Biodujų gamykla privačiam namui: rekomendacijos, kaip organizuoti naminį projektą

Taupingas savininkas svajoja apie pigius energijos išteklius, efektyvų atliekų šalinimą ir trąšų gavimą.„Pasidaryk pats“ namų biodujų gamykla yra nebrangus būdas įgyvendinti savo svajonę.

Savarankiškas tokios įrangos surinkimas kainuos nemažus pinigus, o pagamintos dujos bus gera pagalba buityje: jas bus galima naudoti maisto ruošimui, namų šildymui ir kitiems poreikiams.

Pabandykime suprasti šios įrangos specifiką, jos privalumus ir trūkumus. O taip pat ar galima patiems pasistatyti biodujų jėgainę ir ar ji bus efektyvi.

Biodujų gamybos specifika

Biodujos susidaro dėl biologinio substrato fermentacijos. Jį skaido hidrolizinės, rūgštį ir metaną sudarančios bakterijos. Bakterijų gaminamų dujų mišinys yra degus, nes yra didelis metano procentas.

Jo savybės praktiškai nesiskiria nuo gamtinių dujų, kurios naudojamos pramonės ir buities reikmėms.

Kiekvienas namo savininkas, norėdamas, gali įsigyti pramoninės gamybos biodujų elektrinę, tačiau ji brangi, o investicija atsiperka per 7-10 metų. Todėl prasminga pasistengti ir pasidaryti bioreaktorių savo rankomis

Biodujos yra aplinkai nekenksmingas kuras, o jo gamybos technologija neturi didelės įtakos aplinkai. Be to, atliekos, kurias reikia šalinti, naudojamos kaip biodujų žaliava.

Jie dedami į bioreaktorių, kur vyksta apdorojimas:

• biomasė kurį laiką yra veikiama bakterijų. Fermentacijos laikotarpis priklauso nuo žaliavų kiekio;
• Dėl anaerobinių bakterijų veiklos išsiskiria degus dujų mišinys, į kurį įeina metanas (60%), anglies dioksidas (35%) ir kai kurios kitos dujos (5%). Be to, fermentacijos metu nedideliais kiekiais išsiskiria potencialiai pavojingas vandenilio sulfidas. Jis yra nuodingas, todėl labai nepageidautina, kad žmonės su juo susidurtų;
• dujų mišinys iš bioreaktoriaus išvalomas ir tiekiamas į dujų rezervuarą, kuriame laikomas iki panaudojimo pagal paskirtį;
• dujos iš dujų bako gali būti naudojamos taip pat, kaip ir gamtinės dujos. Jis atitenka buitinei technikai - dujinėms viryklėms, šildymo katilams ir kt.;
• Suirusi biomasė turi būti reguliariai pašalinama iš fermentatoriaus. Tai papildomas darbas, bet pastangos atsiperka. Po fermentacijos žaliava virsta kokybiškomis trąšomis, kurios naudojamos laukuose ir daržuose.

Biodujų gamykla privataus namo savininkui naudinga tik tuo atveju, jei jis turi nuolatinę prieigą prie gyvulininkystės ūkių atliekų. Vidutiniškai nuo 1 kubinio metro. Galite gauti 70-80 kubinių metrų substrato. biodujų, tačiau dujų gamyba yra netolygi ir priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant biomasės temperatūros. Tai apsunkina skaičiavimus.

Biodujų įrenginiai idealiai tinka ūkiams. Gyvūninės atliekos gali suteikti pakankamai dujų gyvenamosioms patalpoms ir ūkiniams pastatams visiškai apšildyti

Tam, kad dujų gamybos procesas vyktų stabiliai ir nenutrūkstamai, geriausia statyti kelias biodujų jėgaines, o substratą į fermentatorius dėti su laiko skirtumu.Tokie įrenginiai veikia lygiagrečiai, o žaliavos į jas kraunamos nuosekliai.

Tai garantuoja nuolatinę dujų gamybą, kad jos būtų nuolat tiekiamos į buitinius prietaisus.

Idealiu atveju bioreaktorius turėtų būti šildomas. Kas 10 laipsnių šilumos padidina dujų gamybą per pusę. Nors šildymo įrengimas reikalauja investicijų, tai atsiperka didesniu projektavimo efektyvumu

Naminis biodujų įranga, surinktas iš laužo medžiagų, yra daug pigesnis nei pramoninės gamybos įrenginiai. Jo efektyvumas yra mažesnis, tačiau verta investuoti. Jei turite prieigą prie mėšlo ir norite įdėti savo pastangų, kad surinktumėte ir prižiūrėtumėte konstrukciją, tai yra labai pelninga.

