Последние темы
» Нет лошади, и осел хорош
автор zakko2009 Пт Ноя 18, 2016 11:06 pm

» Очищение жилья
автор Индиан Пн Фев 22, 2016 12:31 pm

» Генератор с центробежным регулятором
автор Лобода Сб Дек 05, 2015 10:43 am

» МОИ ЗАРИСОВКИ
автор федот Ср Ноя 18, 2015 11:58 am

» коптильные палочки
автор Индиан Пн Окт 19, 2015 1:04 pm

» Книга "Записки одного дайвера"
автор soneric750i Ср Июл 15, 2015 11:31 pm

» Иван-чай (капорский)
автор Олегсандр Чт Июл 09, 2015 4:08 pm

» БЕРЕСТЯНЫЕ ИЗДЕЛИЯ/
автор gar ptisa Пт Июн 19, 2015 1:47 pm

» Моченые яблоки
автор Сухов Алексей Ср Июн 17, 2015 2:21 pm

» Томаты.
автор Сухов Алексей Вт Июн 16, 2015 3:34 pm

Счетчик
Яндекс.Метрика

Биогазовая станция -возобновляемый источник энергии

Предыдущая тема Следующая тема Перейти вниз

Биогазовая станция -возобновляемый источник энергии

Сообщение  Berckut в Чт Окт 25, 2012 9:55 am


Речь идет о постройке самодельной биоэнергетической станции, с помощью которой на своем дворе или в маленьком хозяйстве можно извлекать полезную энергию из природных органических аккумуляторов. Сделать ее нетрудно, но, пожалуй, еще раньше надо решить, что именно вы будете строить: БТС или БЭС, то есть биотермическую или биоэнергетическую станцию.



Возможны два вида брожения: с доступом воздуха (аэробное) и без доступа воздуха (анаэробное). В первом случае при распаде органических веществ весь их углерод окисляется до углекислого газа, а водород - до воды. При этом выделяется большое количество энергии в виде тепла: бродящая масса сильно нагревается. Можно поместить в бродильник трубчатый котел и использовать его для нагревания воды.

При анаэробном брожении до 60 - 70% углерода бродящей массы переходит в горючий газ метан (CH4) и лишь остальная, значительно меньшая часть - в углекислоту, свободный азот и водород. Потери на тепловыделение здесь совсем ничтожны. Сжигать получающийся метан можно в обыкновенной газовой горелке.



Конечно, первый способ получения энергии много проще. Не надо строить герметически закупоренных бродильников. Гораздо меньше требуется ухода за установкой. Вообще все обходится дешевле. Зато во втором случае ничтожны тепловые потери. Установка вырабатывает первоклассный горючий газ метан - идеальное топливо, удобное для хранения и транспортировки всегда готовое к употреблению.

Первые, аэробные установки и называются биотермическими станциями (сокращенно - БТС); вторые - биоэнергетическими или биогазовыми станциями (сокращенно - БЭС).

Что же может служить сырьем для БТС или БЭС? Для брожения пригодны практически любые виды органических отходов, все то, что встречается на деревенском дворе или на приусадебном участке, даже такие, которые на первый взгляд трудно сжечь: ботва овощей, подстилка из хлева, семечковая лузга, навоз, солома, листья, сорные травы, костру от обработки льна и конопли, хвоя, полова - словом, почти все отходы сельского хозяйства, содержащие углерод и обычно служащие для производства местных удобрительных туков.

После анаэробного брожения удобрительные качества материалов не уменьшаются, а напротив, даже резко увеличиваются. Так, на поле, удобренном отходами, прошедшими брожение без доступа воздуха, урожай картофеля повышается на 20 - 30% по сравнению с урожаем, снятым с поля, удобренного обыкновенным навозом.

Основные детали БТС: биотермическая камера, трубчатый теплообменник (котел-змеевик) и бак-аккумулятор (см. рисунок). Холодная вода из бака-аккумулятора, расположенного выше теплообменника, при помощи циркуляционных труб поступает в нагревательные трубы котла-змеевика. По мере нагрева в теплообменнике вода через верхнюю циркуляционную трубу попадает в верхнюю часть бака-аккумулятора. Горячая вода подается в сеть из верхней части бака-аккумулятора. По мере расходования горячей воды бак пополняется холодной водой из водопроводной сети. Если водопровода в хозяйстве нет, бак-аккумулятор должен пополняться водой из специального резервуара.

Биотермическая камера - это ящик, который может быть установлен как угодно: в земле или на земле. В качестве материала пригодны самые обыкновенные доски или горбыль. Стены ящика следует покрыть теплоизоляцией (для этого может быть использованапенопласт, минплита, а также глина, зола, песок, опилки или другие местные материалы).

Теплообменник-змеевик должен быть погружен в биотермическую камеру, заполненную бродящей массой. Теплообменник установки, рассчитанный на 1,5 куб. м воды в сутки, нагреваемой до 50°С, имеет в длину 3 м, в ширину 1 м и в высоту 1 м. Диаметр водогрейных труб 2 д., а циркуляционных - 1 д.

Трубчатый котел состоит из трех параллельно расположенных секций, соединенных между собою. Общая длина водогрейных труб около 40 м, а поверхность нагрева - около 6 кв. м.

Средний удельный расход навоза на 1 кв. м поверхности нагрева теплообменника составляет 0,8 - 1 т при продолжительности работы установки 25 дней (таков наиболее выгодный период разложения отходов). Как показывает опыт, для удобства выгрузки бродящей массы после ее использования целесообразно оставлять между трубами теплообменника и стенами намеры расстояние не менее 60 - 70 см.

