Как сделать биогаз: где и как в России добывают зелёную энергию

60 лет на пути созидания:Белгородская область успешно реализует проекты в сфере альтернативной энергетики

Белгородская область обладает значительным потенциалом для развития возобновляемых источников энергии.

В 2010 году компания «АльтЭнерго» ввела в эксплуатацию пять ветрогенераторов и солнечную электростанцию. Мощность каждого объекта составляет 0,1 МВт. Место расположения – хутор Крапивенские Дворы Яковлевского района. Использование энергии солнца признано достаточно перспективным – строительство солнечных электростанций в регионе будет продолжено.

Самым перспективным для Белгородской области направлением ВИЭ является биоэнергетика, в основе которой лежит переработка отходов сельскохозяйственной отрасли. За один только 2012 год в Белгородской области было произведено 1320 тысяч тонн мясной продукции. Суммарный годовой объём отходов отраслей птицеводства, свиноводства и разведения КРС в Белгородской области превышает 13 миллионов тонн.

Все эти отходы можно перерабатывать и утилизировать разными способами. Однако именно строительство биогазовых станций позволяет не только эффективно избавляться от отходов, но и получать из них органические удобрения, биогаз, тепловую и электрическую энергию.

В Белгородской области действует крупнейшая биогазовая станция страны «Лучки» мощностью 2,4 МВт. 25 июня 2012 года она передала в сеть первую электроэнергию. Показатели работы биогазовой станции «Лучки» за год:

выработка электроэнергии — 19,6 млн кВт/ч,

выработка тепловой энергии — 18,2 тыс. Гкал,

получение органических биоудобений — 66,8 тыс. тонн,

переработка сырья — 73,4 тысячи тонны (в том числе 31 тыс. тонн свиноводческих стоков и 14,6 тыс. тонн отходов мясопереработки).

Сырьевой потенциал Белгородской области позволяет обеспечить функционирование биогазовых станций суммарной мощностью более 220 МВт.

Сделать работу биогазовых станций более эффективной и экономичной помогает их миниатюрная копия — лабораторная биогазовая установка Белгородского института альтернативной энергетики, не имеющая аналогов в стране. Результаты производимых на ней экспериментов позволяют определить, какое количество и качество биогаза может быть выработано из различных видов сырья, а также оценить перспективность их применения на промышленных биогазовых станциях.

Белгородский институт альтернативной энергетики разрабатывает научную базу для генерации энергии из возобновляемых источников, а также развивает энергосберегающие и энергоэффективные технологии. БИАЭ изучает, какие виды оборудования для использования возобновляемых источников энергии наилучшим образом подходят к условиям региона, а также определяет места наиболее перспективного размещения генерирующих объектов. Для реализации областной программы по развитию возобновляемых источников энергии Белгородским институтом альтернативной энергетики уже подписаны соглашения о строительстве новых объектов ВИЭ с рядом зарубежных компаний, лидирующих в биогазовой отрасли.

Биогаз на СПГ — Переработка

Малотоннажные предприятия, производительностью до 100 тыс. т/год, с каждым годом играют все более значимую роль в структуре газовой промышленности. Это связано с растущей потребностью транспорта в СПГ, как моторном топливе, а также с тем, что капитальные вложения, сроки строительства и окупаемости у малотоннажного завода при правильной конфигурации проекта существенно меньше, чем у крупнотоннажного производства.

Развитию рынка малотоннажного СПГ способствует, ужесточение экологического регулирования на морском транспорте. Сейчас содержание серы в судовом топливе в Балтийском и Северном морях не должно превышать 0,1%. Подобные ужесточения ждут и другие акватории мира. Это заставит морских перевозчиков искать замену мазуту, одной из альтернатив которому является сжиженный газ.

Россия, которая построила первую малотоннажную установку в 1992 году, сегодня отстает от мировых лидеров малотоннажного СПГ. В настоящее время реализовано около двадцати проектов, тогда как в Китае эксплуатируются уже порядка 500 мини-заводов, работает около 200 тысяч автомобилей на СПГ, построено 20 бункеровочных понтонов для заправки судов и около 2 тысяч других инфраструктурных объектов. К 2025 году планируется удвоить эти показатели [1]. Малотоннажные заводы зачастую используют криогенное оборудование, спроектированное российскими производителями и пользующееся спросом за рубежом. По данным российской компании «Криогенмаш», значительная часть заводов по сжижению газа в Китае работают именно на российском оборудовании.

Считается, что на российском рынке строительство мини-заводов по сжижению природного газа позволит решить сразу три задачи: провести газификацию удаленных районов, в которые прокладка трубопроводов затруднена по экономическим или политическим причинам; использовать ресурсы небольших газовых месторождений; перевести часть транспорта на газ, что будет способствовать расширению внутреннего рынка природного газа.

Кроме того, малотоннажное производство СПГ используется при создании проектов плавучих заводов и может внести свой вклад в рациональное использование нетрадиционных энергоресурсов: попутного нефтяного газа, метана угольных пластов, сланцевого газа, а также такого возобновляемого ресурса как биогаз.

Использование биогаза

Биогаз – горючая газовая смесь, которая образуется при метаногенезе, микробиологическом анаэробном процессе метанового брожения. Налаживание данного процесса позволит сократить выбросы метана в атмосферу, тем самым снизив парниковый эффект. Кроме биогаза в ходе процесса образуется еще один ценный продукт — органические удобрения, которые в отличие от синтетических аналогов не загрязняют окружающую среду и грунтовые воды.

Сырьем для производства биогаза могут служить любые органические вещества: отходы животноводства, растениеводства, пищевой промышленности, сточные воды, органическая часть бытовых отходов. От используемого сырья будет зависеть состав биогаза, в среднем он может содержать 65% СН

4, 30% СО₂, 1% H₂S, а также небольшие количества азота, аммиака и кислорода.

Экономическое развитие любой страны связано с увеличением потребления энергоресурсов, но в последние годы вместе с ростом цен на ископаемые энергоресурсы произошло ужесточение экологической политики, кроме того традиционные источники энергии являются не возобновляемыми, поэтому существует необходимость в их экономии. Решением этих проблем является использование возобновляемых источников энергии, одним из которых и является биогаз.

Одной из причин развития производства биогаза в Европе стало принятие Директивы ЕС «20/20/20». Данная программа направлена на снижение выбросов углекислого газа на 20%, внедрение 20% производства энергии из возобновляемых источников и достижение 20% эффективности до 2020 года. Лидером по производству биогаза в Европе является Германия, в которой эксплуатируется около 8000 биогазовых установок. Это было достигнуто путем принятия фиксированных тарифов на электроэнергию и газ, в том числе биогаз, очищенный до биометана, который пригоден для впрыска в сеть, а также упрощением процедуры подключения к газовым сетям.

Минусом данных мер стимулирования является увеличение капитальных затрат.

В России существует огромная проблема утилизации отходов, в том числе отходов агропромышленного комплекса, количество которых достигает 600 млн т/год. При этом большая часть этих отходов не утилизируется, а лишь вывозится и складируется, что влечет за собой множество экологических проблем: окисление почв и отчуждение сельскохозяйственных земель. В свиязи с этим существует большой потенциал для производства биогаза. По данным российского энергетического агентства (РЭА), используя существующий потенциал отходов сельского хозяйства страны, можно вырабатывать 60–70 млрд м³ биогаза. Этого объема достаточно, чтобы удовлетворить потребности в биогазе как внутри страны, так и в странах Западной Европы. Развитию производства биогаза способствуют и другие факторы, такие как рост цен на газ и штрафов за загрязнение окружающей среды, удаленность многих пунктов от газораспределительных сетей и сложность подключения к ним.

Помимо того, что многие хозяйства начинают использовать производство биогаза для собственных нужд, уже реализованы и крупные объекты по производству биогаза в России, самым ярким примером является переработка органических отходов на Курьяновской и Люберецкой станциях аэрации. [2]

Несмотря на это производство биогаза развивается слабо, в основном, это связано с конкуренцией со стороны традиционных энергоносителей, консервативностью владельцев объектов, на базе которых можно было бы осуществить производство биогаза, а также с отсутствием государственной поддержки и нормативно-правовой базы. Отсутствие законодательного регулирования проявляется в том, что производство биогаза может квалифицироваться только как добыча полезных ископаемых, для чего требуется лицензирование. Существует ряд законопроектов, которые направлены на поддержку российского агропромышленного комплекса и производства на его базе биогаза, но в нормативно-правовой базе отсутствует само понятие биогаза, отсутствуют документы, которые регламентировали бы строительство, эксплуатацию биогазовых установок, а также требования к качеству биометана и его транспортировке.

Что касается мировой практики – в 2018 году в Норвегии состоялось официальное открытие крупнейшего в мире завода по сжижению биогаза. Терминал был построен рядом с целлюлозно-бумажным комбинатом, промышленные отходы фабрики станут сырьем для производства биометана, который затем будет сжижаться. Проектная мощность предприятия позволяет ему обрабатывать до 3 тыс. м³/ч биогаза. Полученный СПГ будет использоваться для заправки транспортных средств общего пользования, двигатели которых работают на сжиженном газе. Этот завод стал крупнейшим в мире потому, что подобных предприятий пока насчитываются единицы. Однако в ближайшем будущем ситуация может измениться. В Голландии готовы начать промышленное производство сжиженного биогаза для автомобильных двигателей. Будут построены два завода по производству биометана и четыре линии по сжижению газа в Нидерландах и Бельгии. [3]

Описание проекта 

Недавно сотрудниками кафедры газохимии РГУ НГ (НИУ) имени И. М. Губкина было подготовлено предложение по реализации производства СПГ из биогаза, получаемого на базе птицефабрики, расположенной в Северо-западном регионе России. Были рассмотрены основные технологии, применимые для малотоннажного производства СПГ, которые были смоделированы при помощи программного пакета Aspen Hysys V10 для выбора оптимальной. Проведен расчет стоимости реализации и расчет технико-экономических показателей проекта для двух вариантов реализации продукции: продажа на экспорт и поставки на местный рынок.

Расчеты и результаты

Параметры биогаза, поступающего на установку сжижения после очистки и осушки представлены в таблице 1. Стандартным требованием к сырьевому природному газу является его очистка от CO₂ до концентрации не более 50 ppm, от воды – до концентрации не более 5 ppm. Подобные концентрации примесей не влияют на параметры процесса сжижения и в расчете в программном пакете не учитываются.

Таблица 1 – Исходные данные

Для малотоннажного производства СПГ из биометана возможно использование двух вариантов технологии: открытого и закрытого циклов.

В технологии открытого цикла в качестве хладагента используется часть потока сырьевого газа. Коэффициент ожижения у таких циклов ниже, поэтому установки данного типа целесообразно использовать на объектах, куда газ поступает под повышенным давлением, необходимым для сжижения, и где есть возможность использования отходящего потока холодного газа, не достигшего точки сжижения. Такова технология АО «Криогенмаш»: дроссельно-эжекторный цикл (0,3 – 1,5 тонны СПГ в час на одной линии).

Данная установка, описанная в [4], включает в себя цикл высокого давления с предварительным фреоновым охлаждением (рисунок 1). В качестве расширительных устройств используются последовательно установленные дроссель-эжектор и дроссель, полезно использующие энергию давления газа для организации циркуляционного холодильного контура при повышенном давлении в обратном потоке. Благодаря более высокому давлению обратного потока, удается снизить потери в теплообменнике, а также уменьшить расход энергии на сжижение. Все оборудование для процесса изготавливает АО «Криогенмаш».

ТО1, ТО2, ТО3 – теплообменники; К – компрессор; Др – дроссель; Э – дроссель-эжектор; АВО – аппарат воздушного охлаждения

Рисунок 1 – Дроссельно-эжекторный цикл [4]

Компримированный и осушенный газ проходит последовательно теплообменники ТО1-3, затем расширяется в эжекторе. После этого поток поступает в сепаратор, откуда жидкая фаза направляется на дросселирование, а паровая фаза направляется обратным потоком через теплообменники ТО3 и ТО1, компримируется до давления сырьевого потока и вместе с ним снова поступает на сжижение. Отпарной газ из емкости хранения направляются на дожатие в дроссель-эжектор.

Достоинствами данного процесса являются простота и надежность конструкции. Однако из-за низкого коэффициента ожижения требуется рециркуляция значительной части потока газа, что увеличивает нагрузку на компрессор. Кроме того, недостатком процесса является то, что в рециркуляционном потоке остаётся большая часть азота, содержавшаяся в сырьевом газе. Таким образом, азот накапливается в установке, что значительно снижает ее эффективность.  Наиболее оптимально использование такого типа установок либо на АГНКС, где есть компрессор высокого давления, либо на объектах, где есть возможность использования несконденсированной части потока. Еще одним недостатком процесса является ограничение масштабируемости одной линии, по причине сложности обеспечения прочности для теплообменников при увеличении производительности.

Смоделируем общую обвязку установки в соответствии со схемой цикла на рисунке 2.

Рисунок 2 – Модель ожижения биогаза в цикле высокого давления с эжектором

Параметры потоков задаем таким образом, чтобы на Q-T диаграмме (рисунок 3) отсутствовали температурные засечки в теплообменниках. В цикле предварительного охлаждения в качестве хладагента используем фреон R22 (дифтормонохлорметан СHF₂Сl). КПД компрессора холодильной машины принимаем равным 0,65, так как для цикла предохлаждения целесообразно применять поршневые или винтовые компрессоры с меньшим КПД, чем у центробежных. В модели используется компрессор с промежуточным впрыском, который показан при помощи двух компрессоров. Эжектор смоделирован при помощи детандер-компрессорного агрегата. В циркулирующем потоке накапливается азот. В рассчитанной модели количество азота в точке 32 составляет 14,62%. На практике это может стать серьезным недостатком схемы, поскольку будет возникать необходимость в частых остановках, чтобы сократить количество азота, или в установке дополнительной ректификационной колонны. Перечисленные варианты в рамках данной модели не рассматриваются. Все параметры для каждой точки сведены в таблицу 2. 

Рисунок 3 – Q-T диаграммы теплообменников: а — LNG-100,
б — LNG-101, в — LNG-102

Таблица 2 — Параметры точек цикла высокого давления с эжектором

Процессы с использованием хладагентов можно разделить на две группы. В первой в качестве хладагента используется азот, во второй – смешанный хладагент. Получение биогаза относится к малотоннажным производствам, поэтому рационально использовать относительно простые процессы, содержащие не более двух холодильных контуров.

Азотный холодильный цикл с детандерами описан в [4]. Аппаратурное оформление включает в себя турбодетандеры, компрессоры и пластинчато-ребристые теплообменники. Технологическая схема процесса показана на рисунке 4.

ТО1, ТО2 – теплообменники; К – компрессор; Др – дроссель; АВО – аппарат воздушного охлаждения

Рисунок 4 – Принципиальная схема азотного цикла с двумя детандерами

Компримированный и очищенный газ проходит через теплообменник ТО1, затем дросселируется и поступает в сепаратор для отделения жидкой фазы. Хладагент после ТО1 ступенчато сжимается, тепло компримирования отводится при помощи воздушного (или опционально – водяного) охлаждения. Затем азот направляется в ТО2, где охлаждается за счет использования фреоновой холодильной машины.

Стоит отметить, что во всем контуре охлаждения азот не меняет своего агрегатного состояния и циркулирует в газовой фазе. Так как теплоёмкость потока газообразного азота ниже, чем теплоёмкость конденсирующегося потока природного газа, для работы такого цикла расход азота должен быть значительно выше расхода ожижаемого газа. Из-за большого объёмного расхода азота для его циркуляции как правило применяют центробежные компрессоры и детандеры. Кроме того, использование азотного цикла для сжижения природного газа не позволяет добиться равенства водяных эквивалентов потоков в теплообменных аппаратах, и как следствие, минимальной недорекуперации в них, что, в свою очередь, приводит к потерям и увеличению энергозатрат на сжижение. Часть энергии, затраченной на компримирование азота возвращается в процесс за счет использования детандеров.

К достоинствам процесса относится доступность азота в качестве хладагента, а также безопасность его эксплуатации.

Смоделируем общую обвязку установки в соответствии со схемой цикла на рисунке 5.

