovávajú zvyšky, ktoré nezožrali anaeróby a uvoľňujú humínové kyseliny. V dôsledku tohto procesu rastliny dostávajú živiny, ktoré sú úplne absorbované.
Okrem hlavných - dusíka, draslíka a fosforu - biohnojivo obsahuje mikroelementy. Ich množstvo však závisí od východiskového materiálu - rastlinného alebo živočíšneho pôvodu.
Spôsoby skladovania kalu
Fermentovaný hnoj je najlepšie skladovať nasucho. To uľahčuje balenie a prepravu. Suchá látka stráca menej užitočné vlastnosti a môže sa skladovať uzavretá. Aj keď sa takéto hnojivo v priebehu roka vôbec nezničí, musí sa potom uzavrieť do vrecka alebo nádoby.
Tekuté formy sa musia skladovať v uzavretých nádobách s tesne priliehajúcim vekom, aby sa zabránilo úniku dusíka.
Ako skladovať hnoj na pozemku na hnojenie záhrady: najlepšie spôsoby