Wat is biogas en hoe maak je een biogasinstallatie met je eigen handen?

Met een biogasinstallatie kunt u afval van particuliere boerderijen gebruiken, terwijl u goedkope elektriciteit of brandstof ontvangt voor huisverwarming en andere huishoudelijke behoeften. Het apparaat is samengesteld uit afvalmateriaal of uit fabriekscomponenten.

Beschrijving en eigenschappen van biogas

Biogas ontstaat wanneer: anaërobe (zonder lucht) methaanvergisting van biomassa... Het mengsel bevat tot 55-75% methaan, 25-45% kooldioxide, verschillende hoeveelheid onzuiverheden waterstofsulfide, stikstofoxiden, ammoniak en andere verbindingen.

De eigenschappen van het mengsel zijn afhankelijk van de bestanddelen componenten:

• methaan explosief en zeer brandbaar, heeft geen kleur of geur, consumenteneigenschappen worden geassocieerd met een grote warmteafgifte tijdens verbranding;
• kooldioxide (kooldioxide) ingeademd veroorzaakt verlies van aandacht en vermoeidheid, waardoor de zuurstofverzadiging in het bloed afneemt;
• waterstofsulfide in de concentratie die zich in het eindproduct bevindt, is het niet onderhevig aan explosie, maar is het giftig voor het menselijk lichaam;
• ammoniak Het ruikt onaangenaam, maar in gevaarlijke hoeveelheden die de slijmvliezen van de ogen en ademhalingsorganen kunnen beschadigen, wordt het zelden geproduceerd in installaties.

Fysieke eigenschappen:

• energiereserve 5-6,5 kW / h in één kubieke meter;
• calorische waarde tot 7500 kcal/m³;
• ontstekingstemperatuur - 680-750 ° С;
• druk in de reactor vanaf 0,05 atm.

De spreiding van parameters wordt vooraf bepaald door de verschillende samenstelling van grondstoffen, de selectie van verwerkingstechnologie en klimatologische omstandigheden tijdens de reactie.

Grondstoffen voor de productie van biogas

Een biogasinstallatie voor een privéwoning gebruikt een grote verscheidenheid aan landbouwafval als grondstof. Het biogasstation verwerkt:

• mest van elke fractie, vogelpoep;
• plantenresten - onkruid, stro, kuilvoer;
• pulp en pulp;
• bier stillage;
• ondermaatse graangewassen;
• afval van de visproductie;
• melasse van verschillende oorsprong;
• de overblijfselen van het slachthuis;
• dik;
• wortelgewassen die hun voedingswaarde hebben verloren.

De exacte hoeveelheid biobrandstof voor elk type grondstof is afhankelijk van de verwerkingstechnologie.

Mijnbouwmethoden

De grondstof doorloopt een voorbereidingsfase om het fermentatieproces actiever en productiever te maken.

Mest kan van twee soorten zijn: natuurlijk en zelfgelegeerd. De eerste soort wordt samen met het beddengoed van onder het dier gehaald. De zelfgelegeerde soorten worden door een waterstroom van de boerderij afgevoerd.

Pulp en pulp - dit zijn geplette delen van groenten, fruit en wortelgewassen, waaruit sap wordt geperst.

Bierstillage, melasse - een bijproduct van brouwerijen, suikerfabrieken, is een waardevol voedseladditief, daarom wordt de haalbaarheid van het gebruik voor gasproductie bepaald door de kosten van het product.

Plantenresten onderworpen aan snijden of inkuilen.

Hoe lang is genoeg?

De geschatte gasopbrengst van verschillende substraten is verzameld in de tabel.

Onderstaande tabel geeft een overzicht van de hoeveelheid grondstoffen die uit dieren en uit één hectare bouwland gehaald kunnen worden.

De gegevens in de tabellen kunnen niet als basis dienen voor nauwkeurige berekeningen, de indicatoren worden gemiddeld over de branche.

efficiëntie

De voordelen van biogas worden beoordeeld aan de hand van de voordelen van het gebruik ervan en output van thermische of elektrische energie.

