Πώς να λάβετε βιοαέριο από κοπριά: επισκόπηση βασικών αρχών και διάταξης της μονάδας παραγωγής

Οι αγροτικές εκμεταλλεύσεις αντιμετωπίζουν ετησίως το πρόβλημα της διάθεσης της κοπριάς. Σημαντικά κεφάλαια χάνονται άσκοπα, τα οποία απαιτούνται για την οργάνωση της απομάκρυνσης και της ταφής της. Υπάρχει όμως ένας τρόπος που επιτρέπει όχι μόνο να εξοικονομήσετε χρήματα, αλλά και να αξιοποιήσετε αυτό το φυσικό προϊόν προς όφελός σας.

Οι συνετοί ιδιοκτήτες εφαρμόζουν εδώ και καιρό στην πράξη την οικολογική τεχνολογία που επιτρέπει την παραγωγή βιοαερίου από κοπριά και τη χρήση του αποτελέσματος ως καύσιμο.

Επομένως, στο υλικό μας θα μιλήσουμε για την τεχνολογία παραγωγής βιοαερίου, ενώ θα σας πούμε επίσης πώς να κατασκευάσετε μια εγκατάσταση βιοενέργειας.

Πλεονεκτήματα χρήσης βιοτεχνολογιών

Η τεχνολογία παραγωγής βιοκαυσίμων από διάφορες φυσικές πηγές δεν είναι νέα. Οι έρευνες στον τομέα αυτό ξεκίνησαν ήδη από το τέλος του 18ου αιώνα και αναπτύχθηκαν επιτυχώς τον 19ο αιώνα. Στη Σοβιετική Ένωση, η πρώτη βιοενεργειακή εγκατάσταση κατασκευάστηκε τη δεκαετία του 1940.

Οι βιοτεχνολογίες εφαρμόζονται εδώ και πολλά χρόνια σε πολλές χώρες, αλλά σήμερα αποκτούν ιδιαίτερη σημασία. Λόγω της υποβάθμισης του περιβάλλοντος στον πλανήτη και του υψηλού κόστους των καυσίμων, πολλοί στρέφουν την προσοχή τους προς εναλλακτικές πηγές ενέργειας και θερμότητας.

Η τεχνολογία μετατροπής της κοπριάς σε βιοαέριο επιτρέπει τη μείωση των επιβλαβών εκπομπών μεθανίου στην ατμόσφαιρα και την απόκτηση μιας επιπλέον πηγής θερμικής ενέργειας.

Αναμφίβολα, η κοπριά είναι πολύτιμο λίπασμα και αν σε μια φάρμα υπάρχουν δύο αγελάδες, δεν προκύπτουν προβλήματα με τη χρήση της. Είναι διαφορετικό όταν πρόκειται για κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις με μεσαίο και μεγάλο αριθμό ζώων, όπου κάθε χρόνο παράγονται τόνοι δύσοσμου και σαπισμένου βιολογικού υλικού.

Για να μετατραπεί η κοπριά σε ποιοτικό λίπασμα, απαιτούνται εκτάσεις με συγκεκριμένο θερμοκρασιακό καθεστώς, κάτι που συνεπάγεται επιπλέον κόστος. Γι' αυτό πολλοί αγρότες την αποθηκεύουν όπου βρουν και στη συνέχεια τη μεταφέρουν στα χωράφια.

Ανάλογα με τον όγκο της πρώτης ύλης που παράγεται καθημερινά, θα πρέπει να επιλέγονται οι διαστάσεις της εγκατάστασης και ο βαθμός αυτοματισμού της.

Εάν δεν τηρούνται οι συνθήκες αποθήκευσης, από την κοπριά χάνεται έως και το 40% του αζώτου και το μεγαλύτερο μέρος του φωσφόρου, γεγονός που υποβαθμίζει σημαντικά τα ποιοτικά της χαρακτηριστικά. Επιπλέον, απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα αέριο μεθάνιο, το οποίο έχει αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον του πλανήτη.

Οι σύγχρονες βιοτεχνολογίες επιτρέπουν όχι μόνο να εξουδετερώσουν τη βλαβερή επίδραση του μεθανίου στο περιβάλλον, αλλά και να το θέσουν στην υπηρεσία του ανθρώπου, επιφέροντας ταυτόχρονα σημαντικό οικονομικό όφελος. Ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας της κοπριάς παράγεται βιοαέριο, από το οποίο μπορούν στη συνέχεια να παραχθούν χιλιάδες κιλοβατώρες ενέργειας, ενώ τα απόβλητα της παραγωγής αποτελούν ένα πολύτιμο αναερόβιο λίπασμα.