Sistemos privalumai ir trūkumai

Biodujų jėgainės turi daug privalumų, tačiau yra ir nemažai trūkumų, todėl prieš pradedant projektuoti ir statyti reikėtų viską pasverti:

• Perdirbimas. Dėl biodujų gamyklos galite gauti maksimalią naudą iš atliekų, kurias kitu atveju tektų šalinti. Toks šalinimas yra mažiau pavojingas aplinkai nei šalinimas sąvartynuose.
• Žaliavų atsinaujinamumas. Biomasė nėra anglis ar gamtinės dujos, kurių gavyba eikvoja išteklius. Ūkininkaujant žaliavos atsiranda nuolat.
• Santykinai mažas CO2 kiekis. Gaminant dujas aplinka neteršiama, tačiau jas naudojant į atmosferą išskiriamas nedidelis anglies dvideginio kiekis. Tai nepavojinga ir nepajėgi kritiškai pakeisti aplinkos, nes... jį augalai pasisavina augimo metu.
• Vidutinis sieros išsiskyrimas. Deginant biodujas į atmosferą išleidžiamas nedidelis sieros kiekis.Tai neigiamas reiškinys, tačiau jo mastą galima įžvelgti palyginus: deginant gamtines dujas aplinkos užterštumas sieros oksidais yra daug didesnis.
• Stabilus darbas. Biodujų gamyba yra stabilesnė nei darbas saulės elementai arba vėjo turbinos. Nors saulės ir vėjo energijos valdyti negalima, biodujų įrenginiai priklauso nuo žmogaus veiklos.
• Galima naudoti kelis nustatymus. Dujos visada kelia pavojų. Siekiant sumažinti galimą žalą avarijos atveju, kelios biodujų gamyklos gali būti išsklaidytos visoje aikštelėje. Jei kelių fermentatorių sistema bus tinkamai suprojektuota ir surinkta, ji veiks stabiliau nei vienas didelis bioreaktorius.
• Nauda žemės ūkiui. Kai kurios augalų rūšys sodinamos biomasei gauti. Galima rinktis tokias, kurios pagerina dirvožemio būklę. Pavyzdžiui, sorgas mažina dirvožemio eroziją ir pagerina jo kokybę.

Biodujos turi ir trūkumų. Nors tai gana švarus kuras, jis vis tiek teršia atmosferą. Taip pat gali kilti problemų dėl augalinės biomasės tiekimo.

Neatsakingi augalų savininkai dažnai nuima tokį derlių, kad nualina žemę ir pažeidžia ekologinę pusiausvyrą.

Įrengimo pelningumo skaičiavimas

Karvių mėšlas dažniausiai naudojamas kaip žaliava biodujoms gaminti. Viena suaugusi karvė gali užauginti tiek, kad užtektų 1,5 kubinio metro. kuro; kiaulė – 0,2 kub.m; vištienos arba triušio (priklausomai nuo kūno svorio) – 0,01-0,02 kub. Norėdami suprasti, ar tai daug, ar mažai, galite palyginti tai su labiau pažįstamais išteklių tipais.

1 kubinis metras biodujos suteikia tiek pat šiluminės energijos kaip:

• malkos – 3,5 kg;
• anglis – 1-2 kg;
• elektra – 9-10 kW/val.

Jei žinote apytikslį žemės ūkio atliekų, kurių bus per ateinančius metus, svorį ir reikalingą energijos kiekį, galite apskaičiuoti biodujų gamyklos pelningumą.

Vienas pagrindinių biodujų gamybos trūkumų – kvapas. Galimybė naudoti mažas komposto krūvas yra didelis pliusas, tačiau turėsite iškęsti nepatogumus ir atidžiai kontroliuoti procesą, kad nesukeltumėte ligų sukėlėjų plitimo.

Norėdami įdėti jį į bioreaktorių, paruošiamas substratas, kurį sudaro keli komponentai tokiomis proporcijomis:

• mėšlas (geriausia karvė arba kiauliena) – 1,5 t;
• organinės atliekos (tai gali būti supuvę lapai ar kiti augalinės kilmės komponentai) – 3,5 t;
• vanduo pašildytas iki 35 laipsnių (šilto vandens kiekis skaičiuojamas taip, kad jo masė sudarytų 65-75% viso organinių medžiagų kiekio).