Если загрузить камеру емкостью в 1 куб. м. мелко нарубленными органическими отходами, разведенными в воде в весовом отношении 1:10 - 1:5, герметически закрыв ее и обеспечив тем или иным способом поддержание постоянной температуры в пределах между 25-30°С, но так, что бы температурные колебания не превышали 3-4°, то через 3 - 5 дней камера начнет давать ежесуточно по 0,7- 0,9 куб. м биогаэа (метана) теплотворной способностью порядка 5 500 ккал/куб. м. Кубометр такого газа по количеству скрытой в нем энергии равноценен 0,75 л бензина. Учитывая, что на обслуживание семьи из четырех человек нужно примерно 1,6 куб. м газа, нетрудно вычислить объем "реактора" биоэнергетической установки - ее бродильной камеры. Материал реактора - лучше всего сталь или цемент. Резервуар должен иметь надежную теплоизоляцию.

Вторая важнейшая часть БЭС - это газосборник, или газгольдер. Это два металлических сосуда (один перевернутый вверх дном), свободно входящих друг в друга. В наружный сосуд наливается вода, образуя так называемый "гидравлический затвор" для биогаза, которым заполняется полость под перевернутым сосудом - "колоколом". Кольцевой зазор между стенками обоих сосудов - около 50 мм. Для соединения обоих резервуаров можно применить трубы диаметром 0,5 д. Такой же газопровод забирает газ из-под колокола газгольдера и подводит метан к обыкновенной газовой плите.

Для поддержания в бродильной камере постоянной температуры через нее нужно пропустить змеевик с горячей водой, нагреваемой за счет части того же газа, который вырабатывается в установке. На линии газопровода должны быть поставлены краны: один на выходе из реактора, другой - у газовой плиты. Снаружи газосборник желательно выкрасить в белый цвет. Или же можно окружить его специальным тепляком (утепленным шатром).

Заполните реактор водой или навозной жижей, и через три-четыре дня он начнет вырабатывать свою замечательную продукцию.

Для полного разложения органического вещества, как правило, необходимо длительное время. А при этом продолжительность сбраживания, учитывая присущую данному виду отходов скорость разложения, зависит от требуемой степени разложения органического вещества. Обычно максимальный выход биогаза и лучшие по качеству удобрения наблюдаются при разложении органического вещества до 30—33 %. При пребывании биомассы в биореакторе в течении 14—15 дней полнота ее разложения составляет 25%.

При непрерывном способе сбраживания, когда выгрузка определенного объема «отработавшего» в реакторе органического вещества происходит одновременно с загрузкой такого же объема свежего материала, выделяется наибольшее количество биогаза, и при такой организации процесса для малогабаритных биогазовых установок в приусадебных хозяйствах доза ежесуточной загрузки обычно не превышает 4—5 % полезного объема камеры сбраживания.

Установки для производства биогаза из органических отходов обычно подразделяют на четыре основных типа:

* без подвода тепла и без перемешивания сбраживаемой биомассы;
* без подвода тепла, но с перемешиванием сбраживаемой массы;
* с подводом тепла и с перемешиванием биомассы;
* с подводом тепла, с перемешиванием биомассы и со средствами контроля и управления процессом сбраживания.

Обязательные компоненты биогазовой установки — сам биореактор и газгольдер для сбора биогаза, а устройства для подогрева биомассы, ее перемешивания, а также средства контроля — вещи весьма полезные, но можно обойтись и без них.

Альтернативой для производства биогаза и удобрений является растительное сырье. С точки зрения выхода газа практически все зеленые растения дают очень высокие результаты. Силосная кукуруза с 1т сырья дает порядка 220 м. куб. биогаза, из 1т свеклы можно получить до 200 кубометров газа. При выращивании энергетических культур отсутствуют затраты на удобрения, так как вы сами его производите, а можете их и реализовывать.

Энзимы - это природные протеины, которые играют ключевую роль в метаболизме растений, животных и людей. Эти вещества можно назвать биокатализаторами, т. е. веществами, присутствие которых вызывает и ускоряет перемену органической субстанции. Работа энзимов состоит, главным образом, в разрушении. Синтезом же, то есть, соединением, занимается только около трёх-пяти процентов видов энзимов. Эти энзимы называются анаболическими в противоположность энзимам катаболическими, то есть разрушающим. Бактерии и плесневые грибы производят энзимы для разложения органических веществ. Использование энзимов в производстве биогаза позволяет добиться существенных результатов при обоснованно низких затратах. Главным преимуществом использования энзимов можно назвать увеличение выхода биогаза на 20-30% без увеличения объёмов исходного сырья. Расход энзимов мизерный и составляет всего 100 гр на 1 тонну органического сухого вещества сырья для биогаза.


Последний раз редактировалось: Berckut (Пт Дек 07, 2012 8:55 pm), всего редактировалось 2 раз(а)
avatar
Berckut
Admin

Сообщения : 653
Дата регистрации : 2011-12-13
Возраст : 45
Откуда : Сибирь

http://d-otshelnik.forum2x2.ru

Вернуться к началу Перейти вниз

Биогазовая установка своими руками

Сообщение  Berckut в Чт Окт 25, 2012 8:33 pm


При брожении (сбраживании) без доступа воздуха до 60-70% углерода бродячей массы переходит в газ метан, который пригоден для сжигания в обычной газовой плите. Схема биогазовой установки своими руками приведена на рисунке ниже:


1. Реактор (бродильная камера). 2. Биотопливо (разведены водой в соотношении 1:5). 3. Кран пробковый. 4. Труба полиэтиленовая d = 20-30. 5. Манометр на 6 атмосфер. 6. Колокол газосборника. 7. Емкость газосборника (газгольдер). 8. Вода.
9. Пробка герметичная для загрузки и выгрузки биотоплива.


Основным узлом является газгольдер, состоящий из емкости газосборника 7 и колокола газосборника 6. Емкость сделана из 250-литровой металлической бочки с вырезанным верхом. Как колокол подходит стандартная 100-литровая бочка (например, из-под карбида кальция). В дне колокола сделано отверстие для трубы, по которой поступает образуемый биогаз. Бочку нужно перевернуть вверх дном, поставить в емкость генератора и заполнить водой по самую крышку. По мере заполнения колокола газом вода вытесняется из колокола в емкость газгольдера.

