Eramaja biogaasijaam: soovitused omatehtud projekti korraldamiseks

Kokkuhoidev omanik unistab odavatest energiaressurssidest, tõhusast jäätmekäitlusest ja väetiste hankimisest.DIY kodune biogaasijaam on odav viis oma unistuse elluviimiseks.

Selliste seadmete isemonteerimine läheb maksma mõistlikult ning toodetud gaas on majapidamises heaks abiks: seda saab kasutada toiduvalmistamiseks, maja kütmiseks ja muudeks vajadusteks.

Proovime mõista selle seadme eripära, selle eeliseid ja puudusi. Ja ka seda, kas biogaasijaama on võimalik ise ehitada ja kas see on efektiivne.

Biogaasi tootmise eripära

Biogaas tekib bioloogilise substraadi kääritamise tulemusena. Seda lagundavad hüdrolüütilised, hapet ja metaani moodustavad bakterid. Bakterite tekitatud gaaside segu on tuleohtlik, kuna sisaldab suures koguses metaani.

Selle omadused praktiliselt ei erine maagaasist, mida kasutatakse tööstuslike ja kodumaiste vajaduste jaoks.

Soovi korral saab iga koduomanik soetada endale tööstuslikult toodetud biogaasijaama, kuid see on kallis ning investeering tasub end ära 7-10 aastaga. Seetõttu on mõttekas pingutada ja oma kätega bioreaktor valmis teha

Biogaas on keskkonnasõbralik kütus ja selle tootmise tehnoloogia ei avalda keskkonda erilist mõju. Pealegi kasutatakse biogaasi toorainena utiliseerimist vajavaid jäätmeid.

Need asetatakse bioreaktorisse, kus toimub töötlemine:

• biomass puutub mõnda aega kokku bakteritega. Käärimisperiood sõltub tooraine mahust;
• Anaeroobsete bakterite tegevuse tulemusena eraldub tuleohtlik gaaside segu, mis sisaldab metaani (60%), süsihappegaasi (35%) ja mõningaid muid gaase (5%). Käärimisel eraldub väikestes kogustes ka potentsiaalselt ohtlikku vesiniksulfiidi. See on mürgine, seetõttu on inimestel sellega kokkupuude väga ebasoovitav;
• bioreaktorist pärit gaaside segu puhastatakse ja juhitakse gaasimahutisse, kus seda hoitakse kuni sihtotstarbelise kasutamiseni;
• gaasipaagist saadavat gaasi saab kasutada samamoodi nagu maagaasi. See läheb kodumasinatele - gaasipliidid, küttekatel jne;
• Lagunenud biomassi tuleb regulaarselt fermenterist eemaldada. See on lisatöö, kuid vaev tasub end ära. Pärast kääritamist muutub tooraine kvaliteetseks väetiseks, mida kasutatakse põldudel ja juurviljaaedades.

Biogaasijaam on eramaja omanikule kasulik vaid siis, kui tal on pidev juurdepääs loomakasvatusfarmide jäätmetele. Keskmiselt alates 1 kuupmeetrist. Substraati saab 70-80 kuupmeetrit. biogaas, kuid gaasi tootmine on ebaühtlane ja sõltub paljudest teguritest, sh biomassi temperatuurid. See raskendab arvutusi.

Biogaasijaamad sobivad ideaalselt farmidesse. Loomsed jäätmed võivad anda piisavalt gaasi eluruumide ja kõrvalhoonete täielikuks kütmiseks

Selleks, et gaasitootmisprotsess oleks stabiilne ja pidev, on kõige parem ehitada mitu biogaasijaama ning lisada substraat kääritusseadmetesse ajavahega.Sellised paigaldised töötavad paralleelselt ja toorained laaditakse neisse järjestikku.

See tagab pideva gaasi tootmise, et seda saaks pidevalt varustada kodumasinatega.

Ideaalis tuleks bioreaktorit soojendada. Iga 10 kraadi sooja suurendab gaasi tootmist poole võrra. Kuigi küttepaigaldus nõuab investeeringuid, tasub see ära suurema projekteerimise efektiivsusega

Omatehtud biogaasi seadmed, vanaraua materjalidest kokku pandud, on palju odavam kui tööstuslikud tootmispaigaldised. Selle efektiivsus on madalam, kuid see on investeeringut väärt. Kui teil on juurdepääs sõnnikule ja soov konstruktsiooni kokkupanemiseks ja hooldamiseks ise pingutada, on see väga tulus.

