Пољопривредници се годишње суочавају са проблемом збрињавања стајског гноја. Значајна средства која су потребна да би се организовало његово уклањање и сахрањивање немају нигде. Али постоји начин да не само да уштедите новац, већ и чине да овај природни производ служите у ваше добро.
Љубоморни власници већ дуго користе екотехнологију која им омогућава да добивају биоплин из стајског гноја и резултат користе као гориво.
Стога ћемо се у нашем материјалу фокусирати на технологију за производњу биоплина, а такође ћемо говорити и о томе како изградити биоенергетско постројење.
Предности употребе биотехнологије
Технологија производње биогорива из различитих природних извора није нова. Истраживања у овој области започела су крајем 18. века, а успешно се развијала у 19. веку. У Совјетском Савезу је прва биоенергетска фабрика створена четрдесетих година прошлог века.
Биотехнологије се дуго користе у многим земљама, али данас оне добијају посебан значај. Због погоршања животне средине на планети и високих трошкова енергије, многи окрећу поглед према алтернативним изворима енергије и топлоте.
Технологија за прераду стајског гноја у биогас омогућава смањење количине штетних емисија метана у атмосферу и добијање додатног извора топлотне енергије
Наравно, стајњак је веома драгоцено ђубриво, а ако на фарми имају две краве, онда нема проблема са његовом употребом. Још једна ствар када су у питању фарме са великим и средњим стоком, где се годишње формирају тоне гнојег и трулог биолошког материјала.
Да би се стајњак претворио у висококвалитетно ђубриво, потребна су вам подручја са одређеним температурним режимом, а ово је додатни трошак. Стога га многи пољопривредници складиште тамо гдје је то потребно, а потом га односе на њиве.
Зависно од количине произведене сировине дневно, треба одабрати димензије инсталације и степен њене аутоматизације
Ако се не поштују услови складиштења, до 40% азота и главни део фосфора нестају из стајског гноја, што значајно погоршава његове показатеље квалитета. Поред тога, плин метан се ослобађа у атмосферу, што има негативан утицај на еколошку ситуацију планете.
Савремене биотехнологије омогућавају не само неутрализирање штетних утицаја метана на околину, већ и његово коришћење у корист човека, истовремено извлачећи значајне економске користи. Као резултат прераде гноја, формира се биоплин из кога се тада могу добити хиљаде кВ енергије, а производни отпад је веома драгоцено анаеробно ђубриво.
Галерија слика
Пхото фром
Фарме - главни добављачи сировина за производњу биоплина
Производња и употреба гасовитих биогорива
Направите сопствени погон за рециклажу
Готова пластична посуда у уређају за биореактор
Механизам стварања гаса из органских сировина
Биоплин је испарљива супстанца без боје и мириса, која садржи до 70% метана. По својим показатељима квалитета приближава се традиционалној врсти горива - природном гасу. Има добру калоријску вредност, 1м3 биоплин емитује онолико топлоте колико се добије сагоревањем једног и по килограма угља.
Формирање биоплина дугујемо анаеробним бактеријама, које активно раде на разградњи органских сировина, које се користе за гнојење домаћих животиња, измет птица, отпад из било које биљке.
У самосталној производњи биоплина могу се користити птичјег измета и отпадни производи мале и велике стоке. Сировине се могу користити у чистом облику и у облику мешавине са травом, лишћем, старим папиром
Да би се активирао процес, потребно је створити повољне услове за живот бактерија.Они би требало да буду слични онима у којима се микроорганизми развијају у природном резервоару - у стомаку животиња, где топлота и кисеоник недостају.
Заправо, то су два главна услова која доприносе чудесној трансформацији трулог стајског гноја у еколошки прихватљиво гориво и драгоцена ђубрива.
Да би се добио биоплин потребан је запечаћени реактор без приступа ваздуху, где ће се одвијати процес ферментације гноја и његово распадање на компоненте:
- метан (до 70%);
- угљен диоксид (приближно 30%);
- остале гасовите материје (1-2%).
Настали гасови се уздижу уз резервоар, одакле се потом испумпавају, а заостали производ се таложи - висококвалитетно органско ђубриво које је задржало све драгоцене материје које се налазе у гноју - азот и фосфор и изгубио је значајан део патогених микроорганизама услед прераде.