Также можно дополнительно (или вместо железного) сделать газгольдер на основе камер от тракторов или любой другой большой техники:



Следующий важный узел генератора - реактор или бродильная камера 1. Лучше ее сварить из листового металла. Возможен вариант использования нескольких 250 литровых бочек с герметичными крышками. Вместо одной из пробок ввернута труба соответствующего диаметра 4, другая пробка 9 служит для загрузки и выгрузки биотоплива. Все соединения труб - резьбовые. При монтаже трубопроводов использованы металлические фитинги и запорная арматура. Для контроля процесса схема оборудована пробковыми кранами 3 и манометром 5 на 6 атмосфер.

Температура в значительной степени влияет на анаэробное сбраживание органических материалов. Наилучшим образом сбраживание происходит при температуре 30—40 °С (развитие мезофильной бактериальной флоры), а также при температуре 50—60 °С (развитие термофильной бактериальной флоры). Выбор мезофильного или термофильного режима работы основывается на анализе климатических условий. Если для обеспечения термофильных температур необходимы значительные затраты энергии, то более эффективной будет эксплуатация реакторов при мезофильных температурах.

При эксплуатации реакторов необходимо проводить контроль за показателем рН, оптимальное значение которого находится в пределах 6,7—7,6. Регулирование этого показателя осуществляется путем добавления извести.

При нормальной работе реактора получаемый биогаз содержит 60—70% метана, 30—40% двуокиси углерода, небольшое количество сероводорода, а также примеси водорода, аммиака и окислов азота. Наиболее эффективны реакторы, работающие в термофильном режиме при 43—52 °С. При продолжительности обработки навоза 3 дня выход биогаза на таких установках составляет 4,5 л на каждый литр полезного объема реактора. В исходную массу для интенсификации процесса анаэробного сбраживания навоза и выделения биогаза добавляются органические катализаторы, которые изменяют соотношение углерода и азота в сбраживаемой массе (оптимальное соотношение С/N=20/1 - 30/1). В качестве таких катализаторов используются глюкоза и целлюлоза. Ориентировочное содержание азота и соотношение содержания углерода и азота в различных отходах по сухой массе представлены ниже.



Эксплуатация биогазовой установки должна осуществляться в соответствии с правилами техники безопасности, принятых в отношении газовых установок. А именно:
- Генератор должен находиться в отдельном помещении, выполненном из невоспламеняющихся материалов;
- Помещение должно быть оборудовано принудительной приточно-вытяжной вентиляцией, в том числе и на уровне пола;
- Электрооборудование должно быть изготовлено во взрывозащищенном варианте, что исключает попадание искр в атмосферу;
- Поверхности составных частей генератора (бродильная камера, газгольдер, трубы) должны быть утеплены и окрашены в белый цвет;
- Колебания температуры в помещении не должно превышать +3 градуса.

Данная установка в технологическом отношении вполне доступна для изготовления и может оказать посильную помощь в экономии энергоресурсам как фермерам, дачникам, так и владельцам приусадебных участков. Получаемый при брожении биогаз имеет теплоту сгорания 5340—6230 ккал/м3 (6,0-7,0 кВт.ч/ м3). Подсчитано, что годовая потребность в биогазе для обогрева жилого дома составляет около 45 м3 на 1 м2 жилой площади, суточное потребление при подогреве воды для 100 голов крупного рогатого скота — 5—6 м3. Потребление биогаза для получения 1 КВт. ч электроэнергии — 0,7-0,8 м3.
Источник: http://mainstro.ru/articles/ing/energosnabjenie/altenerg/altenerg_357.html


Последний раз редактировалось: Berckut (Ср Ноя 28, 2012 4:48 pm), всего редактировалось 1 раз(а)
avatar
Berckut
Admin

Сообщения : 653
Дата регистрации : 2011-12-13
Возраст : 45
Откуда : Сибирь

http://d-otshelnik.forum2x2.ru

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Биогазовая станция -возобновляемый источник энергии

Сообщение  Berckut в Вт Ноя 20, 2012 5:20 pm

Простейший биогазовый генератор

Если вы хотите построить что-то простое, то можно рассмотреть проект, в котором используется одна стальная бочка и одна или несколько резиновых камер. Биомасса для брожения закладывается в бочку, а полученный биогаз хранится в резиновой камере. Такая конструкция не подходит для постоянного использования, так как после одной партии переработанных отходов биомассы, вы должны освободить бочку и заполнить его снова свежим сырьем.



***
Пример демонстрационной биогазовой установки (Источник - Форум о биогазовых установках).

"Мокрый газгольдер" состоит из двух емкостей без крышек, вставленных одна в другую днищами наружу. Если этими емкостями выступают легкие пластиковые бутылки, то к верней емкости - колоколу необходимо прицепить груз, который задаст выходное давление биогаза. Если груз разместить сверху, то получится крайне неустойчивая конструкция. Для обеспечения автоматической устойчивости колокола груз надо размещать в его нижней части. Груз должен быть размещен равномерно, чтобы колокол не перекашивался в стороны. Поэтому проще всего сделать груз в виде кольца с диаметром, соответствующим диаметру "юбки колокола".

В качестве экспериментальной такая установка годится только для того чтобы убедиться, что биогазовая технология - не фантазия, а реальность. Лабораторную установку нужно делать совсем по-другому. Основными задачами лабораторной установки являются определение тепловых параметров применяемых для изготовления большой установки материалов, отработка оптимальных параметров техпроцесса (температуры, влажности,периодичности и интенсивности перемешивания, периодичности загрузки, длительности цикла), определение реальных выходных параметров конкретного сырья (удельный выход биогаза, состав биогаза, состав биоудобрений). Для получения этих данных лабораторная установка должна быть сделана из тех же материалов, что и "боевая", с тем же принципом перемешивания и обогрева, оборудована такой же автоматикой и вдобавок дополненная разнообразными измерительными приборами, которые не нужны для рабочей установки (разве что для оправдания завышенной в 3 раза цены).