Μηχανισμός παραγωγής αερίου από οργανικές πρώτες ύλες

Το βιοαέριο είναι μια πτητική ουσία χωρίς χρώμα και οσμή, που περιέχει έως και 70% μεθάνιο. Ως προς τα ποιοτικά του χαρακτηριστικά προσεγγίζει το παραδοσιακό καύσιμο – το φυσικό αέριο. Διακρίνεται για την καλή θερμογόνο ικανότητα, 1m³ βιοαερίου αποδίδει τόση θερμότητα όση προκύπτει από την καύση ενάμισι κιλού άνθρακα.

Τον σχηματισμό του βιοαερίου τον οφείλουμε σε αναερόβια βακτήρια, τα οποία εργάζονται ενεργά στη διάσπαση οργανικών πρώτων υλών, όπως η κοπριά των αγροτικών ζώων, τα περιττώματα πτηνών και τα απόβλητα φυτών.

Στην αυτόνομη παραγωγή βιοαερίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν περιττώματα πτηνών και προϊόντα διαβίωσης μικρών και μεγάλων οικόσιτων ζώων. Οι πρώτες ύλες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην καθαρή τους μορφή ή σε μείγμα με γρασίδι, φύλλα, παλιό χαρτί.

Για την ενεργοποίηση της διαδικασίας πρέπει να δημιουργηθούν ευνοϊκές συνθήκες για τη ζωή των βακτηρίων. Αυτές πρέπει να είναι παρόμοιες με εκείνες υπό τις οποίες αναπτύσσονται οι μικροοργανισμοί στη φυσική τους δεξαμενή – στο στομάχι των ζώων, όπου επικρατεί ζέστη και απουσία οξυγόνου.

Στην πραγματικότητα, αυτές είναι οι δύο βασικές συνθήκες που συμβάλλουν στη θαυματουργή μετατροπή της σάπιας κοπριάς σε φιλικό προς το περιβάλλον καύσιμο και πολύτιμα λιπάσματα.

Για την παραγωγή βιοαερίου απαιτείται ένας στεγανός αντιδραστήρας χωρίς πρόσβαση αέρα, όπου θα λάβει χώρα η διαδικασία ζύμωσης της κοπριάς και η διάσπασή της σε συστατικά:

• μεθάνιο (έως 70%)·
• διοξείδιο του άνθρακα (περίπου 30%)·
• άλλες αέριες ουσίες (1–2%).

Τα παραγόμενα αέρια ανεβαίνουν στην κορυφή του δοχείου, από όπου στη συνέχεια αντλούνται, ενώ στο κάτω μέρος καθιζάνει το υπόλειμμα – ένα υψηλής ποιότητας οργανικό λίπασμα που διατήρησε όλες τις πολύτιμες ουσίες της κοπριάς (άζωτο και φώσφορο) και έχασε σημαντικό μέρος των παθογόνων μικροοργανισμών.

Ο αντιδραστήρας για την παραγωγή βιοαερίου πρέπει να έχει απόλυτα στεγανή κατασκευή, στην οποία απουσιάζει το οξυγόνο, διαφορετικά η διαδικασία αποσύνθεσης της κοπριάς θα προχωρά εξαιρετικά αργά.

Η δεύτερη σημαντική προϋπόθεση για την αποτελεσματική αποσύνθεση της κοπριάς και την παραγωγή βιοαερίου είναι η τήρηση της θερμοκρασίας. Τα βακτήρια που συμμετέχουν στη διαδικασία ενεργοποιούνται σε θερμοκρασία από +30 βαθμούς.

Επιπλέον, στην κοπριά περιέχονται δύο είδη βακτηρίων:

• μεσόφιλοι. Η ζωτική τους δραστηριότητα πραγματοποιείται σε θερμοκρασία +30 – +40 βαθμών·
• θερμόφιλοι. Για τον πολλαπλασιασμό τους είναι απαραίτητο να τηρηθεί το θερμοκρασιακό καθεστώς +50 (+60) βαθμών.

