Farmy ročne čelia problému likvidácie hnoja. Nikde nie je veľa peňazí, ktoré sú potrebné na organizáciu jeho odstránenia a likvidácie. Ale existuje spôsob, ktorý vám umožní nielen ušetriť peniaze, ale aj nútiť tento prírodný produkt slúžiť sám.
Premyslení majitelia už dlho praktizujú ekotechnológiu, ktorá umožňuje získavanie bioplynu z hnoja a jeho využitie ako paliva.
Preto v našom materiáli budeme diskutovať o technológii výroby bioplynu, budeme tiež hovoriť o tom, ako vybudovať bioenergetiku.
Výhody využitia biotechnológie
Technológia výroby biopalív z rôznych prírodných zdrojov nie je nová. Výskum v tejto oblasti sa začal koncom 18. storočia a úspešne sa rozvinul v 19. storočí. V Sovietskom zväze vznikla prvá bioenergetická elektráreň v štyridsiatych rokoch minulého storočia.
Biotechnológia sa už dlho používa v mnohých krajinách, ale dnes sú mimoriadne dôležité. V dôsledku zhoršenia ekologickej situácie na planéte a vysokých nákladov na energiu sa mnohí zameriavajú na alternatívne zdroje energie a tepla.

Samozrejme, hnoj je veľmi hodnotné hnojivo, a ak sú na farme dve kravy, potom nie sú žiadne problémy s jeho používaním. Ďalšia vec, pokiaľ ide o farmy s veľkými a stredne veľkými dobytkami, kde sa ročne vyprodukuje tony plodného a hnijúceho biologického materiálu.
Aby sa hnoj stal kvalitným hnojivom, potrebujeme oblasti s určitým teplotným režimom, a to sú mimoriadne výdavky. Preto ju mnohí poľnohospodári skladujú tam, kde je to potrebné, a potom ich odvezú na pole.

Ak sa nedodržiavajú podmienky skladovania, hnoj sa vyparuje až do 40% dusíka a hlavná časť fosforu, čo výrazne zhoršuje jeho ukazovatele kvality. Okrem toho sa metán vypúšťa do atmosféry, čo má negatívny vplyv na ekologickú situáciu planéty.
Moderné biotechnológie umožňujú nielen neutralizovať škodlivé vplyvy metánu na ekologickú situáciu, ale aj to, aby slúžili v prospech človeka a zároveň prinášali značné ekonomické prínosy. V dôsledku spracovania hnoja sa vytvára bioplyn, z ktorého potom môžete získať tisíce kilowattov energie a produkčný odpad je veľmi cenné anaeróbne hnojivo.




Mechanizmus tvorby plynu z organických surovín
Bioplyn je prchavá látka bez farby a zápach, ktorý obsahuje až 70% metánu. Svojimi ukazovateľmi kvality sa približuje tradičnému typu paliva - zemnému plynu. Má dobrú výhrevnosť, 1 m3 bioplynu vyžaruje toľko tepla, aké sa získava spaľovaním jedného a pol kilogramu uhlia.
Vďačíme za tvorbu bioplynu anaeróbnym baktériám, ktoré aktívne pracujú na rozklade organických surovín, v ktorých sa používa hnoj hospodárskych zvierat, vtáčie trus, odpad z akýchkoľvek rastlín.

Pre aktiváciu procesu je potrebné vytvoriť priaznivé podmienky pre fungovanie baktérií. Mali by byť podobné tým, v ktorých sa mikroorganizmy vyvíjajú v prírodnom rezervoári - v žalúdku zvierat, kde je teplo a nie je tam žiadny kyslík.
V skutočnosti ide o dve hlavné podmienky, ktoré prispievajú k zázračnej premene hnijúceho hnoja na životné prostredie šetrné palivo a cenné hnojivá.
Na získanie bioplynu je potrebný utesnený reaktor bez prístupu vzduchu, kde sa uskutoční proces fermentácie hnoja a jeho rozklad na komponenty:
- metán (až do 70%);
- oxid uhličitý (asi 30%);
- iné plynné látky (1-2%).
Výsledné plyny stúpajú na vrchol nádrže, odkiaľ sa potom odčerpávajú, a zvyškový produkt, vysokokvalitné organické hnojivo, ktoré si uchovalo všetky hodnotné látky nachádzajúce sa v hnoji - dusíku a fosforu, a pri spracovaní stratilo podstatnú časť patogénov.

