Kako napraviti bioreaktor vlastitim rukama

Stalno povećanje troškova tradicionalnih energetskih resursa tjera domaće majstore na izradu kućne opreme koja im omogućuje izradu bioplina iz vlastitih ruku. Ovakvim pristupom vođenju domaćinstva moguće je dobiti ne samo jeftinu energiju za grijanje kuće i druge potrebe, već i uspostaviti postupak korištenja organskog otpada i dobivanje besplatnih gnojiva za naknadnu primjenu u tlo.

Viškovi proizvedenog bioplina, kao i gnojiva, zainteresirani potrošači mogu ostvariti po tržišnoj vrijednosti pretvarajući se u novac koji vam doslovno "leži pod nogama". Veliki poljoprivrednici mogu si priuštiti kupnju gotovih postrojenja za bioplin, okupljenih u tvornici. Trošak takve opreme je prilično visok. Međutim, povrat na njegovo poslovanje odgovara uloženim ulaganjima. Manje moćne tvornice koje rade na istom principu mogu se samostalno sastaviti iz dostupnih materijala i dijelova.

Što je bioplin i kako se formira

Bioplin je ekološki prihvatljivo gorivo. Po svojim karakteristikama biogori se uglavnom konvergiraju s prirodnim plinom proizvedenim u industrijskim razmjerima. Zamislite tehnologiju za proizvodnju bioplina na sljedeći način:

• u posebnom spremniku zvanom bioreaktor odvija se postupak obrade biomase uz sudjelovanje anaerobnih bakterija u uvjetima bezračne fermentacije određeno vrijeme, čije trajanje ovisi o količini napunjenih sirovina;
• Kao rezultat toga, oslobađa se mješavina plinova koja se sastoji od 60% metana, 35% - ugljičnog dioksida, 5% - iz ostalih plinovitih tvari, među kojima je mala količina sumporovodika;
• rezultirajući plin se stalno ispušta iz bioreaktora i nakon pročišćavanja šalje se na ispravnu upotrebu;
• Reciklirani otpad, koji je postao visokokvalitetno gnojivo, povremeno se uklanja iz bioreaktora i transportira na polja.

Da bi se uspostavila proizvodnja bioplina kod kuće u kontinuiranom načinu rada, mora biti vlasnik ili pristup poljoprivrednim i stočarskim preduzećima. Proizvodnja bioplina ekonomski je isplativo samo ako postoji izvor besplatne opskrbe gnojem i drugim organskim otpadom iz stočarstva.

Grijanje na plin ostaje najpouzdaniji način grijanja. Više o autonomnoj plinifikaciji možete saznati u sljedećem materijalu:https://aquatech.tomathouse.com/hr/gazosnabzhenie/avtonomnoe-gazosnabzhenie-chastnogo-doma.html

Vrste bioreaktora

Postrojenja za proizvodnju bioplina razlikuju se u vrsti utovara sirovina, sakupljanju dobivenog plina, položaju reaktora u odnosu na površinu zemlje, materijalu za proizvodnju. Beton, cigla i čelik su najprikladniji materijali za izgradnju bioreaktora.

Prema vrsti utovara, razlikuju se bio-instalacije u koje se unosi određeni dio sirovine i provodi ciklus obrade, a zatim se u potpunosti istovaruje. Proizvodnja plina u tim postrojenjima je nestabilna, ali u njih se može ubaciti bilo koja vrsta sirovina. U pravilu su vertikalne i zauzimaju malo prostora.

Dio organskog otpada svakodnevno se utovarava u sustav druge vrste i istovara se dio gotovih fermentiranih gnojiva jednakih količina. Radna smjesa uvijek ostaje u reaktoru. Uvođenje takozvanog kontinuiranog utovara stabilno proizvodi više bioplina i vrlo je popularno među poljoprivrednicima. U osnovi, ti se reaktori nalaze vodoravno i zgodni su u prisutnosti slobodnog prostora na gradilištu.

Odabrana vrsta skupljanja bioplina određuje konstrukcijske značajke reaktora.

