כיצד להפיק ביוגז מזבל: סקירה של העקרונות הבסיסיים ועיצוב מפעל ייצור

חקלאים מתמודדים מדי שנה עם הבעיה של סילוק זבל.הכספים הרבים הנדרשים לארגון פינוי וקבורתו מבוזבזים. אבל יש דרך שמאפשרת לך לא רק לחסוך בכסף שלך, אלא גם לגרום למוצר הטבעי הזה לשרת אותך לטובתך.

בעלים חסכנים כבר מזמן מיישמים טכנולוגיה אקולוגית המאפשרת להשיג ביו-גז מזבל ולהשתמש בתוצאה כדלק.

לכן, בחומר שלנו נדבר על הטכנולוגיה להפקת ביוגז, ונדבר גם על איך לבנות מפעל ביו-אנרגיה.

יתרונות השימוש בביוטכנולוגיה

טֶכנוֹלוֹגִיָה השגת דלק ביולוגי ממקורות טבעיים שונים אינו חדש. המחקר בתחום זה החל בסוף המאה ה-18 והתפתח בהצלחה במאה ה-19. בברית המועצות נוצר מפעל הביו-אנרגיה הראשון בשנות הארבעים של המאה הקודמת.

ביוטכנולוגיות כבר מזמן בשימוש במדינות רבות, אך כיום הן זוכות לחשיבות מיוחדת. עקב הידרדרות המצב הסביבתי על פני כדור הארץ ועלות האנרגיה הגבוהה, רבים מפנים את תשומת לבם למקורות אנרגיה וחום חלופיים.

הטכנולוגיה של עיבוד זבל לביוגז מאפשרת להפחית את כמות פליטת המתאן המזיק לאטמוספירה ולקבל מקור נוסף לאנרגיה תרמית

כמובן, זבל הוא דשן בעל ערך רב, ואם יש שתי פרות בחווה, אז אין בעיות עם השימוש בו. זה עניין אחר כשמדובר במשקים עם בעלי חיים גדולים ובינוניים, שבהם נוצרים טונות של חומר ביולוגי מסריח ונרקב בשנה.

כדי שהזבל יהפוך לדשן איכותי, יש צורך באזורים עם משטר טמפרטורה מסוים, וזו הוצאה נוספת. לכן, חקלאים רבים מאחסנים אותו בכל מקום שהם יכולים ואז לוקחים אותו לשדות.

בהתאם לנפח חומרי הגלם הנוצרים ביום, יש לבחור את מידות ההתקנה ומידת האוטומציה שלה.

אם לא מתקיימים תנאי אחסון, עד 40% מהחנקן וחלק הארי של הזרחן מתאדים מהזבל, מה שמחמיר משמעותית את מדדי האיכות שלו. בנוסף, גז מתאן משתחרר לאטמוספירה, אשר משפיע לרעה על המצב הסביבתי של כדור הארץ.

הביוטכנולוגיות המודרניות מאפשרות לא רק לנטרל את ההשפעות המזיקות של מתאן על הסביבה, אלא גם לגרום לו לשרת לטובת האנשים, תוך קצירת יתרונות כלכליים ניכרים. כתוצאה עיבוד זבל מייצר ביוגז, שממנו ניתן לקבל אז אלפי קילוואט אנרגיה, ופסולת הייצור מייצגת דשן אנאירובי בעל ערך רב.

מנגנון היווצרות גז מחומרי גלם אורגניים

ביוגז הוא חומר נדיף ללא צבע או כל ריח, המכיל עד 70% מתאן. מבחינת מדדי האיכות שלו, הוא מתקרב לסוג הדלק המסורתי - גז טבעי. בעל ערך קלורי טוב, 1 מ'³ ביוגז מייצר חום כמו שמיוצר משריפת קילוגרם וחצי של פחם.

את היווצרות הביוגז אנו חייבים לחיידקים אנאירוביים, הפועלים באופן פעיל לפירוק חומרי גלם אורגניים, הכוללים זבל של חיות משק, צואת ציפורים וכל פסולת צמחית.