Süsteemi eelised ja puudused

Biogaasijaamadel on palju eeliseid, kuid on ka palju puudusi, nii et enne projekteerimise ja ehitamise alustamist tuleks kõik läbi kaaluda:

• Taaskasutus. Tänu biogaasijaamale saate maksimaalselt kasu jäätmetest, mis muidu tuleks ära visata. Selline kõrvaldamine on keskkonnale vähem ohtlik kui prügilasse ladestamine.
• Tooraine taastuvus. Biomass ei ole kivisüsi ega maagaas, mille kaevandamine kurnab ressursse. Põlluharimisel tekib pidevalt toorainet.
• Suhteliselt väike kogus CO2. Gaasi tootmisel keskkonda ei saastata, kuid selle kasutamisel eraldub atmosfääri vähesel määral süsihappegaasi. See ei ole ohtlik ega suuda keskkonda kriitiliselt muuta, sest... seda omastavad taimed kasvu ajal.
• Mõõdukas väävli eraldumine. Biogaasi põletamisel eraldub atmosfääri väike kogus väävlit.See on negatiivne nähtus, kuid selle ulatust on võrdluses näha: maagaasi põletamisel on keskkonna saastamine vääveloksiididega palju suurem.
• Stabiilne töö. Biogaasi tootmine on stabiilsem kui töö päikesepaneelid või tuuleturbiinid. Kui päikese- ja tuuleenergiat ei saa kontrollida, siis biogaasijaamad sõltuvad inimtegevusest.
• Kasutada saab mitut seadet. Gaasiga kaasnevad alati riskid. Võimalike kahjude vähendamiseks õnnetusjuhtumi korral saab mitmed biogaasijaamad hajutada kogu objektil. Kui mitmest fermentaatorist koosnev süsteem on korralikult projekteeritud ja kokku pandud, töötab see stabiilsemalt kui üks suur bioreaktor.
• Kasu põllumajandusele. Teatud tüüpi taimi istutatakse biomassi saamiseks. Saate valida selliseid, mis parandavad mulla seisundit. Näiteks sorgo vähendab mulla erosiooni ja parandab selle kvaliteeti.

Biogaasil on ka puudusi. Kuigi tegemist on suhteliselt puhta kütusega, saastab see siiski atmosfääri. Probleeme võib esineda ka taimse biomassi tarnimisega.

Vastutustundetud taimeomanikud koristavad seda sageli nii, et kurnavad maad ja rikuvad ökoloogilist tasakaalu.

Paigaldamise tasuvuse arvutamine

Lehmasõnnikut kasutatakse tavaliselt biogaasi tootmise toorainena. Üks täiskasvanud lehm suudab toota 1,5 kuupmeetrit. kütus; siga – 0,2 kuupmeetrit; kana või küülik (olenevalt kehakaalust) – 0,01-0,02 kuupmeetrit. Et mõista, kas seda on palju või vähe, võite võrrelda seda tuttavamat tüüpi ressurssidega.

1 kuupmeeter biogaas annab sama palju soojusenergiat kui:

• küttepuud – 3,5 kg;
• kivisüsi - 1-2 kg;
• elekter – 9-10 kW/h.

Kui tead lähiaastatel saadaolevate põllumajandusjäätmete ligikaudset kaalu ja energiakulu, saad arvutada biogaasijaama tasuvuse.

Biogaasi tootmise üks peamisi puudusi on lõhn. Väikeste kompostihunnikute kasutamise võimalus on suur pluss, kuid peate taluma ebamugavusi ja protsessi hoolikalt kontrollima, et mitte provotseerida patogeenide levikut

Selle bioreaktorisse panemiseks valmistatakse substraat, mis sisaldab mitut komponenti järgmistes vahekordades:

• sõnnik (parim lehm või sealiha) – 1,5 t;
• orgaanilised jäätmed (see võib olla mädanenud lehed või muud taimset päritolu komponendid) – 3,5 t;
• 35 kraadini kuumutatud vesi (sooja vee kogus arvutatakse nii, et selle mass moodustaks 65-75% orgaanilise aine koguhulgast).