• balonski sustavi sastoje se od gumenog ili plastičnog balona otpornog na toplinu u kojem su spojeni reaktor i držač plina. Prednosti ove vrste reaktora su jednostavnost dizajna, utovara i istovara sirovina, lakoća čišćenja i transporta, niski troškovi. Nedostaci uključuju kratak radni vijek, 2-5 godina, mogućnost oštećenja uslijed vanjskih utjecaja. Tenkovi u reaktorima uključuju i postrojenja kanalnog tipa, koja se u Europi široko koriste za pročišćavanje tekućeg otpada i otpadnih voda. Takav gumeni vrh učinkovit je pri visokim temperaturama okoline i nema opasnosti od oštećenja cilindra. Dizajn s fiksnom kupolom ima potpuno zatvoreni reaktor i nadoknađujući kapacitet za ispuštanje mulja. Plin se akumulira u kupoli, a kada se sljedeći dio sirovine utovari, prerađena masa se gura u kompenzacijski spremnik.
• Bio-sustavi s plutajućom kupolom sastoje se od monolitnog bioreaktora smještenog pod zemljom i pomičnog spremnika za plin koji pluta u posebnom džepu za vodu ili izravno u hranidbi i diže se pod utjecajem tlaka plina. Prednost plutajuće kupole je jednostavnost uporabe i mogućnost određivanja tlaka plina s visine kupole. Ovo je sjajno rješenje za veliku farmu.
• Prilikom odabira podzemnog ili instalacijskog mjesta iznad površine potrebno je uzeti u obzir nagib reljefa, što olakšava utovar i istovar sirovina, pojačanu toplinsku izolaciju podzemnih konstrukcija, koja štiti biomasu od dnevnih kolebanja temperature i čini fermentacijski proces stabilnijim.

Dizajn se može opremiti dodatnim uređajima za zagrijavanje i miješanje sirovina.

Isplati li se napraviti reaktor i koristiti bioplin

Izgradnja bioplinskog postrojenja ima sljedeće ciljeve:

• jeftina proizvodnja energije;
• proizvodnja lako probavljivih gnojiva;
• ušteda na priključenju na skupu kanalizaciju;
• prerada kućnog otpada;
• moguća dobit od prodaje plina;
• smanjenje intenziteta neugodnih mirisa i poboljšanje stanja okoliša na teritoriju.

Da bi procijenio prednosti izgradnje bioreaktora, mršavi domaćin trebao bi razmotriti sljedeće aspekte:

• troškovi biostata su dugoročna investicija;
• domaća oprema za bioplin i postavljanje reaktora bez uključivanja stručnjaka treće strane bit će mnogo jeftinije, ali njegova je učinkovitost niža od one skupe tvorničke opreme;
• Da bi održao stabilan tlak plina, poljoprivrednik treba imati pristup stočnom otpadu u dovoljnoj količini i dulje vrijeme. U slučaju visokih cijena električne energije i prirodnog plina ili nedostatka plinifikacije, upotreba instalacije postaje ne samo isplativa, već je i nužna;
• za velika poljoprivredna gospodarstva sa vlastitom bazom sirovina uključivanje bioreaktora u sustav staklenika i govedarstva bit će profitabilno rješenje;
• za mala poljoprivredna gospodarstva učinkovitost se može poboljšati ugradnjom nekoliko malih reaktora i utovarom sirovina u različitim vremenskim intervalima. Tako ćete izbjeći prekide u radu plina s nedostatkom sirovina.

Da biste saznali kako opremiti grijanje u privatnoj kući bez plina, kliknite ovdje:https://aquatech.tomathouse.com/hr/otoplenie/alt_otoplenie/otoplenie-chastnogo-doma-bez-gaza.html

Kako sami izgraditi bioreaktor

Odluka o izgradnji je napravio, sada moramo dizajn instalacije i izračunati potrebne materijale, alate i opremu.

Važno! Otpornost na agresivno kiselo i alkalno okruženje glavni je zahtjev za materijal bioreaktora.

Ako je dostupan metalni spremnik, može se koristiti pod zaštitnim premazom protiv korozije. Prilikom odabira spremnika izrađenog od metala obratite pažnju na prisutnost zavara i njihovu čvrstoću.