בייצור עצמי של ביוגז ניתן להשתמש בלשלשת ציפורים ובתוצרי פסולת של בעלי חיים קטנים וגדולים. ניתן להשתמש בחומרי גלם בצורה טהורה או בצורה של תערובת כולל דשא, עלווה, נייר ישן

כדי להפעיל את התהליך, יש צורך ליצור תנאים נוחים לחיי חיידקים. הם צריכים להיות דומים לאלה שבהם מתפתחים מיקרואורגניזמים במאגר טבעי - בבטן של בעלי חיים, שם חם ואין חמצן.

למעשה, אלו שני התנאים העיקריים שתורמים להפיכתו המופלאה של זבל נרקב לדלק ידידותי לסביבה ודשנים יקרי ערך.

כדי לייצר ביוגז, אתה צריך כור אטום ללא גישה לאוויר, שבו יתרחש תהליך התסיסה של זבל ופירוקו לרכיבים:

• מתאן (עד 70%);
• פחמן דו חמצני (כ-30%);
• חומרים גזים אחרים (1-2%).

הגזים הנוצרים עולים לחלק העליון של המיכל, משם הם נשאבים החוצה, והמוצר השיורי מתיישב - דשן אורגני איכותי, אשר כתוצאה מהעיבוד שמר על כל החומרים היקרים המצויים בזבל. - חנקן וזרחן, ואיבד חלק ניכר ממיקרואורגניזמים פתוגניים.

הכור להפקת ביוגז חייב להיות בעל עיצוב אטום לחלוטין שאין בו חמצן, אחרת תהליך הפירוק של זבל יהיה איטי ביותר

התנאי החשוב השני לפירוק יעיל של זבל והיווצרות ביוגז הוא עמידה במשטר הטמפרטורה. חיידקים המשתתפים בתהליך מופעלים בטמפרטורות של +30 מעלות.

יתר על כן, זבל מכיל שני סוגים של חיידקים:

• מזופילית. פעילות חייהם מתרחשת בטמפרטורה של +30 - +40 מעלות;
• תרמופילי. כדי לשחזר אותם, יש צורך לשמור על משטר טמפרטורה של +50 (+60) מעלות.

זמן העיבוד של חומרי הגלם במתקנים מהסוג הראשון תלוי בהרכב התערובת ונע בין 12 ל-30 יום. במקביל, 1 ליטר של שטח כור שימושי מייצר 2 ליטר של דלק ביולוגי. בשימוש במתקנים מהסוג השני, זמן הייצור של המוצר הסופי מצטמצם לשלושה ימים, וכמות הביו-גז עולה ל-4.5 ליטר.

היעילות של צמחים תרמופיליים גלויה לעין בלתי מזוינת, עם זאת, עלות התחזוקה שלהם גבוהה מאוד, ולכן לפני בחירת שיטה כזו או אחרת להפקת ביוגז, אתה צריך לחשב הכל בזהירות רבה

למרות העובדה שהיעילות של מפעלים תרמופיליים גבוהה פי עשרות מונים, הם משמשים בתדירות נמוכה בהרבה, שכן שמירה על טמפרטורות גבוהות בכור קשורה בעלויות גבוהות.

תחזוקה ותחזוקה של מפעלים מסוג מזופיל זולים יותר, ולכן רוב החוות משתמשות בהם לייצור ביוגז.

במונחים של פוטנציאל אנרגיה, ביו-גז נחות מעט מדלק גז קונבנציונלי. עם זאת, הוא מכיל אדי חומצה גופרתית, אשר יש לקחת בחשבון את נוכחותם בעת בחירת חומרים לבניית המתקן

חישובים של יעילות השימוש בביוגז

חישובים פשוטים יעזרו לך להעריך את כל היתרונות של שימוש בדלק ביולוגי חלופי. פרה אחת במשקל 500 ק"ג מייצרת כ-35-40 ק"ג זבל ביום. כמות זו מספיקה כדי לקבל כ-1.5 מ'³ ביו-גז, ממנו ניתן להפיק 3 קילוואט/שעה של חשמל.