 

Рисунок 5 – Модель ожижения биогаза в азотном цикле с детандером

Параметры потоков и расход азота во внешнем контуре подбираем таким образом, чтобы минимальная величина недорекперации для каждого теплообменника соответствовала заданной, а на Q-T диаграмме теплообменников (рисунок 6) отсутствовали температурные засечки. Холодильная машина предохлаждения азота задана аналогично фреоновой холодильной машине в цикле высокого давления с эжектором. Все параметры для каждой точки сведены в таблицу 3.

Рисунок 6 — Q-T диаграммы теплообменников: а — LNG-100, б — LNG-102, в — LNG-101

Таблица 3 — Параметры точек цикла высокого давления с эжектором

Цикл на смесевом хладагенте, разработанный НИПИ «СПГ» на базе факультета «Энергомашиностроение» МГТУ им Баумана. Смешанный хладагент состоит из азота и низкомолекулярных углеводородов от метана до изопентана. Из-за многокомпонентного состава хладагент кипит не при одной температуре, как однокомпонентный хладагент, а в широком интервале температур. Благодаря этому обеспечивается большая энергоэффективность процесса.

Принципиальная схема однопоточного цикла на смешанном холодильном агенте представлена на рисунке 7. Смешанный хладагент циркулирует в замкнутом контуре при помощи одного компрессора.

ТО1, ТО2 – теплообменники; К – компрессор; Др – дроссель; АВО – аппарат воздушного охлаждения

Рисунок 7 — Принципиальная схема однопоточного цикла сжижения на смешанном холодильном агенте

Хладагент компримируется до оптимального давления, величина которого зависит от его состава. Тепло компримирования снимается при помощи водяного или воздушного охлаждения. Газожидкостной поток разделяется в сепараторе, обе фазы, паровая и жидкая, направляются в теплообменник. Жидкая фаза выводится после первой ступени охлаждения, дросселируется и возвращается в теплообменник обратным потоком. В процессе теплообмена компоненты второго потока хладагента частично конденсируются и выводятся для сепарации после первой ступени. Далее снова получаем два потока, которые направляются на вторую ступень охлаждения. Количество последующих ступеней охлаждения и сепарирования хладагента определяется составом хладагента и степенью совершенства термодинамического цикла. Для биогаза, в котором отсутствуют тяжелые углеводороды при хорошем подборе состава холодильного агента представляется возможным ограничиться даже одной или двумя ступенями разделения холодильного агента.

Смоделируем общую обвязку установки в соответствии со схемой цикла на рисунке 8.

 Рисунок 8 – Модель ожижения биогаза в цикле со смешанным хладагентом

Задаемся минимальной недорекуперацией в теплообменнике LNG-100 5 К, в теплообменнике LNG-101 3 К. При помощи оптимизатора подбираем такие значения и соотношения расходов компонентов хладагента, в состав которого входят азот и углеводороды от метана до изопентана, чтобы минимальная величина недорекуперации для каждого теплообменника соответствовала заданной, а на Q-T диаграмме теплообменников (рисунок 9) отсутствовали температурные засечки.

Состав подобранного хладагента представлен в таблице 4.

Таблица 4 – Состав оптимизированного смесевого хладагента

Рисунок 9 — Q-T диаграммы теплообменников: а — LNG-100,
б — LNG-101

Как видно из Q-T диаграмм теплообменников для рассмотренных процессов, у варианта на смешанном хладагенте по сравнению с другими циклами кривые нагревания и охлаждения потоков находятся максимально близко друг к другу. Это говорит об энергоэффективности процесса и о низких тепловых потерях в цикле.

Все параметры для каждой точки сведены в таблицу 5.

Таблица 5 — Параметры точек цикла на смешанном хладагенте

Сравним основные рассчитанные показатели для трех циклов. Данные для сравнения приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Сравнение расчетных показателей циклов

 

Можно сделать вывод, что из трех рассматриваемых циклов сжижения биогаза наиболее эффективным является смесевой цикл внешнего охлаждения за счет наименьших энергозатрат на производство 1 кг сжиженного газа.

Проведен расчет технико-экономических показателей проекта для двух вариантов реализации: местного рынка или экспортных поставок. В экспортном варианте реализация продукции рассматривается путем продажи СПГ в Финляндию по цене 424 € за тонну. Вариант местных поставок рассмотрен в на примере коттеджного поселка в Ленинградской области, для отопления которого используется котельная установка, работающая на СПГ. Оба проекта окупятся к началу третьего года работы установки, но чистая прибыль при экспортных поставках превысит прибыль от реализации продукции на местном рынке.

Авторы:

Мещерин Игорь Викторович, Президент Национальной палаты инженеров, доцент РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, к.т.н.,

Елизавета Павловна Разоренова,  магистр кафедры Газохимии РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Литература

 

1.         Владимир Смирнов — «И газ, и два, и три» – URL: http://www. aem-group.ru/mediacenter/publishing/intervyu/intervyu-2018/vladimir-smirnov-i-gaz,-i-dva,… (Дата обращения 08.08.2019)

2.         Карасевич В.А., Албул А.В., Акопова Г.С., Биогаз как комплексное решение экономических и экологических задач // Научный журнал Российского газового общества, №2, 2014, с.148-152

3.         В Норвегии появился крупнейший в мире завод по сжижению биогаза –URL: http://gasworld.ru/ru/news/world/v-norvegii-poyavilsya-krupneyshiy-v-mire-zavod-po-sgigeniyu-biogaza… (Дата обращения 08.08.2019)

4.         Кондратенко А.Д., Карпов А.Б., Козлов А.М., Мещерин И.В. Российские малотоннажные производства по сжижению природного газа // Нефтегазохимия, 2016, №4, с. 31-36

Получение биогаза на участке — своими руками. Производство биогаза из навоза

Газпром кузнеца Давыдова попахивает навозом

Сельский житель из Липецкой области навострился добывать «голубое топливо» из коровьих лепешек

Газета Комсомольская правда от 18 ноября 2000 года.

На берегу пруда в селе Вышнее Большое убого торчат пеньки срубленных деревьев: едва наступают холода, местные жители хватаются за топоры. А семья Давыдовых уже пять лет отапливает свой дом почти дармовым газом. «Голубое топливо» она добывает на собственном подворье. Но не из подземного месторождения, а из… ямы с навозом! За сырьем далеко ходить не надо. Давыдовы, как все в округе, держат корову, бычка, свиноматок. Без живности в деревне нынче пропадешь: колхоз здешний почил в бозе. Много чего на селе недостает, а вот, пардон, дерьма — навалом. Кузнец Юрий Давыдов нашел отходам замечательное применение — соорудил биогазовую установку.

— У моего мужика руки золотые, — не нахвалится жена Людмила Петровна.
Живут Давыдовы в вычурном двухэтажном строении, сразу бросающемся в глаза на фоне неприметных изб. По вечерам все семейство не на печке греется, а собирается у камина.

Энергетическую проблему Давыдов решил так. Вырыл большую яму. Уложил в нее огромные бетонные кольца: сам отливал! Накрыл ее железным колоколом весом в тонну. Трубы в сторону от агрегата отвел. А потом собрал у всех соседей навоз, заполнил пахучей массой установку и стал ждать. Соседи поначалу подумали, что он спятил.

— За раз надо пять тонн говна, — безо всяких там словесных изысков, по-простецки, описывает мне технологический процесс Людмила Петровна. — Уже через несколько дней купол начинает наполняться биогазом. Летом, когда жарко, дело быстрее идет, зимой чуть помедленнее. Если газ не стравливать, может здорово рвануть! Один раз я замешкалась, так купол из-под земли на полтора метра вышел.

Давыдовы сначала собственным газом баньку отапливали, еду на нем поросятам варили, а потом и в дом его провели. Шестилетний сынишка Славка бегает зимой по комнатам в шортиках и босиком: тепло!

— Юрка мой — сам себе Газпром, — улыбается его жинка. Слух об удивительной установке разнесся далеко за пределы села Вышнее Большое. Местный Левша свое ноу-хау в секрете не держит:

— А что тут хитрого? Не мною замечено, что навоз выделяет метан.

Юрий — самоучка. Никто его кузнечному делу и прочим премудростям не учил. В молодости вел он в школе уроки труда, будущая жена Людмила была его ученицей.

— Он опять что-нибудь удумал, непоседа, — шепнула мне напоследок Людмила Петровна. — Двор перекопал. Вроде теперь свет из ветра получать собирается…

Светлана ТУРЬЯЛАЙ.
(Наш соб. корр.).
Липецкая область.
Фото автора и Александра ЕЛЕЦКИХ.
На снимке: Липецкий умелец и его «мини-завод».
На снимке: Чертеж биогазовой установки

Сделай сам

Получение биогаза в домашних условиях

Смешать 1,5 тонны коровьего навоза и 3,5 тонны сгнившей листвы, ботвы и прочих отходов.

Добавить в смесь воды до 60 — 70 процентов влажности.

Заложить смесь в яму и с помощью змеевика разогреть до 35 градусов. Дальше смесь начнет бродить и без доступа воздуха сама разогревается до 70 градусов.

Время производства газа из навоза — две недели.

Чтобы купол под давлением газа не слетел с ямы, к нему с помощью тросов необходимо прикрепить противовес.

В день установка вырабатывает до 40 кубометров «голубого топлива». Пяти тонн смеси ей хватает на шесть месяцев.

P.S. Если вы считаете, что данную информацию стоит сообщить другим, поделитесь в соцсетях:

Ещё ссылки по теме:

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

Биогаз — производство и использование

Удорожание и планомерное сокращение исчерпаемых природных запасов углеводородов заставляет всё чаще задумываться о производстве и использовании альтернативных способов  топлива. Одним  из наиболее популярных,  на сегодняшний день,  является так называемый  биогаз, получаемый из органических отходов.

Что такое биогаз и в чем его преимущества

Биогаз – смесь 55–75% метана, 25–45% углекислого газа и небольшого количества водорода, сероводорода и других газов, полученная в результате жизнедеятельности бактерий при разложении биомассы. Основной полезной составляющей данного био топлива является метан, при сжигании которого выделяется 20–25 МДж энергии, примерно столько же, сколько при сгорании 1,5 кг угля.

Основное достоинство биогаза в том, что получают его из органического мусора. Таким образом,  решаются сразу две задачи: утилизация пищевых отходов и получение сравнительно недорогого и энергоемкого топлива. Образующиеся при производстве биогаза отходы также идут в дело – их используют в качестве удобрений. Ещё одно преимущество такого подхода – экономия природных ресурсов и сокращение выделения вредных свалочных газов в атмосферу.

Технология получения биогаза

На сегодняшний день известно более 60 различных технологий получения биогаза, различающихся видами и соотношением используемых компонентов, а также схемой переработки и конструкцией оборудования. В основе же так или иначе лежит процесс, суть которого заключается в последовательном разложении биомассы тремя группами бактерий – гидролизными, кислотообразующими и метанообразующими.

Основным элементом любой биогазовой установки является реактор – герметичная емкость, в которой происходит вышеописанный процесс. При этом в результате реакции в верхней части резервуара образуется биогаз, из которого в дальнейшем выделяют метан, а в нижней скапливается отработанная масса, пригодная для использования в качестве удобрения.

Для того, чтобы процесс образования биогаза происходил успешно и эффективно, необходимы определенные условия. В частности  необходимо поддерживать температуру в емкости не менее 30 С. Масса в нем должна постоянно перемешиваться, а удаляемая отработанная часть своевременно замещаться новыми отходами. Немаловажное значение имеет и состав поступающей на переработку биомассы.

Какие отходы используются для получения биогаза

Соотношение веществ в составе биомассы напрямую влияет на количество и скорость образующегося биогаза, а также содержание в нем метана. Наилучший эффект достигается при сочетании фекальных осадков, пищевых и растительных отходов сельскохозяйственной и деревообрабатывающей промышленности. Однако простейшую установку для изготовления биогаза вполне можно изготовить и использовать в частном доме или на даче. Так называемые семейные биогазовые установки активно используют в Индии, Непале, Вьетнаме и других странах. По сути,  они являются более современным вариантом компостных ям, в которые складируются образующиеся в домашнем хозяйстве в результате жизнедеятельности домашнего скота и людей отходы.

В Европе биогаз производят в промышленных масштабах. Такую возможность обеспечивает создание соответствующей инфраструктуры на аграрных предприятиях и очистных сооружениях. Лидером в этой области является Дания, здесь биотопливо обеспечивает 18% от всех энергозатрат. Биогазом отапливают более половины европейских птицеферм, где они производится, а в Швейцарии его используют в качестве топлива для более чем 10% общественного транспорта.

В России биогазовые установки пока используются недостаточно активно, хотя ресурсов для производства биотоплива предостаточно: ежегодно в стране образуется до 300 миллионов тонн органических отходов. Их переработка потенциально позволяет произвести около 90 миллиардов кубометров биогаза.

В то же время кое-где в нашей стране уже взяли эту идею на вооружение. Так, в Курьяновских очистных сооружениях весь выделяемый из сточных вод осадок сбраживается в метантенках при температуре 53 С, что позволяет получать биогаз с содержанием метана до 65%. Это топливо используется на местных мини-ТЭЦ. Таким образом, чтобы поспособствовать увеличению количества производимого в РФ биотоплива, москвичам необязательно собирать свою установку – достаточно утилизировать максимум органического мусора через канализацию, установив дома измельчитель пищевых отходов.

 

 

Биогаз из куриного помета — AgroBiogas

Активное развитие биогазовых технологий начиналось со сбраживания отходов животноводства, в частности птицеводства. Далее – несколько примеров создания закрытых безотходных циклов производства и достижения энергетической независимости предприятиями, что стало возможным за счет внедрения биогазовых станций.

История начала стремительных темпов развития биогазовых технологий берет начало с 1973 года и искусственно созданного тогда нефтяного кризиса. А еще за несколько лет до того начались активные поиски альтернативных источников энергии, тогда появилась одна из первых биогазовых станций, построенная фермером-любителем и основным сырьем для нее стал, что интересно, птичий помет. Результат его «попытки» оказался впечатляющим, ведь он начал эксплуатировать газовый котел на производимом биогазе из куриного помета. Это стало одним из показательных в тот период примеров достижения уровня полной энергонезависимости за счет органических отходов, генерируемых на предприятии: биогазовое производство покрывало свои энергетические потребности, а также потребности обогрева помещений фермы. Еще одним знаковым примером реализации биогазовых технологий и создания закрытого безотходного и энергонезависимого цикла производства является предприятие по производству яичных макаронных изделий в Германии (Бургенланд).  Так, холдинг, объединяющий птицефабрику, кормопроизводство и завод яичных макаронных изделий с более чем 50-летней историей, в 2010 году построил биогазовую станцию, сырьевой базой для которого стали органические отходы предприятий холдинга, а также отходы соседних фермерских хозяйств. Положительный эффект реализации данного проекта не заставил себя долго ждать, ведь местная концентрация поставщиков сырья позволяла избежать затрат и воздействия на окружающую среду при существующих поставках сырья на длинные расстояния. Решение о строительстве биогазовой станции было принято, несмотря на идею утилизации в основном птичьего помета и сопутствующих отходов агропромышленного комплекса с последующим использованием образующегося биогаза для обеспечения энергетических потребностей, как электрических, так и тепловых, для производства макаронных изделий. В основу процессов биогазового производства заложен трехступенчатый процесс анаэробного сбраживания, то есть без доступа кислорода. Первый метантенк служит приемным резервуаром для куриного помета, травы, силоса кукурузы, зерна и других сельскохозяйственных отходов. Здесь субстраты перемешиваются, насыщаются бактериальной микрофлорой, здесь же происходит частичное расщепление целлюлозных, гемицеллюлозных соединений и лигнина. Далее смесь субстратов относительно низкой вязкости, перекачивается во второй резервуар, где происходит первая ступень энергетического расщепления органического вещества. После чего частично сброженный субстрат перекачивается в третий метантенк на следующие две недели, с последующим выгрузкой сброженного субстрата в резервуар-хранилище. Биоудобрения, которые образовались в результате анаэробного сбраживания, с щелочным показателем кислотности на уровне 7,8, частично используются в качестве рециркулята для перемешивания в первом, приемном резервуаре, а остаток — готовое к внесению под культуры высококачественное биоудобрение.