Druhou dôležitou podmienkou pre účinný rozklad hnoja a tvorbu bioplynu - súlad s teplotným režimom. Baktérie zapojené do procesu sa aktivujú pri teplote +30 ° C.
Okrem toho hnoj obsahuje dva druhy baktérií:
- mezofilné. Ich živobytie sa vyskytuje pri teplote +30 - +40 stupňov;
- termofilné. Pre ich reprodukciu je potrebné dodržiavať teplotný režim +50 (+60) stupňov.
Doba spracovania surovín v rastlinách prvého typu závisí od zloženia zmesi a pohybuje sa od 12 do 30 dní. Súčasne 1 liter úžitkovej plochy reaktora dáva 2 litre biopaliva. Pri použití zariadení druhého typu sa čas výroby konečného produktu skracuje na tri dni a množstvo bioplynu stúpa na 4, 5 litra.

Napriek tomu, že účinnosť termofilných zariadení je desaťkrát vyššia, používajú sa oveľa menej často, pretože udržiavanie vysokých teplôt v reaktore má vysoké náklady.
Údržba a údržba rastlín mezofilného typu je lacnejšia, takže väčšina poľnohospodárskych podnikov ich využíva na výrobu bioplynu.

Výpočty účinnosti bioplynu
Jednoduché výpočty pomôžu posúdiť všetky výhody využívania alternatívnych biopalív. Jedna krava s hmotnosťou 500 kg produkuje asi 35-40 kg hnoja za deň. Toto množstvo postačuje na výrobu asi 1, 5 m3 bioplynu, z čoho možno vyrobiť 3 kW / h elektriny.

Na získanie biopalív môžete použiť jeden typ organickej suroviny a zmesi niekoľkých zložiek s obsahom vlhkosti 85 - 90%. Je dôležité, aby neobsahovali cudzie chemické nečistoty, ktoré nepriaznivo ovplyvňujú proces recyklácie.
Najjednoduchší recept na zmes bol vynájdený v roku 2000 ruským sedliakom z regiónu Lipetsk, ktorý si vlastnými rukami postavil najjednoduchšiu inštaláciu na získavanie bioplynu. Zmiešal 1500 kg kravského trusu s 3500 kg odpadu z rôznych rastlín, pridal vodu (asi 65% hmotnosti všetkých zložiek) a zmes zahrieval na 35 stupňov.
Za dva týždne je pripravené palivo zadarmo. Táto malá inštalácia vyprodukovala 40 m 3 plynu za deň, čo bolo dosť dosť na to, aby teplo domu a hospodárske budovy za pol roka.
Možnosti inštalácie biopalív
Po výpočtoch je potrebné rozhodnúť, ako vykonať inštaláciu, aby ste získali bioplyn v súlade s potrebami vašej farmy. Ak je populácia hospodárskych zvierat malá, potom bude najjednoduchšia možnosť, ktorá sa dá ľahko urobiť z improvizovaných prostriedkov vlastnými rukami.
Veľké farmy, ktoré majú stály zdroj veľkých množstiev surovín, je vhodné vybudovať priemyselný automatizovaný bioplynový systém. V tomto prípade je nepravdepodobné, že by to bolo možné bez zapojenia špecialistov, ktorí budú projekt vyvíjať a inštalovať inštaláciu na profesionálnej úrovni.