Pagrindo apskaičiavimas atliktas vienam klojimui šešiems mėnesiams, atsižvelgiant į vidutinį dujų suvartojimą. Maždaug po 10-15 dienų fermentacijos procesas duos pirmuosius rezultatus: dujos atsiras nedideliais kiekiais ir pradės pildyti saugyklą. Po 30 dienų galite tikėtis pilnos degalų gamybos.

Biodujų gamybos įranga mūsų šalyje dar nėra itin paplitusi. Tai daugiausia lemia menkas žmonių informuotumas apie biodujų sistemų privalumus ir ypatybes. Kinijoje ir Indijoje daugelyje mažų ūkių yra įrengtos laikinos gamyklos, kurios gamina papildomą švarų kurą

Jei įrenginys veikia tinkamai, biodujų kiekis palaipsniui didės, kol substratas pradės pūti. Konstrukcijos veikimas tiesiogiai priklauso nuo biomasės fermentacijos greičio, kuris savo ruožtu yra susijęs su substrato temperatūra ir drėgme.

Savarankiškos statybos instrukcijos

Jei neturite sudėtingų sistemų surinkimo patirties, prasminga pasirinkti internetu arba sukurti paprasčiausią biodujų gamyklos brėžinį privačiam namui.

Kuo paprastesnis dizainas, tuo jis patikimesnis ir patvaresnis. Vėliau, kai išsiugdysite sistemos kūrimo ir valdymo įgūdžius, galėsite perdaryti įrangą arba įdiegti papildomą instaliaciją.

Brangūs pramoniniai projektai apima biomasės maišymo, automatinio šildymo, dujų valymo ir kt. Buitinė įranga nėra tokia sudėtinga. Geriau surinkti paprastą instaliaciją, o tada pridėti reikalingų elementų

Skaičiuodami fermentatoriaus tūrį, turėtumėte sutelkti dėmesį į 5 kubinius metrus. Šis įrengimas leidžia gauti dujų kiekį, reikalingą privačiam 50 kvadratinių metrų ploto namui šildyti, jei kaip šilumos šaltinis naudojamas dujinis katilas arba viryklė.

Tai vidutinis skaičius, nes Biodujų kaloringumas paprastai yra ne didesnis kaip 6000 kcal/m3.

Norint, kad fermentacijos procesas vyktų daugiau ar mažiau stabiliai, būtina pasiekti tinkamas temperatūros sąlygas. Norėdami tai padaryti, bioreaktorius montuojamas į žemę arba iš anksto apgalvota patikima šilumos izoliacija. Nuolatinį substrato šildymą galima užtikrinti po fermentatoriaus pagrindu pastačius vandens šildymo vamzdį

Biodujų gamyklos statybą galima suskirstyti į kelis etapus.

1 etapas – duobės paruošimas bioreaktoriui

Beveik visa biodujų gamykla yra po žeme, todėl daug kas priklauso nuo to, kaip duobė buvo iškasta ir baigta. Sienų sutvirtinimui ir duobės sandarinimui yra keletas variantų – plastikiniai, betoniniai, polimeriniai žiedai.

Optimalus sprendimas yra įsigyti paruoštus polimerinius žiedus su kietu dugnu. Jie kainuos daugiau nei turimos medžiagos, tačiau papildomo sandarinimo nereikės. Polimerai jautrūs mechaninėms apkrovoms, tačiau nebijo drėgmės ir chemiškai agresyvių medžiagų. Jų negalima taisyti, bet prireikus galima nesunkiai pakeisti.

Substrato fermentacijos intensyvumas ir dujų išsiskyrimas priklauso nuo bioreaktoriaus sienelių ir dugno paruošimo, todėl duobė kruopščiai sutvirtinama, izoliuojama ir sandarinama. Tai pats sunkiausias ir daugiausiai laiko reikalaujantis darbo etapas

2 etapas - dujų drenažo išdėstymas

Specialių maišytuvų biodujų jėgainėms įsigijimas ir montavimas yra brangus pasiūlymas. Sistemą galima atpiginti įrengus dujų drenažą. Jį sudaro vertikaliai sumontuotas polimeras kanalizacijos vamzdžiai, kuriame padaryta daug skylių.