Ο χρόνος επεξεργασίας της πρώτης ύλης σε εγκαταστάσεις πρώτου τύπου εξαρτάται από τη σύσταση του μείγματος και κυμαίνεται από 12 έως 30 ημέρες. Ταυτόχρονα, 1 λίτρο ωφέλιμης επιφάνειας αντιδραστήρα δίνει 2 λίτρα βιοκαυσίμου. Κατά τη χρήση εγκαταστάσεων δεύτερου τύπου, ο χρόνος παραγωγής του τελικού προϊόντος μειώνεται σε τρεις ημέρες και η ποσότητα βιοαερίου αυξάνεται σε 4,5 λίτρα.

Η αποτελεσματικότητα των θερμόφιλων εγκαταστάσεων είναι εμφανής με γυμνό μάτι, ωστόσο η τιμή συντήρησής τους είναι πολύ υψηλή, γι' αυτό πριν επιλέξετε τον ένα ή τον άλλο τρόπο παραγωγής βιοαερίου, είναι απαραίτητο να υπολογίσετε πολύ προσεκτικά τα πάντα.

Παρά το γεγονός ότι η αποτελεσματικότητα των θερμόφιλων εγκαταστάσεων είναι δεκάδες φορές υψηλότερη, εφαρμόζονται πολύ πιo σπάνια, καθώς η διατήρηση υψηλών θερμοκρασιών στον αντιδραστήρα συνεπάγεται μεγάλες δαπάνες.

Η συντήρηση και η φροντίδα των εγκαταστάσεων μεσόφιλου τύπου είναι φθηνότερες, επομένως οι περισσότερες γεωργικές εκμεταλλεύσεις χρησιμοποιούν ακριβώς αυτές για την παραγωγή βιοαερίου.

Το βιοαέριο από άποψη ενεργειακού δυναμικού υπολείπεται ελάχιστα συγκριτικά με το συνηθισμένο αέριο καύσιμο. Ωστόσο, στη σύνθεσή του υπάρχουν θειικές αναθυμιάσεις, η παρουσία των oποίων πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά την επιλογή υλικών για την κατασκευή της εγκατάστασης.

Υπολογισμοί αποδοτικότητας χρήσης βιοαερίου

Απλοί υπολογισμοί θα βοηθήσουν στην αξιολόγηση όλων των πλεονεκτημάτων της χρήσης εναλλακτικού βιοκαυσίμου. Μια αγελάδα βάρους 500 κιλών παράγει καθημερινά περίπου 35-40 κιλά κοπριάς. Αυτή η ποσότητα είναι αρκετή για να ληφθεί περίπου 1.5 μ³ βιοαερίου, απó τo oποίo με την σειρά του μπορούν να παραχθούν 3 kW/h ηλεκτρικής ενέργειας.

Χρησιμοποιώντας τα στοιχεία του πίνακα, είναι εύκολo να υπολογίσετε πόσα μ³ βιοαερίου μπορούν να ληφθούν στην έξοδo, ανάλογα με τo υπάρχον ζωικό κεφάλαιo της γεωργικής εκμετάλλευσης.

Για την παραγωγή βιοκαυσίμου μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε ένα είδος oργανικής πρώτης ύλης είτε μείγματα από πολλά συστατικά, με υγρασία 85-90%. Είναι σημαντικό να μην περιέχουν ξένες χημικές προσμίξεις που επηρεάζουν αρνητικά τη διαδικασία επεξεργασίας.

Την απλούστερη συνταγή μείγματος επινόησε ήδη τo 2000 ένας Ρώσος από την περιοχή Λίπετσκ, o oποίος κατασκεύασε με τα ίδια του τα χέρια μια πολύ απλή εγκατάσταση παραγωγής βιοαερίου. Ανάμειξε 1500 κιλά κοπριάς αγελάδας με 3500 κιλά αποβλήτων διαφορετικών φυτών, πρόσθεσε νερό (περίπου 65% του βάρους όλωv τωv συνστατικών) και θέρμανε τo μείγμα μέχρι 35 βαθμούς.

Σε δύο εβδομάδες, το δωρεάν καύσιμο είναι έτοιμο. Αυτή η μικρή εγκατάσταση παρήγαγε 40 m³ αερίου την ημέρα, που ήταν αρκετά για τη θέρμανση του σπιτιού και των βοηθητικών κτισμάτων για έξι μήνες.

Επιλογές εγκαταστάσεων για την παραγωγή βιοκαυσίμου

Μετά τη διενέργεια των υπολογισμών, πρέπει να αποφασίσετε πώς θα κατασκευάσετε την εγκατάσταση για να λάβετε βιοαέριο σύμφωνα με τις ανάγκες της εκμετάλλευσής σας. Εάν ο αριθμός των ζώων είναι μικρός, τότε θα είναι κατάλληλη η απλούστερη εκδοχή, την οποία μπορείτε εύκολα να κατασκευάσετε με δικά σας μέσα.

