Biogázüzem: a szerves hulladékok jövedelmező újrahasznosítása

A cikk tartalma

• A biogáz előállítása
• Milyen alapanyagok alkalmasak a termelésre
• Bioreaktor építése
• Gáz eltávolítása és dúsítása
• Biogáz felhasználás: sajátosságok és berendezések

Az energiaárak növekedése kényszeríti az alternatív fűtési lehetőségek keresését. Jó eredmények érhetők el a biogáz öntermelésével a rendelkezésre álló organikus alapanyagokból. Ebben a cikkben a gyártási ciklusról, a bioreaktor készülékről és a kapcsolódó berendezésekről fogunk beszélni..

Az alapvető üzemeltetési szabályok figyelembevételével a gázreaktor teljesen biztonságos és képes üzemanyagot és elektromos energiát szolgáltatni még egy kicsi házhoz, akár egy teljes agráripari komplexumhoz. A bioreaktor munkájának eredménye nem csak a gáz, hanem az egyik legértékesebb műtrágyatípus, a természetes humusz fő alkotóeleme..

A biogáz előállítása

A biogáz előállításához a szerves nyersanyagokat olyan típusú baktériumok kifejlődéséhez kedvező körülmények között helyezik el, amelyek életvitelük során metánt bocsátanak ki. A biomassza három transzformációs cikluson megy keresztül, és minden szakaszban részt vesznek az anaerob organizmusok különböző törzsei. Az oxigén nem szükséges életfunkcióikhoz, de a nyersanyag összetétele és konzisztenciája, valamint a hőmérséklet és a belső nyomás nagy jelentőséggel bír. Optimálisnak tekintik azokat a körülményeket, amelyek 40–60 ° C hőmérséklete legfeljebb 0,05 atm nyomáson alakul ki. A betöltött alapanyag hosszabb aktiválás után, amely több héttől hat hónapig tart, elkezdi a gáztermelést.

A gázkibocsátás kezdete a számított térfogatban azt jelzi, hogy a baktériumtelepek már elég nagyok, ezért 1–2 hét után friss nyersanyagot adagolnak a reaktorba, amely szinte azonnal aktiválódik, és belép a termelési ciklusba..

Az optimális feltételek fenntartása érdekében a nyersanyagokat rendszeresen keverik, felhasználva a gázfűtésből származó hő egy részét a hőmérséklet fenntartására. A kapott gáz 30-80% metánt, 15-50% szén-dioxidot, kis nitrogén-szennyeződéseket, hidrogént és hidrogén-szulfidot tartalmaz. Háztartásban történő felhasználás céljából a gáz dúsul, mivel eltávolítja tőle a szén-dioxidot, ezután az üzemanyagot széles körű energiafelhasználású berendezésekben lehet felhasználni: az erőművek motorjaitól a fűtőkazánokig..

Milyen alapanyagok alkalmasak a termelésre

A közvélemény által ellentétben a trágya nem a legjobb alapanyag a biogáz előállításához. Egy tonna tiszta trágya üzemanyag-kibocsátása csak 50-70 m³ 28-30% koncentrációval. Ugyanakkor az állati hulladék tartalmazza a reaktor gyors indításához és fenntartásához szükséges baktériumok többségét..

Ezért a trágyát keverték növényi és élelmiszer-hulladékkal 1: 3 arányban. Növényi alapanyagként a következőket használják:

Nyersanyagok	Teljesítmény 1 tonna nyersanyagból	СН koncentráció4
Kukorica szárak és csövek silózása	400 m3	50-56%
Fű és gabona siló	200-230 m3	49-54%
Takarmányburgonya, cékla, gabona	500-600 m3	50-65%
Pékségek és élelmiszeripar hulladékai (szójabab, zab)	700-750 m3	55-58%
Növényi olajok, zsír, glicerin	8500-1200 m3	65-68%

A nyersanyagokat nem lehet egyszerűen önteni a reaktorba, némi előkészítésre van szükség. Az eredeti szubsztrátumot 0,4–0,7 mm-es frakcióra aprítják és vízzel hígítják a száraz tömeg kb. 25–30% -ának megfelelő mennyiségben. Nagy mennyiségben a keveréket alaposabban össze kell keverni a homogenizáló készülékekben, ezután készen áll a reaktorba történő betöltésre.

Bioreaktor építése

A reaktor elhelyezésének feltételei megegyeznek a passzív szeptikus tartályok követelményeivel. A bioreaktor fő része az emésztő – egy tartály, amelyben a teljes erjedési folyamat zajlik. A tömeg melegítésének költségeinek csökkentése érdekében a reaktort a földbe ásják. Így a közeg hőmérséklete nem csökken 12–16 ° C alá, és a reakció során képződött hőkiáramlás minimális marad.