Dnes existujú desiatky spoločností, ktoré môžu ponúknuť rôzne možnosti: od hotových riešení až po vývoj individuálneho projektu. Aby ste znížili náklady na výstavbu, môžete spolupracovať so susednými farmami (ak sú v blízkosti) a vybudovať jeden pre všetky bioplynové stanice.
Treba poznamenať, že pre výstavbu aj malého zariadenia je potrebné vypracovať príslušné dokumenty, vyhotoviť technologickú schému, plán umiestnenia zariadenia a vetranie (ak je zariadenie inštalované v interiéri), prejsť schvaľovacími postupmi so SES, požiarnou a plynovou kontrolou.
Mini-závod na výrobu plynu, ktorý vyhovuje potrebám malého súkromného podniku, sa môže uskutočniť osobne so zameraním na dizajn a špecifiká zariadení, ktoré sa vyrábajú v priemyselnom meradle.

Nezávislí remeselníci, ktorí sa rozhodnú vybudovať vlastnú inštaláciu, musia zásobovať zásobníkom vody, vodovodnými alebo kanalizačnými plastovými rúrami, rohovými ohybmi, uzávermi a balónikom na skladovanie plynu vyrobeného v zariadení.








Vlastnosti bioplynového systému
Kompletná bioplynová stanica je komplexný systém pozostávajúci z:
- Bioreaktor, kde prebieha proces rozkladu hnoja;
- Automatizovaný systém zásobovania organickým odpadom;
- Zariadenia na miešanie biomasy;
- Zariadenia na udržanie optimálnej teploty;
- Zásobník plynu - zásobníky plynu;
- Odpadový pevný odpad.
Všetky vyššie uvedené prvky sú inštalované v priemyselných prevádzkach pracujúcich v automatickom režime. Domáce reaktory majú spravidla jednoduchší dizajn.

Princíp inštalácie
Hlavným prvkom systému je bioreaktor. Existuje niekoľko možností pre jeho realizáciu, hlavná vec - zabezpečiť tesnosť konštrukcie a vylúčiť vniknutie kyslíka. Môže byť vyrobený vo forme kovového kontajnera rôznych tvarov (obvykle valcových) umiestnených na povrchu. Na tieto účely sa často používa 50 kubických metrov prázdnych palivových nádrží.
Môžete si kúpiť ready-made kontajnery skladací dizajn. Ich výhodou je schopnosť rýchlo rozobrať a podľa potreby prepraviť na iné miesto. Inštalácia priemyselných povrchov sa odporúča používať vo veľkých farmách, kde je neustále prítok veľkých množstiev organických surovín.
Pre malé poľnohospodárske usedlosti je vhodnejšie umiestnenie podzemnej nádrže. Podzemný bunkr je postavený z tehál alebo betónu. Hotové kontajnery môžete pochovať v zemi, ako sú kovové, nerezové alebo PVC bubny. Je tiež možné ich umiestnenie na ulici alebo v špeciálne určenej miestnosti s dobrou ventiláciou.

Bez ohľadu na to, kde a ako sa reaktor nachádza, je zásobovaný zásobníkom na nakladanie hnoja. Pred naložením suroviny sa musí podrobiť predbežnej príprave: rozdrví sa na frakcie nie väčšie ako 0, 7 mm a zriedi sa vodou. V ideálnom prípade by mala byť vlhkosť podkladu približne 90%.
Automatizované zariadenia priemyselného typu sú vybavené systémom dodávky surovín, vrátane prijímača, v ktorom sa zmes privádza na požadované zvlhčovanie, potrubie na prívod vody a čerpadlo na prenos hmoty do bioreaktora.
V domácich inštaláciách sa na prípravu substrátu používajú samostatné nádoby, kde sa odpad drví a mieša s vodou. Potom sa hmota naplní do prijímacieho oddelenia. V reaktoroch umiestnených pod zemou je vynášaný bunkr na prijímanie substrátu, pripravená zmes prúdi gravitačne potrubím do fermentačnej komory.
Ak je reaktor umiestnený na zemi alebo v interiéri, prívodné potrubie s prijímacím zariadením môže byť umiestnené na spodnej strane nádrže. Je tiež možné priviesť rúru do hornej časti a na krk položiť zvon. V tomto prípade bude potrebné dodávať biomasu pomocou čerpadla.
V bioreaktore je tiež potrebné zaistiť výstup, ktorý je vytvorený prakticky na dne nádrže na opačnej strane vstupného zásobníka. Keď je podzemné umiestnenie výstupného potrubia nastavené šikmo nahor a vedie k nádobe na odpad v tvare obdĺžnikového boxu. Horný okraj musí byť pod úrovňou prívodu.