Биоплински реактор мора имати потпуно запечаћену структуру у којој нема кисеоника, јер ће у противном процес распадања стајског гноја бити изузетно спор
Други важан услов за ефикасно разградњу стајског гноја и стварање биоплина је поштовање температурног режима. Бактерије које учествују у процесу активирају се на температури од +30 степени.
Штавише, у стајњаку се налазе две врсте бактерија:
- мезофилни. Њихова витална активност јавља се на температури од +30 - +40 степени;
- термофилне. За њихову репродукцију потребно је посматрати температурни режим од +50 (+60) степени.
Време прераде сировина у биљкама прве врсте зависи од састава смеше и креће се од 12 до 30 дана. Истовремено, 1 литра корисне површине реактора даје 2 литре биогорива. Када се користе постројења другог типа, време производње крајњег производа скраћује се на три дана, а количина биоплина се повећава на 4,5 литара.
Ефикасност термофилних постројења је видљива голим оком, међутим, трошкови њиховог одржавања су врло високи, тако да пре него што одаберете овај или онај начин производње биоплина, морате пажљиво израчунати све
Упркос чињеници да је ефикасност термофилних постројења десет пута већа, они се користе много рјеђе, јер је одржавање високих температура у реактору повезано са великим трошковима.
Одржавање и одржавање постројења мезофилног типа је јефтиније, тако да их већина газдинстава користи за производњу биоплина.
Према критеријумима енергетског потенцијала, биоплин је нешто инфериорнији од класичног гасног горива. Међутим, садржи сулфатне паре, чије присуство треба узети у обзир при избору материјала за конструкцију инсталације
Прорачуни ефикасности биоплина
Једноставне калкулације помоћи ће вам да се процијене све предности кориштења алтернативних биогорива. Једна крава тешка 500 кг дневно произведе око 35-40 кг стајског гноја. Ова количина је довољна да добијете око 1,5 м3 биоплин, из којег је заузврат могуће произвести 3 кВ / х електричне енергије.
Помоћу података из табеле лако је израчунати колико м3 биогас се може добити на излазу у складу са стоком доступном на фарми
Да бисте набавили биогорива, можете користити или једну врсту органске сировине или мешавину неколико састојака са садржајем влаге од 85-90%. Важно је да не садрже спољашње хемијске нечистоће које негативно утичу на процес прераде.
Најједноставнији рецепт за мешавину изумио је 2000. године један руски сељак из Липецке области, који је властитим рукама изградио најједноставније постројење за производњу биоплина. Помешао је 1500 кг крављег стајског гноја са 3.500 кг отпада из различитих биљака, додао воду (отприлике 65% масе свих састојака) и загревао смешу на 35 степени.
Две недеље касније, бесплатно гориво је спремно. Ова мала инсталација произвела је 40 м3 гаса дневно, што је било довољно за грејање куће и зграда домаћинстава током шест месеци.
Опције за инсталације за биогорива
Након спровођења прорачуна, неопходно је одлучити како направити инсталацију како бисте добили биоплин у складу са потребама ваше фарме. Ако је стока мала, онда је погодна најједноставнија опција, коју је лако направити од импровизованих материјала властитим рукама.
За велике фарме које имају стални извор великих количина сировина препоручује се изградња индустријског аутоматизованог система за биоплин. У овом случају, то је тешко могуће без укључивања стручњака који ће развити пројекат и монтирати инсталацију на професионалном нивоу.
Дијаграм јасно показује како функционише индустријски аутоматизовани комплекс за производњу биоплина. Изградња таквих размера може организовати одједном неколико фарми у близини
Данас постоји на десетине компанија које могу понудити различите могућности: од готових решења до развоја појединачног пројекта. Да бисте смањили трошкове изградње, можете сарађивати са суседним фармама (ако постоје у близини) и изградити једну јединицу за сву производњу биоплина.
Треба напоменути да је за изградњу чак и мале инсталације потребно саставити одговарајуће документе, саставити дијаграм тока, план за постављање опреме и вентилацију (ако се опрема уграђује у просторију), проћи процедуре одобрења са СЕС, противпожарном и гасном инспекцијом.