Biogázüzem diagramja: 1 – nyersanyag-betöltő bunker; 2 – biogáz; 3 – biomassza; 4 – tartálykompenzátor; 5 – nyílás a hulladék kinyerésére; 6 – nyomáscsökkentő szelep; 7 – gázcső; 8 – víztömítés; 9 – a fogyasztók számára

Legfeljebb 3 méteres emésztőknek³ megengedett nylon tartályok használata. Mivel falaik vastagsága és anyaga nem zavarja a hő kiáramlását, a tartályokat porlasztott polisztirol vagy nedvességálló ásványgyapot rétegek borítják. A gödör alját 7-10 cm-es vasalással megerősítjük, hogy megakadályozzuk a reaktor kihúzódását a talajból.

A nagy reaktorok gyártásához a legmegfelelőbb anyag a vasbeton. Megfelelő szilárdsággal, alacsony hővezető képességgel és hosszú élettartammal rendelkezik. A kamra falának öntése előtt fel kell szerelni egy ferde csövet, hogy a keveréket a reaktorba juttassák. Átmérője 200-350 mm, az alsó végének 20-30 cm-re kell lennie az aljától.

Az emésztőtest felső részében van egy gáztartó – egy kupola vagy kúpos szerkezet, amely a gáz a felső pontba koncentrálja. A gáztartó lehet fémlemezből, apróberendezésekben azonban az ív téglafallal készül, majd acélhálóval borítva és vakolt. Gáztartály építésekor annak felső részében biztosítani kell a két cső zárt átjáróját: a gázbevitelhez és a nyomáscsökkentő szelep beépítéséhez. Egy újabb 50-70 mm átmérőjű csövet fektetünk a felhasznált tömeg kiszivárogtatására.

A reaktor edényt le kell tömíteni és ellenállni kell 0,1 atm nyomásnak. Ennek érdekében az emésztőkészülék belső felületét folytonos réteggel borítják be bitumenes vízszigeteléssel, és egy lezárt nyílás van felszerelve a gáztartály tetejére..

Gáz eltávolítása és dúsítása

A gáztartó kupola alól a gáz egy csővezetéken keresztül egy víztömítésű tartályba kerül. A cső kimenetén lévő vízréteg vastagsága meghatározza a reaktor üzemi nyomását, és általában 250–400 mm.

A vízszigetelés után a gázt fel lehet használni fűtőberendezésekben és főzéshez. A belső égésű motorok működéséhez azonban nagyobb metántartalomra van szükség, így a gáz dúsul.

A dúsítás első lépése a szén-dioxid koncentrációjának csökkentése a gázban. Ehhez speciális berendezéseket használhat, amelyek a kémiai abszorpció elvén vagy félig áteresztő membránon működnek. Otthoni dúsítás az is lehetséges, ha gázt vezetünk át a vízoszlopon, amelyben a CO legfeljebb fele feloldódik₂. A gázt kis csövekben porlasztják el cső alakú levegőztetőkön keresztül, a szénsavas vizet időnként el kell távolítani, és normál légköri körülmények között permetezni. Növénytermesztési komplexekben az ilyen vizet sikeresen használják hidroponikus rendszerekben.

A dúsítás második szakaszában csökken a gáz nedvességtartalma. Ez a funkció megtalálható a legtöbb gyárban készített kötszer-eszközben. A házi szárítószerek Z-csőnek tűnnek, amelyet szilikagéllel töltöttek be.

Biogáz felhasználás: sajátosságok és berendezések

A fűtőberendezések legtöbb modern modelljét úgy tervezték, hogy biogázzal működjön. Az elavult kazánok viszonylag könnyen felszerelhetők az égő és a levegő-gáz előkészítő eszköz kicserélésével.

A gáz üzemi nyomás alatt történő előállításához egy szokásos dugattyús kompresszort alkalmazunk vevőkészülékkel, amelyet úgy állítunk be, hogy a tervezési nyomás 1,2-szerese legyen. A nyomást egy gázszabályozóval normalizálják, amely segít elkerülni a cseppeket és fenntartani az egyenletes lángot.

A bioreaktor teljesítményének legalább 50% -kal nagyobbnak kell lennie, mint a fogyasztás. A termelés során nem keletkeznek többletgáz: amikor a nyomás meghaladja a 0,05–0,065 atm-t, a reakció szinte teljesen lelassul, és csak a gáz egy részének szivattyúzása után áll vissza..