Proces prebieha nasledovne: vstupný bunkr dostáva novú dávku substrátu, ktorá prúdi do reaktora, pričom rovnaké množstvo odpadovej hmoty stúpa potrubím do odpadovej nádoby, odkiaľ je neskôr extrahovaná a použitá ako vysokokvalitné bio-hnojivo.
Skladovanie bioplynu sa vykonáva v plynárenstve. Najčastejšie sa nachádza priamo na streche reaktora a má tvar kopule alebo kužeľa. Je vyrobená zo železnej krytiny a potom, aby sa zabránilo korozívnym procesom, je natretá niekoľkými vrstvami olejovej farby.
V priemyselných zariadeniach určených na výrobu veľkého množstva plynu sa držiak plynu často uskutočňuje ako samostatná nádrž pripojená k reaktoru potrubím.
Plyn získaný v dôsledku fermentácie nie je vhodný na použitie, pretože obsahuje veľké množstvo vodných pár a v tejto forme nebude horieť. Aby sa vyčistil od frakcií vody, plyn prechádza cez vodotesné tesnenie. Na tento účel sa z nádrže na plyn vyberie potrubie, cez ktoré bioplyn vstupuje do nádrže vodou, a odtiaľ sa dodáva spotrebiteľom cez plastovú alebo kovovú rúrku.

V niektorých prípadoch sa na skladovanie plynu používajú špeciálne plynové vaky vyrobené z polyvinylchloridu. Tašky sú umiestnené vedľa jednotky a postupne naplnené plynom. Pri postupe plnenia sa elastický materiál rozširuje a objem vriec sa zvyšuje, čo umožňuje, ak je to potrebné, dočasné uskladnenie väčšieho množstva konečného produktu.
Podmienky pre efektívnu prevádzku bioreaktora
Pre efektívnu prevádzku zariadenia a intenzívnu extrakciu bioplynu je potrebné rovnomerné kvasenie organického substrátu. Zmes by mala byť v neustálom pohybe. Inak sa na ňom tvorí kôra, proces rozkladu sa spomaľuje a v dôsledku toho je plyn menší ako pôvodne vypočítaný.
Na zaistenie aktívneho miešania biomasy sú ponorné alebo sklopné miešadlá inštalované na vrchu alebo na strane typického reaktora, vybaveného elektrickým pohonom. V remeselných inštaláciách sa miešanie vykonáva mechanicky pomocou zariadenia, ktoré sa podobá domácej miešačke. Môže byť ovládaný ručne alebo vybavený elektrickým pohonom.

Jednou z najdôležitejších podmienok na získanie bioplynu je udržanie požadovanej teploty v reaktore. Vykurovanie sa môže vykonávať niekoľkými spôsobmi. V stacionárnych zariadeniach sa používajú automatizované vykurovacie systémy, ktoré sa uvedú do prevádzky, keď teplota klesne pod vopred stanovenú úroveň, a vypnú sa pri dosiahnutí požadovanej teploty.
Na vykurovanie môžete použiť plynové kotly, vykonávať priame vykurovanie elektrickými ohrievačmi alebo vložiť vykurovacie teleso do základne nádrže.
Na zníženie tepelných strát sa odporúča vytvoriť malý reaktor s vrstvou sklenej vlny okolo reaktora alebo zakryť zariadenie tepelnou izoláciou. Polystyrénová pena a jej ďalšie odrody majú dobré tepelnoizolačné vlastnosti.