Горячая вода и горячий воздух из органических отходов предприятия

Образование биогаза происходит во всех метантенках. Он собирается трубопроводами и закачивается в буферный газгольдер объемом около 300 м³. Произведенный биогаз служит топливом для двух 12-цилиндровых двигателей внутреннего сгорания, к каждому из которых подключен генератор мощностью 360 кВт.

Охлаждение и отработанное тепло двух комбинированных теплоэлектростанций нагревает воду в двух контурах до 95 и 130 ° С. Горячий воздух направляется на процессы основного производства. Горячая вода применяется для поддержания постоянной температуры процесса анаэробного сбраживания отходов, производственных цехов предприятия и курятников.

Электроэнергией предприятия холдинга также обеспечивает биогазовая станция, а излишки подаются в сеть. Таким образом реализуется закрыт безотходный цикл производства.

По данным Научно-исследовательского института возобновляемой энергетики, внедрение биогазовой станции холдингом позволяет экономить около 1100 тонн CO₂ по сравнению с предыдущей ситуацией. А на производстве одной пачки яичных макарон предприятие снижает выбросы углекислого газа более чем на 80 кг СО₂.

Внедрение технологий утилизации органических отходов предприятия — это ответственное обращение с органическими отходами, получение энергетического урожая для обеспечения собственного производства энергетическими источниками и замещения ископаемых источников энергии возобновляемыми, в соответствии с нуждами процессов, а также получение высококачественных биоудобрений, внесение которых обеспечивает устойчивое улучшение состояния почв и качества урожаев.

Биогаз для чайников, стр. №8

Еще один неявный вывод из всего вышеописанного: себестоимость и стоимость обслуживания биогазовой установки растет нелинейно с ростом ее пропускной способности, а потенциальный доход – линейно, а иногда и скачкообразно. Таким образом, потенциал окупаемости и прибыльности у больших биогазовых установок выше, чем у малых за счет более высокой удельной производительности на единицу вложенных средств и большего разнообразия выпускаемой продукции.

8. Делаем сами.

Если Вы являетесь владельцем или сотрудником крупного предприятия с большим количеством органических отходов или просто человеком с большими деньгами и опять-таки источником органических отходов, то вряд ли Вы лично займетесь строительством биогазовой установки. Самое большее, что Вы сделаете – это найдете подходящего производителя биогазовых установок и поручите работу по проектированию, строительству и запуску установки ему. Но если хозяйство у Вас маленькое, денег – кот наплакал, а применить передовые технологии переработки органических отходов очень хочется, то стоит для начала перейти из статуса «чайника» в статус «продвинутого пользователя». Для облегчения этой задачи написана эта книга и эта глава, в частности. Ниже будут приведены примеры самых распространенных в мире конструкций малых биогазовых установок, некоторые из которых можно сделать буквально «на коленке».

8.1. «Китайская» яма.

Такое название для описываемой конструкции я выбрал, потому что очень часто в литературе по биогазу такую конструкцию упоминают, как использовавшуюся еще тысячу лет назад в Китае. Конечно, правильнее было бы назвать ее «подземной биогазовой установкой для теплого грунта».

Эта конструкция примечательна тем, что в ней нет никаких движущихся деталей, а сырье движется по ней самотеком. Конструкция состоит из входной трубы, герметичной ямы-реактора, выходной трубы для биогаза, выходной трубы для шлама и буферного накопителя шлама.

К верхнему отверстию входной трубы стекается по канавкам сырье. Обычно применяется жидкий навоз (смесь навоза с мочой), стекающий из расположенного рядом стойла для содержания домашних животных, а также из туалета. Естественно, что высота расположения таких сборников фекалий немного больше высоты расположения горловины приемной трубы, чтобы фекалии свободно стекали в приемную трубу. Входная труба косо опускается вниз под землю, и входит в стенку реактора ниже уровня субстрата в реакторе. Получается гидравлический затвор, который пропускает внутрь реактора свежий субстрат, но не выпускает биогаз. Конечно, часть биогаза, генерирующаяся в толще субстрата точно под входным отверстием в стенке реактора, поднимаясь вверх, попадает в это отверстие, движется дальше по входной трубе и улетучивается в воздух. Но этими потерями можно пренебречь. Выходная труба выходит из противоположной стенки реактора почти от самого его днища и косо поднимается вверх. Наверху она входит снизу в емкость в форме открытого сверху параллелепипеда. Верхние края этой емкости должны быть расположены ниже горловины входной трубы. Из этой емкости должен быть проложен «аварийный» сток в более низкорасположенную лагуну или яму. Реактор в нижней части имеет цилиндрическую форму, а верх реактора выполнен в форме купола-полусферы. Из вершины купола выходит трубка для отвода биогаза.

Стенки труб, реактора и буферного накопителя должны быть укреплены так, чтобы не разрушаться под давлением грунта или субстрата и должны не пропускать сквозь себя субстрат. Верхняя часть купола реактора должна быть выполнена так, чтобы сквозь нее не просачивался биогаз. Раньше это делалось из кирпичей, раствора и специальной штукатурки. Сейчас обычно применяют бетон и полимеры.

Размер (объем) реактора подбирают в соответствии с объемом ежесуточных фекальных стоков. Этот объем также зависит от температурного режима. Если температуры грунта вокруг реактора не опускается ниже 300C, то внутри реактора будет происходить анаэробное брожение в мезофильном режиме. Длительность цикла такого брожения лежит в пределах двух-четырех недель. Соответственно, объем реактора должен быть больше 14 суточных доз стоков. Если температура в глубине земли составляет 20-250С, то будет происходить психрофильное брожение. В этом случае объем реактора надо удвоить.

Процесс протекает следующим образом:

Фекальные стоки стекают по входной трубе в реактор. При этом аналогичное количество шлама поднимается со дна реактора и выталкивается в буферную емкость через выходную трубу. В процессе брожения выделяется биогаз и поднимается под свод купола реактора. Если через выходную биогазовую трубу к потребителю поступает меньше газа, чем его вырабатывается, то уровень субстрата в реакторе понижается, а во входной трубе и буферной емкости – повышается. Давление биогаза задается разностью уровней в буферной емкости и в реакторе. Купол реактора при этом условно можно назвать газгольдером. Рабочий объем этого газгольдера будет равен разнице объемов субстрата в реакторе в вернем и нижнем положении, в промежутке между которыми давление биогаза будет лежать в заданных пределах. Обычно для различных газовых горелок и котлов необходимо давление газа 0,013-0,030 атм, или 13-30 см водяного столба. В принципе можно допустить и давление до 0,050 атм, если его выдержит конструкция установки, потому что скорость истекания биогаза можно подрегулировать вентилем или редуктором.

Поскольку плотность субстрата близка к плотности воды, то можно считать, что разница уровней в реакторе и в буферном накопителе должна составлять 13-50 см.

Для того, чтобы давление биогаза внутри реактора не превысило верхнюю границу 0,05 атм, необходимо предусмотреть клапан, который стравит биогаз, если его давление превысит это значение. Как Вы понимаете, тысячу лет назад не было автоматических механических клапанов, калиброванных на заданное давление. Но задача, тем не менее, имеет простое решение. Верхний срез отверстия соединения входной трубы с реактором делается на высоте на 50 см ниже вершины стенок буферной емкости. Тогда, когда давление биогаза растет, уровень субстрата в реакторе понижается, поднимая уровень субстрата в буферной емкости. Излишек субстрата выливается из буферной емкости. Когда уровень субстрата внутри реактора опускается ниже верхнего среза отверстия входной трубы, излишек биогаза выходит наружу через входную трубу.

Для того чтобы избежать возможности попадания субстрата в биогазовую трубу, необходимо, чтобы уровень слива из буферной емкости находился ниже точки выхода биогазовой трубы из реактора, то есть, ниже вершины купола реактора. Поэтому, такие подземные реакторы удобно располагать на склоне, чтобы избежать лишних земляных работ.

При нормальной эксплуатации шлам из буферной емкости ежедневно вычерпываю в объемах, соответствующих объему принятых фекальных стоков. Шлам используют в качестве биоудобрения.

Конструкция эта достаточно простая, не требует дефицитных материалов. Но работать она будет только в теплом климате. Даже если сделать стенки такого реактора в виде термоса, чтобы теплоизолировать их от окружающего грунта, мы не сможем полностью исключить отток тепла в холодное время года. При падении температуры внутри реактора ниже 200C выделение биогаза практически прекратится.

Также у этой конструкции есть недостаток – на дне реактора постепенно скапливается песок, или прочие тяжелые осадки. Поэтому время от времени такой реактор надо вскрывать и чистить. Как Вы сами понимаете, во-первых, это усложняет конструкцию реактора, а во-вторых, сама процедура чистки – весьма грязная и трудоемкая.

8.2. Гибкий ферментатор.

Вторая достаточно древняя и простая конструкция – гибкая «кишка», расположенная в яме или свободно лежащая на земле. На концах такой «кишки» делаются входная и выходная трубы, через которые поступает субстрат и сливается шлам. Буферная емкость для шлама уже не нужна. Важно только, чтобы слив из выходной трубы находился ниже горловины заливной трубы. Такая труба тоже служит одновременно реактором и газгольдером. Но рабочий объем газгольдера в такой системе может быть очень большим. Если кишку выложить просто на ровную поверхность, субстрат будет пытаться растекаться в стороны внутри кишки, натягивая ее стенки, а они, в свою очередь будут создавать давление в биогазе внутри кишки. Таким образом, давление биогаза внутри кишки будет задаваться уровнем субстрата внутри нее. А этот уровень, в свою очередь будет зависеть от длины кишки, ее диаметра и объема субстрата внутри нее. Объем субстрата задается уровнем слива из выходной трубы. Рабочий объем газгольдера этого реактора будет очень большим, приемлемое давление биогаза будет поддерживаться в очень широких пределах изменения объема биогаза внутри кишки. Поэтому такая конструкция хорошо подходит для летнего периода, когда потребность в биогазе возникает эпизодически.

Страницы:

Деньги за пластик, биогаз и философия лагом: почему Швеция — самая экологичная страна мира

К 2040 году Швеция планирует полностью перейти на возобновляемые источники энергии.

Шведы уже научились перерабатывать 99% бытовых отходов и ездить на биотопливе. Татьяна Теплова побывала там и узнала, какие экопривычки стоит позаимствовать, а эксперт проекта «Ноль отходов» Антонина Евтешина прокомментировала, насколько эти инициативы эффективны.

Вторая жизнь

Старые вещи, переставшие приносить радость, вряд ли когда‑нибудь отправятся на помойку или в ящик для переработки. В шведском языке презрительное «б/у» заменили на модное «секонд-хенд». Почти в каждом крупном городе можно найти магазины с товарами, бывшими в употреблении: одежда, аксессуары, бытовая техника, мебель, предметы декора, посуда, книги и журналы.

Если шведу понадобился подсвечник, сначала он попробует найти его в секонд-хенде и только в случае неудачи поедет в магазин за новым.

Секонд-хенд в Швеции — не блошиный рынок и не магазин для малоимущих. Вещи аккуратно сложены и развешаны по рейлам, предварительно прошли химчистку и ремонт. Ассортимент магазинов пополняется местными жителями, чтобы избежать лишней транспортировки и сократить углеродный след.

Как в России:

Антонина Евтешина: «Повторное использование вещей, в том числе одежды, — хороший способ рационального расходования ресурсов, которые тратятся при производстве. Кроме того, за счет этого сокращается объем отходов.

В России тоже развивается культура секонд-хендов. Жители больших городов все чаще обмениваются ненужной, но хорошей одеждой на своп-вечеринках. Существует также несколько проектов, которые собирают ношеную одежду, часть продают, чтобы окупить затраты, а остальное перераспределяют нуждающимся. Это фонд „Второе дыхание“, благотворительный магазин „Спасибо“, проект „Лепта“ и другие. В секонд-хенд-магазинах этих проектов можно найти классные вещи.

Кстати, продажа и покупка б/у предметов с рук через сервисы типа „Авито“ и „Юла“ — это тоже вторая жизнь вещей и вклад в сокращение отходов. Особенно если новых владельцев находят бытовая техника и гаджеты. По данным ООН, в мире производится до 50 миллионов тонн электронных и электрических отходов в год, что превышает вес всех когда‑либо созданных коммерческих авиалайнеров. Только 20% из них официально перерабатывается».

Аренда, шеринг и ремонт вместо помойки

Самая действенная мера по борьбе с отходами по философии zero waste — отказ от покупок или сокращение потребления. Шведское правительство активно стимулирует ремонт старых вещей вместо покупки новых. Так, можно получить налоговый вычет, если вы решили отремонтировать старый холодильник, а не выкинуть его и купить новый. Компании, осуществляющие такой ремонт, также платят меньшую налоговую ставку.

Недавно в стране появился сервис аренды вещей Hygglo, созданный по принципу Airbnb. На прокат можно взять бытовые приборы и инструменты, которые понадобятся всего один раз. Дрель, стремянка или шуруповерт обойдутся дешевле новых, не вредят природе и сэкономят место в кладовке. Владелец получает до 80% стоимости аренды, остальное идет на покрытие расходов сервиса и страховку занимаемой вещи.

Как в России:

Антонина Евтешина: «Сервисы по обмену и ремонту вещей тоже постепенно развиваются в России. Уже существуют группы в соцсетях типа „стройшеринг“ и „крафтшеринг“, где обмениваются товарами для ремонта и рукоделия. Все больше появляется сервисов по ремонту одежды и обуви, а также открываются мастерские по покраске и реставрации мебели. Ведь необязательно выбрасывать старую, но любимую вещь, если ее можно обновить».

Подробности по теме

Трубочки, пакеты, стеклобой — что можно сдавать в переработку, а что нет: сложный тест

Трубочки, пакеты, стеклобой — что можно сдавать в переработку, а что нет: сложный тест

Осознанный сервис

Ежедневная уборка и смена хрустящих простыней — это не про шведские отели. Даже местные пять звезд не гнушаются написать в приветственном письме: «Уважаемые постояльцы, если вы хотите, чтобы мы убрали ваш номер, повесьте эту бирку на дверь. Пожалуйста, прежде всего подумайте о природе». И ведь действительно, дома мы не убираемся и не меняем постельное белье каждый день, так почему нужно делать это в гостинице. Мера позволяет экономить на персонале в несезон: пустующие номера убираются реже.

В кафе и ресторанах Швеции вам подадут ровно по одной бумажной салфетке на человека. Если понадобится еще, всегда можно попросить. Но у диспенсеров с салфетками всегда стоит предупреждение: «Не берите, пожалуйста, больше, чем вам нужно».

Как в России:

Антонина Евтешина: «Аналогичные практики можно встретить и в России, как правило, в международных гостиничных сетях. Это позволяет экономить расход воды и энергии».

+1 к карме

Статистика безжалостна: треть всей еды в мире выбрасывается. В результате тратится огромное количество энергии; по оценкам, на пищу, которая еще могла быть употреблена, приходится 8% мировых выбросов парниковых газов. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), количества выбрасываемой еды достаточно, чтобы накормить два миллиарда человек.

В 2016 году группа шведских экоэнтузиастов придумала стартап Karma. Приложение предлагает купить еду или продукты, которые рестораны и магазины должны утилизировать, со скидкой до 50%. Заказ можно оформить онлайн и забрать в заведении. Принцип win-win (подразумевает, что все участники сделки одинаково заинтересованы. — Прим. ред.) позволяет компаниям заработать на еде, которую они должны были выкинуть, клиентам — сэкономить. И все это с пользой для природы. По словам создателей приложения, за все время им удалось спасти 1 200 тонн еды.

Как в России:

Антонина Евтешина: «По статистике, в России около половины объема бытовых отходов приходится именно на пищевые отходы. К сожалению, сейчас передача продуктов с истекающим сроком годности из магазинов на благотворительность затруднена из‑за юридических барьеров. Но законодательство планируется пересмотреть в ближайшее время.

В Петербурге развивается стартап „Еда спасет мир“ — ребята уже несколько лет организуют кейтеринг на мероприятия из спасенных продуктов. Кроме того, фонд продовольствия „Русь“ позволяет перераспределять избытки пищевой продукции от производителей на благотворительность. Например, в 2019 году фонд перераспределил почти 6 тысяч тонн продуктов».