בעזרת הנתונים מהטבלה, קל לחשב כמה מ'³ ניתן להשיג ביוגז בתפוקה בהתאם למספר בעלי החיים הקיימים בחווה

להפקת דלק ביולוגי, ניתן להשתמש בסוג אחד של חומר גלם אורגני או בתערובות של מספר רכיבים עם לחות של 85-90%. חשוב שלא יכילו זיהומים כימיים זרים המשפיעים לרעה על תהליך העיבוד.

המתכון הפשוט ביותר לתערובת הומצא עוד בשנת 2000 על ידי גבר רוסי מאזור ליפטסק, שבנה במו ידיו מתקן פשוט להפקת ביוגז.הוא ערבב 1,500 ק"ג זבל פרות עם 3,500 ק"ג פסולת צמחית מגוונת, הוסיף מים (כ-65% ממשקל כל המרכיבים) וחמם את התערובת ל-35 מעלות.

בעוד שבועיים, דלק חינם מוכן. מתקן קטן זה הפיק 40 מ'³ גז ליום, שהספיק לחימום הבית והמבנים החיצוניים למשך שישה חודשים.

אפשרויות למפעלי ייצור דלק ביולוגי

לאחר ביצוע החישובים, עליך להחליט כיצד לבצע את ההתקנה על מנת לקבל ביוגז בהתאם לצרכי החווה שלך. אם מספר בעלי החיים קטן, אז האפשרות הפשוטה ביותר מתאימה, שקל להכין במו ידיך מחומרים זמינים.

עבור חוות גדולות שיש להן מקור קבוע לכמויות גדולות של חומרי גלם, כדאי לבנות מערכת ביוגז אוטומטית תעשייתית. במקרה זה, לא סביר שניתן יהיה להסתדר ללא מעורבות של מומחים שיפתחו את הפרויקט ויתקינו את ההתקנה ברמה מקצועית.

התרשים מראה בבירור כיצד פועל מתחם אוטומטי תעשייתי לייצור ביוגז. ניתן לארגן בנייה בקנה מידה כזה עבור מספר חוות הממוקמות בקרבת מקום

כיום ישנן עשרות חברות שיכולות להציע אפשרויות רבות: מפתרונות מוכנים ועד לפיתוח פרויקט פרטני. כדי להוזיל את עלות הבנייה, ניתן לשתף פעולה עם חוות שכנות (אם יש כאלה בקרבת מקום) ולבנות מתקן אחד להפקת ביוגז עבור כולן.

יש לציין שבכדי לבנות אפילו מתקן קטן יש צורך לערוך את המסמכים הרלוונטיים, לערוך תרשים טכנולוגי, תוכנית להצבת ציוד ואוורור (במידה והציוד מותקן בתוך הבית) ולעבור הליכי אישור. עם SES, בדיקת אש וגז.

מיני מפעל לייצור גז לכיסוי הצרכים של משק בית פרטי קטן יכול להתבצע במו ידיכם, תוך התמקדות בתכנון ועיצוב ספציפי של מתקנים המיוצרים בקנה מידה תעשייתי.

התכנון של מתקנים לעיבוד זבל וחומרים אורגניים צמחיים לביוגז אינם מסובכים. המקור המיוצר על ידי התעשייה מתאים למדי כתבנית לבניית מיני מפעל משלך

בעלי מלאכה עצמאיים המחליטים לבנות מתקן משלהם צריכים להצטייד במיכל מים, צינורות פלסטיק לאספקת מים או ביוב, עיקולים פינתיים, אטמים וצילינדר לאחסון הגז המיוצר במתקן.

תכונות של מערכת ביו-גז

מפעל ביוגז שלם הוא מערכת מורכבת המורכבת מ:

1. Bioreactor, שבו מתרחש תהליך הפירוק של זבל;
2. מערכת אספקת פסולת אורגנית אוטומטית;
3. התקני ערבוב ביומסה;
4. ציוד לשמירה על תנאי טמפרטורה אופטימליים;
5. מיכלי גז – מיכלי אחסון גז;
6. מקלט לפסולת פסולת מוצקה.

כל האלמנטים לעיל מותקנים במתקנים תעשייתיים הפועלים במצב אוטומטי. לכורים ביתיים, ככלל, יש עיצוב פשוט יותר.