Skaičiuodami drenažo vamzdžių ilgį, turėtumėte sutelkti dėmesį į planuojamą bioreaktoriaus užpildymo gylį. Vamzdžių viršūnės turi būti aukščiau šio lygio.

Dujų nutekėjimui galite rinktis metalinius arba polimerinius vamzdžius. Pirmieji yra stipresni, o antrieji atsparesni cheminiam poveikiui. Geriau teikti pirmenybę polimerams, nes metalas greitai surūdys ir supūs

Galite iš karto įkelti substratą į gatavą bioreaktorių. Jis padengtas plėvele, kad fermentacijos metu išsiskiriančios dujos būtų šiek tiek spaudžiamos. Kai kupolas bus paruoštas, tai užtikrins normalų biometano tiekimą per išleidimo vamzdį.

3 etapas - kupolo ir vamzdžių montavimas

Paskutinis paprasčiausios biodujų gamyklos surinkimo etapas – kupolo viršutinės dalies įrengimas. Aukščiausiame kupolo taške sumontuokite dujų išmetimo vamzdį ir ištempkite jį iki dujų laikiklis, be kurių neapsieisite.

Bioreaktoriaus talpykla uždaroma sandariu dangteliu. Kad biometanas nesimaišytų su oru, įrengiamas vandens sandariklis. Jis taip pat naudojamas dujų valymui. Turi būti įrengtas išleidimo vožtuvas, kuris veiktų, jei slėgis fermentatoriuje yra per didelis.

Skaitykite daugiau apie tai, kaip iš mėšlo pasigaminti biodujų šioje medžiagoje.

Laisva bioreaktoriaus erdvė tam tikru mastu tarnauja kaip dujų saugykla, tačiau to nepakanka saugiam įrenginio eksploatavimui. Dujos turi būti vartojamos nuolat, kitaip dėl perteklinio slėgio po kupolu galimas sprogimas

Bioreaktoriaus šildymo būdai

Substratą apdorojančių mikroorganizmų biomasėje nuolat yra, tačiau intensyviam jų dauginimuisi reikia 38 laipsnių ar aukštesnės temperatūros.

Šildymui šaltuoju periodu galite naudoti gyvatuką, prijungtą prie namo šildymo sistemos arba elektrinius šildytuvus. Pirmasis būdas yra ekonomiškesnis, todėl naudojamas dažniau.

Biodujų jėgainė neturi būti įkasta į žemę, yra ir kitų įrengimo variantų. Iš statinių surinktos sistemos veikimo pavyzdys parodytas žemiau esančiame vaizdo įraše.

Lengviausias būdas organizuoti šildymą iš apačios yra nutiesti vamzdį iš šildymo sistemos, tačiau tokio šilumokaičio efektyvumas yra palyginti mažas. Geriau pasirūpinti išoriniu šildymu, geriausia – garu, kad biomasė neperkaistų

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Nors surinkti ir sutvarkyti biodujų įrangą nėra nieko sudėtingo, reikia būti itin atidiems detalėms. Klaidos yra nepriimtinos, nes gali sukelti sprogimus ir sunaikinimą. Siūlome vaizdo instrukcijas, kurios padės suprasti gamyklų dizainą, teisingai jas surinkti ir papildyti naudingais prietaisais patogesniam biodujų naudojimui.

Vaizdo įraše aprašoma, kaip veikia ir veikia standartinė biodujų jėgainė:

Naminės biodujų gamyklos pavyzdys. Vaizdo įrašo pamoka, kaip savo rankomis nustatyti sistemą:

Vaizdo įrašo instrukcijos, kaip surinkti biodujų gamyklą iš statinės:

Substratų maišytuvų gamybos proceso aprašymas:

Išsamus naminės dujų saugyklos veikimo aprašymas:

Kad ir koks paprastas būtų pasirinktas biodujų įrengimas privačiam namui, jo taupyti nereikėtų. Jei įmanoma, geriau įsigyti sulankstomą pramoninį bioreaktorių.

Jei ne, gaminkite iš aukštos kokybės ir tvarių medžiagų: polimerų, betono arba nerūdijančio plieno. Tai leis jums sukurti tikrai patikimą ir saugią dujų tiekimo sistemą namuose.

Turite klausimų apie straipsnio temą, radote kokių nors trūkumų ar turite vertingos informacijos, kuria galite pasidalinti su mūsų skaitytojais? Prašome palikti savo komentarus, užduoti klausimus, pasidalinti savo patirtimi.