Εάν διαθέτετε μια μεγάλη γεωργική εκμετάλλευση με σταθερή πηγή μεγάλων ποσοτήτων πρώτης ύλης, είναι σκόπιμο να κατασκευάσετε ένα βιομηχανικό αυτοματοποιημένο σύστημα βιοαερίου. Σε αυτή την περίπτωση, δύσκολα θα τα καταφέρετε χωρίς την προσέλκυση ειδικών που θα αναπτύξουν το έργο και θα εγκαταστήσουν τη μονάδα σε επαγγελματικό επίπεδο.

Στο σχήμα φαίνεται παραστατικά πώς λειτουργεί ένα βιομηχανικό αυτοματοποιημένο σύμπλεγμα παραγωγής βιοαερίου. Την κατασκευή τέτοιας κλίμακας μπορείτε να την οργανώσετε από κοινού με πολλές γειτονικές γεωργικές εκμεταλλεύσεις.

Σήμερα υπάρχουν δεκάδες εταιρείες που μπορούν να προσφέρουν πολλές επιλογές: από έτοιμες λύσεις έως την ανάπτυξη εξατομικευμένου έργου. Για να μειώσετε το κόστος κατασκευής, μπορείτε να συνεργαστείτε με γειτονικές εκμεταλλεύσεις (αν υπάρχουν κοντά) και να κατασκευάσετε μία κοινή εγκατάσταση παραγωγής βιοαερίου.

Θα πρέπει να λάβετε υπόψη ότι για την κατασκευή ακόμη και μιας μικρής εγκατάστασης, πρέπει να εκδώσετε τα σχετικά έγγραφα, να φτιάξετε το τεχνολογικό διάγραμμα, το σχέδιο διάταξης του εξοπλισμού και του αερισμού (εάν ο εξοπλισμός εγκαθίσταται σε εσωτερικό χώρο) και να περάσετε από τις διαδικασίες έγκρισης από την Υγειονομική-Επιδημιολογική Υπηρεσία, την Πυροσβεστική και την Επιθεώρηση Αερίου.

Μπορείτε να κατασκευάσετε μόνοι σας μια μικρή μονάδα παραγωγής αερίου για την κάλυψη των αναγκών μιας μικρής ιδιωτικής εκμετάλλευσης, βασιζόμενοι στη σχεδίαση και τις ιδιαιτερότητες των εγκαταστάσεων που παράγονται σε βιομηχανική κλίμακα.

Οι κατασκευές των εγκαταστάσεων για τη μετατροπή κοπριάς και φυτικής οργανικής ύλης σε βιοαέριο δεν είναι περίπλοκες. Το πρωτότυπο που παράγεται από τη βιομηχανία είναι κατάλληλο ως πρότυπο για την κατασκευή της δικής σας μικρής μονάδας.

Εάν είστε ερασιτέχνες τεχνίτες που αποφασίσατε να ασχοληθείτε με την κατασκευή της δικής σας εγκατάστασης, πρέπει να προμηθευτείτε ένα δοχείο νερού, πλαστικούς σωλήνες ύδρευσης ή αποχέτευσης, γωνιακές στροφές, στεγανοποιητικά και μια φιάλη για την αποθήκευση του αερίου που παράγεται στην εγκατάσταση.

Χαρακτηριστικά του συστήματος βιοαερίου

Μια πλήρης εγκατάσταση βιοαερίου αποτελεί ένα σύνθετο σύστημα που αποτελείται από:

1. Βιοαντιδραστήρα, όπου λαμβάνει χώρα η διαδικασία αποσύνθεσης της κοπριάς·
2. Αυτοματοποιημένο σύστημα τροφοδοσίας οργανικών αποβλήτων·
3. Συσκευή ανάδευσης της βιομάζας·
4. Εξοπλισμό για τη διατήρηση της βέλτιστης θερμοκρασίας·
5. Δεξαμενή αερίου – δοχείο αποθήκευσης αερίου·
6. Δέκτη επεξεργασμένων στερεών αποβλήτων.

Όλα τα παραπάνω στοιχεία τοποθετούνται σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις που λειτουργούν αυτόματα. Οι οικιακοί αντιδραστήρες συνήθως έχουν πιο απλοποιημένη κατασκευή.