Берете 3-5-10 литровую пластмассовую бутыль из-под воды. В крышке просверливаете отверстие. Вклеиваете в отверстие конец гибкого шланга. Бутыль заматываете черной пленкой или закрашиваете. Это будет реактор.

У другой подобной бутыли отрезаете конусообразный верх. У меньшей пластиковой бутылки тоже отрезаете конусообразный верх. По диаметру в месте обреза прикрепляете свинцовый груз - из толстой проволоки формируете кольцо на дне, направляющую по краю и по центру большей бутыли. Спускаете шланг от реактора по стенке в бутыль, дальше по дну до центра, слегка заворачиваете вверх и обрезаете. По центру с самого верха спускаете гибкий шланг, потом по дну, потом по стенке вверх и выводите наружу. Оборудуете каким-нибудь простеньким краником и соплом для горения. Наливаете в большую бутыль воду, опускаете вверх ногами в нее меньшую бутыль, чтобы она наделась на выводной шланг по центру. Это получился "мокрый" газгольдер.

Отвинчиваете крышку "реактора", аккуратно запихиваете туда навоз/помет, доливаете водой и колотите какой-нибудь палкой. Оставляете сверху 20% воздуха. Плотно завинчиваете крышку. Все соединения должны быть абсолютно герметичны!
Открываете краник, спускаете воздух из колокола, закрываете краник.

Ставите все в теплое место (>20 градусов). Несколько раз в день подходите и аккуратно взбалтываете реактор (вместо перемешивания). Через недельку-другую колокол будет подниматься. Первые порции могут не гореть, дальнейшие будут гореть.


Вода не изображена, но, надеюсь, понятно, что она налита в большую бутыль почти до краев, а малая бутыль просто плавает в большой. Входную и выходную трубы я не изображал. Надеюсь, понятно, что они проходят между большой и малой бутылками сверху вних, потом по дну большой бутыли до середины, потом изгибаются вверх. Входная трубка обрывается на малой высоте от дна. Выходная идет до самого верха, чтобы забирать биогаз. Как крепить трубки к стенкам большой бутыли - предмет инженерной фантазии конструктора. Я использовал каркас из жесткой проволоки.

Входная труба обрывается в воде, чтобы получился гидрозатвор. Внутренняя бутылка плавает без ограничений. Когда всплывает слишком высоко, слегка переворачивается и выпускает излишек газа. Груз свинцовый, выплавленный из старых аккумуляторов.

Но напоминаю: все это баловство! Я это делал в свое время только для того, чтобы демонстрировать на выставках простую работающую модель биогазовой установки. Когда поджигаешь фитилек биогаза, на людей это производит впечатление гораздо большее, чем сотни чертежей, макетов или фотографий.
avatar
Berckut
Admin

Сообщения : 653
Дата регистрации : 2011-12-13
Возраст : 45
Откуда : Сибирь

http://d-otshelnik.forum2x2.ru

Вернуться к началу Перейти вниз

Биогазовая установка для крестьянского двора (проект)

Сообщение  Berckut в Чт Дек 20, 2012 7:57 pm


Представляю вашему вниманию проект биогазовой установки постоянного круглогодичного использования.



В качестве емкости для бродильной установки можно использовать стальную бочку объемом 200 литров в горизонтальном положении. По центру с обоих концов (дно и верх) сверлятся отверстия для установки вала мешалки, которая делается из простой железной трубы с приваренными к ней лопатками (в принципе, можно даже и не варить, а трубу сверлить на сквозь и в эти отверстия вставлять прутья от арматуры с прикрученными к ним лопатками). Вращать мешалку можно вручную или при помощи электропривода.

Для загрузки сырья используется бак с приваренной трубой диаметром 100мм, с задвижкой, которая открывается в момент загрузки сырья в бродильную емкость, после чего закрывается. Суть подготовки сырья заключается в доведении влажности исходного сырья до необходимого уровня - примерно 85 - 90% Для увеличения КПД установки в бункер подготовки сырья можно добавлять энзимы (целлулаза - содержатся в проросшем зерне), а также сахаросодержащие и крахмалосодержащие ингридиенты (сахарная свекла, картофель...) Количество добавки необходимо определять опытным путем или можно купить готовые энзимы.

По истечении определенного времени (не менее 5-7 дней), начинается процесс брожения и газ начинает поступать в систему сбора и хранения биогаза. Начинается этот процесс с прохождения осушительной установки, который представляет собой водный затвор, где биогаз охлаждается, а влага, находящаяся в биогазе конденсируется. По мере наполнения водяного затвора периодически производится удаление лишней влаги через сливной кран.

Далее биогаз через манометр поступает в накопитель - газгольдер, сделанный из автомобильных камер грузового автомобиля. Допустимое давление - не более 5 атмосфер, при превышении которгого срабатывает аварийный клапан и осуществляется сброс лишнего газа.

По истечении одной недели (или чуть больше) возможно удаление готового субстрата через вваренную трубу диаметром 100 мм и одновременная загрузка новой порции сырья через загрузочный люк.

Для круглогодичного использования данной установки рекомендуется ее установка в теплом месте (например, в помещении содержания живности), а также дополнительная термоизоляция (допустим, минераловатной плитой).

***
Еще немного теории:

Метановые бактерии проявляют свою жизнедеятельность в пределах температуры 0-70ºС. Если температура выше они начинают гибнуть, за исключением нескольких штаммов, которые могут жить при температуре среды до 90ºС. При минусовой температуре они выживают, но прекращают свою жизнедеятельность. Нижнюю границу температуры указывают 3-4ºС.