Мини постројење за производњу гаса за потребе малог приватног господарства може се направити сопственом руком, фокусирајући се на дизајн и специфичности инсталација уређаја, произведених у индустријском обиму.
Дизајн постројења за прераду стајњака и органске биљке у биоплин није тежак. Оригинал који је издала индустрија сасвим је погодан као образац за изградњу сопствене мини фабрике
Независни занатлије који одлуче да започну изградњу сопствене инсталације морају се набавити у резервоару за воду, водоводним или канализационим пластичним цевима, угаоним завојима, заптивачима и цилиндру за складиштење гаса који је примљен у инсталацију.
Галерија слика
Пхото фром
Главни елемент будуће инсталације је пластични резервоар са затвореним поклопцем. На фотографији је запремина 700 л, мора се припремити за рад: обележити и нацртати рупе за улаз цеви
Требат ће вам ПВЦ цијеви за улазак у спремник, адаптер као лијевак, пластични углови, цијев за довод воде у спремник, љепило, фитинзи за учвршћивање у поклопцу и вентил за затварање
Оквир рупа је погодније зарисати помоћу цеви која ће се у њу намотати. Рупа треба да се пресече са максималном тачношћу.
Цеви су пажљиво убачене у изрезане рупе. Не смеју да се оштете проврта који су резултат процеса сечења. Спој је напуњен лепком и заптивним материјалом
Цев дизајнирана за утовар сировина за прераду поставља се тако да између дна резервоара и његове доње ивице има 2 - 5 цм
Адаптер се користи као левак за убацивање сировина, јер Уређај у изградњи предвиђен је за прераду остатака хране. За убацивање стајског гноја потребно је више лијевка и цеви
Слично томе, формира се рупа и поставља се хоризонтална издувна цев. Руб цеви у резервоар опремљен је углом
У поклопцу је исечена рупа у коју је уграђено црево које доводи воду потребну за прераду
Корак 1: Домаће мини постројење за производњу биоплина
Корак 2: Спајање делова за преносну инсталацију
Корак 3: Формирање рупа за увођење пластичних цеви
Корак 4: Инсталирајте ПВЦ цев у отвор зарезан у резервоару
Корак 5: Правила за инсталирање доводне цеви
Корак 6: Инсталирајте адаптер као левак на цев
Корак 7: Инсталација и обезбеђивање издувне цеви инсталације
Корак 8: Причврстите црево за довод воде на поклопац
Карактеристике система биоплина
Пуноправна биоплинска електрана сложен је систем који се састоји од:
- Биореактор, где је процес распадања стајског гноја;
- Аутоматизовани систем за храњење органског отпада;
- Уређаји за мешање биомасе;
- Опрема за одржавање оптималних температурних услова;
- Резервоари за гас - резервоари за складиштење гаса;
- Пријемник чврстог отпада.
Све горе наведене ставке уграђују се у индустријска постројења која раде у аутоматском режиму. Домаћи реактори, по правилу, имају поједностављени дизајн.
Дијаграм приказује главне компоненте аутоматизованог система за биоплин. Запремина реактора зависи од дневног уноса органских сировина. За потпуно функционисање инсталације, реактор се мора напунити у две трећине запремине
Принцип рада инсталације
Главни елемент система је биореактор. Постоји неколико опција за његово извршење, главна ствар је осигурати непропусност структуре и елиминисати улазак кисеоника. Може се израдити у облику металне посуде разних облика (обично цилиндричне) која се налази на површини. Често се у ове сврхе користе 50 ццм празне резервоари горива.
Можете купити готове контејнере склопивог дизајна. Њихова предност је могућност брзог растављања и, ако је потребно, транспорта до другог места. Препоручљиво је користити индустријске површинске инсталације на великим фармама где је константан прилив велике количине органских сировина.
За мања газдинства је прикладнија опција постављања подземних резервоара. Подземни бункер је изграђен од опеке или бетона. Можете укопати готове контејнере, на пример, металне бачве, нехрђајући челик или ПВЦ, у земљу. Могуће је и површинско подметање на улици или у посебно одређеној просторији са добром вентилацијом.