Stanovenie požadovaného objemu
Objem reaktora sa stanoví na základe denného množstva hnoja vyprodukovaného na farme. Je tiež potrebné brať do úvahy druh surovín, teplotu a čas fermentácie. Aby bola jednotka plne funkčná, kapacita sa naplní na 85-90% objemu, najmenej 10% musí zostať voľný pre výstup plynu.
Proces rozkladu organickej hmoty v mezofilnom zariadení pri priemernej teplote 35 stupňov trvá 12 dní, po ktorých sa fermentované zvyšky odstránia a reaktor sa naplní novou časťou substrátu. Keďže odpad sa pred odoslaním do reaktora riedi vodou až na 90%, musí sa pri určovaní denného zaťaženia zohľadniť aj množstvo kvapaliny.
Na základe vyššie uvedených obrázkov sa objem reaktora bude rovnať dennému množstvu pripraveného substrátu (hnoj s vodou) vynásobenému 12 (čas potrebný na rozklad biomasy) a zvýšený o 10% (voľný objem nádrže).
Podzemné stavby
Teraz poďme hovoriť o najjednoduchšej inštalácii, ktorá umožňuje získať bioplyn doma s najnižšou cenou. Zvážte výstavbu podzemného systému. Ak chcete, aby ste museli vykopať dieru, jej základňa a steny sú vyliate železobetónovým vystuženým betónom.
Na protiľahlých stranách komory sú nasávané vstupné a výstupné otvory, kde sú naklonené rúrky namontované na privádzanie substrátu a odoberanie odpadovej hmoty.
Výstupná rúrka s priemerom asi 7 cm by mala byť umiestnená takmer na samom dne bunkra, jej druhý koniec by mal byť namontovaný v obdĺžnikovej kompenzačnej nádrži, do ktorej bude odčerpaný odpad. Potrubie na privádzanie substrátu sa nachádza približne 50 cm od dna a má priemer 25-35 cm, horná časť potrubia vstupuje do oddelenia na príjem surovín.

Horná časť bunkra je držiak plynu s kupolou alebo kužeľovitým tvarom. Je vyrobená z plechov alebo strešnej krytiny. Je tiež možné dokončiť stavbu murivom, ktoré je potom čalúnené oceľovou sieťovinou a omietnuté. Na vrchu plynovej nádrže musíte vytvoriť utesnený poklop, odstrániť plynovú rúrku prechádzajúcu cez hydraulický zámok a nainštalovať ventil na uvoľnenie tlaku plynu.
Na miešanie môže byť substrát vybavený drenážnym systémom pracujúcim na princípe prebublávania. Za týmto účelom vertikálne upevnite plastové rúrky vo vnútri konštrukcie tak, aby ich horný okraj bol nad podkladovou vrstvou. Urobte v nich veľa dier. Plyn pod tlakom bude klesať a stúpať, plynové bubliny budú miešať biomasu v nádrži.
Ak sa nechcete zapojiť do výstavby konkrétneho bunkra, môžete si kúpiť hotový PVC kontajner. Aby sa zachovalo teplo, musí byť obložená vrstvou izolácie - polystyrénová pena. Dno šachty sa naleje 10 cm železobetónovou vrstvou, ak je objem reaktora väčší ako 3 m3, sú povolené nádrže z PVC.
Závery a užitočné video na túto tému
Ako urobiť najjednoduchšiu inštaláciu z konvenčného suda, sa dozviete, ak sa pozeráte na video:
Ako je možné vidieť vo videu výstavbu podzemného reaktora:
Ako sa hnoj zavádza do podzemnej inštalácie je znázornené na nasledujúcom videu:
Inštalácia na získavanie bioplynu z hnoja umožní výrazne ušetriť na platbách za teplo a elektrinu a umiestniť organický materiál na dobrú prácu, ktorá je na každom farme bohatá. Pred začatím výstavby sa musí všetko starostlivo vypočítať a pripraviť.
Najjednoduchší reaktor je možné vykonať za niekoľko dní vlastnými rukami, s použitím dostupných nástrojov. Ak je ekonomika veľká, potom je najlepšie kúpiť hotovú inštaláciu alebo kontaktovať špecialistu.
Ak máte pri posudzovaní poskytnutých informácií nejaké otázky, alebo existujú návrhy, ktoré chcete zdieľať s návštevníkmi stránok, zanechajte svoje poznámky v poli nižšie.