Зависимость от температуры скорости роста психрофильных, мезофильных и термофильных микроорганизмов.

Влияние температуры ферментатора на активность бактерий - чем выше температура, тем чувствительнее бактерии к ее колебаниям, в первую очередь, если они краткосрочные. Это четко наблюдается при термофильном режиме (свыше 45º С). В то время как в мезофильном режиме (25-45º С) ежедневные колебания в 2-4ºС едва ли имеют влияние на бактерии, то в термофильном режиме такие колебания должны быть не более 1ºС. Одноразовое размещение плохо уплотненного материала (с большим количеством кислорода) или большое количество очень холодного материала, а также остановка работы мешалки на несколько часов (в первую очередь в зимнее время), может вызвать такое изменение температуры на 1ºС. Таким образом поддержание температуры в диапазоне 25-45ºС более простой в воплощении, но в производительности немного уступает термофильному режиму.

Бактерии, для образования своих клеток требуют питательных веществ, витаминов, растворимых соединений азота, минеральных веществ и микроэлементов. Эти вещества в нужном количестве содержатся в жидком и твердом навозе. Достаточное их количество содержится также в сене, кукурузе, остатках пищи, отходах кухни, внутренностях животных, барде и молочных продуктах – все эти продукты могут бродить в чистом виде без добавления других субстратов.

Принципиальным является то, что чем меньше фракции субстрата, тем лучше, так как увеличивается площадь взаимодействия для бактерий и чем более волокнистый субстрат, тем легче и быстрее бактериям разлагать субстрат. Кроме того, его проще перемешивать, смешивать и подогревать без образования плавающей корки или осадка. Измельченное сырье имеет влияние на количество произведенного газа через длительность периода брожения. Чем короче период брожения, тем лучше должен быть измельчен материал.

С целью избежания перекармливания бактерий, лучше всего равномерно подавать субстрат в ферментатор через короткие интервалы времени. Наполнение ферментатора один-два раза в день возможно только для субстратов с высоким буферным эффектом (каковыми являются экскременты животных) или при очень малой загрузке ферментатора, если объем самого ферментатора очень большой.

Быстрое разложение метановыми бактериями возможно только при условии, что образовавшийся биогаз будет сразу же выводиться из субстрата. В субстратах с высокой текучестью (влажностью 85-90%) маленькие пузырьки воздуха поднимаются на поверхность самостоятельно. Если газ не будет выводиться из ферментатора, то в нем может образоваться высокое давление во много бар, которое может даже нанести вред. Перемешивание важно не только во избежание корки и осадка, но и для выведения выработанного газа. Чем гуще субстрат, тем чаще надо его мешать. Скорость выделения биогаза можно значительно ускорить (в 2 - 3 раза), если добавить в резервуар порцию "закваски" из предыдущей партии уже перебродившего сырья.

Чем ниже уровень кислотности (pH), тем выше процент сероводорода (H2S) в субстрате и биогазе и тем выше токсический потенциал. Несмотря на это сера является важным питательным элементом субстрата, поскольку она необходима для образования биомассы бактерий. Оптимальный уровень рН лежит в диапазоне 6,8-8.

Применяя целенаправленно и в ограниченном количестве легко разлагаемые субстраты, каковыми являются отходы зерновых, свежая горчица или сахарная свекла, можно наблюдать эффект быстрого разложения, при котором не образовываются толстые плавающие корки (до 0,5 м). Этот эффект можно объяснить тем, что добавление легкоразлагаемых субстратов приводит к оживлению и увеличению массы бактерий, которая потом сможет лучше и быстрее разложить более тяжелый материал. Искусство составления таких добавок состоит в том, чтобы не преувеличить питание, вызвав таким самым образом переокисление, то есть полностью противоположный эффект.



Загрузка ферментатора до 2кг органического сухого вещества/м³ в день. Время брожения рассчитывается путем деления объема бродильной камеры на ежедневно подаваемое количество субстрата.



Для субстрата в виде жидкого навоза предварительно действуют такие сроки брожения:
• 20 - 25°C - 60 - 80 дней брожения
• 30 - 35°C - 30 - 50 дней брожения
• 45 - 55°C - 15 - 25 дней брожения.

Для энергетических растений время брожения в ферментаторе должно составлять как минимум 42 дня. Субстраты, происходящие из отходов переработки агропромышленности, как правило имеют более короткий период брожения от 20 до 35 дней.

Как узнать, что биогазовая установка хорошо работает? Поскольку производство биогаза протекает в закрытой системе, то возникает зависимость от внешних признаков определения правильности протекания процессов ферментатора. В самом простом случае стабильный и равномерный процесс можно определить по постоянной наполненности газгольдера. Еще одной возможностью для контроля является сравнение количества выработанного биогаза по сравнению с количеством, которое должен был дать субстрат вследствие расчетов. Если соотнести это производство газа с количеством ежедневно подаваемого органического субстрата (oСВ/день), то получим выход биогаза для конкретной установки.

Со стороны субстрата есть только четыре фактора, влияющих на снижение либо очень низкое количество вырабатываемого газа:
1. неправильный состав субстрата (переокисление из-за содержания, как правило, слишком большого количества легко разлагаемого субстрата либо через задержки вызванные азотом, если смесь содержит много азота),
2. слишком большая загрузка ферментатора (перекармливание),
3. слишком мало субстрата (недокармливание)
4. недостаток питательных веществ либо присутствие вредных веществ.

С технической точки зрения, факторами, влияющими на производство газа чаще всего становятся системы подачи, мешалки и температура.

