Kaip savo rankomis pasidaryti bioreaktorių

Nuolatinis tradicinių energijos išteklių kainų augimas verčia namų amatininkus kurti namuose pagamintą įrangą, leidžiančią gaminti biodujas iš savo rankų. Taikant šį požiūrį į namų ruošą, galima ne tik gauti pigios energijos namui šildyti ir kitiems poreikiams patenkinti, bet ir nustatyti organinių atliekų panaudojimo procesą bei gauti nemokamas trąšas vėlesniam įdėjimui į dirvą.

Perteklinis pagamintų biodujų kiekis, taip pat trąšos, gali būti realizuojami rinkos verte suinteresuotiems vartotojams, paverčiant pinigus, kas tiesiogine prasme „guli po tavo kojomis“. Stambūs ūkininkai gali sau leisti nusipirkti paruoštas biodujų įmones, surinktas gamykloje. Tokios įrangos kaina yra gana didelė. Tačiau jos veiklos grąža atitinka padarytas investicijas. Tuo pačiu principu veikiančios mažiau galingos gamyklos gali būti surinktos iš savo turimų medžiagų ir dalių.

Kas yra biodujos ir kaip jos susidaro

Biodujos yra ekologiškas kuras. Pagal savo savybes biogradai iš esmės sutampa su pramoninėmis gamtinėmis dujomis. Įsivaizduokite biodujų gamybos technologiją taip:

• specialiame inde, vadinamame bioreaktoriumi, biomasės perdirbimo procesas vyksta dalyvaujant anaerobinėms bakterijoms tam tikro laikotarpio beorio rūgimo sąlygomis, kurio trukmė priklauso nuo pakrautų žaliavų tūrio;
• dėl to susidaro dujų mišinys, kurį sudaro 60% metano, 35% - anglies dioksido, 5% - iš kitų dujinių medžiagų, tarp kurių yra nedidelis kiekis vandenilio sulfido;
• pagamintos dujos yra nuolat išleidžiamos iš bioreaktoriaus ir, jas išvalius, siunčiamos tinkamam naudojimui;
• Perdirbtos atliekos, tapusios aukštos kokybės trąšomis, periodiškai pašalinamos iš bioreaktoriaus ir vežamos į laukus.

Norint, kad biodujų gamyba namuose vyktų nepertraukiamu režimu, reikia turėti žemės ūkio ir gyvulininkystės įmones arba jomis naudotis. Ekonomiškai perspektyvu gaminti biodujas tik tuo atveju, jei gyvulininkystėje yra nemokamas mėšlo ir kitų organinių atliekų šaltinis.

Dujinis šildymas išlieka patikimiausiu šildymo būdu. Galite sužinoti daugiau apie autonominį dujinimą iš šios medžiagos:https://aquatech.tomathouse.com/lt/gazosnabzhenie/avtonomnoe-gazosnabzhenie-chastnogo-doma.html

Bioreaktorių tipai

Biodujų gamybos įrenginiai skiriasi žaliavų pakrovimo tipu, gautų dujų surinkimu, reaktoriaus vieta žemės paviršiaus atžvilgiu, pagaminimo medžiaga. Betonas, plyta ir plienas yra tinkamiausios medžiagos bioreaktoriams statyti.

Pagal pakrovimo tipą išskiriami bioįrenginiai, į kuriuos pakraunama tam tikra žaliavos dalis ir atliekamas perdirbimo ciklas, o po to visiškai iškraunamas. Dujų gamyba šiose įmonėse yra nestabili, tačiau į jas galima krauti bet kokios rūšies žaliavą. Paprastai jie yra vertikalūs ir užima mažai vietos.

Dalis organinių atliekų kasdien kraunama į antrosios rūšies sistemą, o lygi dalis paruoštų fermentuotų trąšų iškraunama pagal tūrį. Darbinis mišinys visada lieka reaktoriuje. Įdiegus vadinamąjį nuolatinį krovimą, stabiliai pagaminama daugiau biodujų ir jis yra labai populiarus tarp ūkininkų. Iš esmės šie reaktoriai yra išdėstyti horizontaliai ir yra patogūs, jei svetainėje yra laisvos vietos.

Pasirinktas biodujų surinkimo tipas lemia reaktoriaus projektines ypatybes.