התרשים מציג את המרכיבים העיקריים של מערכת ביו-גז אוטומטית.נפח הכור תלוי בצריכה היומית של חומרי גלם אורגניים. כדי שהמתקן יפעל במלואו, יש למלא את הכור עד שני שליש מנפחו.

עקרון הפעולה של ההתקנה

המרכיב העיקרי של המערכת הוא הביוריאקטור. ישנן מספר אפשרויות ליישומו, העיקר להבטיח את אטימות המבנה ולמנוע חדירת חמצן. זה יכול להתבצע בצורה של מיכל מתכת בצורות שונות (בדרך כלל גלילי), הממוקם על פני השטח. לעתים קרובות משתמשים במכלי דלק ריקים בנפח 50 סמ"ק למטרות אלה.

ניתן לרכוש מיכלים מתקפלים מוכנים. היתרון שלהם הוא היכולת לפרק במהירות ובמידת הצורך הובלה למקום אחר. רצוי להשתמש במתקני משטח תעשייתיים בחוות גדולות בהן ישנה נהירה מתמדת של כמויות גדולות של חומרי גלם אורגניים.

עבור חוות קטנות, האפשרות של מיקום תת קרקעי של המיכל מתאימה יותר. בונקר תת קרקעי בנוי מלבנים או בטון. ניתן לטמון באדמה מיכלים מוכנים, למשל חביות ממתכת, נירוסטה או PVC. אפשר גם למקם אותם בצורה שטחית ברחוב או בחדר ייעודי במיוחד עם אוורור טוב.

לייצור מפעל לייצור ביו-גז, ניתן לרכוש מיכלי PVC מוכנים ולהתקין אותם בחדר המצויד במערכת אוורור

לא משנה היכן ואיך ממוקם הכור, הוא מצויד בבונקר להעמסת זבל. לפני העמסת חומר הגלם, עליו לעבור הכנה מקדימה: הוא נמחץ לשברים שלא עולים על 0.7 מ"מ ומדולל במים. באופן אידיאלי, לחות המצע צריכה להיות כ-90%.

מתקנים אוטומטיים מסוג תעשייתי מצוידים במערכת אספקת חומרי גלם, לרבות מקלט בו מובאת התערובת לרמת הלחות הנדרשת, צינור אספקת מים ויחידת שאיבה לשאיבת המסה לביו-ריאקטור.

במתקנים ביתיים להכנת המצע נעשה שימוש במיכלים נפרדים שבהם נמעכים את הפסולת ומערבבים במים. ואז המסה מועמסת לתוך תא הקבלה. בכורים הממוקמים מתחת לאדמה מוציאים את הופר לקליטת המצע החוצה, והתערובת המוכנה זורמת בכוח הכבידה דרך צינור לתוך תא התסיסה.

אם הכור ממוקם על הקרקע או בתוך הבית, ניתן למקם את צינור הכניסה עם התקן הקולט בצד התחתון של המיכל. אפשר גם להביא את הצינור למעלה ולשים שקע על הצוואר. במקרה זה, הביומסה תצטרך להיות מסופקת באמצעות משאבה.

כמו כן, יש צורך לספק חור מוצא בביו-ריאקטור, אשר נעשה כמעט בתחתית המיכל בצד הנגדי ממיכל הקלט. כאשר מניחים אותו מתחת לאדמה, צינור היציאה מותקן באלכסון כלפי מעלה ומוביל אל מיכל פסולת, בצורת קופסה מלבנית. הקצה העליון שלו צריך להיות מתחת למפלס הכניסה.

צינורות הכניסה והיציאה ממוקמים באלכסון כלפי מעלה בצדדים שונים של המיכל, בעוד שמיכל הפיצוי שאליו נכנסת הפסולת חייב להיות מתחת לקופסת הקליטה

התהליך מתנהל כדלקמן: הופר הקלט מקבל אצווה חדשה של מצע, שזורם לתוך הכור, במקביל אותה כמות של מסת פסולת עולה דרך צינור לתוך קולט הפסולת, משם היא נשלפת החוצה ומשתמשת בו. כדשן ביולוגי איכותי.

ביוגז מאוחסן במיכל גז. לרוב הוא ממוקם ישירות על גג הכור ויש לו צורה של כיפה או קונוס. הוא עשוי מברזל קירוי, ולאחר מכן, כדי למנוע תהליכי קורוזיה, הוא נצבע במספר שכבות של צבע שמן.