Ниже перечислены мероприятия по поддержке стабильного течения процесса, которые уже упоминались ранее:
• температура субстрата в ферментаторе должна соблюдаться как можно точно и должна регулироваться с помощью термостата
• равномерная подача субстрата
• избегать подачи больших порций холодного субстрата
• изменения состава субстрата производить медленно и пошагово; это же касается и изменения рациона питания животных
• избегать подачи замедляющих развитие веществ в большой концентрации
• достаточно частое и длительное перемешывание; если во время и после перемешивания образовывается слишком большое количество газа, это указывает на недостаточное перемешивание.

Поскольку только метан поставляет энергию из биогаза, целесообразно, для описания качества газа, выхода газа и количества газа все относить к метану, с его нормируемыми показателями. Объем газов зависит от температуры и давления. Высокие температуры приводят к растяжению газа и к уменьшаемому вместе с объемом уровню калорийности и наоборот. Кроме того при возрастании влажности калорийность газа также снижается. Чтобы выход газа можно было сравнить между собой, необходимо их соотносить с нормальным состоянием (температура 0°C, атмосферное давление 1,01325 bar, относительная влажность газа 0%). В целом данные о производстве газа выражают в литрах (л) или м3 метана на кг oрганического сухого вещества (оСВ), это намного точнее и красноречивее нежели данные в м3 биогаза в м3 свежего субстрата.

Содержание метана в биогазе в первую очередь определяется следующими критериями:

• Ведение процесса: в то время как в одноступенчатых биогазовых установка весь процесс анаэробного разложения происходит в одном ферментаторе, одним этапом, и таким образом весь газ выделяется как смесь газов, в двуступенчатых установках, выработанный на 1-ом этапе газ, состоит в большой степени из двуокиси увлерода и других энергетически малоценных газов, выводящихся в окружающую среду. Вырабатываемый на 2-ом этапе газ имеет высокий процент содержания метана, который может составлять и более 80%.

• Состав питательных веществ субстрата. Количество и качество произведенного биогаза зависит от количества внесенных веществ и их состава. Протеины и жиры имеют более высокое содержание метана. Для богатых на углеводы субстратов, как например кукуруза можно рассчитывать на содержание метана в среднем 53%.

• Температура субстрата: на практике оказалось, что при высокой температуре ферментатора выход метана более плохой, чем при низких температурах. Это происходит через различия в растворимости и образованием газовидной двуокиси углеводорода. Чем большее количество C02 перейдет в газовидную форму, тем меньшей будет процентная доля CH4 в биогазе.

Использование стоков для биогазовой установки интересно для многих фермеров, но содержание сухого вещества в стоках как правило ниже 2%, таким образом приходится искать другие субстраты с достаточным содержанием сухого вещества. В таких случаях приходится также отказаться от использования агрессивных моющих и очищающих химических средств.

Навоз скота имеет самые плохие показатели по выходу газа. Крупный рогатый скот, как жвачные животные, благодаря особой флоре желудка, содержащей среди прочих и метановые бактерии, а также длинному кишечному тракту и сильному измельчению легко перевариваемых веществ, потребляет существенное количество серой клетчатки. Этот недостаток навоза скота выравнивается, однако, высоким содержанием сухой субстанции.

Свинья, как и человек, известна своим плохим перевариванием корма, что вызвано однокамерным желудком и коротким кишечником. Поэтому выход газа существенно выше чем у скота из-за того, что навоз содержит множество неразложенных питательных веществ.

Куры, как и все птицы, имеют короткий аппарат переваривания, что обуславливает их малый вес. Переваривание является неполным. В помете содержится еще большое количество разлагаемых субстанций. Поэтому помет дает самый большой выход газа. В первую очередь он настолько богат сухой массой, что, как правило, его необходимо разбавлять водой. Высокое содержание N может вызвать проблемы с биологическим процессом.

С точки зрения выхода газа лучший результат дают субстраты с высокой концентрацией энергии: отходы зерна, свекла и картофель. Выход метана, достигаемый с их помощью может доходить до 350 - 380 л/кг органического сухого субстрата. Кроме этого есть большая группа, состоящая из свежей травы, ботвы свеклы, силоса травы, кукурузы и зерновых растений, выход метана из которых составляет от 270 до 330 л/кг органического сухого субстрата. Самый малый выход газа ниже 200 л/кг органического сухого субстрата имеет солома. Таким образом ее можно сравнить с навозом скота.

Кроме биогаза, результатом процесса метанового брожения сельскохозяйственных отходов является переброженный шлам (метановый эффлюент). Он содержит значительное количество питательных веществ и может быть использован в качестве удобрения и кормовых добавок.

Преимущество метанового брожения состоит в сохранении в органической форме практически всего азота, содержащегося в исходном сырье. Образующиеся при сбраживании гумусные материалы улучшают физические свойства почвы: аэрацию, водоудерживающую и инфильтрационную способность почвы, а также скорость катионного обмена.

Кроме того, метановый эффлюент служит источником энергии и питательных веществ для деятельности полезных бактерий. Это способствует повышению растворимости важных химических питательных веществ, содержащихся в почве и приводит к лучшему усвоению их высшими растениями.

Ценность метанового эффлюента еще и в том, что при перепревании навоз теряет часть нитратов и нитритов, в избытке содержащихся в навозе домашних животных и птиц. В процессе ферментации они сбраживают в аммиак и метан. Содержащиеся в сбраживаемой массе полезные фосфор, калий и азот полностью остаются в биошламе.
avatar
Berckut
Admin

Сообщения : 653
Дата регистрации : 2011-12-13
Возраст : 45
Откуда : Сибирь

http://d-otshelnik.forum2x2.ru

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Биогазовая станция -возобновляемый источник энергии