В магазин с полными сумками

По пути в супермаркет можно увидеть людей с полными авоськами. Оказалось, в них использованная тара. В каждом шведском супермаркете при входе есть специальный автомат для сбора на переработку стеклянных и пластиковых бутылок и алюминиевых банок.

Процесс автоматизирован, нужно опустить тару в специальное отверстие, за каждую единицу вторсырья аппарат начислит деньги, которые можно сразу же перевести на банковскую карту.

Заботу о переработке и утилизации тары берет на себя производитель товара, а не государство.

Как в России:

Антонина Евтешина: «Использование многоразовой оборотной тары — один из ключевых способов по снижению образования отходов. В России тоже развивается система фандоматов — аппаратов по приему использованной тары. Например, такие установлены в сети магазинов „ВкусВилл“ и „Перекресток“. Однако сданные бутылки отправятся не на повторное использование, а на переработку, а за сдачу начисляются не деньги, а скидка. К сожалению, получить за возврат деньги нельзя из‑за несовершенства законодательства. Поддержать требования создания единой системы залоговой тары можно, подписав петицию Greenpeace».

На работу на велосипеде

Студенческая Уппсала, январь, на улице –3, кое-где лежит снег. На велопарковке в центре города — месиво из железных рам, рулей и кожаных сидений, нежно обернутых влагозащитными чехлами. Велосипед в Швеции — это не спорт и не развлечение, а самое настоящее средство передвижения. Ни дождь, ни снег, ни минус за окном не мешают местным ездить на велосипеде на работу, за покупками, в университет, спортзал. Климатические трудности компенсируются удобством и экономией денег. В двух шагах от велопарковки — насос для подкачки шин. На Центральном вокзале Уппсалы двухколесный транспорт можно оставить на крытой отапливаемой парковке. Здесь же расположены веломойка и веломастерская. Однако велосипед — транспорт не только для студентов. Многие работодатели поощряют экологичный транспорт, предлагая сотрудникам велопарковки, душевые и специальные раздевалки.

Подробности по теме

Как Гринпис пять дней искал пластик в дикой природе без электричества и воды. И нашел его

Как Гринпис пять дней искал пластик в дикой природе без электричества и воды. И нашел его

Биогаз и альтернативные источники энергии

«На парковке для электроавтомобилей мест уже нет, но вы можете припарковаться платно, на местах для обычных машин», — с сожалением информирует портье отеля в Гетеборге. Популярность электрокаров в Швеции, конечно, обусловливается экономическими факторами: не надо платить за парковку и топливо, которое здесь куда дороже, чем в континентальной Европе. При этом с 2018 года при покупке электрокара можно получить компенсацию до 6 тысяч евро. Неэкологичный транспорт, наоборот, облагается дополнительным налогом. На электрокарах ездят чиновники и депутаты парламента, топ-менеджеры и владельцы бизнесов.

Электроавтомобилями и электробусами в Москве мало кого удивишь, а как насчет биотоплива? В Швеции уже наступило будущее. На биогазе ездит общественный транспорт, грузовые и служебные автомобили.

Энергия, получаемая из органических отходов, отапливает шведские квартиры и предприятия.

Такие меры стимулируют жителей собирать компост отдельно и не выбрасывать пищевые отходы.

Как в России:

Антонина Евтешина: «Получение биогаза из отходов решает сразу несколько проблем — это помогает снизить рост свалок и использование ископаемого топлива. И то, и другое способствует сокращению выбросов парниковых газов в атмосферу. В России пока мало установок по получению биогаза из отходов, но они есть. Например, метан из осадков сточных вод производят в Набережных Челнах, на Северной аэрационной станции Екатеринбурга, на Курьяновских и Люберецких очистных сооружениях Москвы».

Fika

Шведский ритуал уже хорошо известен за пределами страны: кофе, булочка с корицей или кардамоном, встреча с друзьями, коллегами или просто время наедине с собой и передышка в середине рабочего дня. Однако и в этом шведы остаются верны экопринципам. Во время ритуала не принято брать кофе с собой, пить на бегу по дороге в офис. Фика — процесс заземления, успокоения и неторопливого отдыха за вкусным напитком в красивой керамической чашке.

Философия лагом

Кажется, отношение шведов к природе, их прорыв в экотехнологиях — во многом заслуга жизненной философии и национального характера. «Ровно столько, сколько нужно» — так описывает национальную идею автор бестселлера «Лагом. Шведские секреты счастливой жизни» Элизабет Карлссон. Эта философия сближает шведов с принципами zero waste, где на первом месте стоит сокращение потребления, минимализм и стремление к гармонии. Отказ от лишнего, покупка качественных вещей, которые прослужат долго, отказ от одноразового пластика — основа образа жизни и мышления шведов. Большинство шведских экопривычек родом из народа: их создают и пропагандируют простые люди, владельцы бизнесов, активисты, при помощи маленьких шагов они стараются сделать мир чище. И только потом эти идеи подхватывают на уровне государства.

Подробности по теме

«Натуральный не значит безопасный»: как не стать жертвой экомаркетинга

«Натуральный не значит безопасный»: как не стать жертвой экомаркетинга

Как производится биогаз? | Гасум

Биогаз производится путем переработки различных видов органических отходов. Это возобновляемое и экологически чистое топливо, изготовленное на 100 % из местного сырья, которое подходит для различных целей, включая топливо для дорожных транспортных средств и промышленное использование. Воздействие производства биогаза на экономику замкнутого цикла дополнительно усиливается органическими питательными веществами, извлекаемыми в процессе производства.

Биогаз можно производить из самых разных видов сырья (сырья).Наибольшую роль в процессе производства биогаза играют микробы, питающиеся биомассой.

Переваривание, осуществляемое этими микроорганизмами, приводит к образованию метана, который можно использовать локально или преобразовать в биогаз, эквивалентный по качеству природному газу, что позволяет транспортировать биогаз на большие расстояния. В процессе также производится материал, содержащий органические питательные вещества, и его можно использовать в таких целях, как сельское хозяйство.

Этапы производства биогаза

Биогаз производится с использованием хорошо зарекомендовавшей себя технологии в процессе, включающем несколько стадий:

1. Биологические отходы измельчаются на более мелкие кусочки и сгущаются, чтобы подготовить их к процессу анаэробного сбраживания. Сульрификация означает добавление жидкости к биоотходам, чтобы облегчить их переработку.

2. Микробы нуждаются в тепле, поэтому биоотходы нагревают примерно до 37 °C.

3. Фактическое производство биогаза происходит путем анаэробного сбраживания в больших резервуарах в течение примерно трех недель.

4. На заключительном этапе газ очищается (обогащается) путем удаления примесей и углекислого газа.

После этого биогаз готов к использованию предприятиями и потребителями, например, в сжиженном виде или после закачки в сеть газопроводов.

Превращение различных материалов в газ

Производство биогаза начинается с поступления сырья на биогазовую установку. Можно использовать широкий спектр твердого, а также шламоподобного сырья.

Материалы, подходящие для производства биогаза, включают:

• биоразлагаемые отходы предприятий и промышленных объектов, например излишки лактозы от производства безлактозных молочных продуктов

• испорченные продукты из магазинов

• биоотходы, образующиеся у потребителей

• шлам с очистных сооружений

• навоз и полевая биомасса от сельского хозяйства

Материал обычно доставляется в приемную яму биогазовой установки на грузовике или автомобиле для утилизации отходов.

Доставка твердых материалов, таких как биоотходы, затем подвергается дроблению, чтобы сделать их консистенцию как можно более однородной. В этот момент вода, содержащая питательные вещества, полученные на следующем этапе производственного процесса, также смешивается с исходным сырьем, чтобы снизить долю твердых веществ примерно до одной десятой от общего объема.

Это также происходит, когда любые нежелательные небиоразлагаемые отходы, такие как пластиковая упаковка просроченных пищевых отходов из магазинов, отделяются от смеси.Эти отходы доставляются на завод по переработке отходов, где они используются для производства тепла и электроэнергии. Биомасса, прошедшая суспензирование, смешивается с биомассой, доставляемой в виде суспензии на биогазовую установку и закачивается в резервуар предварительного ферментации, где ферменты, выделяемые бактериями, расщепляют биомассу до еще более тонкой консистенции.

Затем биомасса дезинфицируется перед поступлением в биогазовый реактор (метастер). При дезинфекции любые вредные бактерии, обнаруженные в материале, удаляются путем нагревания смеси до температуры выше 70 °C в течение одного часа.После санитарной обработки масса перекачивается в главный реактор, где происходит производство биогаза. Санитарная обработка дает возможность использовать удобрение в сельском хозяйстве.

Биомасса превращается микробами в газ

В биогазовом реакторе начинается микробное действие, и биомасса вступает в постепенный процесс ферментации.

На практике это означает, что микробы питаются органическими веществами, такими как белки, углеводы и липиды, и их переваривание превращает их в метан и углекислый газ.

Большая часть органического вещества распадается на биогаз — смесь метана и углекислого газа — примерно за три недели. Биогаз собирается в сферическом газгольдере с верхней части биогазовых реакторов.

Дигестат, используемый в качестве удобрения или садовой почвы

Остаточные твердые вещества и жидкости, образующиеся при производстве биогаза, называются дигестатом. Этот дигестат поступает в постдигестерный реактор, а оттуда далее в резервуары для хранения. Дигестаты хорошо подходят для таких целей, как удобрение полей.

Дигестаты также можно центрифугировать для разделения твердых и жидких частей.

Твердые дигестаты используются в качестве удобрений в сельском хозяйстве или в ландшафтном дизайне, а также могут быть превращены в садовую почву в процессе созревания, включающем компостирование.

Дигестаты центрифугируют для получения достаточного количества технологической воды для суспензирования биоотходов в начале процесса. Это помогает сократить потребление чистой воды. Жидкость после центрифугирования богата питательными веществами, особенно азотом, которые можно дополнительно отделить с помощью таких методов, как технология отпарки, и использовать в качестве удобрений или источников питательных веществ в промышленных процессах.

Чистый биогаз помогает двигаться к обществу с низким уровнем выбросов углерода

Газ уже готов для нескольких применений прямо из газгольдера биогазовой установки. Однако перед закачкой в ​​сеть газопроводов или использованием в качестве топлива для транспортных средств он все равно пройдет очистку.

В этом процессе очистки газ фильтруется и направляется в колонны, где очищается каскадной водой при определенном давлении и температуре. Вода эффективно поглощает углекислый газ и соединения серы, содержащиеся в газе.

Биогаз также можно очищать другими способами, например, пропуская его через фильтры с активированным углем для удаления примесей.

Конечный очищенный биогаз, закачиваемый в газовую сеть, содержит не менее 95% и обычно около 98% метана. Обогащенный биогаз по-прежнему содержит пару процентов углекислого газа, так как его дальнейшее отделение от метана нерентабельно, не говоря уже о целесообразности использования газа. Биогаз тщательно осушается перед закачкой в ​​газовую сеть, чтобы предотвратить образование конденсата в зимних минусовых условиях.

Произведенный биогаз можно использовать для заправки коммунальных транспортных средств, городских автобусов или частных автомобилей. В то же время газ служит свидетельством тех практических действий, которые ведут нас к низкоуглеродному обществу будущего.

Как сделать биогаз за 5 простых шагов — Новости Матери-Земли

Многие люди пытались сделать биогаз своими руками и разочаровались после того, как им не удалось произвести горючий газ. С моей первой записью в блоге я хотел бы начать с самого начала.В этой статье не говорится о выходе газа или о том, для чего можно использовать биогаз, она представляет собой базовое введение в пять необходимых условий для создания легковоспламеняющегося биогаза в первую очередь и, надеюсь, побуждает нескольких людей, которые потерпели неудачу, попробовать еще раз.

Я могу гарантировать читателю, что биогаз работает, и работает отлично. Древние ассирийцы использовали биогаз для обогрева своих ванн в 3000 г. до н.э., знаменитые газовые лампы викторианской Англии работали на биогазе, в Швеции все городские автобусы работают на биогазе, а сегодня около 50 миллионов домохозяйств в Китае используют биогаз. Нет никаких технических причин, по которым каждый дом в мире уже не использует биогаз для приготовления энергии и немного электроэнергии. Провал любого проекта по производству биогаза, большого или малого, является результатом нарушения одного или нескольких из этих пяти легко запоминающихся шагов.

Микроскопические организмы, производящие биогаз, известные как Archaea , являются одними из древнейших форм жизни на Земле. Они предшествовали кислородной атмосфере планеты — намного меньше дышащей кислородом и поглощающей CO ₂ растительной жизни — на холодную 3.5 миллиардов лет. Это миллиард с буквой «Б». Археи не являются бактериями, они генетически ближе к человеку и другим животным (эукариотам) и образуют свое собственное царство животных. Поскольку около 500 миллионов лет назад атмосфера Земли стала преимущественно кислородной, археи оказались изолированными в немногих оставшихся безвоздушных местах, таких как стоячие болота, глубокие океаны, пещеры и горячие источники и, конечно же, желудки позвоночных. Чтобы создать биогаз, мы должны воссоздать условия, в которых архей процветают в природе.

5 шагов к приготовлению биогаза в домашних условиях

В следующей таблице представлены пять этапов создания легковоспламеняющегося биогаза, и я подробно расскажу о каждом из них. Биогаз воспроизводится в специальном герметичном резервуаре, называемом анаэробным метантенком. Конструкция анаэробного варочного котла определяет первые три этапа.

 

Шаг 1. Герметичная среда. Пакет Ziploc можно использовать для анаэробного варочного котла. Трудность возникает из-за попытки добавить свежий материал, не пропуская кислород в систему.Наиболее распространенным методом создания варочного котла с непрерывным потоком является форма «чайник» или «P-ловушка». Большинство биогазовых установок представляют собой некоторые варианты формы этого чайника.

 

Шаг 2. Археи любят воду. При загрузке метантенка следует учитывать содержание воды в загружаемом в него материале. Кочан салата, например, кажется нам очень твердым, однако он на 98% состоит из воды. В сушеном рисе всего 14% воды. Независимо от размера вашего варочного котла, «Правило 40-50-10» — это простое эмпирическое правило, которому нужно следовать, чтобы получить правильный объем: сорок процентов материала, остальную часть варочного котла заполните водой, за исключением 10% свободного пространства.

 

Шаг 3. Хорошая аналогия для размышления о температуре и анаэробном пищеварении: ваша температура подобна педали газа вашего автомобиля. Чем больше вы на него наступите, тем быстрее ваш метантенк превратит отходы в газ. Однако, как и нажатие на педаль газа, за это следуют последствия. Чем теплее ваш биореактор, тем археи, разлагающие ваши отходы, становятся более хрупкими и подверженными неожиданному сбою.

 

Температуру можно контролировать несколькими способами.В Китае варочные котлы обычно закапывают под землю и строят гораздо больше, чем нужно. Таким образом, они могут быть перегружены в зимние месяцы для поддержания постоянной добычи газа. В других конструкциях над ними используются теплицы или круглые дома. Более продвинутые системы включают в себя какой-то теплообменник, который можно обогревать солнечными коллекторами. Независимо от вашей конструкции, избегайте использования биогаза или любого другого топлива для нагрева вашего варочного котла. Убедитесь, что энергия, которую вы используете, представляет собой избыточную энергию, которая может быть потрачена впустую.

Этап 4. Нейтральный pH является важным параметром анаэробного сбраживания, так же как и аэробного компостирования. Если pH измеряется на входе, он будет немного ниже нейтрального — обычно около 5,5 — поскольку свежий материал превращается в кислоты. pH нейтрализуется по мере того, как эти кислоты превращаются в газообразный метан. К тому времени, когда жидкое биоудобрение выйдет из варочного котла, оно должно быть равно 7. Если pH биоудобрения ниже этого значения, это указывает на то, что варочный котел был перегружен и может «закиснуть» или перестать работать. из-за низкого рН.Если рН на входе становится ниже 5,5, необходимо добавить немного древесной золы или извести для буферизации варочного котла. Закисший метантенк не имеет пузырьковой активности и вместо того, чтобы производить газ, вместо этого втягивает в себя воздух. Верхняя часть будет плотно прижата к поверхности жидкости, и если используется воздушный шлюз пивовара, вода из воздушного шлюза будет всасываться в варочный котел. Перезапуск закисшего варочного котла занимает много времени, и в большинстве случаев проще его выгрузить и начать заново.