De efficiëntie-indicator hangt af van de hoeveelheid methaan in het mengsel, dat 45-75% kan bevatten. Gemiddeld kan bij verbranding van 1 m³ biogas, rekening houdend met verliezen en generatorrendement, 1,5-2 kW/elektriciteit worden verkregen.

Vergelijking met andere energiebronnen

Door zijn consumenteneigenschappen kan biogas worden vergeleken met andere energiebronnen: natuurlijk en vloeibaar gas, gecomprimeerd methaan.

Het werkingsprincipe van een biogasinstallatie

De biochemische principes die ten grondslag liggen aan gasproductietechnologie zijn: vitale activiteit van drie groepen bacteriën... Gebruik hydrolyse, zuurvorming en methaanvorming bacteriën. Tijdens verwerking op meerdere niveaus wordt het eindproduct geproduceerd - een gasvormig brandbaar mengsel.

In de praktijk zijn twee soorten productie van biobrandstoffen wijdverbreid: "droog" en "nat".

Nat

De methode is het meest wijdverbreid, omdat deze geschikt is voor de productie van biobrandstoffen van grondstoffen met een hoog vochtgehalte... Zo wordt gas gewonnen uit mest.

Grondstoffen zijn verzadigd met water tot 90% vocht. Zelflegende mest (door stromend water van boerderijen afgevoerd) is al klaar voor verwerking. In industriële installaties wordt de stof door schroeftransporteurs of fecale pompen in reactoren gevoerd. De tank is geïsoleerd en de biomassa wordt er constant in gemengd.

Naarmate de ontbinding vordert, wordt een gasmengsel gegenereerd, dat in de accumulator wordt afgevoerd. Het zwavelgehalte wordt verlaagd door speciale bacteriën die de tankwanden koloniseren. Na reiniging komt de brandstof in de WKK-afdeling, waar elektriciteit wordt opgewekt door gaszuigergeneratoren. Bij andere varianten van stations wordt het gas door compressoren op de gewenste werkdruk gebracht en komt het in het distributienet.

Een deel van de energie wordt gebruikt om de biomassa in de reactor op te warmen tot 41-43 ° .

Het sediment wordt verwijderd terwijl het zich ophoopt.

In huishoudelijke modellen is er geen warmtekrachtkoppelingssysteem, al het gas wordt gebruikt voor de opwekking van warmte. Het laden en lossen van de reactor gebeurt handmatig.

Droog

Maakt het mogelijk gas te winnen uit grondstoffen met een laag vochtgehalte. Verdunning van het substraat met water is niet voorzien, maar fermentatie vindt plaats bij 50% vochtigheid in de reactiezone.

Naarmate de fermentatie vordert, wordt de vloeibare fractie opgevangen in een drainagesysteem en met behulp van circulatiepompen over een halfdroog substraat gespoten.Er wordt niet geroerd en omgedraaid, wat het energieverbruik voor de productie vermindert.

Fermentatie vindt plaats bij een temperatuur van 34-37 ° . Externe verwarming is minimaal, warmte komt vrij bij chemische reacties van organische grondstoffen.

Beide methoden kunnen worden toegepast bij het exploiteren van een zelfgebouwde biogasinstallatie.

Toepassingsgebied

De doelen van verwerking verschillen voor grote industrieën en particuliere boerderijen.

Voor een privéwoning

In particuliere huishoudens is er in de regel niet genoeg organisch afval om een ​​woongebouw te verwarmen. De mest van één koe en een paar varkens is echter voldoende om gas te krijgen. voor het verwarmen van plaatsen waar dieren worden gehouden en voor de voederbereiding... Voor de verbranding worden gas-infraroodbranders gebruikt.

De gefermenteerde massa wordt verdeeld over de tuin of achtertuin.

voor de landbouw

Er zal genoeg gas op de boerderij zijn voor het verwarmen van alle kamers met gasboilersdie veiliger zijn dan branders en de klok rond kunnen werken.

De kosten van fabrieksinstallaties met een elektriciteitsgenerator naderen 1 miljoen roebel, dus ze worden zelden gekocht.

