Εργοστάσιο βιοαερίου: ανακύκλωση οργανικών αποβλήτων κερδοφόρα

Το περιεχόμενο του άρθρου



Η άνοδος των τιμών ενέργειας αναγκάζει την αναζήτηση εναλλακτικών επιλογών θέρμανσης. Τα καλά αποτελέσματα μπορούν να επιτευχθούν με την αυτοπαραγωγή βιοαερίου από τις διαθέσιμες οργανικές πρώτες ύλες. Σε αυτό το άρθρο θα μιλήσουμε για τον κύκλο παραγωγής, τη συσκευή βιοαντιδραστήρα και τον σχετικό εξοπλισμό..

Μονάδα βιοαερίου. Ανακύκλωση οργανικών αποβλήτων κερδοφόρα

Με την επιφύλαξη των βασικών κανόνων λειτουργίας, ένας αντιδραστήρας αερίου είναι απολύτως ασφαλής και ικανός να παρέχει καύσιμα και ηλεκτρισμό σε ακόμη και ένα μικρό σπίτι, ακόμη και σε ένα ολόκληρο αγροβιομηχανικό συγκρότημα. Το αποτέλεσμα της εργασίας του βιοαντιδραστήρα δεν είναι μόνο το αέριο, αλλά και ένας από τους πιο πολύτιμους τύπους λιπασμάτων, το κύριο συστατικό του φυσικού χούμου.

Πώς παράγεται το βιοαέριο

Για την απόκτηση βιοαερίου, οι οργανικές πρώτες ύλες τοποθετούνται σε ευνοϊκές συνθήκες για την ανάπτυξη διαφόρων τύπων βακτηρίων που εκπέμπουν μεθάνιο κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Η βιομάζα περνά από τρεις κύκλους μετασχηματισμού και σε κάθε στάδιο συμμετέχουν διαφορετικά στελέχη αναερόβιων οργανισμών. Το οξυγόνο δεν απαιτείται για τη ζωή τους, αλλά η σύνθεση της πρώτης ύλης και η συνοχή της, καθώς και η θερμοκρασία και η εσωτερική πίεση, έχουν μεγάλη σημασία. Οι συνθήκες με θερμοκρασία 40-60 ° C σε πίεση έως 0,05 atm θεωρούνται βέλτιστες. Η φορτωμένη πρώτη ύλη αρχίζει να παράγει αέριο μετά από παρατεταμένη ενεργοποίηση, η οποία διαρκεί από αρκετές εβδομάδες έως έξι μήνες.

Μονάδα βιοαερίου. Ανακύκλωση οργανικών αποβλήτων κερδοφόρα

Η αρχή της απελευθέρωσης αερίου στον υπολογισμένο όγκο δείχνει ότι οι βακτηριακές αποικίες είναι ήδη αρκετά πολυάριθμες, επομένως, μετά από 1-2 εβδομάδες, η πρώτη πρώτη ύλη δοσολογείται στον αντιδραστήρα, ο οποίος ενεργοποιείται σχεδόν αμέσως και εισέρχεται στον κύκλο παραγωγής.

Για τη διατήρηση των βέλτιστων συνθηκών, οι πρώτες ύλες αναμιγνύονται περιοδικά, μέρος της θερμότητας από τη θέρμανση αερίου χρησιμοποιείται για τη διατήρηση της θερμοκρασίας. Το προκύπτον αέριο περιέχει από 30 έως 80% μεθάνιο, 15-50% διοξείδιο του άνθρακα, μικρές ακαθαρσίες αζώτου, υδρογόνου και υδρόθειου. Για χρήση στο νοικοκυριό, το αέριο εμπλουτίζεται αφαιρώντας το διοξείδιο του άνθρακα από αυτό, μετά το οποίο το καύσιμο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα ευρύ φάσμα εξοπλισμού ισχύος: από κινητήρες μονάδων παραγωγής ενέργειας έως λέβητες θέρμανσης..

Ποιες πρώτες ύλες είναι κατάλληλες για παραγωγή

Σε αντίθεση με τη δημοφιλή πεποίθηση, η κοπριά δεν είναι η καλύτερη πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοαερίου. Η παραγωγή καυσίμου από έναν τόνο καθαρής κοπριάς είναι μόνο 50-70 m3 με συγκέντρωση 28-30%. Ωστόσο, στα ζωικά απόβλητα βρίσκονται τα περισσότερα από τα απαραίτητα βακτήρια που ξεκινούν γρήγορα και διατηρούν αποτελεσματική λειτουργία του αντιδραστήρα..