• balionų sistemas sudaro guminis arba plastikinis karščiui atsparus balionas, kuriame sujungtas reaktorius ir dujų laikiklis. Šio tipo reaktorių pranašumai yra projektavimo paprastumas, žaliavų pakrovimas ir iškrovimas, lengvas valymas ir transportavimas, maža kaina. Trūkumai yra trumpas tarnavimo laikas - 2–5 metai, galimybė sugadinti dėl išorės įtakos. Į rezervuarų reaktorius taip pat įeina kanalų tipo įrenginiai, kurie Europoje plačiai naudojami skystoms ir nuotekoms valyti. Toks guminis viršus yra efektyvus esant aukštai aplinkos temperatūrai ir nėra pavojaus cilindrui sugadinti. Fiksuoto kupolo konstrukcija turi visiškai uždarą reaktorių ir kompensacinę dumblo išleidimo galią. Dujos kaupiasi kupone; pakraunant kitą žaliavų dalį perdirbta masė įstumiama į kompensacinį baką.
• Bio sistemas su plūduriuojančiu kupolu sudaro monolitinis bioreaktorius, esantis po žeme, ir kilnojamasis dujų rezervuaras, kuris plūduriuoja specialioje vandens kišenėje arba tiesiogiai tiekiamame sraute ir kyla veikiant dujų slėgiui. Plūduriuojančio kupolo pranašumas yra paprastas naudojimas ir galimybė nustatyti dujų slėgį pagal kupolo aukštį. Tai puikus sprendimas dideliam ūkiui.
• Renkantis požeminę ar įrengimo vietą virš paviršiaus, būtina atsižvelgti į reljefo nuolydį, kuris palengvina žaliavų pakrovimą ir iškrovimą, sustiprintą požeminių konstrukcijų šilumos izoliaciją, kuri apsaugo biomasę nuo dienos temperatūros svyravimų ir daro fermentacijos procesą stabilesnį.

Dizainas gali būti komplektuojamas su papildomais įrenginiais, skirtais šildyti ir maišyti žaliavas.

Ar rentabilu gaminti reaktorių ir naudoti biodujas?

Biodujų jėgainės statyba siekia šių tikslų:

• pigi energijos gamyba;
• lengvai virškinamų trąšų gamyba;
• santaupos prisijungiant prie brangių kanalizacijos kanalų;
• buitinių atliekų perdirbimas;
• galimas pelnas pardavus dujas;
• sumažinti nemalonių kvapų intensyvumą ir pagerinti aplinkos būklę teritorijoje.

Norėdami įvertinti bioreaktoriaus kūrimo naudą, liesas šeimininkas turėtų atsižvelgti į šiuos aspektus:

• biostacijos išlaidos yra ilgalaikė investicija;
• namuose pagaminta biodujų įranga ir reaktoriaus įrengimas, neįtraukiant trečiųjų šalių specialistų, bus daug pigesni, tačiau jo efektyvumas yra mažesnis nei brangios gamyklos;
• Norėdami išlaikyti stabilų dujų slėgį, ūkininkas turi turėti pakankamai gyvulininkystės atliekų ilgą laiką. Esant didelėms elektros ir gamtinių dujų kainoms arba dujofikacijos trūkumui, įrenginio naudojimas tampa ne tik pelningas, bet ir būtinas;
• dideliems ūkiams, turintiems savo žaliavų bazę, bioreaktoriaus įtraukimas į šiltnamių ir galvijų fermų sistemą bus pelningas sprendimas;
• mažuose ūkiuose efektyvumą galima pagerinti įdiegiant kelis mažus reaktorius ir pakraunant žaliavas skirtingais laiko tarpais. Tai padės išvengti dujų pertraukimo, kai trūks žaliavos.

Norėdami sužinoti, kaip įrengti šildymą privačiame name be dujų, spustelėkite čia:https://aquatech.tomathouse.com/lt/otoplenie/alt_otoplenie/otoplenie-chastnogo-doma-bez-gaza.html

Kaip savarankiškai susikurti bioreaktorių

Buvo priimtas sprendimas dėl statybų, dabar turime suprojektuoti įrengimą ir apskaičiuoti reikiamas medžiagas, įrankius ir įrangą.

Svarbu! Atsparumas agresyviai rūgščiai ir šarminei aplinkai yra pagrindinis bioreaktoriaus medžiagos reikalavimas.

Jei yra metalinis rezervuaras, jis gali būti naudojamas su apsaugine danga nuo korozijos. Rinkdamiesi konteinerį, pagamintą iš metalo, atkreipkite dėmesį į suvirinimo siūlių buvimą ir jų stiprumą.