Шаг 5. Производство биогаза лучше всего при том же соотношении C:N 25:1, что и при аэробном компостировании. Причина, по которой навоз крупного рогатого скота является наиболее распространенным сырьем для биогаза, заключается в том, что навоз крупного рогатого скота имеет идеальное соотношение углерода и азота 25: 1. Навоз крупного рогатого скота является отличным сырьем для начала экспериментов с биогазом. Другие отходы должны быть объединены, как компостная куча.

После этих пяти шагов важно знать, что в течение первых 48 часов для небольшого варочного котла или до пары недель для более крупной варочный котел будет производить только двуокись углерода (CO ₂ ).Углекислый газ, конечно, используется в огнетушителях. Когда вы подносите спичку к газу для проверки на воспламеняемость, она гаснет со слышимым шипением и струйкой черного дыма. Когда биогаз начнет поступать, шипение и черный дым исчезнут, и вы почувствуете отчетливый запах «тухлых яиц» сероводорода (H ₂ S). Этот запах является сигналом к ​​тому, чтобы начать захват вашего газа, так как он либо легко воспламеняется, либо скоро станет таковым. Эта «фаза CO ₂ » заставила многих людей отказаться от проектов «сделай сам», которые могли бы воспламениться, если бы они немного подождали.

Ресурсы

Для получения дополнительной информации, потрясающий вводный текст по теме биогаза: Китайское руководство по биогазу , доступное на Amazon и в других магазинах. Это руководство представляет собой англоязычную версию той же брошюры, которую раздали китайским сельским жителям, чтобы построить свои домашние и деревенские биогазовые установки. Наша компания Hestia Home Biogas предлагает научный комплект биогаза, который включает в себя все необходимое для производства небольшого, но полезного количества легковоспламеняющегося биогаза для демонстраций в классе.Так же, как домашний пивовар варит пиво или вино, чтобы добиться нужного вкуса, лучший способ научиться делать биогаз — это практика. Награды перевесят трудности, когда вы впервые зажжете синее пламя биогаза. С помощью этой волшебной формулы вы можете создавать экологически чистые возобновляемые источники энергии, где бы вы ни находились.

---

Все блоггеры сообщества MOTHER EARTH NEWS согласились следовать нашим Правилам ведения блога и несут ответственность за точность своих сообщений. Чтобы узнать больше об авторе этого поста, нажмите на его ссылку в верхней части страницы.

Энергия из мусора: как сделать биогаз | Научный проект

Анаэробный означает отсутствие кислорода. Так как же пищевые отходы гниют без кислорода? При анаэробном разложении бактерии, которым нравится такая среда, расщепляют пищевые отходы. Эти бактерии существовали задолго до появления растений!

Когда бактерии разлагают органические отходы, в процессе выделяется метан и другие газы, такие как двуокись углерода .Эти газы известны как биогазы и могут использоваться в качестве источника энергии. В этом эксперименте вы узнаете, как производить биогаз, создавая анаэробную среду, и увидите, насколько эффективны различные виды фруктов и овощей, когда речь идет о создании метана.

Сколько метана производят различные виды пищевых отходов?

• 5 майларовых баллонов
• 5 бутылок содовой
• Клейкая лента
• Воронка
• Перманентный маркер
• Лук-пюре
• Пюре из черники
• Протертый салат
• Отбеливатель
• Чайная ложка
• Воронка
• Старые кухонные весы
• Блендер

1. Сначала приготовьте фруктовые и овощные пюре. Одну за другой измельчите в блендере полстакана черники и половину луковицы. Взвесьте их и убедитесь, что у вас одинаковый вес черничного и лукового пюре.
2. Теперь сделайте пюре из листьев салата эквивалентного веса.
3. Наконец, пюрируйте еще половину луковицы. Взвесьте его, чтобы убедиться, что он такого же веса, как и первая половина, и отложите в сторону все протертые фрукты и овощи.
4. Пометьте разные бутылки несмываемым маркером. Наклейте один Контроль , один Отбеливатель , один Черника , один Лук и один Салат .
5. Поместите одну порцию протертого лука с ½ чайной ложки отбеливателя в один контейнер и залейте водой доверху. Поместите майларовый шар сверху и прикрепите его к концу бутылки с помощью клейкой ленты.
6. Теперь создайте другие контейнеры. Используйте воронку, чтобы поместить чернику в один контейнер, обычный лук в другой и салат в третий. Наполните каждый контейнер доверху водой и добавьте в каждый по майларовому воздушному шару. Оставьте контрольный контейнер пустым и прикрепите к нему воздушный шар.
7. Следите за воздушными шарами и, если возможно, фотографируйте их. Посмотрите, что произойдет с воздушными шарами в течение следующей недели, и используйте это время, чтобы выдвинуть гипотезу. Что происходит с предметами в бутылках? Почему?

Воздушные шары над черникой и луком будут надуваться сильнее всего. Через несколько дней после надувания шары начнут сдуваться.

Некоторые фрукты и овощи выделяют гораздо больше метана, чем другие, и ученые до сих пор пытаются понять, почему.Лук побеждает большинство овощей, а черника и бананы хороши, если вы ищете фрукты, богатые газом. Контрольная бутылка и бутылка с отбеливателем не давали большего баллона. Это потому, что отбеливатель убивает анаэробные бактерии.

Почему шарики сжались? Если вы используете традиционные воздушные шары, они могут сжаться из-за утечки газов через поры, но даже если вы используете майлар, воздушные шары сожмутся через несколько дней. Почему? Сначала получаемый газ будет теплым из-за процессов, происходящих внутри баллона.Через несколько дней газы в шариках остынут и сожмутся, поэтому шарики станут меньше.

Если бы мы просто выбрасывали эти газы в атмосферу, они способствовали бы изменению климата, поскольку углекислый газ и метан являются парниковыми газами . Однако при использовании биогаз может быть полезным источником энергии из мусора. Свалки, очистные сооружения и другие места, где происходят анаэробные процессы, могут быть созданы для сбора биогаза, который можно использовать вместо угля, нефти или других ископаемых видов топлива для производства энергии.

Отказ от ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для ознакомления только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких Информация. Получая доступ к идеям проекта научной ярмарки, вы отказываетесь и отказаться от каких-либо претензий к Образованию.com, которые возникают из-за этого. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и проектным идеям научной ярмарки покрывается Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, включая ограничения об ответственности Education.com.

Настоящим предупреждаем, что не все проектные идеи подходят для всех отдельных лиц или во всех обстоятельствах. Реализация любой идеи научного проекта следует проводить только в соответствующих условиях и с соответствующими родителями. или другой надзор.Чтение и соблюдение мер предосторожности всех материалы, используемые в проекте, является исключительной ответственностью каждого человека. За дополнительную информацию см. в справочнике по научной безопасности вашего штата.

Что действительно необходимо для работы биогаза?

Введение

Эта технология, конечно, не нова, и она интенсивно исследовалась во время энергетического кризиса/бума 1970-х годов в зависимости от того, на какой стороне рынка находилась та или иная сторона рынка. По мере падения цен на нефть и газ в 1980-х годах резко упал интерес к производству биогаза из органических остаточных материалов, известных в некоторых кругах как «органические отходы».Это представляет собой один из ключевых факторов, который необходимо учитывать при планировании и оценке биогазовых систем. Производство биогаза не является дешевым источником энергии, однако внедрение технологии анаэробного сбраживания дает ряд ценных продуктов, некоторые из которых в современном обществе получили признание, а некоторые нет. Плюсы и минусы производства биогаза в Канаде будут дополнительно обсуждаться в контексте роста отрасли в отдельных регионах страны и в сравнении с усилиями, предпринимаемыми в отдельных странах-членах ЕС.

Что такое биогаз?

Анаэробное сбраживание (AD) — это естественный микробный процесс, который превращает органический материал в смесь метана, двуокиси углерода и газовых примесей в теплой среде без кислорода, следовательно, анаэробное сбраживание. Многие побочные продукты, полученные в результате первичного сельскохозяйственного производства или пищевой промышленности, подходят для лечения БА. Навоз скота является предпочтительным сырьем, но, как правило, имеет относительно низкую энергетическую плотность по сравнению с такими продуктами, как отходы пищевой промышленности или скотобойни, или энергетическими культурами, такими как кукуруза или силос зерновых культур.Технология AD довольно широко используется в пищевой промышленности, поскольку потоки отходов от этих операций часто имеют высокую концентрацию (высокая биологическая потребность в кислороде) и их трудно перерабатывать. Обработка на биогазовой установке снижает мощность остаточного потока, обеспечивая более эффективное осветление, а продукт АД-обработки (биогаз) служит источником тепловой или электрической энергии на месте. Это представляет собой одну из тех беспроигрышных ситуаций, которые часто обсуждаются в связи с технологиями рационального использования окружающей среды: «эффективно очищайте свои отходы и получайте энергию для усилий».

Прошлое и текущее внедрение технологий во всем мире

Активная анаэробная очистка веками использовалась различными обществами. Столетия назад китайцы использовали глубокие конусообразные выровненные ямы для хранения навоза животных и человека, пищевых отходов и других органических веществ, а также собирали выбрасываемый газ метан для использования в качестве топлива для приготовления пищи и отопления. Этот подход применялся на протяжении веков, и сегодня в Китае, Индии и других развивающихся странах работают тысячи семейных варочных центров.В недавнем прошлом лондонские уличные фонари были построены как продолжение городской подземной транспортной сети сточных вод, а «болотный газ», который выбрасывался из канализации, сжигался, чтобы освещать путь вечерним прохожим.

Мировой энергетический кризис 1970-80-х годов привнес в современный промышленный мир анаэробную переработку отходов, поскольку цены на нефть и природный газ достигли рекордного уровня. За этот период в Северной Америке было построено более 100 биогазовых установок, многие из которых до сих пор стоят как пережитки усилий, но лишь немногие продолжают производить полезный биогаз.Эти ранние установки вышли из строя из-за ряда факторов, включая чрезмерные или плохо продуманные инженерные усилия, отсутствие понимания сложностей эксплуатации биогазовой установки и / или физических, химических и биологических процессов, происходящих в анаэробном реакторе.

В дополнение к техническим проблемам, с которыми столкнулись первые пионеры AD, когда цены на углеводородное топливо вернулись к ценам до введения ОПЕК нефтяного эмбарго, первоначальный интерес к совершенствованию концепции промышленного производства энергии из биогаза в значительной степени уменьшился.

Несмотря на игнорирование обществом экологических (стоимостных) преимуществ, которые могут обеспечить системы AD, эта концепция не была полностью утеряна в 1980-х годах. Многие люди, участвовавшие в первоначальном продвижении AD в Северной Америке, продолжали работать над совершенствованием технологии, несмотря на низкие цены на нефть, уголь и газ. Ранние программы, такие как AgSTAR, совместные усилия министерств окружающей среды, энергетики и сельского хозяйства США, способствовали установке биогазовых установок на фермах в качестве демонстрационных и учебных площадок.Совсем недавно программа «Когенерация энергии из сельскохозяйственных и бытовых отходов» Министерства сельского хозяйства и продовольствия Канады предоставила финансирование ряду канадских биогазовых установок для сбора данных о производительности системы, чтобы убедиться, что биогазовые установки могут эффективно работать в холодном северном климате Канады.

Многие европейские страны успешно вступили в современную эпоху экологически чистого производства энергии, разработав эффективную политику использования возобновляемых источников энергии. Германия, несмотря на наличие больших запасов угля, на сегодняшний день является мировым лидером в области проектирования и строительства биогазовых установок.Другие европейские страны, такие как Дания, Австрия, Швейцария, Италия и Ирландия, последовали примеру Германии, внедрив политику, придающую должное значение производству энергии из биогаза, что стимулировало значительные инвестиции в этот сектор.

Заставить биогаз работать

Чтобы определить политику, денежные стимулы и/или экономические условия, в которых может развиваться процветающая биогазовая промышленность, важно рассмотреть, как биогаз закрепился в показательных регионах по всему миру.

Политика

Политика является чрезвычайно важным фактором в развитии успешного биогазового сектора в данном регионе. Управление выбросами парниковых газов играет все более важную роль в разработке политики и является одним из ключевых аргументов в пользу разработки политики в области энергетики на основе биогаза. Повышенные тарифы на покупку электроэнергии, полученной из биогаза, часто включают несколько центов за киловатт-час, произведенный, чтобы отразить сокращение выбросов парниковых газов в результате обработки органических остаточных (отходов) продуктов с использованием анаэробного сбраживания.Часто директивные органы заинтригованы способностью биогазовой системы превращать неприятно пахнущие продукты в качественные удобрения и возобновляемые источники энергии.

Германия является наиболее распространенным примером того, как можно стимулировать процветающую биогазовую промышленность с помощью политики использования возобновляемых источников энергии. Стремясь исключить ядерную энергию из системы производства электроэнергии, Германия придавала большое значение целому ряду возобновляемых источников энергии и установила тарифы на покупку электроэнергии, которые отражали затраты на производство каждого типа возобновляемой энергии по отдельности .Первоначальные льготные тарифы на электроэнергию из биогаза не создали достаточных стимулов для противодействия широкому внедрению производства электроэнергии на биогазе, а скорее способствовали строительству небольшого числа крупных промышленных объектов. Несмотря на успех с точки зрения наращивания производства биогаза, последующие пересмотры законов о возобновляемых источниках энергии позволили построить гораздо меньшие биогазовые установки, генерирующие мощности 100-250 кВтч, а также небольшие независимые производители электроэнергии для эксплуатации биогазовых установок в прибыльном положении.

На сегодняшний день в Германии установлено около 1200 МВт мощностей по производству биогаза. В настоящее время работает более 4000 систем AD, многие из которых предназначены для работы с использованием энергетических культур из биомассы, таких как силос из кукурузы или озимой ржи, что значительно повышает выходную мощность по сравнению с системами, использующими только навоз.

Денежные поощрения

Как правило, существует два варианта поддержки биогазовой промышленности, которые были приняты ведущими странами мира в области биогаза: поддержка цен на энергию из биогаза, как описано выше, или удешевление производства энергии за счет субсидирования затрат на строительство.

Германия приняла решение поддерживать рост сектора возобновляемых источников энергии за счет обязательных тарифов на покупку электроэнергии или льготных тарифов. Тамошние законодатели разработали Закон о возобновляемых источниках энергии, который установил конкретные правила, которым должны были следовать немецкие коммунальные предприятия. Эти правила включали в себя заранее определенную ставку льготного тарифа, которая в некоторых случаях для операторов биогазовых установок приводит к оплате почти 0,28 канадских долларов (CAD) за произведенный кВтч. В Законе также говорилось, что, если возобновляемая энергия производится, у коммунальных предприятий не было другого выбора, кроме как купить ее — не задавая вопросов и не споря о покупной цене.

Несколько канадских провинций внедрили программы покупки возобновляемой энергии, которые будут применяться к производству энергии из биогаза. Покупные цены или стимулы для пополнения могут варьироваться от низкой 0,04 канадских долларов за кВтч до высокой 0,14 канадских долларов за кВтч за мощность, передаваемую в сеть в периоды пикового потребления.

Базирующаяся в США программа AGSTAR предоставила безвозмездное финансирование для развития биогазовых установок в США. Ряд государственных программ также был разработан на основе варианта стимулирования на основе грантов, однако в последнее время произошли изменения в разработке льготных тарифных ставок для производства энергии из биогаза в Мичигане и других штатах. Онтарио, Альберта и Манитоба в гораздо меньшей степени в настоящее время предлагают стимулы на основе грантов, а также льготные тарифы для стимулирования строительства биогазовых установок в своих регионах.

Постоянно развивающиеся программы торговли выбросами углерода не следует сбрасывать со счетов как потенциальный источник дохода при анализе осуществимости биогазовой установки. Предприятие на 600 свиноматок, расположенное в Ред-Дир, Альберта, будет производить достаточно биогаза для непрерывной работы генератора мощностью 50 кВт. В таблице 1 представлен краткий анализ величины компенсации выбросов углерода, которая может быть получена путем установки биогазовой установки на ферме на 600 свиноматок.