Het verwerken van mest tot een vergiste massa is gunstig voor de boer, omdat het de kosten verlaagt om de resulterende meststof naar de velden te brengen.

Voor de onderneming

Grote agrarische bedrijven krijgen jaarrond grondstoffen voor biogasinstallaties.

Het resulterende biogas wordt gebruikt om elektriciteit en brandstof voor ketels op te wekken. Afval wordt gegranuleerd en verdeeld over bouwland. Sommige bedrijven produceren vloeibare meststoffen, die worden verkocht in kleine containers van 5 liter of meer.

Tegelijk met de productie van gas lossen landbouwbedrijven het probleem van het gebruik van mest en pluimveemest op.

Doe-het-zelf biotankstation

Met een gebrek aan ervaring in het bouwen van complexe technische systemen, proberen ze zich te houden aan het principe: hoe eenvoudiger het ontwerp, hoe betrouwbaarder en duurzamer het is... DIY-instructies voor de productie van biogasinstallaties omvatten verschillende stages:

• ontwerp rekening houdend met de hoeveelheid beschikbare grondstoffen en productiviteit;
• keuze en site voorbereiding plaatsing van apparatuur;
• blank apparaten, assemblages, assemblages;
• installatie containers;
• verbinding hulpapparatuur;
• installatie van gaspijpleidingen;
• opstarten, instellen en afstellen.

Na een succesvolle inbedrijfstelling worden de geconstateerde gebreken verholpen en wordt het systeem op volle belasting in gebruik genomen.

Ontwerp

Zelfgemaakte eenvoudige biogasinstallaties verschillen niet in hoog rendement; omdat de reacties in de verkeerde modus staan.

Op basis hiervan wordt aangenomen dat een kubieke meter de vergistingstank stoot voldoende gas uit voor verwarming 10 m² woningen... Om een ​​landhuis met een oppervlakte van 50 m² te verwarmen, heeft u dus een tank van 5 m³ nodig.

Laden en lossen van grondstoffen in thuisinstallaties die tegelijkertijd worden geproduceerd, ongeveer eens in de 15-25 dagen, afhankelijk van het verbruik. Het kan tot 5 dagen duren om in de bedrijfsmodus te komen.

Op dit moment zorgen ze voor de verwarming van het huis op andere manieren of bouwen ze een reservoir van 1-2 m³.

Plaats

Plaats voor de container fermentatie wordt gekozen op basis van verschillende voorwaarden:

• gemakkelijke levering van grondstoffen en afvalverwerking;
• veilige opslag van grondstoffen en afval uit de buurt van woningen;
• minimumkosten voor de levering van technische netwerken.

De juiste locatie moet gunstig gelegen zijn, rekening houdend met de infrastructuur van de site.

Materialen voor het maken van een bioreactor

De basis van een biotankstation in particuliere huishoudens is: bunker... Gebruikt als reservoir:

• betonnen of bakstenen bunker;
• plastic en glasvezel verzegelde containers;
• polyethyleen, polypropyleen en polyvinylchloride hoezen;
• stalen vaten, kubussen, kolommen.

Reactorvereisten:

• waterdichtheid;
• sterk genoeg om het gewicht van het natte substraat en de effectieve bodemdruk te weerstaan;
• gemak van service;
• weerstand tegen agressieve omgevingen.

Kies voor de vervaardiging van het grondstoftoevoersysteem: kunststof buizendie in het riool worden gebruikt. Het is winstgevender om te gebruiken HDPE-buizen - ze zijn aangesloten zonder gebruik te maken van gaslassen.

Gasopvang- en verwijderingssysteem

Maak op het hoogste punt van de fermentatietrechter stomp voor uitlaatgas exhaust... Indien mogelijk wordt de buis in de lucht gemonteerd, maar beschermd tegen de zon. Zorg voor een kleine stijging van 1-2%. In dit geval is de uitlaat een koelkast en condensaat bezinkt op de binnenwanden en stroomt in de tank.

Een aftakking naar de gasopslagtank is aangesloten op de uitlaatleiding.