Μονάδα βιοαερίου. Ανακύκλωση οργανικών αποβλήτων κερδοφόρα

Για το λόγο αυτό, η κοπριά αναμιγνύεται με καλλιέργειες και απόβλητα τροφίμων σε αναλογία 1: 3. Τα ακόλουθα χρησιμοποιούνται ως φυτικές πρώτες ύλες:

Πρώτες ύλεςΠαραγωγή από 1 τόνο πρώτων υλώνСН συγκέντρωση4
Σιλάρι από μίσχους καλαμποκιού και σπάδικες400 μ350-56%
Ενσίρωση χόρτου και κόκκων200-230 μ349-54%
Πατάτες ζωοτροφών, τεύτλα, δημητριακά500-600 μ350-65%
Απόβλητα από αρτοποιεία και βιομηχανία τροφίμων (σόγια, βρώμη)700-750 μ355-58%
Φυτικά έλαια, λίπος, γλυκερίνη8500-1200 μ365-68%

Οι πρώτες ύλες δεν μπορούν απλώς να χυθούν στον αντιδραστήρα, απαιτείται κάποια προετοιμασία. Το αρχικό υπόστρωμα συνθλίβεται σε κλάσμα 0,4-0,7 mm και αραιώνεται με νερό σε ποσότητα περίπου 25-30% του ξηρού βάρους. Σε μεγάλους όγκους, το μείγμα απαιτεί πιο διεξοδική ανάμιξη σε συσκευές ομογενοποίησης, μετά την οποία είναι έτοιμο για φόρτωση στον αντιδραστήρα.

Κατασκευή βιοαντιδραστήρων

Οι απαιτήσεις για τις συνθήκες τοποθέτησης του αντιδραστήρα είναι οι ίδιες με αυτές για μια παθητική σηπτική δεξαμενή. Το κύριο μέρος του βιοαντιδραστήρα είναι το χωνευτήριο – ένα δοχείο στο οποίο πραγματοποιείται ολόκληρη η διαδικασία ζύμωσης. Για να μειωθεί το κόστος θέρμανσης της μάζας, ο αντιδραστήρας σκάβεται στο έδαφος. Έτσι, η θερμοκρασία του μέσου δεν πέφτει κάτω από 12–16 ° C και η εκροή θερμότητας που σχηματίζεται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης παραμένει ελάχιστη.

Μονάδα βιοαερίου. Ανακύκλωση οργανικών αποβλήτων κερδοφόρα Διάγραμμα εγκαταστάσεων βιοαερίου: 1 – χοάνη φόρτωσης πρώτων υλών. 2 – βιοαέριο; 3 – βιομάζα; 4 – αντισταθμιστής δεξαμενών 5 – καταπακτή για εξαγωγή αποβλήτων 6 – ανακουφιστική βαλβίδα. 7 – σωλήνας αερίου. 8 – σφραγίδα νερού. 9 – στους καταναλωτές

Για χωνευτικά έως 3 m3 επιτρέπεται η χρήση νάιλον δοχείων. Δεδομένου ότι το πάχος και το υλικό των τοιχωμάτων τους δεν παρεμποδίζουν την εκροή θερμότητας, τα δοχεία καλύπτονται με στρώματα διογκωμένου πολυστυρολίου ή ανθεκτικό στην υγρασία ορυκτό μαλλί. Ο πυθμένας του λάκκου είναι σκυροδέματος με επίστρωση 7-10 cm με ενίσχυση για να αποφευχθεί η συμπίεση του αντιδραστήρα από το έδαφος.

Το καταλληλότερο υλικό για την κατασκευή μεγάλων αντιδραστήρων είναι το οπλισμένο σκυρόδεμα από πηλό. Έχει επαρκή αντοχή, χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και μεγάλη διάρκεια ζωής. Πριν ρίξετε τα τοιχώματα του θαλάμου, είναι απαραίτητο να τοποθετήσετε έναν κεκλιμένο σωλήνα για να τροφοδοτήσετε το μείγμα στον αντιδραστήρα. Η διάμετρος του είναι 200-350 mm, το κάτω άκρο πρέπει να είναι 20-30 cm από το κάτω μέρος.

Στο πάνω μέρος του χωνευτήρα υπάρχει μια δεξαμενή αερίου – ένας θόλος ή κωνική δομή που συγκεντρώνει το αέριο στο πάνω σημείο. Η θήκη αερίου μπορεί να είναι κατασκευασμένη από λαμαρίνα, ωστόσο, σε μικρές εγκαταστάσεις, η καμάρα είναι φτιαγμένη από τούβλα και στη συνέχεια καλύπτεται με ατσάλινο πλέγμα και σοβάτισμα. Κατά την κατασκευή δεξαμενής αερίου, είναι απαραίτητο να παρέχεται στο πάνω μέρος του μια σφραγισμένη διέλευση δύο σωλήνων: για εισαγωγή αερίου και εγκατάσταση βαλβίδας εκτόνωσης πίεσης. Ένας άλλος σωλήνας με διάμετρο 50-70 mm τοποθετείται για την άντληση της μάζας αποβλήτων.