Сообщение  Berckut в Чт Дек 27, 2012 7:48 pm


Нашел довольно интересную информацию по биогазу от практиков - Форум биогаз

Метанообразующие бактерии (их не много, а очень много и все они разные) живут "семьями" и дружат "семьями" и оказывают друг другу помощь тоже по "семейному" родству. Ближайшие родственники метанообразующих бактерий - это обыкновенные дрожжевые бактерии. Метанообразующие бактерии - анаэробы, т.е. кислород их убивает, даже в незначительном количестве.
В желудке животных и птиц рождаются и развиваются эти бактерии - семьи "психофилов" и "мезофилов" свой брачный период они проводят в активной борьбе со всевозможными невзгодами и в основном эти невзгоды связаны, как не странно, с бактериями плесеневого происхождения и синтетическими антибиотиками. В конце концов им приходится сменить место жительства и они переезжают в толстый кишечник. Именно здесь их рай. Но не надолго, часиков так на 6-8. Психофилы очень любят выделять сероводород, а мезофилы с удовольствием его перерабатывают в метан. Но идилия длится не долго. Родное и теплое жилище не любит когда какие-то бактерии так сильно шумят и веселятся, да и новая порция "горючего" должна занять свое надлежащее место. И с одним из "поездов" наши "семейства" отъезжают наружу в этот ужасный мир сквозняков, солнца и кислорода. Не выдержав такой поездки многие миллиарды бактерий гибнут, но некоторые успевают схорониться и замереть на время (до лучших времен).

Когда же наступают лучшие времена? Если вы действительно любите этих труженников и цените их вклад в развитие человеческой цивилизации, вы создадите им эти лучшие времена (условия для развития):
1. кислотность на уровне PH 7-8
2. отсутствие кислорода
3. влажность 85-95%
4. органика в изобилии разная и измельченная.

Эти условия любят все семейства метанообразующих, но каждой семье нужна разная температура, да и "зубки" у каждой семьи разные.

pН-5,5 и ниже - кислая среда, повышен процесс выделения СО2 (биомасса бродит). при pН-5,5/6,5 концентрации метана выше 45% можно не ожидать. Резко увеличивается разность температуры в верхнем и нижнем слое биомассы. В нижнем температура падает, в верхнем поднимается. Разница составляет более 5С, в верхнем слое образуется пена под самый "купол". Повышен "вынос" влаги в биогазе.
pН-6,5 - нейтральное состояние биомассы, так же снижает процесс газовыделения.
pН-7,3/7,6 (идеальное состояние, конечно, 7,5) дает наибольший выход метана и минимальный СО2.
pН-8,5 - существенно снижается газовыделение из-за высокой щелочности биомассы.

Психофильным (северное семейство) достаточно 8-20 градусов тепла и они превратят остатки сочных кормов, в метан и сероводород за 14 - 20 дней "выдав на гора" биогаз - 45% CH4 (метан), 40% СО2 (углекислый газ), 10% N (азот), 2% H2S (сероводород), 1% H2O (вода). Такая газовая смесь горит, но и пахнет, однако.

Другое дело семейство Мезофильных, им по кайфу 20-40 градусов тепла и по зубам оболочки семян (сорной травы), измельченная ботва картофеля, помидор и всякие разные травки, особенно по вкусу опавшая листва с деревьев, но не любят они грибковой плесени, как и другие семьи... За какие нибудь три недели они способны превратить в биогаз: 65% CH4, 30% CO2, 3,5% N, 1,5% H2O. А это уже то, что нужно и по теплотворности и по безопасности (концентрация СО2 газа меньше). В мезофильном режиме самый короткий цикл брожения сырья составляет 20 суток. И это для навоза, то есть для сырья, которое само по себе уже частично переработано. Для растительной массы этот срок в два раза длиннее.

Следующая семейка Термофилы - агрессоры. Им подавай 40-64 градуса, зато доедят все, что их милые родственнички не доели еще и плющенные веточки кустарника и деревьев, и стебли кукурузы, подсолнечника все им по зубкам (чем больше площадь тем быстрее процесс). И выдают они на гора биогаз чистое золото (1кг - 7950 Ккал) почти как бензин, а в сравнении с бензином, соляром (как моторное топливо) октановое число 100+. Метан -84%, азот -0%, СО2 - 13%, вода - 3%.

Укорачивание цикла - чревато! Зато удлинение приводит всего лишь к уменьшению удельного выхода биогаза (небольшому) и уменьшению пропускной способности установки, но не влияет на стабильность протекания реакции.

Если такой газ пропустить через известковое молочко (1 кг извести на 10л воды, 20кг извести на очистку 60000 м3 биогаза), то концентрация метана повышается до 91% - чем не природный газ? От концентрации метана в биогазе зависит его теплотворность - вот ответ на вопрос почему необходимо рассверливать инжектор в газовой плите - ведь метан будет устойчиво гореть и при концентрации его всего 28-36%, но теплотворность такого газа будет значительно ниже (около 4800 Ккал).

Качество биогаза, то есть снижение процентного содержания СО2 в нем, можно достичь пропуская биогаз через обыкновенную воду, так как СО2 хорошо растворяется в воде (в 1м3 воды воды растворяется до 1,43 кг СО2).

Как показывает практический опыт следует разделить полный процесс на три последовательных режима в трех метатэнках:
1. психофильный режим - объем метатенка примем за "1"
2. мезофильный режим - объем метатенка примем = "4/5"
2. термофильный режим - объем метатенка примем = "3/4"

Навоз и помет (изначально имеет влажность 74-80%) доводится до однородной консистентности и влажности 92% и только затем самотеком поступает в первую ступень биогазового реактора (психофильный режим 15-20С) Удельный вес биомассы составляет 860 - 872 кг/м3.

Далее осадок из нижней части перетекает в биореактор второй ступени (мезофильный режим анаэробного брожжения - 34-40С, уд.вес = 911-920 кг/м3).

Далее осадок перетекает в биореактор третьей ступени (термофильный режим 55-64С, уд.вес = 946-968 кг/м3).