За производњу биоплинског постројења, готови ПВЦ контејнери могу се купити и монтирати у соби опремљеној вентилационим системом
Без обзира на то гдје се и како налази реактор, опремљен је спремником за пуњење гноја. Пре утовара сировине мора се претходно подвргнути припреми: она се дроби у фракције не веће од 0,7 мм и разређује водом. У идеалном случају садржај влаге у подлози треба да буде око 90%.
Аутоматска постројења индустријског типа опремљена су системом за напајање, укључујући пријемник, у који се смеша доводи до потребне влаге, цевовод за снабдевање водом и пумпну јединицу за упумпавање масе у биореактор.
У кућним инсталацијама, посебни контејнери се користе за припрему подлоге, где се отпад дроби и меша са водом. Затим се маса убаци у претинац за пријем. У реакторима који се налазе под земљом извлачи се спремник за примање супстрата, припремљена смеша гравитацијом тече кроз цевовод у комору за ферментацију.
Ако се реактор налази на земљи или у затвореном простору, улазна цев са пријемним уређајем може се налазити на доњој страни резервоара. Такође је могуће довести цев у горњи део и ставити звоно на њен врат. У том случају, биомаса ће морати да се пумпа.
У биореактору је потребно обезбедити и одвод који је направљен готово на дну резервоара на супротној страни доточног резервоара. За подземно постављање одводна цев је постављена укосо нагоре и води до спремника за отпад, у облику кутије правоугаоног облика. Његова горња ивица треба да буде испод нивоа дотока.
Улазне и одводне цеви смештене су нагибно према горе на различитим странама резервоара, док би компензациони резервоар у који отпад улази требао бити нижи од спремника за пријем
Процес се одвија на следећи начин: улазни резервоар прима нову шаржу супстрата, која се улива у реактор, истовремено се иста потрошена маса усмерава на пријемник отпада, одакле се касније узима и користи као висококвалитетно био-гнојиво.
Складиштење биогаса врши се у резервоару за гас. Најчешће се налази директно на крову реактора и има облик куполе или конуса. Израђен је од гвожђа за кровове, а затим, да би се спречили корозивни процеси, фарба се неколико слојева уљане боје.
У индустријским постројењима, дизајнираним да приме велику количину гаса, резервоар за гас се често израђује у облику засебног резервоара који је цевоводом повезан са реактором.
Гас добијен ферментацијом није погодан за употребу, јер садржи велику количину водене паре и у том облику неће сагоревати. Да бисте га очистили од фракције воде, гас се пропушта кроз хидрауличку браву. Да би се то постигло, из резервоара за гас се уклања цев, кроз коју биоплин улази у резервоар са водом, а одатле се преко пластичне или металне цеви доводи до потрошача.
Инсталациони дијаграм смјештен под земљом. Улаз и излаз морају бити смјештени на супротним странама резервоара. Водени затварач је смјештен изнад реактора кроз који се произведени гас прослеђује у одвод
У неким случајевима се за складиштење гаса користе посебне вреће за гас направљене од поливинил хлорида. Кесе се постављају поред јединице и постепено се пуне гасом. Како се пуњење еластични материјал надувава, а запремина врећа повећава, омогућавајући вам да привремено сачувате већу количину крајњег производа.
Услови за ефикасан рад биореактора
За ефикасан рад постројења и интензивно вађење биоплина неопходна је једнолика ферментација органског супстрата. Смеша треба да буде у сталном покрету. Иначе, на њему се формира кора, процес распадања успорава, што резултира са мање гаса него што је првобитно израчунато.
Да би се осигурало активно мешање биомасе, потопни или нагибни агитатори опремљени електричним погоном инсталирани су у горњи или бочни део типичног реактора. У занатским инсталацијама мешање се врши механички помоћу уређаја који подсећа на мешалицу за домаћинство. Може се управљати ручно или опремити електричним погоном.
Код вертикалног распореда реактора, ручица миксера је приказана у горњем делу инсталације. Ако је спремник постављен хоризонтално, пуж је такође смештен у водоравној равнини, а дршка је смештена са стране биореактора
Један од најважнијих услова за производњу биоплина је одржавање потребне температуре у реактору. Грејање се може обавити на више начина. У стационарним инсталацијама користе се аутоматизовани системи грејања, који се активирају када температура падне испод унапред одређеног нивоа, а искључују се када је постављен жељени температурни режим.