Patvarus ir patogus variantas yra polimero bakas. Ši medžiaga nesuyra ir nerūdija. Statinė su storomis standžiomis sienomis arba armuota puikiai atlaikys apkrovą.

Pigiausias būdas yra išdėstyti konteinerius iš plytų ar akmens, betoninių blokų. Norėdami padidinti stiprumą, sienos yra sutvirtintos ir iš vidaus ir išorės padengtos daugiasluoksne hidroizoliacija ir dujoms nepralaidžia danga. Tinko sudėtyje turėtų būti priedų, kurie užtikrintų nurodytas savybes. Geriausia forma, atlaikanti visas slėgio apkrovas, yra ovalo formos arba cilindro formos.

Šio rezervuaro dugne yra skylė, per kurią bus pašalintos panaudotos žaliavos. Ši skylė turėtų būti sandariai uždaryta, nes sistema efektyviai veikia tik sandariomis sąlygomis.

Būtinų įrankių ir medžiagų apskaičiavimas

Norėdami išdėstyti plytų konteinerį ir visos sistemos įtaisą, reikės šių įrankių ir medžiagų:

• rezervuaras cemento skiedinio ar betono maišytuvo maišymui;
• gręžtuvas su purkštukų maišytuvu;
• skalda ir smėlis kanalizacijos trinkelėms;
• kastuvas, matavimo juosta, mentele, glaistai;
• plyta, cementas, vanduo, smulkus smėlis, armatūra, plastifikatorius ir kiti reikalingi priedai;
• suvirinimo aparatas ir metalinių vamzdžių ir komponentų tvirtinimo detalės;
• vandens filtras ir talpykla su metalinėmis drožlėmis dujų valymui;
• Padangų balionai arba standartiniai propano balionai dujų laikymui.

Betono rezervuaro dydis nustatomas pagal organinių atliekų kiekį, kuris kasdien atsiranda privačiame ūkyje ar fermoje. Visiškas bioreaktoriaus veikimas yra įmanomas, jei jį užpildo du trečdaliai turimo tūrio.

Leiskite mums nustatyti reaktoriaus tūrį mažai privačiai ekonomikai: jei yra 5 karvės, 10 kiaulių ir 40 vištų, tada jų gyvenimo metu susidaro 5 x 55 kg + 10 x 4,5 kg + 40 x 0,17 kg = 275 kg + kraikas. 45 kg + 6,8 kg = 326,8 kg. Kad vištienos išmatos pasiektų reikiamą 85% drėgmę, įpilkite 5 litrus vandens. Bendras svoris = 331,8 kg. Apdoroti per 20 dienų reikia: 331,8 kg x 20 = 6636 kg - apie 7 kubiniai metrai tik substratui. Tai yra du trečdaliai reikiamo tūrio. Norėdami gauti rezultatą, jums reikia 7x1,5 = 10,5 kubinių metrų. Gauta vertė yra būtinas bioreaktoriaus tūris.

Atminkite, kad gavus didelį kiekį biodujų mažose talpyklose, neveiks. Išeiga tiesiogiai priklauso nuo reaktoriuje perdirbtų organinių atliekų masės. Taigi, norint gauti 100 kubinių metrų biodujų, reikia perdirbti toną organinių atliekų.

Bioreaktoriaus įrenginio paruošimas vietai

Nemokamai biokuras svetainėje reikia pasirinkti gelžbetoninio rezervuaro pastatymo vietą, kuri tarnaus kaip bioreaktorius.

Optimali vieta parenkama atokiau nuo gyvenamųjų patalpų, vietų gyvūnams. Žaliavų sandėlis gali būti arti. Reikėtų atsižvelgti į požeminio vandens lygį ir biomasės pakrovimo bei iškrovimo patogumą. Pageidautina vieta žaliavoms gabenti.

Ekonominė reaktoriaus indo vieta yra pastatyti jį žemiau žemės lygio. Taip pat labai patogus yra reljefo nuolydis. Tai sumažins šilumos izoliacijos sąnaudas ir palengvins organinio substrato pakrovimą.

Reaktoriaus projekto patikimumas ir ilgaamžiškumas priklauso nuo duobės dugno ir sienų paruošimo rezervuarui. Sienos sustiprinamos ir uždaromos plastiku, betonu, naudojami polimeriniai žiedai. Svarbus ir kruopštus atšilimas. Kaip pigią izoliaciją naudokite šiaudus, molį, sausą mėšlą ir šlaką, improvizuotas medžiagas.