במתקנים תעשייתיים המיועדים להפקת כמויות גדולות של גז, מיכל הגז בנוי לרוב בצורה של מיכל נפרד המחובר לכור באמצעות צינור.

הגז המופק בתסיסה אינו מתאים לשימוש מכיוון שהוא מכיל כמות גדולה של אדי מים ולא יישרף בצורה זו. כדי לטהר אותו משברי מים, הגז מועבר דרך אטם מים. לשם כך מוציאים ממיכל הגז צינור שדרכו נכנס הביוגז למיכל עם מים ומשם הוא מסופק לצרכנים דרך צינור פלסטיק או מתכת.

תוכנית ההתקנה ממוקמת מתחת לאדמה. פתחי הכניסה והיציאה צריכים להיות ממוקמים בצדדים מנוגדים של המיכל. יש אטם מים מעל הכור שדרכו מועבר הגז שנוצר לייבוש.

במקרים מסוימים משתמשים בשקיות מחזיקי גז מיוחדות עשויות פוליוויניל כלוריד לאחסון גז. השקיות מונחות ליד המתקן ומתמלאות בהדרגה בגז.ככל שהן מתמלאות, החומר האלסטי מתנפח ונפח השקיות גדל, מה שמאפשר לאחסן זמנית יותר מהמוצר הסופי במידת הצורך.

תנאים לתפעול יעיל של ביוריאקטור

לתפעול יעיל של המתקן ולשחרור אינטנסיבי של ביוגז, יש צורך בתסיסה אחידה של המצע האורגני. התערובת חייבת להיות בתנועה מתמדת. אחרת, נוצר עליו קרום, תהליך הפירוק מאט, וכתוצאה מכך מיוצר פחות גז ממה שחושב בתחילה.

כדי להבטיח ערבוב פעיל של הביומסה, מותקנים מערבלים צוללים או משופעים המצוידים בכונן חשמלי בחלק העליון או הצדדי של כור טיפוסי. במתקנים תוצרת בית, הערבוב נעשה בצורה מכנית באמצעות מכשיר הדומה למיקסר ביתי. ניתן לשלוט בו באופן ידני או להצטייד בכונן חשמלי.

כאשר הכור ממוקם בצורה אנכית, ידית המערבל ממוקמת בחלק העליון של המתקן. אם המיכל מותקן אופקית, המקדחה ממוקמת גם במישור אופקי, והידית ממוקמת בצד הביוריאקטור

אחד התנאים החשובים ביותר להפקת ביוגז הוא שמירה על הטמפרטורה הנדרשת בכור. חימום יכול להתבצע בכמה דרכים. במתקנים נייחים משתמשים במערכות חימום אוטומטיות, הנדלקות כאשר הטמפרטורה יורדת מתחת לרמה שנקבעה מראש, ונכבות כאשר מגיעים לטמפרטורה הנדרשת.

יכול לשמש לחימום דודי גז, לבצע חימום ישיר עם מכשירי חימום חשמליים או לבנות גוף חימום בבסיס המיכל.

כדי להפחית את איבוד החום, מומלץ לבנות מסביב לכור מסגרת קטנה עם שכבת צמר זכוכית או לכסות את המתקן בבידוד תרמי. בעל תכונות בידוד תרמי טובות פוליסטירן מורחב וזנים אחרים שלו.

להקמת מערכת חימום ביומסה, ניתן להפעיל צינור ממערכת החימום הביתית, המופעל על ידי הכור

קביעת הנפח הנדרש

נפח הכור נקבע על פי כמות הזבל היומית המיוצרת בחווה. כמו כן יש צורך לקחת בחשבון את סוג חומר הגלם, הטמפרטורה וזמן התסיסה. כדי שהמתקן יפעל במלואו, המיכל מלא עד 85-90% מהנפח, לפחות 10% חייבים להישאר פנויים ליציאת גז.