Izdržljiva i prikladna opcija je polimerni spremnik. Ovaj materijal ne propada i ne hrđa. Bačva s debelim čvrstim zidovima ili ojačana savršeno će podnijeti opterećenje.

Najjeftiniji način je postavljanje posuda izrađenih od opeke ili kamena, betonskih blokova. Da biste povećali čvrstoću, zidovi su ojačani i premazani iznutra i izvana višeslojnom hidroizolacijom i plinopropusnim premazom. Žbuka treba sadržavati aditive koji pružaju navedena svojstva. Najbolji oblik koji može izdržati sva tlačna opterećenja je ovalni ili cilindrični.

U dnu ovog spremnika predviđena je rupa kroz koju će se uklanjati potrošene sirovine. Ovu rupu treba dobro zatvoriti, jer sustav učinkovito djeluje samo u zatvorenim uvjetima.

Proračun potrebnih alata i materijala

Za postavljanje ciglenog spremnika i uređaja cijelog sustava trebat će sljedeći alati i materijali:

• spremnik za miješanje cementnog maltera ili betonske miješalice;
• bušilica s miješalicom za mlaznice;
• drobljeni kamen i pijesak za drenažni jastučić;
• lopata, mjerač vrpce, lopatica, nož za kit;
• cigla, cement, voda, sitni pijesak, armatura, plastifikator i ostali potrebni aditivi;
• aparat za zavarivanje i učvršćivači za ugradnju metalnih cijevi i komponenti;
• filter za vodu i spremnik s metalnim strugotinama za pročišćavanje plina;
• Cilindri guma ili standardni cilindri za propan za skladištenje plina.

Veličina betonskog spremnika određuje se iz količine organskog otpada koja se svakodnevno pojavljuje na privatnom poljoprivrednom gospodarstvu ili farmi. Operacija bioreaktora u potpunosti je moguća ako se napuni dvije trećine dostupnog volumena.

Odredimo volumen reaktora za malo privatno gospodarstvo: ako ima 5 krava, 10 svinja i 40 pilića, tada se leglo 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + formira tijekom dana njihove životne aktivnosti 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Da biste pileći izmet doveli do potrebne vlažnosti od 85%, dodajte 5 litara vode. Ukupna težina = 331,8 kg. Za obradu u 20 dana potrebno je: 331,8 kg x 20 = 6636 kg - oko 7 kubičnih metara samo za supstrat. To su dvije trećine potrebnog volumena. Da biste postigli rezultat, trebate 7x1,5 = 10,5 kubnih metara. Dobivena vrijednost je potreban volumen bioreaktora.

Imajte na umu da nabaviti veliku količinu bioplina u malim spremnicima neće uspjeti. Izlaz izravno ovisi o masi organskog otpada koji se prerađuje u reaktoru. Dakle, da bi se dobilo 100 kubičnih metara bioplina, potrebno je preraditi tonu organskog otpada.

Priprema mjesta za bioreaktorski uređaj

Besplatno biogoriva na mjestu trebate odabrati mjesto za izgradnju spremnika od armiranog betona, koji će služiti kao bioreaktor.

Optimalno mjesto je odabrano izvan stambenog prostora, mjesta za životinje. Skladište skladišta sirovina može biti u blizini. Treba uzeti u obzir razinu podzemne vode i pogodnost utovara i istovara biomase. Poželjno mjesto za prijevoz sirovina.

Ekonomičan položaj reaktorske posude jest da se ona izgradi ispod razine tla. Nagib terena je također vrlo povoljan. To će smanjiti troškove toplinske izolacije i olakšati punjenje organske podloge.

Pouzdanost dizajna i trajnost reaktora ovisi o pripremi dna i zidova jame za spremnik. Zidovi su ojačani i zapečaćeni plastičnim, betonskim i polimernim prstenovima. Važno i temeljito zagrijavanje. Kao jeftinu izolaciju koristite slamu, glinu, suhi stajski gnoj i šljaku, improvizirane materijale.