Surinkimas ir montavimas

Norėdami sutaupyti biudžetą, optimalu sumontuoti paprastą ir patikimą dizainą be varpelių ir švilpukų, o tada eksploatacijos metu ir atsiradus finansinėms galimybėms pridėti papildomų elementų šildymui, automatizavimui, valdymui.

Pamatinės instrukcijos, kaip surinkti ir įdiegti bioreaktorių, padės montuoti įrenginį savarankiškai.

1. Kasti duobę, apačioje supilti išlyginamąjį smėlio sluoksnį, visą duobę iškloti PVC plėvele, tada užpilti šilumą izoliuojančiu išplėstinio molio, šiaudų sluoksniu, sulyginti su horizontu. Sumontuokite vamzdžius substrato pakrovimui ir iškrovimui. Žaliavų vamzdžių skersmuo turi būti ne mažesnis kaip 300 mm, kitaip jie užsikimš.
2. Išdėstykite plytų konteinerį arba įdiekite gatavą. Izoliuokite reaktoriaus šonines sienas keliais sluoksniais padengdami jas moliu ir šiaudais arba naudodamiesi moderniais šildytuvais, pavyzdžiui, polistireno putomis, putplasčio poliuretano putomis.
3. Padaryti dujų kanalizacijos sistemą, susidedančią iš vertikalių vamzdžių su daugybe skylių kūne. Tokia sistema pakeis maišytuvus.
4. Uždenkite išorinį pakrautos biologinės medžiagos sluoksnį specialia plėvele, kad susidarytų nedidelis perteklinis slėgis ir kauptųsi biodujos po kupolu. Įdiekite kupolą, kuris turėtų būti hermetiškas, o viršuje - dujų išleidimo vamzdį, oro nepraleidžiančio liuko valymo filtrus, vandens tarpiklį. Dujos kaupiamos ir kaupiamos specialiuose dujų maišuose.

Bioreaktoriaus paleidimas

1. Kad bioreaktorius veiktų efektyviai, jį reikia prikrauti žaliavų iki 2/3 tūrio, tokios temperatūros, kokia būtina, kad bakterijos galėtų dirbti, todėl biomasės pašarų bunkerį reikia pastatyti saulėtoje pusėje, kad jis sušiltų.
2. Pakrovimas naujo ir panaudoto organinio substrato išvežimas yra pigesnis ir lengviau atliekamas pagal perpildymo principą, t. padidinus organinių medžiagų kiekį reaktoriuje, kai įvedate naują porciją, substratas per išleidimo vamzdį pašalinamas tokiu tūriu, kuris lygus įneštos medžiagos tūriui.
3. Atsisiųskite bakterijų partiją. Jei reikia, pašildykite.

Teisingas dujų pašalinimas iš bioreaktoriaus

Organinių medžiagų fermentacijos metu gautos dujos pašalinamos per specialią skylę, numatytą viršutinėje dangčio dalyje, kuri sandariai uždaro baką. Norint atmesti galimybę maišyti biodujas su oru, būtina užtikrinti jų pašalinimą per vandens užraktą (vandens užraktą).

Dujinio mišinio slėgį bioreaktoriaus viduje galima valdyti dangtelio pagalba, kuris turėtų pakilti, kai perteklinis dujų kiekis, ty atlikti išleidimo vožtuvo vaidmenį. Kaip atsvarą galite naudoti įprastą svorį. Jei slėgis yra normalus, tada susidariusios dujos per išleidimo vamzdį tekės į dujų baką ir išvalomos vandenyje.

Eksploatavimo ir saugos taisyklės

Nuolatinis įprastų partijų pakrovimas ir gatavų trąšų iškrovimas, fermentacijos sąlygų kontrolė užtikrins tinkamą biodujų įmonės darbą.

Specializuotos firmos parduoda organinių fermentų bakterijų partijas biodujoms gaminti.

Yra mezofilinių, termofilinių ir psichofilinių bakterijų. Visiška organinių medžiagų fermentacija, kurioje dalyvauja termofilinės bakterijos, įvyks per 12 dienų. Mezofilinės bakterijos veikia lėčiau, jos apdoroja žaliavas per 20 dienų.

Reaktoriuje naudojama biomasė turi būti maišoma bent du kartus per dieną, kitaip ant paviršiaus susidarys pluta, kuri neleidžia laisvai išeiti iš biodujų. Šaltuoju metų laiku reaktorius turėtų būti šildomas, palaikant optimalią temperatūrą, kad produkcija būtų didžiausia.