Таблица 1. Снижение выбросов парниковых газов и оценка стоимости биогазовой установки
	Базовый уровень выбросов ПГ (MT CO2e)	Выбросы парниковых газов (MT CO2e)	Сокращение выбросов парниковых газов (MT CO2e)	Значение компенсации углерода*
Метан (Ч5)	640	40	600	$9000
Закись азота (N2O)	500	350	150	$2250
Итого	1140	390	750	$11250
* Из расчета 15 долл. /т CO 2 e

Экономическая реальность

Где уголь, там и дешевая энергия! Некоторым, безусловно, трудно подумать о том, чтобы платить по крайней мере 11 канадских долларов за МВтч, если не 14-17 канадских долларов за МВтч за электроэнергию, произведенную на биогазе, когда регионы, потребляющие уголь, могут похвастаться ценой 4 канадских доллара за МВтч за энергию, доставляемую на дом.Однако редко учитываются скрытые затраты на производство «грязной энергии», а истинные экономические реалии просто не сообщаются. Электростанции, работающие на угле, производят постоянные выбросы ртути, двуокиси азота и серы, твердых частиц и, конечно же, двуокиси углерода в виде выбросов парниковых газов. Применение платы за ухудшение состояния окружающей среды или оценка затрат системы здравоохранения на борьбу с респираторными заболеваниями, связанными с выбросами при сжигании угля, является чрезвычайно сложной задачей. К сожалению, общество, кажется, вполне счастливо признать, что производство невозобновляемой энергии сопряжено с социальными и экологическими издержками, и просто продолжает платить 0 канадских долларов. 04 за кВтч в счете за электроэнергию каждый месяц. Если общество хочет, чтобы поддерживающие технологии, такие как анаэробное пищеварение, закрепились, оно должно стать менее самодовольным и поставить ценность там, где она должна быть. Чистая вода и чистый воздух будут поддерживать динамичную экономику, несмотря на более высокие затраты на энергию. Если статус-кво энергетической системы не изменится, наши провинциальные и федеральные бюджеты все чаще будут расходоваться на лечение людей и окружающую среду, в которой мы живем, а не на поддержку качественного жизненного опыта для граждан Канады.

Биогазовые электростанции в таких провинциях, как Квебек, Манитоба и Британская Колумбия, будут напрямую конкурировать с гидроэнергетикой за долю на рынке электроэнергии. Несмотря на значительное поголовье скота и значительное количество доступного биогазового сырья (навоза), эти провинции также могут похвастаться обширными гидроресурсами, одним из наименее дорогих доступных источников электроэнергии. Поддержка посредством соответствующей разработки политики имеет важное значение в этих регионах, если ожидается, что биогазовая промышленность будет процветать.

Несмотря на то, что при обсуждении возможности производства возобновляемой энергии довольно часто упускается из виду, энергоэффективность будет чрезвычайно важна для успеха биогазовой промышленности. Эксперты по управлению энергопотреблением широко понимают, что отдельные канадцы потребляют примерно в два раза больше энергии, чем необходимо для обеспечения нынешних стандартов жизни. Если бы потребители предприняли соответствующие шаги для сокращения потребления энергии на половину текущего потребления, потребители энергии могли бы позволить себе платить вдвое больше за электроэнергию без увеличения стоимости жизни.Биогазовые установки, вероятно, усеяли бы всю провинцию, если бы отпускная цена на энергию из биогаза увеличилась до 20 канадских долларов за МВтч — цена, вполне разумная, если бы концепция энергоэффективности была тесно принята правительствами и потребителями энергии.

Заключение

Не существует однозначного решения «Заставить биогаз работать». На сегодняшний день краеугольным камнем успешной биогазовой промышленности были государственные программы и разработка политики, а не экономические реалии. Это не означает, что биогазовая энергетика не может конкурировать на чисто экономической основе, но конкурирующие источники энергии должны подвергаться такому же экономическому анализу полного жизненного цикла, включая как прямые, так и косвенные затраты, что часто дискредитирует зарождающуюся отрасль распределенной биогазовой энергетики. .

В заключение предлагаются следующие преимущества обработки органических остаточных продуктов анаэробным сбраживанием, каждое из которых имеет социально-эколого-экономическую выгоду, которая может быть или не быть оценена в долларах:

• увеличение инвестиций в инфраструктуру сельских сообществ
• создание рабочих мест в сельской местности и увеличение муниципальных налоговых поступлений
• снижение потерь в линиях электропередач за счет более распределенного производства электроэнергии
• сокращение выбросов парниковых газов при производстве возобновляемой энергии и улучшенное управление отходами
• улучшение круговорота питательных веществ (удобрений) для растений, снижение стока питательных веществ и потерь при выщелачивании
• все более разнообразный и надежный сектор возобновляемых источников энергии

Биогаз, скорее всего, не станет автономным, финансово жизнеспособным источником энергии, пока этим преимуществам не будет присвоено надлежащее значение.

Декабрь 2008 г.

Центр данных по альтернативным видам топлива: Производство возобновляемого природного газа

Этот грузовик для перевозки молока заправляется на возобновляемой газовой станции. Фото с ampCNG

Возобновляемый природный газ (RNG) — это газ трубопроводного качества, который полностью взаимозаменяем с обычным природным газом и, таким образом, может использоваться в транспортных средствах, работающих на природном газе. RNG — это, по сути, биогаз (газообразный продукт разложения органического вещества), обработанный до стандартов чистоты.Как и обычный природный газ, RNG может использоваться в качестве транспортного топлива в виде сжатого природного газа (CNG) или сжиженного природного газа (LNG). RNG квалифицируется как усовершенствованное биотопливо в соответствии со стандартом возобновляемого топлива.

Биометан, который является еще одним термином для этого очищенного топлива трубопроводного качества, относится к биогазу, который также был очищен и подготовлен для удаления или уменьшения содержания неметановых элементов. Биогаз производится из различных источников биомассы с помощью биохимического процесса, такого как анаэробное сбраживание, или с помощью термохимических средств, таких как газификация.При незначительной очистке биогаз можно использовать для выработки электроэнергии и тепла, а также вместо традиционного природного газа для выработки комбинированного электричества и тепла для электростанций, а не для транспортных средств.

Для использования в качестве топлива для транспортных средств биогаз должен быть обработан до более высокого стандарта чистоты. Этот процесс называется кондиционированием или модернизацией и включает удаление воды, двуокиси углерода, сероводорода и других микроэлементов. Полученный RNG, или биометан, имеет более высокое содержание метана, чем сырой биогаз, что делает его сравнимым с обычным природным газом и, таким образом, подходящим источником энергии в приложениях, где требуется газ трубопроводного качества, например, в транспортных средствах.

Полный список проектов по улучшению качества газа для закачки в трубопроводы или использования в качестве автомобильного топлива см. в Базе данных по возобновляемому природному газу, разработанной и поддерживаемой Аргоннской национальной лабораторией.

Биогаз со свалок

Полигоны захоронения отходов — это специально отведенные места для захоронения отходов, собранных с жилых, промышленных и коммерческих предприятий. По данным U.S., мусорные свалки являются третьим по величине источником выбросов метана, связанных с деятельностью человека.S. Агентство по охране окружающей среды (EPA). Биогаз со свалок также называют свалочным газом (СГ), так как процесс сбраживания происходит в земле, а не в анаэробном метантенке. По данным EPA, по состоянию на сентябрь 2021 года в США действовало 548 проектов по переработке биогаза. Однако в большинстве этих проектов для производства электроэнергии используется биогаз, а не транспортные средства, работающие на природном газе.

Узнайте об этих проектах по транспортировке альтернативного топлива на свалочном газе:

Биогаз от животноводства

Системы регенерации биогаза на животноводческих предприятиях могут использоваться для производства RNG. Навоз животных собирается и доставляется в анаэробный реактор для стабилизации и оптимизации производства метана. Полученный биогаз можно перерабатывать в ГСЧ и использовать для заправки транспортных средств, работающих на природном газе, или для производства электроэнергии.

По состоянию на август 2017 года на коммерческих животноводческих фермах в США работало около 250 систем анаэробного сбраживания. Большинство этих объектов используют биогаз для производства электроэнергии. Несколько ферм используют биогаз для производства топлива для транспорта, в том числе Hilarides Dairy в Калифорнии и Fair Oaks Farms в Индиане.База данных AgSTAR Агентства по охране окружающей среды предоставляет дополнительную информацию об использовании таких систем в Соединенных Штатах.

Биогаз от очистки сточных вод

Биогаз может быть получен путем сбраживания твердых частиц, удаляемых в процессе очистки сточных вод. По оценкам EPA, этот биогазовый потенциал составляет около 1 кубического фута метанового газа на 100 галлонов сточных вод. Согласно исследованию, опубликованному Национальной ассоциацией агентств чистой воды, Фондом исследований водной среды и Федерацией водной среды, энергия, вырабатываемая на очистных сооружениях США (СОСВ), потенциально может удовлетворить 12% национального спроса на электроэнергию.Это также может стимулировать производство ГСЧ для использования в транспортных средствах.

В Соединенных Штатах насчитывается более 16 000 очистных сооружений, но только около 1300 из них имеют анаэробные метантенки, а 860 из них имеют оборудование для использования биогаза на месте. Станция очистки сточных вод Джейнсвилля в Висконсине является примером установки, использующей биогаз для производства RNG для использования в транспортных средствах.

Другие источники биогаза

Другие источники биогаза включают органические отходы промышленных, институциональных и коммерческих предприятий, таких как производство продуктов питания и оптовые торговцы, супермаркеты, рестораны, больницы и учебные заведения. Узнайте о городе Перрис, штат Калифорния, биореакторе, который производит достаточно ГСЧ, чтобы заправлять их парк из 900 автомобилей.

Биогаз также может быть получен из лигноцеллюлозного материала (например, растительных остатков, древесной биомассы и специальных энергетических культур) путем термохимической конверсии, совместного сбраживания и сухой ферментации. Эти технологии находятся в стадии разработки в Европе, с ограниченным применением в Соединенных Штатах.

Как сделать биогазовую установку «Проект научной ярмарки» Пошаговая инструкция

биогазовая установка и труба

20-литровая бутыль в качестве биогазовой установки и шинная камера, используемая в качестве резервуара для хранения газа

Концепция биогазовой установки, анаэробного дигестора

Цель этого проекта — найти способы производства биогаза из альтернативных источников, используя наши местные ресурсы.Это может помочь учащимся освоить основы анаэробного пищеварения и производства газа различными органическими кухонными отходами. Основная задача состоит в том, чтобы спроектировать, изготовить и испытать простой метантенк и систему сбора газов. Можно проверить различные аспекты процесса анаэробного пищеварения.

Справочная информация  Биогазовая установка

Что такое биогаз?

Он известен как источник возобновляемой энергии и состоит в основном из метана (60-70%) и смеси CO2 (двуокись углерода), h3S (сероводород), Nh4 (аммиак) и SO2 (двуокись серы).Этот газ образуется, когда биологическое вещество (обычно коровий навоз) разлагается в среде, где бактерии не содержат кислорода.

Он был популярен в качестве источника энергии более 200 лет. Для производства биогаза человек должен сначала построить анаэробный (без кислорода) метантенк или закрытый резервуар (обычно сделанный из стали), в котором содержатся определенные типы органических веществ. отходы размещаются для бактерий, чтобы разложить их. В окружающей среде он естественным образом вырабатывается в глубоких почвах, на дне озер и водно-болотных угодьях.

Меры предосторожности!

Биогаз в основном состоит из метана, он очень взрывоопасен и опасен. Вокруг варочного котла не должно быть открытого огня или электрических предметов. Некоторые элементы и молекулы, присутствующие в биогазе, могут вызвать удушье. Дигестор следует размещать в хорошо проветриваемом помещении. После работы с варочным котлом или любыми органическими веществами этот человек должен ВСЕГДА тщательно мыть руки большим количеством воды с мылом.

Углекислый газ вызывает удушье при вдыхании его человеком.Тяжелая форма h3S может повредить легкие и другие ткани, участвующие в дыхании. Нам понадобится биомасса, чтобы сделать анаэробный реактор. Например, коровий навоз, скошенная трава с почвой или любые другие отходы, коровий навоз служит стартером для производства биогаза.

Для правильной работы варочного котла необходимы определенные условия. Например, соотношение воды и биомассы должно быть от 1 до 5. pH этой смеси всегда должен оставаться около 7, кислый или щелочной уровень pH убьет газообразующие бактерии. Температура от 0°C до 69°C, более высокая производительность составляет от 29°C до 60°C.Высокая продуктивность будет при температуре 35°С.

Небольшое количество свежей биомассы следует добавлять ежедневно, чтобы иметь достаточное количество свежих бактерий для производства большого количества биогаза. После этого шага встряхните метантенк (хорошо встряхните, если это маленькая бутылка), чтобы смешать биомассу с водой. Рекомендуемое время для самодельного проекта — минимум 2 недели.

Примечание. При использовании навоза любого животного помните: НЕЛЬЗЯ ДАВАТЬ АНТИБИОТИКИ ЖИВОТНОМУ!!

Как сделать биогазовую установку

Материалы и оборудование

• • Посевной материал для ферментации
  • Сырье для варочных котлов Навоз животных, овощи)
  • 20-литровая канистра для воды
  • Пластиковая трубка 1/4″ – возможное использование в системе сбора газов
  • Покрышка среднего размера для хранения газа
  • Ванна для смешивания исходной воды
  • Труба ПВХ 3/4″ 2. 5 футов
  • Т-образный клапан
  • Клапан
  • Суперклей
  • Мелкий песок
  • Паяльник
  • Краска черного цвета

Схема биогазовой установки Скачать схему биогазовой установки

Скачать схему биогазовой установки

Процедура:

Сделайте биогазовый реактор в соответствии со схемой, если вы не можете понять, вы можете посмотреть следующее видео (Обратите внимание, что видео на языке урду, но вы можете включить субтитры.

---

Немного фото во время строительства биогазовой установки в 2012 году

Хасан, Хабаб и СанаХасан, Хабаб Хина и Сана с биогазовой установкойПроделывание дырки в бутылкеХабаб проделывает дырку в бутылке раскаленным железомХабаб проделывает дырку в бутылке раскаленным железомХасан проделывает дырку в бутылке горячим паяльником

Важное примечание:

Биогазовая установка является метантенком и включает производство легковоспламеняющегося газа метана при строительстве прототипа, помните о следующих мерах предосторожности

• Контейнер должен быть герметичным, так как мы знаем, что это метантенк, перерабатывающий биологические отходы анаэробно (строго в отсутствие воздуха).
• Не используйте прозрачные или полупрозрачные контейнеры. Если он прозрачный, покрасьте его в черный цвет, потому что он сохраняет постоянную температуру, солнечный свет  стимулирует рост водорослей, которые замедляют производство биогаза.
• Используйте стандартные газовые фитинги (например, газовые трубы, газовые насадки), поскольку это легковоспламеняющийся газ
• Использование навоза в соответствии с размерами контейнера (т.е. в случае 20-литрового контейнера предписано 18 или 17 л смеси в соотношении 50% навоза и 50% воды)
• Впервые.использовать навоз животных после любых других биологических отходов, которые могут включать отходы растений; сушеный навоз, сушеные листья, бумагу и т.д. Но с учетом того, что их необходимо смешать в соотношении 50% с водой и хорошо встряхнуть.

Посмотрите видеоинструкцию по этой биогазовой установке 

20-литровая бутыль в качестве биогазовой установки и шинная камера, используемая в качестве резервуара для хранения газа 20-литровая бутыль в качестве биогазовой установки хранение биогазовой установки с помощью шинной камеры

ПОДАЧА В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

• Оставьте выпускное отверстие открытым во время кормления в метантенке, чтобы навозная жижа (переваренная смесь навоза и воды) вытекала из выпускного отверстия.
• Первое производство биогаза поднимается медленно, так что наберитесь терпения, производство газа может занять целую неделю.
• Добавьте один литр свежего корма, состоящего из биологических отходов и воды в пропорции 50%, в автоклав, чтобы поддерживать его в хорошем рабочем состоянии.
• Дешевле, эффективнее и безопаснее хранить биогаз – использовать старые камеры для покрышек. (например, камера велосипедной шины или камера автомобильной шины в соответствии с размерами варочного котла)

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ

• Избегайте прямого контакта биогазового реактора с солнечными лучами.
• Избегайте высоких температур (ни слишком жарко, ни слишком холодно)
• Не должен выходить за пределы перепадов температур 30С – 40С.
• Соблюдайте все меры предосторожности при тестировании биогаза, при тестировании биогаза не приближайте лицевую сторону клапана.
• Если вы не находите никаких результатов после одной недели кормления в биогазовом реакторе. Проверьте трубы на предмет засорения навозом или водой.
• Навоз животных, которым по каким-либо причинам недавно вводили или вводили антибиотики, очень вреден.