Montaža i ugradnja

Da biste uštedjeli proračun, optimalno je montirati jednostavan i pouzdan dizajn bez zvona, a tijekom rada i kada se pojave financijske mogućnosti dodajte dodatne elemente za grijanje, automatizaciju i kontrolu.

Detaljne upute za sastavljanje i instaliranje bioreaktora pomoći će da sami instalirate instalaciju.

1. Iskopati jamu, na dnu sipati sloj pijeska za izravnavanje, cijelu jamu položiti PVC filmom, a zatim uliti toplinski izolacijski sloj ekspandirane gline, slame, poravnati na horizont. Montirajte cijevi za utovar i istovar podloge. Promjer cijevi za sirovine mora imati promjer od najmanje 300 mm, u protivnom će se začepiti.
2. Izložite cigleni spremnik ili instalirajte gotov. Bočne stijenke reaktora izolirajte tako što ćete ga obložiti glinom i slamom u nekoliko slojeva ili pomoću modernih grijača, na primjer, polistirenske pjene, pjene poliuretanske pjene.
3. Napraviti sustav za odvod plina koji se sastoji od vertikalnih cijevi s brojnim rupama u tijelu. Takav sustav zamijenit će miksere.
4. Pokrijte vanjski sloj napunjenog bio-materijala posebnim filmom kako biste stvorili mali višak tlaka i akumulirali bioplin pod kupolom. Ugradite kupolu koja bi trebala biti hermetička i na vrhu ispušna cijev za gorivo, filtre za čišćenje nepropusnog poklopca, vodenu brtvu. Plin se akumulira i skladišti u posebnim plinskim vrećama.

Pokretanje bioreaktora

1. Da bi bioreaktor djelovao učinkovito, potrebno ga je napuniti sirovinama na 2/3 volumena, temperaturi potrebnoj da bakterije djeluju, pa spremnik za dovod biomase treba postaviti na sunčanu stranu kako bi se zagrijao.
2. Učitavanje novog i povlačenje potrošenog organskog supstrata jeftinije je i lakše se provesti prema principu prelijevanja, tj. povećanje razine organske tvari u reaktoru prilikom uvođenja novog dijela ukloniće supstrat kroz ispušnu cijev u volumenu jednakom volumenu unesenog materijala.
3. Preuzmite hrpu bakterija. Po potrebi zagrijte.

Ispravno uklanjanje plina iz bioreaktora

Plin dobiven tijekom fermentacije organskih tvari uklanja se kroz posebnu rupu predviđenu u dizajnu gornjeg dijela poklopca, koja čvrsto zatvara spremnik. Da bi se isključila mogućnost miješanja bioplina sa zrakom, potrebno je osigurati njegovo uklanjanje kroz vodenu bravu (vodenu bravu).

Moguće je kontrolirati pritisak plinske smjese unutar bioreaktora uz pomoć poklopca, koji bi se trebao dizati s viškom plina, tj. Igrati ulogu otpuštajućeg ventila. Kao protuteža možete koristiti redovitu težinu. Ako je tlak normalan, tada će nastali plin teći kroz izlaznu cijev u rezervoar za plin, dok će se na njemu podvrgnuti pročišćavanju vode.

Pravila rada i sigurnost

Konstantno punjenje redovnih šarži i istovar gotovih gnojiva, praćenje uvjeta fermentacije osigurat će ispravan rad bioplinskog postrojenja.

Specijalizirane tvrtke prodaju serije organski fermentacijskih bakterija za proizvodnju bioplina.

Postoje mezofilne, termofilne i psirofilne bakterije. Kompletna fermentacija organskih tvari uz sudjelovanje termofilnih bakterija dogodit će se za 12 dana. Mezofilne bakterije djeluju sporije, prerađuju sirovine u 20 dana.

Biomasa u reaktoru mora se miješati najmanje dva puta dnevno, inače će se na površini stvoriti kora, što sprječava slobodan izlaz bioplina. U hladnoj sezoni reaktor treba grijati, održavajući optimalnu temperaturu za najveću proizvodnju proizvoda.