Что же у нас остается в отходах? А нет ничего! Получаем чистейший ГУМУС , имеющий в своем составе элементы такого ионного состава, что любое растение принимает его как ДЕЛИКАТЕС и в отличии от перегнившего навоза не содержит семян сорных трав. Чистая, так сказать, экология.

Мы проводили опыты с лабораторной установкой, перерабатывали птичий помет и отдавали на исследование шлам различных сроков выдержки в реакторе. Там было после 10 суток и после 24 (без учета 8 суток в реакторе гидролиза). У "скороспелых" удобрений эффективность была раза в полтора ниже, то есть тестовые растительные культуры набрали за тот же срок массу в 1,5 раза меньше. Зато удобрения, прошедшие положенный цикл дали тройной прирост массы по сравнению с неудобренным вариантом. И обнаружился еще один эффект: через полгода тестовая травка до сих пор успешно растет на один раз удобренном клочке грунта в лаборатории академии сельхознаук России. На неудобренном клочке травка уже давно засохла. Это значит, что сказывается "кумулятивный" эффект биоудобрений: один раз внесенные, они длительное время выделяют питательные вещества для растений. Доза внесения биоудобрений на следующий год должна быть ниже, поскольку в почве находятся и не вымываются неусвоенные остатки с прошлого года.

На вопрос как это может быть что внесли азота 10 мг, а в результате получили 50 мг? Есть простой ответ - бактерии, которые живут и размножаются в среде имеющей биологический потенциал БИОУДОБРЕНИЙ вырабатывают необходимые химвещества и передают их в почву в том ионном состоянии, которое всецело и полностью усваиваются растениями.

Травопольный севооборот, без полива, клевер луговой, почва кислая, внесение биоудобрений (влажность 20-45%), количество за весенне-осенний период:
1-й год - 500 кг Х 4 /1Га (ИТОГО 2000 кг на 1 Га) прирост зеленой массы +25%
2-й год - 300 кг Х 4 /1Га (ИТОГО 1200 кг на 1 Га) прирост зеленой массы +35%
3-й год - 150 кг Х 4 /1Га (ИТОГО 600 кг на 1 Га) прирост зеленой массы +55% (произведен подсев в размере 10% семенной нормы)
4-й год - 100 кг Х 4 /1Га (ИТОГО 400 кг на 1 Га) и последующие... прирост зеленой массы +65%
5-й (2009г) прирост зеленой массы +100%
Для внесение биогумуса во время посева зерновых и зернобобовых культур его осушивают центрифугой и гранулируют - фракция D=3мм, L=2мм.


Осушка биогаза нужна, а что бы трубочки не перемерзли, то проще поставить два автомобильных радиатора и обеспечить их обдув - сквознячком летом и температуру +1С зимой. Если биогаз охлаждать с помощью теплообменника из нержавеющей стали до температуры в 0-5˚С, то практически весь водяной пар содержащийся в нем конденсируется. Если исходная температура газа 35˚С, а содержание влаги в нем 100%, то из одного кубометра биогаза можно извлечь около 35 граммов воды.

Фильтр от сероводорода - это добавление воздуха в реактор (так делается в больших установках), а также смесь сернистого железа с опилками (спресованные древесные стружки (лиственные породы) с очень ржавой металической стружкой. Получится дешевый и регинерируемый фильтр. Деревянная стружка/опил - для предания фильтру необходимой пористости. Металическая стружка (ржавая) - как источник химичекого элемена - окись железа. При влажности биогаза выше 1% межрегенерационный срок сокращается в разы. Берете пластиковую емкость удлиненной формы объемом сотню-другую литров, насыпаете эту смесь, с одного конца врезаете входную трубу, с другого - выходную, вот и получился фильтр. Если емкость будет не пластиковая, то долго она не проживет. Сероводород - это такая вредная штука, что разъедает и металл, и дерево, и кирпич... Этот фильтр понадобится вам, когда у вас будет много газа и вы захотите его использовать в стандартном, а не специальном, двигателе внутреннего сгорания.

Для небольшого объема достаточно добавить 50 кг птичьего помета разведя его в 250 литрах воды и будет идеал - pН-7,5. Биоматериала от трех условных голов скотины (90 кг навоза в сутки) будет достаточно чтобы отопить 100м2 жилья и приготовить покушать семье из 4 чел., да и скотине тоже.

Как показывает практика, самым простым и универсальным является метод загрузки через гидравлический клапан - то есть с верхней части емкости вниз внутрь спускается заправочная труба с диаметром, соответствующим вязкости субстрата и размерности порции загрузки (чтобы субстрат не стал переливаться через край). Длина трубы подбирается таким образом, чтобы при увеличении давления внутри реактора до предельно допустимого уровень субстрата опустился до среза трубы. Тем самым такая труба еще и выполняет роль предохранительного клапана.

В эту загрузочную трубу приготовленный субстрат можно подать:
1) просто наливая ведрами со стремянки;
2) самотеком из емкости предварительной подготовки, находящейся на возвышении над реактором;
3) насосом через шланг (трубу) соответствующего диаметра.

Естественно, для успешной заправки таким способом надо, чтобы слив тоже был свободным. Сливная труба должна выходить из реактора и подниматься на специально рассчитанный уровень так, чтобы при заправке реактора такое же количество шлама выливалось из сливной трубы самотеком.

Чтобы песок не накапливался, нужно забор шлама для слива делать со дна реактора. Содержимое реактора обязательно перемешивать перед сливом.


avatar
Berckut
Admin

Сообщения : 653
Дата регистрации : 2011-12-13
Возраст : 45
Откуда : Сибирь

http://d-otshelnik.forum2x2.ru

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Биогазовая станция -возобновляемый источник энергии

Сообщение  Спонсируемый контент


Спонсируемый контент


Вернуться к началу Перейти вниз

Предыдущая тема Следующая тема Вернуться к началу

- Похожие темы

 
Права доступа к этому форуму:
Вы не можете отвечать на сообщения