За грејање можете користити гасне котлове, директно гријање помоћу електричних грејних уређаја или интегрисање грејног елемента у базу резервоара.
Да бисте смањили губитак топлоте, препоручује се изградња малог оквира око реактора слојем стаклене вуне или прекривање инсталације топлотном изолацијом. Експандирани полистирен и остале његове сорте имају добра својства топлотне изолације.
Да бисте опремили систем грејања на биомасу, могуће је извући цевовод из грејања куће, који се напаја реактором
Одређивање потребне запремине
Запремина реактора се одређује на основу дневне количине стајског гноја произведеног на фарми. Такође је потребно водити рачуна о врсти сировине, температури и времену ферментације. Да би инсталација функционисала у потпуности, резервоар се напуни до 85-90% запремине, а најмање 10% мора остати бесплатно да би гас могао да исцури.
Процес распадања органских материја у мезофилној инсталацији на просечној температури од 35 степени траје 12 дана, након чега се ферментирани остаци уклањају, а реактор се пуни новим делом супстрата. Пошто се отпад разреди водом до 90% пре него што се пошаље у реактор, количина течности такође мора бити узета у обзир при одређивању дневног оптерећења.
На основу горњих показатеља, волумен реактора ће бити једнак дневној количини припремљеног супстрата (стајског гноја) помножено са 12 (време потребно за распадање биомасе) и повећано за 10% (слободна запремина резервоара).
Подземна конструкција
Сада разговарајмо о најједноставнијој инсталацији која вам омогућава да добијете биоплин код куће по најнижој цени. Размислите о изградњи подземног система. Да бисте га направили, потребно је ископати рупу, њена основа и зидови изливени су ојачаним експандираним бетонским бетоном.
На супротним странама коморе убацују се улазни и излазни отвори где су постављене нагнуте цеви за довод подлоге и испумпавање потрошене масе.
Излазна цев пречника око 7 цм треба да се налази готово на дну резервоара, а други крај је монтиран у компензацијском спремнику правоугаоног облика, у који ће се отпад упумпавати. Цевовод за снабдевање супстрата удаљен је око 50 цм од дна и пречника 25-35 цм. Горњи део цеви улази у одељак за пријем сировина.
Реактор мора бити потпуно заптивен. Да би се искључила могућност продирања ваздуха, спремник мора бити покривен слојем битуменске хидроизолације
Горњи део резервоара је држач гаса с куполом или конусног облика. Израђена је од металних лимова или гвожђа за кровове. Конструкцију такође можете завршити зидањем, које је затим прекривено челичном мрежом и малтерисано. Поврх резервоара за гас морате направити запечаћен отвор, уклонити гасну цев која пролази кроз водену бртву и инсталирати вентил за ослобађање притиска гаса.
За мешање супстрата могуће је опремити инсталацију системом за одводњавање који ради на принципу расипања. Да бисте то учинили, вертикално причврстите пластичне цеви унутар конструкције тако да њихова горња ивица буде виша од слоја подлоге. Направите пуно рупа у њима. Плин под притиском ће пасти и падајући, мјехурићи гаса ће мијешати биомасу у резервоару.
Ако не желите да направите бункер од бетона, можете купити готову ПВЦ посуду. Да би се одржала топлота, мора бити окружен слојем топлотне изолације - полистиренске пене. Дно јаме је изливено армираним бетоном слојем од 10 цм, а резервоари од поливинил хлорида могу се користити ако волумен реактора не прелази 3 м3.
Како изгледа изградња подземног реактора, можете видети у видеу:
Како се стајњак набија у подземну инсталацију приказан је у следећем видеу:
Постројење за производњу биоплина из стајског гнојива знатно ће уштедјети на плаћању топлоте и електричне енергије и добро ће послужити органским материјалом, којег има у изобиљу на свакој фарми. Пре почетка градње потребно је пажљиво израчунати и припремити све.
Најједноставнији реактор можете направити за неколико дана властитим рукама, користећи импровизоване алате. Ако је економија велика, најбоље је купити готову инсталацију или се обратити стручњаку.
Ако имате било каквих питања приликом упознавања са представљеним информацијама или имате предлоге које желите да поделите са посетиоцима сајта, оставите коментаре у пољу испод.