Substraadi arvutus tehti ühe ladumise kohta kuueks kuuks, võttes aluseks mõõduka gaasikulu. Umbes 10-15 päeva pärast annab käärimisprotsess esimesi tulemusi: gaas ilmub väikestes kogustes ja hakkab hoidlat täitma. 30 päeva pärast võite oodata täielikku kütusetootmist.

Biogaasi tootmise seadmed pole meil veel eriti levinud. See on suuresti tingitud inimeste vähesest teadlikkusest biogaasisüsteemide eelistest ja omadustest. Hiinas ja Indias on paljud väikesed farmid varustatud ajutiste tehastega, et toota täiendavat puhast kütust

Kui paigaldus töötab õigesti, suureneb biogaasi maht järk-järgult, kuni aluspind mädaneb. Konstruktsiooni jõudlus sõltub otseselt biomassi käärimise kiirusest, mis omakorda on seotud substraadi temperatuuri ja niiskusega.

Juhised iseehitamiseks

Kui teil pole keerukate süsteemide kokkupanemise kogemust, on mõttekas valida veebis või töötada välja eramaja biogaasijaama lihtsaim joonis.

Mida lihtsam on disain, seda usaldusväärsem ja vastupidavam see on. Hiljem, kui arendate süsteemi ehitamise ja käsitsemise oskusi, saate seadmeid ümber teha või paigaldada lisapaigaldise.

Kallid tööstusdisainilahendused hõlmavad süsteeme biomassi segamiseks, automaatseks kütmiseks, gaasi puhastamiseks jne. Kodutehnika pole nii keeruline. Parem on kokku panna lihtne paigaldus ja seejärel lisada vajalikud elemendid

Fermentaatori mahu arvutamisel peaksite keskenduma 5 kuupmeetrile. See paigaldus võimaldab saada 50 ruutmeetri suuruse eramaja kütmiseks vajaliku gaasikoguse, kui soojusallikana kasutatakse gaasikatelt või pliiti.

See on keskmine näitaja, sest Biogaasi kalorisisaldus ei ole tavaliselt suurem kui 6000 kcal/m3.

Selleks, et käärimisprotsess kulgeks enam-vähem stabiilselt, on vaja saavutada õiged temperatuuritingimused. Selleks paigaldatakse bioreaktor savikaevu või mõeldakse eelnevalt läbi usaldusväärne soojusisolatsioon. Substraadi pideva soojenemise saab tagada veesoojendustoru asetamisega fermenteri aluse alla

Biogaasijaama ehituse võib jagada mitmeks etapiks.

1. etapp – kaevu ettevalmistamine bioreaktori jaoks

Peaaegu kogu biogaasijaam on maa all, nii et palju sõltub sellest, kuidas süvend on kaevatud ja viimistletud. Seinte tugevdamiseks ja kaevu tihendamiseks on mitu võimalust - plast-, betoon-, polümeerrõngad.

Optimaalne lahendus on kindla põhjaga valmis polümeerrõngaste ostmine. Need maksavad rohkem kui saadaolevad materjalid, kuid täiendavat tihendamist pole vaja. Polümeerid on tundlikud mehaaniliste koormuste suhtes, kuid ei karda niiskust ja keemiliselt agressiivseid aineid. Neid ei saa parandada, kuid vajadusel saab neid lihtsalt asendada.

Substraadi käärimise intensiivsus ja gaasi eraldumine sõltuvad bioreaktori seinte ja põhja ettevalmistamisest, mistõttu süvend on hoolikalt tugevdatud, isoleeritud ja tihendatud. See on töö kõige raskem ja aeganõudvam etapp

2. etapp - gaasi äravoolu korraldamine

Spetsiaalsete biogaasijaamade segistite ostmine ja paigaldamine on kallis pakkumine. Süsteemi saab odavamaks muuta gaasikanalisatsiooni paigaldamisega. See koosneb vertikaalselt paigaldatud polümeerist kanalisatsioonitorud, millesse tehakse palju auke.