Padaryti židinį butui naudojant švarų kurą nėra sunku, jei yra tinkamas noras ir atitinkamos instrukcijos. Informacija:https://aquatech.tomathouse.com/lt/otoplenie/biokamin-svoimi-rukami.html

Į reaktorių pakrautame organiniame mišinyje neturėtų būti antiseptikų, ploviklių, chemikalų, kenksmingų bakterijų gyvenimui ir sulėtinančių biodujų gamybą.

Svarbu! Biodujos yra degios ir sprogios.

Kad bioreaktorius tinkamai veiktų, reikia laikytis tų pačių taisyklių, kaip ir atliekant bet kokius dujų įrenginius. Jei įranga yra sandari, biodujos laiku nukreipiamos į dujų baką, tada problemų nebus.

Jei dujų slėgis viršija normą arba nutekėjimo atveju apsinuodys, kyla sprogimo pavojus, todėl reaktoriuje rekomenduojama įmontuoti temperatūros ir slėgio jutiklius. Įkvėpti biodujos taip pat kenkia žmonių sveikatai.

Kaip užtikrinti biomasės aktyvumą

Galite pagreitinti biomasės fermentacijos procesą ją kaitindami. Paprastai pietiniuose regionuose šios problemos nekyla. Aplinkos temperatūra yra pakankama natūraliam fermentacijos procesų aktyvavimui. Regionuose, kuriuose vyrauja sunkios klimato sąlygos žiemą, be šildymo, neįmanoma eksploatuoti biodujų įmonės. Galų gale fermentacijos procesas prasideda esant temperatūrai, viršijančiai 38 laipsnių Celsijaus ženklą.

Yra keletas būdų, kaip organizuoti rezervuaro pašildymą naudojant biomasę:

• prijunkite ritę, esančią po reaktoriumi, prie šildymo sistemos;
• į rezervuaro pagrindą įdiekite elektrinius kaitinimo elementus;
• užtikrinti tiesioginį rezervuaro šildymą naudojant elektrinius šildytuvus.

Bakterijos, turinčios įtakos metano gamybai, pašaruose yra ramybės būsenos. Jų aktyvumas pakyla esant tam tikram temperatūros lygiui. Įdiegę automatinę šildymo sistemą, užtikrinsite normalų proceso srautą. Automatika įjungs šildymo įrangą, kai kita šalta šalis pateks į bioreaktorių, o tada išjungs, kai biomasė sušils iki iš anksto nustatyto temperatūros lygio.

Tokios temperatūros kontrolės sistemos yra montuojamos katiluose, todėl jas galima įsigyti parduotuvėse, kurios specializuojasi pardavinėti dujų įrangą.

Svarbu pažymėti, kad biodujų gamybą namuose galima suaktyvinti maišant biomasę reaktoriuje. Tam yra pagamintas prietaisas, kuris struktūriškai panašus į buitinį maišytuvą. Prietaisą galima pajudinti velenu, kuris išvedamas per angą, esančią rezervuaro dangtelyje arba sienose.

Kokių specialių leidimų reikia montuojant ir naudojant biodujas

Norint pastatyti ir eksploatuoti bioreaktorių, taip pat naudoti gautas dujas, projektavimo etape būtina pasirūpinti reikiamų leidimų gavimu. Patvirtinimas turi būti atliekamas su dujų tarnyba, ugniagesiais ir Rostekhnadzor.Apskritai, įrengimo ir eksploatavimo taisyklės yra panašios į įprastų dujų įrangos naudojimo taisykles. Statyba turi būti vykdoma griežtai pagal SNIP, visi vamzdynai turi būti geltoni ir turėti atitinkamą ženklinimą. Gamykloje pagamintos paruoštos sistemos yra daug kartų brangesnės, tačiau turi visus patvirtinamuosius dokumentus, kurie atitinka visus techninius reikalavimus. Gamintojai suteikia įrangos garantiją ir prižiūri bei remontuoja jų gaminius.

Namų gamybos biodujų įmonė gali sutaupyti energijos sąnaudas, kurios užima didelę dalį nustatant žemės ūkio produktų kainą. Gamybos savikainos sumažinimas turės įtakos padidėjusiam ūkio ar privačios sodybos pelningumui. Dabar, kai žinote, kaip iš esamų atliekų gauti biodujas, belieka tik įgyvendinti šią idėją. Daugelis ūkininkų jau seniai išmoko užsidirbti pinigų iš mėšlo.