 

Видео: Научный проект Строительство биогазовой установки своими руками (анаэробный дигестор)

Фотографии биогазовой установки (анаэробного дигестера) в действии

 

Биогазовая установка (анаэробный дигестер) в действии

Habab idrees с биогазовой установкой (анаэробный дигестер)

Биогазовая установка (анаэробный дигестер) в действии

Биогазовая установка (анаэробный дигестер) в действии

СОЗДАНИЕ ПРОТОТИПА БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ

Биогазовая установка представляет собой метантенк и включает производство легковоспламеняющегося газа метана при строительстве прототипа, необходимо соблюдать следующие предписания.

•  Контейнер, который мы используем, должен быть герметичным, так как мы знаем, что это метантенк, перерабатывающий биологические отходы анаэробно (строго в отсутствие воздуха).
•  Прозрачные или полупрозрачные контейнеры не должны использоваться для этой цели; он должен быть окрашен в черный цвет, потому что он сохраняет постоянную температуру, если солнечный свет проходит через контейнер, это будет способствовать росту водорослей. Это смертельно опасно для производства биогаза.
• Принимая во внимание легковоспламеняющийся газ, в этом проекте необходимо использовать стандартные газовые фитинги.(т.е. газовые трубы, газовые насадки)
• Навоз животных должен использоваться в соответствии с размерами контейнеров, (т.е. в случае 20-литрового контейнера предписано 18 или 17 л смеси в соотношении 50% навоза и 50% воды)
• Впервые. Навоз животных должен использоваться позже для любых биологических отходов, которые могут включать отходы растений; можно использовать сушеный навоз, сушеные листья или даже бумагу. Но с учетом того, что необходимо смешать в пропорции 50% с водой и хорошо взболтать.

ПОДАЧА В МАШИНУ

• Во время кормления в метантенке выпускное отверстие должно оставаться открытым, чтобы навозная жижа (переваренная смесь навоза и воды) вытекала из выпускного отверстия.
• Первое производство биогаза поднимается медленно, так что наберитесь терпения, производство газа может занять целую неделю.
• Ежедневно один литр свежих, правильно смешанных биологических отходов и воды в соотношении 50% должен подаваться в метантенк, чтобы поддерживать метантенк в хорошем рабочем состоянии.
• Более дешевый, эффективный и безопасный способ хранения бензина — использовать старые камеры для шин. (например, камера велосипедной шины или камера автомобильной шины в соответствии с размерами варочного котла)

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ

• Избегайте прямого контакта биогазового реактора с солнечными лучами.
• Избегайте высоких температур (ни слишком жарко, ни слишком холодно)
• Не должен выходить за пределы перепадов температур 30С – 40С.
• Соблюдайте все меры предосторожности при тестировании биогаза, при тестировании биогаза не приближайте лицевую сторону клапана.
• Если вы не находите никаких результатов после одной недели кормления в биогазовом реакторе. Проверьте трубы на предмет засорения навозом или водой.
• Навоз животных, которым по каким-либо причинам недавно вводили или вводили антибиотики, очень вреден.

См. также

Пожалуйста, не стесняйтесь спрашивать об этом проекте

Строительство биогазовой установки на урду | Биогазовая установка ки Тамир

Часто задаваемые вопросы Биогазовая установка:

• Коровий навоз сухой или влажный?

• Как долго можно использовать биогаз для автомобильных покрышек и канистру для воды

• Какова роль обеих труб?

, пожалуйста, посетите https://paksc.организация/сообщество/группы/до-наука-помощь

Через 7-8 лет мы строим видеоурок о строительстве биогазовой или гобарной установки. На этот раз мы используем 60-литровую пластиковую бочку или контейнер. Ссылка на видео Новая биогазовая газовая установка Гобар Видеоурок

Проектирование и изготовление пластикового биогазового реактора для производства биогаза из коровьего навоза

Размеры и материалы конструкции биогазового реактора являются важными факторами, которые необходимо учитывать на этапе проектирования и изготовления.Целью данного исследования является подробный анализ конструкции и изготовления пилотного биогазового реактора из пластмассы размером 2,15 м ³ для производства биогаза. Чтобы установить это, было разработано расчетное уравнение, охватывающее объем варочного котла, впускной и выпускной камер, а также крышки варочного котла с учетом формы варочного котла. Камера сбраживания исследуемого биогазового реактора была изготовлена ​​из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), а входная и выходная камеры были построены из кирпича/цемента.Исследование было мотивировано некоторыми ограничениями, такими как утечка, связанная с предыдущими конструкциями. В настоящем исследовании было проведено испытание вентиляции после изготовления, чтобы убедиться в отсутствии утечек в метантенке. Полученные результаты показали общий объемный выход газообразного метана 2,18  м ³ (54,50%) и выход диоксида углерода 1,77  м ³ (44,25%), что составляет общий выход биогаза 4,00  м ³ . Кроме того, процентная концентрация метана и углекислого газа составила 60% и 30% соответственно.Было установлено, что разработанный пластиковый биогазовый реактор подходит для производства биогаза с использованием коровьего навоза в качестве субстрата.

1. Введение

Для будущей энергетической безопасности и улучшения использования природных ресурсов проблема истощения традиционных энергетических ресурсов, таких как ископаемое топливо, может быть решена за счет использования возобновляемых источников энергии. Среди многочисленных возобновляемых источников энергии и средств их производства находится устойчивое производство биогаза с помощью технологии анаэробного сбраживания [1]. Анаэробное сбраживание представляет собой микробный процесс, при котором органический углерод преобразуется путем последующего окисления и восстановления в наиболее окисленное состояние (CO ₂ ) и восстановленную форму (CH ₄ ). Это биологический путь, который катализируется деятельностью микроорганизмов в отсутствие кислорода [2]. Биогаз представляет собой газообразное топливо, получаемое путем ферментации отходов, которое представляет интерес для производства энергии для электричества, приготовления пищи, отопления и биотоплива для транспортных средств [3, 4]. Производство биогаза путем ферментации отходов дает некоторые дополнительные преимущества, а именно сокращение количества патогенов, неприятного запаха и выбросов метана со свалок, где эти отходы обычно размещаются.Анаэробное сбраживание органических отходов в метантенках происходит в четыре стадии: гидролиз, ацидогенез, ацетогенез и метаногенез в системе, называемой биогазовым метантенком [5]. Эти четыре этапа приводят к производству биогаза, состоящего из метана (55–70%) и диоксида углерода (30–45%) со следами других газов, таких как сероводород, водород и азот [3]. Интересно, что биогаз считается источником топлива с низким содержанием углерода, который представляет интерес для сельских общин в удовлетворении их потребности в энергии для приготовления пищи.

Биогазовые метантенки в основном проектируются и строятся с использованием кирпича, цемента, металлов и железобетона, а в некоторых случаях купол газгольдера состоит из стекловолокна. Эти биогазовые реакторы сталкиваются с некоторыми проблемами, такими как утечки по краям кирпичной конструкции после короткого периода эксплуатации. Есть несколько конструкций биогазовых реакторов, в которых используется армированный пластик; однако часть армированного пластика биогазового реактора портится и образует дыры из-за воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения.Кроме того, эффект коррозии, которая чаще всего возникает в биогазовых метантенках, построенных из металлов, приводит к их выходу из строя. В дополнение к вышеупомянутым ограничениям, строительство биогазового реактора с использованием кирпича или цементного блока является довольно дорогим из-за высокой стоимости труда и материалов. Чтобы преодолеть эти недостатки и проблемы, связанные с различными упомянутыми материалами, в этом исследовании был изучен альтернативный строительный материал. Поэтому, чтобы свести к минимуму высокую стоимость строительства этих предыдущих конструкций, предлагается более рентабельная конструкция.Таким образом, в исследовании использовался полиэтилен высокой плотности (HDPE) для изготовления камеры пищеварения и кирпичи/цемент для строительства входной и выходной камер. Выбор пластика для исследования основан на том, что он не вызывает коррозии, является хорошим изолятором, экономически выгоден и прост в обслуживании. Уникальность настоящего исследования связана с использованием композиционных материалов (кирпич/цемент и пластик). Другим фактором, который отличает настоящее исследование от предыдущего проекта, является испытание вентиляции для обеспечения отсутствия утечек, что приведет к большему выходу и производству биогаза.Внедрение и использование этой технологии с использованием композиционных материалов позволит получать биогаз для исследовательских целей и послужит прекрасным удобрением, используемым в университетской ферме; все это мотивировало необходимость данного исследования. Таким образом, исследование заполняет пробелы в знаниях, существующих в конструкциях биогазовых реакторов, что упрощает рассмотрение композитного материала для конструкции биогазовых реакторов. Целью исследования было спроектировать и изготовить биогазовый реактор с использованием полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) в качестве альтернативного материала конструкции/изготовления.Подробное знание расчетных уравнений и природы материала, используемого в конструкции биогазового реактора, будет полезно для инженера-энергетика, исследователя и академического вклада в развитие биогазовой технологии. Следовательно, цель исследования состоит в том, чтобы сформулировать расчетное уравнение, используемое для конструкции биогазового реактора, и провести вентиляционные испытания для подтверждения отсутствия утечек в реакторе, что обычно не проводилось в предыдущих исследованиях.

2.Исследования по проектированию и изготовлению/конструкции биогазового котла

В этом разделе представлены расчетные уравнения, используемые для определения объема биогазовых котлов от разных авторов, а также материалы, использованные для изготовления и конструкции. Объем метантенка был принят в качестве параметра отклика, поскольку он определяет скорость выхода биогаза. Агу и Игве [6] провели исследование по проектированию и строительству местной биогазовой установки из пластика с целью получения альтернативной энергии из отходов животноводства.Уравнение, рассматриваемое в их исследовании, включает объем шламовой камеры и объем газовой камеры. Объем камеры метантенка (шламовая камера) был рассчитан с использованием

Газовая камера имеет форму усеченного конуса, из которого получена конусообразная форма. Следовательно, объем усеченного конуса был получен из объема большого конуса и малого конуса. Математически это выражается как

. В результате исследования был получен выход биогаза 0,0000053  м ³ с учетом времени удержания 20 дней.Однако в исследовании не сообщался объем биогазового реактора. Белло и Аламу [7] спроектировали и построили метантенк для биогаза, предназначенный для поиска и разработки биогаза в сельских общинах. Объем камеры метантенка ( V dc) был определен с использованием

В то время как объем газовой камеры был рассчитан с использованием

Объем метантенка, как сообщается, составляет 0,048  м ³ с выходом биогаза 0,035  м ³ .Другое исследование разработало и изготовило недорогой пластиковый варочный котел прямоугольной формы, питаемый птичьим и свиным навозом. Математически объем камеры метантенка был определен с использованием

Из уравнения (5) объем камеры метантенка и камеры хранения газа был определен как 0,6 м ³ и 0,4 м ³ соответственно. Таким образом, общий объем биогазового реактора составляет 1 м ³ . Этот метантенк дал выход биогаза 6,66  м ³ за время удержания 30 дней [8].В исследовании Jekayinfa et al. [9] общий объем варочного котла, представленный в уравнениях (6) и (7), был получен из комбинации верхнего цилиндрического объема и нижнего цилиндрического объема варочного котла.

Таким образом, общий объем биогазового реактора составляет 0,265  м ³ . Нванкво и др. [10] спроектировали и изготовили бытовой пластиковый биогазовый реактор. Общий объем метантенка был определен с использованием

. В результате общий объем составил 3,6 м ³ с диапазоном производительности по выходу биогаза 0.50–0,60 м ³ /день с использованием коровьего навоза. В исследовании Mukumba et al. [11] был спроектирован и сконструирован поверхностный цилиндрический биогазовый реактор для выработки биогаза путем анаэробного совместного сбраживания ослиного навоза и растительных отходов. Общий объем метантенка рассчитывали, используя, где объем газосборной камеры = . Объем камеры хранения газа = . Объем ферментационной камеры = . Объем слоя ила = . [11]

Общий объем метантенка 1  м ³ был получен из уравнения (9), что дало примерно 12.98 м ³ биогаза за 30 дней. Рассмотрев предыдущий дизайн и изготовление/конструкцию биогазового реактора от избранных авторов, в Таблице 1 обобщены результаты предыдущих проектов.

9032 9 Тип материала Объем данных Объем Diagester (M 3 ) Feed Accessife Используется Доходность биогаза (M 3 ) Ссылки Пластмасса — Коровий помет + птичьи отходы + свиной помет 0.0000053 Metal 0.048 0.048 Корова навоз + Buffalo Dung 0.035 Bello и Alamu [7] Plastic 0.03 Корова навоза 0,18 Jyothilakshmi и Prakash [12] пластик 1 1 6.66 Anaswara [8] Metal 0.265 Bow Dung 5.20 Jekayinfa et al. [9] Пластик 3,6 Коровий навоз 0,50–0,60 Nwankwo et al. [10] Кирпич/цемент 1 Ослиный навоз + растительные отходы 12,98 Mukumba et al. [11] пластик 2.15 Корова навоза 400 Настоящее исследование

3.Материалы и методы

3.1. Контекст исследования

Биогазовый реактор был установлен в Солнечном парке Уотта Исследовательского центра технологического института Университета Форт-Хейр-Элис, Южная Африка. Географические координаты университета: 32°47′24,48″ южной широты и 26°46′35,02″ восточной долготы. Однако точные географические координаты места исследования следующие: 32°47′1,28″ южной широты и 26°51′15,10″ восточной долготы на высоте 1905 футов, как показано на рисунке 1. Средняя температура участка в летний период (ноябрь–март) составляет от 25°C до 30°C, а в зимний период (май–август) – от 10°C до 15°C. На исследуемом участке годовое количество осадков составляет 713 мм. Варочный котел был установлен в целях исследования, которое служит пилотным исследованием для вовлечения сельского населения. В связи с наличием коровьего навоза на ферме Университета варочный котел питался коровьим навозом.

На рисунке 1 показано географическое положение исследовательского центра.

3.2. Описание и изготовление системы биогазового реактора

Биогазовый реактор настоящего исследования был изготовлен из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП). Он состоит из следующих частей: впускная камера (вход для корма), выпускная камера (удаление переваренных отходов) и камера хранения газа. Входная и выходная камеры были построены из кирпича и цементного раствора, приготовленного на месте из смеси цемента и песка. Входная камера была соединена с камерой метантенка через входной патрубок из ПВХ-трубы диаметром 110 см, наклоненной под углом 28° к вертикали, а выходная камера была соединена с помощью ПВХ-трубы диаметром 300 см. Размеры входной камеры составляли 895 мм и 985 мм по высоте и ширине соответственно, а выходной камеры — 1290 мм по высоте и 1430 мм по ширине. Изготовленный биогазовый реактор был установлен под землей и над землей, как показано на рис. 2. В качестве покрытия входной и выходной камер использовалась четырехсторонняя ровная древесина для предотвращения попадания загрязнений в камеры. Крышка варочного котла была изготовлена ​​из того же пластика HDPE, который мог выдерживать суровые условия окружающей среды и при этом сохранять анаэробные условия.Температуру суспензии и газа контролировали с помощью термопары типа К , вставленной в автоклав через крышку автоклава.

3.3. Подготовка материала

Коровий навоз был собран на молочной ферме Университета Форт-Хейр, и некоторые его образцы были подвергнуты лабораторному анализу. Перед подачей коровьего навоза в варочный котел определяли следующие физико-химические характеристики: общее содержание сухих веществ, летучих твердых веществ, химическое потребление кислорода, теплотворная способность и рН. В табл. 2 представлены физико-химические характеристики коровьего навоза, использованного в исследовании. Перед процессом сбраживания суспензию получали путем разбавления твердых отходов (коровьего навоза) водой в соотношении 1 : 1 (отходы/вода), чтобы обеспечить процентное содержание твердых веществ менее 10%. В биогазовый котел подавали 200 л навозной жижи в первый день, а затем по 50 л каждые три дня. После первого дня кормления газовый клапан оставляли открытым на 72 часа, чтобы обеспечить вытеснение воздуха [13].