Μονάδα βιοαερίου. Ανακύκλωση οργανικών αποβλήτων κερδοφόρα

Το δοχείο του αντιδραστήρα πρέπει να σφραγιστεί και να αντέξει σε πίεση 0,1 atm. Για να γίνει αυτό, η εσωτερική επιφάνεια του χωνευτήρα καλύπτεται με ένα συνεχές στρώμα στεγανοποιημένης ασφάλτου με επικάλυψη ασφάλτου και ένα σφραγισμένο πορτάκι τοποθετείται στην κορυφή της δεξαμενής αερίου..

Αφαίρεση και εμπλουτισμός αερίου

Από κάτω από τον θόλο του ταμπλό, το αέριο εκτρέπεται μέσω ενός αγωγού σε ένα δοχείο με σφραγίδα νερού. Το πάχος του στρώματος νερού πάνω από την έξοδο του σωλήνα καθορίζει την πίεση λειτουργίας στον αντιδραστήρα και είναι συνήθως 250-400 mm.

Μετά τη σφράγιση νερού, το αέριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εξοπλισμό θέρμανσης και για μαγείρεμα. Ωστόσο, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης απαιτούν υψηλότερη περιεκτικότητα σε μεθάνιο για να λειτουργήσουν, έτσι το αέριο είναι εμπλουτισμένο.

Μονάδα βιοαερίου. Ανακύκλωση οργανικών αποβλήτων κερδοφόρα

Το πρώτο στάδιο εμπλουτισμού είναι η μείωση της συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα στο αέριο. Για αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ειδικό εξοπλισμό που λειτουργεί με βάση την αρχή της χημικής απορρόφησης ή σε ημιπερατές μεμβράνες. Στο σπίτι, ο εμπλουτισμός είναι επίσης δυνατός με τη διέλευση αερίου μέσω της στήλης νερού, στην οποία διαλύεται έως και το μισό CO2. Το αέριο ψεκάζεται σε μικρές φυσαλίδες μέσω σωληνωτών αεριστήρων, το ανθρακούχο νερό πρέπει να απομακρύνεται περιοδικά και να ψεκάζεται υπό κανονικές ατμοσφαιρικές συνθήκες. Στα συγκροτήματα καλλιέργειας φυτών, τέτοιο νερό χρησιμοποιείται επιτυχώς σε υδροπονικά συστήματα.

Στο δεύτερο στάδιο του εμπλουτισμού, μειώνεται η περιεκτικότητα σε υγρασία του αερίου. Αυτή η λειτουργία βρίσκεται στις περισσότερες από τις εργοστασιακές συσκευές επιδέσμου. Τα σπιτικά αποξηραντικά μοιάζουν με σωλήνα Z γεμάτο με σιλικαζέλ.

Χρήση βιοαερίου: ειδικότητα και εξοπλισμός

Τα περισσότερα σύγχρονα μοντέλα εξοπλισμού θέρμανσης έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με βιοαέριο. Οι ξεπερασμένοι λέβητες μπορούν να ξαναεξοπλιστούν σχετικά εύκολα αντικαθιστώντας τη συσκευή προετοιμασίας καυστήρα και αερίου.

Μονάδα βιοαερίου. Ανακύκλωση οργανικών αποβλήτων κερδοφόρα

Για να ληφθεί αέριο υπό πίεση λειτουργίας, χρησιμοποιείται ένας συμβατικός παλινδρομικός συμπιεστής με ένα δέκτη, ρυθμισμένο να λειτουργεί σε πίεση 1,2 φορές την πίεση σχεδιασμού. Η πίεση ομαλοποιείται από έναν ρυθμιστή αερίου, ο οποίος βοηθά στην αποφυγή πτώσεων και τη διατήρηση ομοιόμορφης φλόγας.

Η απόδοση του βιοαντιδραστήρα πρέπει να είναι τουλάχιστον 50% υψηλότερη από την κατανάλωση. Δεν παράγεται πλεόνασμα αερίου στην παραγωγή: όταν η πίεση υπερβαίνει τα 0,05-0,065 atm, η αντίδραση επιβραδύνεται σχεδόν εντελώς και αποκαθίσταται μόνο μετά την άντληση μέρους του αερίου.

Βαθμολογήστε το άρθρο
( No ratings yet )
Κοινοποίηση σε φίλους
Συμβουλές για οποιοδήποτε θέμα από ειδικούς
Πρόσθεσε ένα σχόλιο

Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Υποβολή σχολίου", αποδέχομαι την επεξεργασία προσωπικών δεδομένων και αποδέχομαι την πολιτική απορρήτου