Nije teško napraviti kamin za stan na ekološki prihvatljivom gorivu ako imate odgovarajuću želju i relevantne upute. Detalji:https://aquatech.tomathouse.com/hr/otoplenie/biokamin-svoimi-rukami.html

Organska smjesa koja se stavlja u reaktor ne smije sadržavati antiseptike, deterdžente, kemikalije štetne za život bakterija i usporavati proizvodnju bioplina.

Važno! Bioplin je zapaljiv i eksplozivan.

Da bi bioreaktor ispravno radio, moraju se slijediti ista pravila kao i za plinske instalacije. Ako je oprema tijesna, bioplin se pravodobno preusmjerava u spremnik za plin, tada neće biti problema.

Ako tlak plina premaši normu ili će se u slučaju istjecanja otrovati, postoji opasnost od eksplozije, pa se preporučuje ugradnja senzora temperature i tlaka u reaktor. Udisanje bioplina štetno je i za ljudsko zdravlje.

Kako osigurati aktivnost biomase

Možete ubrzati proces fermentacije biomase zagrijavanjem. U južnim regijama u pravilu se ovaj problem ne javlja. Temperatura okoline je dovoljna za prirodno aktiviranje procesa fermentacije. U regijama s teškim klimatskim uvjetima zimi, bez grijanja, generalno je nemoguće raditi bioplinsko postrojenje. Napokon, proces fermentacije započinje na temperaturi koja prelazi oznaku od 38 stupnjeva Celzijusa.

Postoji nekoliko načina organiziranja grijanja spremnika na biomasu:

• spojite zavojnicu koja se nalazi ispod reaktora na sustav grijanja;
• instalirajte električne grijaće elemente u dnu spremnika;
• osiguravaju izravno grijanje spremnika pomoću električnih grijača.

Bakterije koje utječu na proizvodnju metana nalaze se u uspavanom stanju u samoj hranidbi. Njihova aktivnost raste na određenoj temperaturnoj razini. Instaliranje automatiziranog sustava grijanja osigurat će normalan tijek postupka. Automatizacija će uključiti grijaću opremu kad sljedeći hladni party uđe u bioreaktor, a potom će je isključiti kada se biomasa zagrije na unaprijed određenu temperaturu.

Takvi sustavi za kontrolu temperature ugrađeni su u kotlove, pa se mogu kupiti u trgovinama specijaliziranim za prodaju plinske opreme.

Važno je napomenuti da je moguće aktivirati proizvodnju bioplina kod kuće miješanjem biomase u reaktoru. Za to se izrađuje uređaj koji je strukturno sličan miješalici za kućanstvo. Uređaj se može pokretati osovinom, koja se vodi kroz otvor smješten u poklopcu ili zidovima spremnika.

Koja su posebna dopuštenja potrebna za ugradnju i uporabu bioplina

Da bi se bioreaktor mogao graditi i koristiti, kao i koristiti dobiveni plin, potrebno je u fazi projektiranja voditi računa o pribavljanju potrebnih dozvola. Odobrenje se mora izvršiti kod plinske službe, vatrogasaca i Rostekhnadzora.Općenito, pravila za ugradnju i rad slična su pravilima za upotrebu konvencionalne plinske opreme. Izgradnja se mora izvesti strogo prema SNIP-ovima, svi cjevovodi trebaju biti žute boje i imati odgovarajuću oznaku. Gotovi sustavi proizvedeni u tvornici mnogo su skuplji, ali imaju svu prateću dokumentaciju koja udovoljava svim tehničkim zahtjevima. Proizvođači daju jamstvo na opremu i obavljaju održavanje i popravak svojih proizvoda.

Domaća instalacija za proizvodnju bioplina može omogućiti uštedu na plaćanju energetskih nosača, koji zauzimaju veliki udio u određivanju troškova poljoprivrednih proizvoda. Niži troškovi proizvodnje povećat će profitabilnost farme ili privatnog gospodarstva. Sada kada znate kako dobiti bioplin iz postojećeg otpada, ostaje nam samo da ovu ideju provedete u praksi. Mnogi su poljoprivrednici dugo naučili kako zaraditi novac od stajskog gnoja.