Nung значения PH 7.83 при 30 ° C Метод водородного электрода Всего многословных твердых веществ (TS) G / L 130 800 130 800 Alpha 2005 Метод Волатильные твердые вещества (VS) G / L 110 476 110 476 Alpha 2005 Метод Химический спрос на кислород (COD) G /л 42 583 Калориметрический метод Теплотворная способность МДж/г 27. 00 Прямой метод

3.4. Экспериментальная методика и измерения

3.4.1. Объем метантенка

Объем спроектированного и изготовленного биогазового метантенка составляет 2,15  м ³ размера. Общий объем варочного котла учитывал объем горловины варочного котла, на котором была закреплена крышка варочного котла, объем хранилища газа и объем камеры для навозной жижи или ферментации. При изготовлении биореактора учитывался конструктивный расчет горловины биореактора, секции хранения газа и шламовой камеры.После изготовления камеры метантенка фактический объем метантенка определялся путем измерения размеров других компонентов с помощью строительного счетчика. На рис. 3 показан схематический расчет объема биогазового метантенка.

Три формы, используемые для описания различных отсеков биогазового реактора, включают цилиндрическую форму, образующую горловину, сферическую форму (для хранения газа) и форму усеченного конуса шламовой камеры. Объем каждой из этих форм вносил вклад в общий объем биогазового реактора.

При расчете использовались следующие параметры: Количество сторон = 12 сторон Длина каждой стороны нижней ступени = 0,36 м Длина каждой стороны верхней ступени = 0,39 м Длина апофемы нижней и верхней ступени = 0,65 м Высота метантенка = 1,70 м Высота полусферической части = 0,73 м

Сначала, учитывая горловину биогазового метантенка, определяется объем как где r  = 0,15 м, радиус горловины биореактора2, h  = 0,12 м, высота цилиндрической формы.Таким образом, объем горловины варочного котла получился равным 0,01 м ³ .

Во-вторых, для газохранилища объем полусферы = 

Здесь радиус полусферы равен 0,67 м. Следовательно, объем полусферы равен  = 0,64 м ³ . Отсюда объем газохранилища равен 0,64 м ³ .

Наконец, объем навозной или ферментационной камеры рассчитывается исходя из объема усеченной пирамиды, который равен объему большой пирамиды-объему малой пирамиды. Объем пирамиды (большой или малой) рассчитывается как, где ч известны как длина апофемы.

Отсюда объем большой пирамиды =  = 10,86 м ³ .

А объем малой пирамиды =  = 9,37 м ³ .

В результате получается объем усеченного конуса 1,49  м ³ , что соответствует объему шламовой камеры .

Таким образом, общий объем изготовленного биогазового реактора составил 2,15  м ³ , полученный из уравнения (13).

Объем камеры варочного котла был выбран исходя из того, что проект представляет собой варочный котел небольшого размера, который можно использовать для удовлетворения потребностей семьи в приготовлении пищи, поскольку исследование является пилотным исследованием установки биогазового варочного котла в сельских общинах. Другие критерии, учитываемые при выборе объема, включают доступность исходного сырья и время удерживания. Угол, использованный в конструкции, должен был избежать создания прямоугольной формы с углом 90°, что может привести к засорению или мертвой зоне. Это, в свою очередь, может привести к сокращению производства биогаза.Следовательно, камера метантенка была построена под углом 88,14°. Это обеспечит плавный нисходящий поток шлама из входной камеры. В варочном котле использовался непрерывный режим подачи. Несмотря на то, что объем биогазового реактора (2,15  м ³ ) подходит для работы в периодическом режиме, непрерывная подача была предпочтительнее из-за адекватного метаболизма, связанного с ним. Более того, скорость роста бактерий также выше при непрерывном питании по сравнению с периодическим [14], что помогает при производстве биогаза.Схема проектируемого биогазового метантенка представлена ​​на рисунке 4.

3.4.2. Входная и выходная камеры Объем

Геометрическая форма входной и выходной камер построенного биогазового метантенка представляет собой прямоугольную призму. Входная и выходная камеры биогазового реактора были построены немного выше изготовленного реактора для создания давления для увеличения производства биогаза.

Объем впускной камеры = .

Объем выпускной камеры = .

На рис. 5 показаны расчетные объемы входной и выходной камер биогазового реактора и давление, оказываемое на входную и выходную камеры.

3.4.3. Расчет конструкции входной и выходной камер с точки зрения давления

Схематический вид биогазового реактора на рис. 5 иллюстрирует расчет давления, создаваемого входной и выходной камерами.

Допущение 1. Силы во входной и выходной камере равны.Ключи:  = объем входной камеры  = объем выпускной камеры  = объем шламовой камеры  = объем горловины метантенка  = объем газохранилища  = давление во входном баке  = давление в выходном бакеДавление определяется как давление в выходном баке на единицу площади математически определяется как Следовательно, давление в выходном баке определяется выражением, а давление в входном резервуаре определяется выражением На входную камеру под углом 28° к камере метантенка действует равнодействующая сила F ¹ с массой (Mg) нисходящего движения шлама в камеру варочного котла.
Вводя как угол, Делая F предметом формулы дает Из уравнения (17), Подставляя уравнение (18) в уравнение (16), дает Входной патрубок круглого диаметра; следовательно, площадь круга . Где r  = 55 мм.
Площадь выхода  = длина x ширина. Где длина была 300 мм, а ширина 180 мм.
Подставляя эти значения,  =  (что меньше 1). Следовательно,  < 
Из вышеприведенного расчета, при условии, что все силы равны, компонент F во впускной камере будет меньше, чем компонент F в выпускной камере.Это указывает на то, что давление в выходной камере будет больше, чем во входной камере. Следовательно, поскольку газ производился в верхней части биогазового реактора, давление оказывалось в выходной камере. Вот почему объем выпускной камеры больше, чем впускной камеры.

3.4.4. Конструкция крышки варочного котла

Крышка варочного котла изготовлена ​​из того же материала (ПЭВП), который использовался для изготовления варочного котла. Размещение газохранилища над шламовым блоком или камерой метантенка может вызвать нагрузку на крышку. Таким образом, крышка была прочно прикреплена к варочному котлу с помощью тепловой пушки. Кроме того, пластина нижней крышки была зажата, чтобы противостоять любой силе, создаваемой давлением газа. Накладка помогла предотвратить утечку газа. Диаметр накладки 120 мм, шейка пластины 30 мм при толщине 0,5 мм.

3.4.5. Конструкция трубы

Факторы, учитываемые при выборе соответствующего пластикового материала для впускных и переливных труб, следующие:  Тип и размер материала Термическое расширение и воздействие температуры входная труба имеет цилиндрическую форму, а разрывное давление рассчитывалось по следующей формуле: где разрывное давление в фунтах на квадратный дюйм.– предел прочности трубы при растяжении (52 МПа). — минимальная толщина стенки трубы (2,2 мм). средний диаметр (110  мм)

Используя уравнение (21) и подставив значения, расчетное разрывное давление (которое представляет собой разницу между внутренним и внешним давлением) определяется как  = 2,08 psi.

3.4.6. Конструкция газового клапана

Размер газового клапана такой же, как у выпускной трубы газа; однако этот сценарий не всегда выполняется. Обычно размер клапана определяется отверстием клапана и формой плунжера клапана.Скорость потока и ожидаемое падение давления на клапане учитывались при выборе размера газового клапана. Некоторые другие параметры, учитываемые при определении размера газового клапана, зависели от газа и режима потока. Это включает в себя поток газа, ламинарный или турбулентный поток, несжимаемый или сжимаемый поток, эффект неидеального газа и ограничение скорости на выходе для предотвращения ударных волн и шума. В качестве газового клапана использовался шаровой кран.

Учитывая ожидаемое падение давления на газовом клапане, расход газа и размер газового клапана, было применено уравнение Бернулли.

Вводя член потерь на трение, уравнение Бернулли выражается как где K — экспериментально определенный коэффициент, который является коэффициентом потерь на трение газового клапана. Объединение уравнений (22) и (23) даст

Разделив уравнение (24) на и пусть , где – удельный вес шлама.

Пусть коэффициент газового клапана определяется как где уравнение (26) представляет уравнение газового клапана.

3.5. Испытание вентиляции биогазового реактора

Испытание вентиляции было проведено, чтобы убедиться, что спроектированные и изготовленные биогазовые реакторы не имеют утечек.Таким образом, подземные и надземные метантенки были проверены на герметичность под высоким давлением. Это было выполнено путем заполнения биогазовых реакторов CO ₂ до уровней, близких к 100% содержания CO ₂ . Газ СО ₂ , закачиваемый в купол, измерялся газовым датчиком СО ₂ . При высоком давлении наиболее вероятно усиление существующих утечек или даже образование новых. Это условие вредно для потенциального улавливания биогаза. Углекислый газ выбрасывался в метантенки для биогаза с определенной скоростью.Но были приняты меры предосторожности, чтобы убедиться, что купол поддерживает закрытую систему, чтобы избежать утечки углекислого газа внутрь или наружу. На рис. 6 показана экспериментальная установка для проверки вентиляции.

4. Результаты и обсуждение

4.1. Подготовка материала

В таблице 2 представлены результаты, полученные при определении некоторых физико-химических свойств коровьего навоза, использованного в исследовании.

Уровень pH влияет на активность микроорганизмов в разрушении органического вещества в биогаз, в то время как общее содержание твердых веществ полезно для определения скорости органической загрузки биореактора и прогнозирования необходимости технического обслуживания.Летучее твердое вещество используется для оценки количества субстрата, который может производить метан, а химическое потребление кислорода дает информацию о том, сколько энергии содержится в образце. Теплотворная способность определяет теплоту сгорания или теплотворную способность любого твердого вещества или жидкости.

4.2. Объем метантенка

В таблице 3 показаны значения, полученные в результате расчета различных компонентов проектируемого биогазового метантенка и выхода газа. Эффективный проектный расчетный объем метантенка составил 2.15 м ³ . Биогазовый котел площадью 2,15  м ³ дал выход биогаза 4,00  м ³ .

9	Объем Divester (M 3 ) впускной камере (M 3 ) Выходная камера (M 3 ) Доходность газа (M 3 ) 2.15 2.15 0,41 1.64 1.64 4,00
Неопределенность по доходности газа сообщается как ± 0.05 м 3 .

Варочный котел объемом 2,15  м ³ , полученный в этом исследовании, представляет собой типичный объем варочного котла, способный обеспечить потребность семьи из четырех человек в энергии для приготовления пищи. При производительности по биогазу 4,00  м ³ можно получить общую энергию 4 кВт/ч.

4.3. Производство биогаза

Разработанный и изготовленный биогазовый реактор длиной 2,15 м ³ был установлен надземно и подземно. Выход биогаза стал возможен благодаря действию анаэробных бактерий в присутствии влаги и в отсутствие кислорода.Производительность биогазового реактора с точки зрения выхода биогаза была измерена в течение 18-дневного периода хранения и представлена ​​на рисунке 7. Биогазовые реакторы питались коровьим навозом в соотношении 1 : 1 для навозной жижи и воды.

Из рисунка 7 видно, что производство биогаза началось с первого дня; однако выход метана был низким и составлял около 0,05  м ³ как в надземных, так и в подземных метантенках. Это связано с лаг-фазой микробного роста, особенно метанообразующего микроорганизма.Однако газообразный диоксид углерода (CO ₂ ) превысил газообразный метан (CH ₄ ) с 1 по 5 день на рисунке 7 примерно на 0,05  м ³ . Более высокий выход СО ₂ связывают с деятельностью кислотообразующих бактерий, которые превращают жирные кислоты, аминокислоты и простые сахара в уксусную кислоту, водород и углекислый газ [15, 16]. При продукции метана и диоксида углерода, наблюдаемой с 1-го дня, очевидно, что процессы гидролиза, ацидогенеза и метаногенеза инициировались с 1-го дня, но с меньшей активностью метанообразующих бактерий.Производство газообразного метана с 1-го дня также доказало, что три стадии анаэробного сбраживания происходили одновременно в биогазовом реакторе, как подчеркнуто в Kangle et al. [17] и Prasad et al. [15, 18, 19]. Увеличение выхода метана, зарегистрированное в биогазовом реакторе, связано с наличием легко биоразлагаемого органического вещества в коровьем навозе и наличием метаногенов. Кроме того, высокий выход метана свидетельствует о том, что процесс метаногенеза анаэробного сбраживания достигает своей оптимальной стадии, что свидетельствует о полной активности метанообразователей.Общий объемный выход 2,18 м ³ (54,50%) и 1,77 м ³ (44,25%) был получен для метана и диоксида углерода, соответственно, из биогазового реактора. Таким образом, общий объем произведенного биогаза составил 4,0  м ³ . Оптимальный объем диоксида метана и углекислого диоксида в течение 60,0% и 30,0%, как показано в таблице 4.

Процентные компоненты процентные компоненты (%) Метан 60.0 диоксид углерода 300329 30.0 10,0 от Таблицы 4 очевидно, что метан и углекислый диоксид процентный состав метантенка составил 60,0% и 30,0% соответственно. Состав метана 67,9% и состав диоксида углерода 27,2%, зарегистрированный в исследовании, превышал этот показатель в настоящем исследовании на 7.9% и 2,8% для метантенка [20]. Расхождение в значениях может быть связано с более длительным временем удерживания и разницей температур. Однако разные авторы приводят разные значения состава биогаза. Мукумба и др. [21] сообщили о составе метана 40,0–60,0%, составе углекислого газа 30,0–45,0% и 9,0% состава других газов с использованием коровьего навоза. Оливейра и Доэль [22] сообщили, что средний состав метана составляет 73,0%, в то время как углекислый газ и другие газы составляют 27%.0% использование пищевых отходов. Кроме того, в исследовании, проведенном Анасварой [8], оптимальные составы метана и углекислого газа 66,0% и 34,0% были зафиксированы на 23 -й -й день эксперимента. Результаты в таблице 4 находятся в пределах диапазона содержания метана 50,0–60,0%, указанного для субстрата из ослиного навоза при времени удерживания 30 дней [21]. Таким образом, состав биогаза в настоящем исследовании согласуется с литературными значениями содержания метана (50,0–70,0%) и углекислого газа (30,0–70,0%).0%–40,0%). 4.4. Испытание на вентиляцию Биогазовый метантенк начал работу с показаниями свежего воздуха около 22% CO 2 в атмосфере, как показано на рис. 8. 20% в обоих метантенках, после чего поток стабилизировали, чтобы предотвратить замерзание подающей трубы. После стабилизации газового потока в течение 60 минут контролировали уровень газа, чтобы определить, есть ли снижение концентрации CO 2 .Концентрация газа оставалась постоянной, что свидетельствует о герметичности камеры варочного котла. 5. Заключение В ходе исследования был успешно спроектирован и изготовлен биогазовый реактор длиной 2,15 м 3 из полиэтилена высокой плотности, питаемый коровьим навозом. Общий объемный выход газа 2,18 м 3 (54,50%) и 1,77 м 3 (44,25%) был получен для метана и диоксида углерода соответственно, что дает общий выход биогаза 4,00 м 3 . В составе биогаза преобладал газообразный метан, что свидетельствует о высокой склонности образующегося газа к воспламенению.Это дополнительно подтверждается теплотворной способностью 27 МДж/г, зарегистрированной для субстрата. Проверка вентиляции подтвердила, что спроектированный и изготовленный биогазовый реактор не имеет утечек. Таким образом, в исследовании сделан вывод о том, что использование ПЭВП при изготовлении камеры варочного котла дает огромные преимущества в виде создания варочного котла без утечек и снижения общих затрат на установку варочного котла. Доступность данных Данные не использовались для поддержки этого исследования. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи. Благодарности Авторы по-прежнему благодарны Управлению по энергетике и водному сектору и обучению (EWSETA) и Провинциальному департаменту развития сельских районов и аграрной реформы Южной Африки за финансирование проекта. No related posts. Оставить комментарий Отменить ответ Имя (Обязательно) Mail (Видно не будет) (Обязательно) Ваш веб сайт (Если есть) Комментарий