In kleine stations zijn gashouders gemaakt van versterkte polymeerfilm.

Zuivering van onzuiverheden

Voor de werking van warmwaterboilers of kookplaten is gezuiverd gas vereist.

Thuis wordt schoongemaakt en ontvochtigd door brandstof door te laten tank met waterslot... Een andere manier is om behuizingen van huishoudelijke waterfilters met silicagel erin gegoten. Het tweede filter is gevuld met metaalvijlsel of washandjes - dit is een betrouwbare bescherming tegen overtollig zwavel.

Mengapparatuur

In de fabriek gemaakte elektrische roerders met complexe tandwielkasten worden zelden gebruikt in doe-het-zelf biogasinstallaties vanwege hun hoge prijs en elektriciteitskosten.

Anderen zijn van toepassing manieren:

• met de hand mengen;
• periodiek inschakelen van fecale pompen, waarbij de vloeibare fractie van de bodem naar de oppervlakte wordt gepompt;
• door het gebruik van een compressor, die gas van onder het reservoirdeksel in het substraat pompt, worden de onderste lagen verplaatst.

U hoeft niet de klok rond te roeren; om het opstartproces te automatiseren, zijn pompen, compressoren of mixers aangesloten via timers met geschikt vermogen.

Verwarming en isolatie

De fermentatiereactie vindt actief plaats bij temperaturen van 34 tot 43°C. Geen van de bekende methoden voor de productie van biogas zal in staat zijn om dergelijke parameters het hele jaar door onafhankelijk te handhaven. Zelfs in de meest zuidelijke regio's, extern verwarming en hoogwaardige isolatie.

Methoden voor het bewaren van warmte:

• het verdiepen van de reactor in de grond met gelijktijdige muurisolatie;
• isolatie van de buitenste bunker met moderne materialen - polystyreen, geëxpandeerd polystyreen, steenwol, met folie gecoat schuim.

Soms wordt apparatuur geïnstalleerd in bijgebouwen of worden paviljoens van hout of polycarbonaat rond de reactoren gebouwd. Verwarming vindt plaats door elektrische verwarmingselementen of er wordt een ketel gestart die een deel van het geproduceerde gas verbruikt.

Wanneer de substraattemperatuur onder de 30 ° C daalt, kan de fermentatie tot 30 dagen duren of helemaal stoppen.

Geschatte kostenberekening

Voordat u doorgaat met het ontwerp van de installatie, is het noodzakelijk om alle kosten zorgvuldig te berekenen. In sommige gevallen - ruw klimaat, weinig grondstoffen beschikbaar - het is winstgevender om de constructie te verlaten.

Productiekosten biogas

De productiekosten voor biogas bestaan ​​uit: apparatuurkosten, installatie- en onderhoudskosten... Indien ingekochte grondstoffen worden gebruikt, wordt rekening gehouden met de leveringskosten.

De installatie zelf is gekocht in de fabriek gemaakt of doe het zelf... Gefabriceerde producten worden geïnstalleerd, geconfigureerd en onderhouden door gespecialiseerde organisaties. Voor sommige modellen moet je kopen Verbruiksartikelen - fermentatie-activatoren of bacteriën.

Tijdens bedrijf bestaan ​​de kosten uit: elektriciteitskosten voor het mengen van het substraat en het verwarmen van de reactor.

De kosten van een kant-en-klare en zelfgemaakte biogasinstallatie

De industrie produceert biogasinstallaties voor boerderijen. Het volume van de bioreactor varieert van 0,5 tot 30 m³... Compleet systeem met reservoir aan 1m, bijvoorbeeld, BUG-M, die alle benodigde componenten bevat, kost ongeveer 180 duizend roebel... Installaties voor boerderijen met veestapels 12 koppen of 1000 vogels zal kosten 2 miljoen roebel.

Weinig huishoudens kunnen de aanschaf van dergelijke apparatuur betalen, dus geven ze er de voorkeur aan om de installatie zelf te doen.

Huisgeneratoren kan het bedrag kosten vanaf 50 duizend roebel, waarmee u aanzienlijk kunt besparen op uw aankoop.