Drenaažitorude pikkuse arvutamisel tuleks keskenduda bioreaktori planeeritud täitesügavusele. Torude tipud peavad olema sellest tasemest kõrgemal.

Gaasi äravooluks saate valida metallist või polümeerist torud. Esimesed on tugevamad ja teised keemilistele mõjudele vastupidavamad. Parem on eelistada polümeere, sest metall hakkab kiiresti roostetama ja mädanema

Saate substraadi kohe valmis bioreaktorisse laadida. See on kaetud kilega, nii et käärimisprotsessi käigus eralduv gaas on kerge rõhu all. Kui kuppel on valmis, tagab see normaalse biometaani juurdevoolu läbi väljalasketoru.

3. etapp - kupli ja torude paigaldamine

Lihtsaima biogaasijaama kokkupaneku viimane etapp on kupli ülaosa paigaldamine. Paigaldage kupli kõrgeimasse punkti gaasi väljalasketoru ja venitage see kuni gaasihoidik, ilma milleta ei saa.

Bioreaktori anum on suletud tiheda kaanega. Et vältida biometaani segunemist õhuga, paigaldatakse vesitihend. Seda kasutatakse ka gaasi puhastamiseks. Tuleb varustada vabastusventiil, mis töötab, kui rõhk fermenteris on liiga kõrge.

Loe lähemalt, kuidas sõnnikust biogaasi teha selles materjalis.

Bioreaktori vaba ruum toimib teatud määral gaasihoidlana, kuid sellest ei piisa käitise ohutuks tööks. Gaasi tuleb tarbida pidevalt, vastasel juhul on kupli all olevast ülerõhust tingitud plahvatus võimalik

Bioreaktori kütmise meetodid

Substraati töötlevad mikroorganismid on biomassis pidevalt olemas, kuid nende intensiivseks paljunemiseks vajavad nad temperatuuri 38 kraadi või kõrgemat.

Külma perioodi kütmiseks võib kasutada koduküttesüsteemiga ühendatud spiraali või elektrikerise. Esimene meetod on säästlikum, seetõttu kasutatakse seda sagedamini.

Biogaasijaam ei pea olema maasse matta, korrastamiseks on muid võimalusi. Tünnidest kokkupandud süsteemi toimimise näide on toodud allolevas videos.

Lihtsaim viis kütte korraldamiseks altpoolt on paigaldada küttesüsteemist toru, kuid sellise soojusvaheti kasutegur on suhteliselt madal. Parem on korraldada väline küte, ideaaljuhul aur, nii et biomass ei kuumeneks üle

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Kuigi biogaasiseadmete kokkupanemises ja korrastamises pole midagi keerulist, tuleb detailide suhtes olla ülimalt tähelepanelik. Vead on vastuvõetamatud, sest võib põhjustada plahvatusi ja hävingut. Pakume videojuhiseid, mis aitavad teil mõista jaamade disaini, neid õigesti kokku panna ja täiendada kasulike seadmetega biogaasi mugavamaks kasutamiseks.

Video kirjeldab, kuidas standardne biogaasijaam töötab ja töötab:

Näide isetehtud biogaasijaamast. Videoõpetus süsteemi oma kätega seadistamise kohta:

Videojuhised biogaasijaama tünnist kokkupanemiseks:

Substraadisegistite tootmisprotsessi kirjeldus:

Omatehtud gaasihoidla töö üksikasjalik kirjeldus:

Ükskõik kui lihtne eramaja jaoks valitud biogaasi paigaldus ka poleks, ei tasu sellega kokku hoida. Võimalusel on parem osta kokkupandav tööstuslik bioreaktor.

Kui ei, siis tehke see kvaliteetsetest ja jätkusuutlikest materjalidest: polümeerid, betoon või roostevaba teras. See võimaldab teil luua kodus tõeliselt usaldusväärse ja ohutu gaasivarustussüsteemi.

Kas teil on artikli teema kohta küsimusi, leidsite puudusi või teil on väärtuslikku teavet, mida saaksite meie lugejatega jagada? Palun jätke oma kommentaarid, esitage küsimusi, jagage oma kogemusi.