תהליך הפירוק של חומר אורגני במתקן מזופיל בטמפרטורה ממוצעת של 35 מעלות נמשך החל מ-12 ימים, לאחר מכן מסירים את השאריות המותססות וממלאים את הכור בחלק חדש מהמצע. מאחר שהפסולת מדוללת במים עד 90% לפני שליחתה לכור, יש לקחת בחשבון גם את כמות הנוזל בקביעת העומס היומי.

בהתבסס על האינדיקטורים הנתונים, נפח הכור יהיה שווה לכמות היומית של המצע המוכן (זבל עם מים) כפול 12 (הזמן הנדרש לפירוק ביומסה) וגדל ב-10% (נפח חופשי של המיכל).

בניית מבנה תת קרקעי

עכשיו בואו נדבר על ההתקנה הפשוטה ביותר שמאפשרת לך לקבל ביוגז בבית בעלות הנמוכה ביותר. שקול לבנות מערכת תת קרקעית. כדי לעשות את זה, אתה צריך לחפור בור, הבסיס והקירות שלו מלאים בבטון חימר מורחב מזוין.

פתחי כניסה ויציאה ממוקמים בצדדים מנוגדים של החדר, שם מותקנים צינורות משופעים לאספקת המצע ושאיבת מסת הפסולת.

צינור היציאה בקוטר של כ-7 ס"מ צריך להיות ממוקם כמעט בתחתית הבונקר, הקצה השני שלו מותקן במיכל פיצוי מלבני שאליו תישאב פסולת. צינור אספקת המצע ממוקם כ-50 ס"מ מלמטה ובקוטר 25-35 ס"מ. חלקו העליון של הצינור נכנס לתא לקליטת חומרי גלם.

הכור חייב להיות אטום לחלוטין. כדי לשלול אפשרות של חדירת אוויר, המיכל חייב להיות מכוסה בשכבת איטום ביטומן

חלקו העליון של הבונקר הוא מחזיק גז, בעל צורת כיפה או חרוט. הוא עשוי יריעות מתכת או ברזל קירוי. אתה יכול גם להשלים את המבנה עם לבנים, אשר לאחר מכן מכוסה רשת פלדה מטויחים. אתה צריך לעשות צוהר אטום על גבי מיכל הגז, להסיר את צינור הגז העובר דרך אטם המים ולהתקין שסתום כדי להקל על לחץ הגז.

כדי לערבב את המצע, אתה יכול לצייד את המתקן עם מערכת ניקוז הפועלת על עיקרון של מבעבע. כדי לעשות זאת, קבע אנכית צינורות פלסטיק בתוך המבנה כך שהקצה העליון שלהם יהיה מעל שכבת המצע. לעשות בהם הרבה חורים. גז בלחץ ייפול למטה, ובעלייה למעלה, בועות גז יערבבו את הביומסה במיכל.

אם אתה לא רוצה לבנות בונקר בטון, אתה יכול לקנות מיכל PVC מוכן. כדי לשמר את החום, זה חייב להיות מוקף בשכבה של בידוד תרמי - קצף פוליסטירן. את תחתית הבור ממלאים בשכבה של 10 ס"מ של בטון מזוין.ניתן להשתמש במיכלים עשויים פוליוויניל כלוריד אם נפח הכור אינו עולה על 3 מ"ק.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

תלמדו איך לעשות את ההתקנה הפשוטה ביותר מחבית רגילה אם תצפו בסרטון:

ניתן לראות כיצד מתרחשת בניית כור תת קרקעי בסרטון:

כיצד מעמיסים זבל למתקן תת קרקעי מוצג בסרטון הבא:

מתקן להפקת ביוגז מזבל יאפשר לכם לחסוך משמעותית בעלויות החום והחשמל, ולהשתמש בחומר אורגני, הקיים בשפע בכל חווה, למען מטרה טובה. לפני תחילת הבנייה, הכל חייב להיות מחושב בקפידה ולהכין.

הכור הפשוט ביותר יכול להתבצע תוך כמה ימים במו ידיך, באמצעות חומרים זמינים. אם החווה גדולה, אז עדיף לקנות התקנה מוכנה או ליצור קשר עם מומחים.

אם במהלך קריאת המידע המוצג יש לך שאלות או הצעות שברצונך לחלוק עם המבקרים באתר, אנא השאר הערות בבלוק למטה.