Στο διάγραμμα παρουσιάζονται τα κύρια συστατικά του αυτοματοποιημένου συστήματος βιοαερίου. Ο όγκος του αντιδραστήρα εξαρτάται από την ημερήσια ποσότητα οργανικής πρώτης ύλης. Για την πλήρη λειτουργία της εγκατάστασης, ο αντιδραστήρας πρέπει να γεμίζει κατά τα δύο τρίτα του όγκου του.

Αρχή λειτουργίας της εγκατάστασης

Το κύριο στοιχείο του συστήματος είναι ο βιοαντιδραστήρας. Υπάρχουν διάφορες παραλλαγές κατασκευής του, με κύριο μέλημα τη διασφάλιση της στεγανότητας της κατασκευής και την αποτροπή εισόδου οξυγόνου. Μπορεί να κατασκευαστεί ως μεταλλικό δοχείο διαφόρων σχημάτων (συνήθως κυλινδρικό), τοποθετημένο στην επιφάνεια. Συχνά χρησιμοποιούνται για αυτόν τον σκοπό άδειες δεξαμενές καυσίμων 50 κυβικών μέτρων.

Μπορείτε να αποκτήσετε έτοιμες δεξαμενές αποσυναρμολογούμενης κατασκευής. Το πλεονέκτημά τους είναι η δυνατότητα γρήγορης αποσυναρμολόγησης και, εάν χρειαστεί, μεταφοράς σε άλλη τοποθεσία. Οι βιομηχανικές επιφανειακές εγκαταστάσεις είναι σκόπιμο να χρησιμοποιούνται σε μεγάλες εκμεταλλεύσεις, όπου υπάρχει συνεχής εισροή μεγάλης ποσότητας οργανικής πρώτης ύλης.

Για μικρές αυλές, η υπόγεια τοποθέτηση της δεξαμενής είναι πιο κατάλληλη. Ο υπόγειος κάδος κατασκευάζεται από τούβλο ή σκυρόδεμα. Μπορείτε να θάψετε έτοιμες δεξαμενές στο έδαφος, για παράδειγμα, βαρέλια από μέταλλο, ανοξείδωτο χάλυβα ή PVC. Είναι επίσης δυνατή η επιφανειακή τους τοποθέτηση σε εξωτερικό χώρο ή σε ειδικά διαμορφωμένο δωμάτιο με καλό αερισμό.

Για την κατασκευή μιας εγκατάστασης παραγωγής βιοαερίου, μπορείτε να αγοράσετε έτοιμες δεξαμενές από PVC και να τις εγκαταστήσετε σε ένα δωμάτιο εξοπλισμένο με σύστημα εξαερισμού

Ανεξάρτητα από το πού και πώς τοποθετείται ο αντιδραστήρας, είναι εξοπλισμένος με έναν κάδο φόρτωσης κοπριάς. Πριν από τη φόρτωση της πρώτης ύλης, πρέπει να υποβληθεί σε προκαταρκτική προετοιμασία: συνθλίβεται σε κλάσματα όχι μεγαλύτερα από 0,7 mm και αραιώνεται με νερό. Στην ιδανική περίπτωση, η υγρασία του υποστρώματος πρέπει να είναι περίπου 90%.

Οι αυτοματοποιημένες βιομηχανικές εγκαταστάσεις είναι εξοπλισμένες με σύστημα τροφοδοσίας πρώτων υλών, που περιλαμβάνει δέκτη όπου το μίγμα φτάνει στην απαραίτητη υγρασία, αγωγό παροχής νερού και αντλητική εγκατάσταση για τη μεταφορά της μάζας στον βιοαντιδραστήρα.

Στις οικιακές εγκαταστάσεις, για την προετοιμασία του υποστρώματος χρησιμοποιούνται ξεχωριστές δεξαμενές, όπου τα απόβλητα συνθλίβονται και αναμιγνύονται με νερό. Στη συνέχεια, η μάζα φορτώνεται στον θάλαμο υποδοχής. Στους υπόγειους αντιδραστήρες, ο κάδος υποδοχής υποστρώματος βγαίνει έξω, και το προετοιμασμένο μίγμα ρέει αυτομάτως μέσω αγωγού στον θάλαμο ζύμωσης.

Εάν ο αντιδραστήρας είναι τοποθετημένος στο έδαφος ή σε ένα δωμάτιο, ο σωλήνας εισόδου με τη διάταξη υποδοχής μπορεί να βρίσκεται στο κάτω πλευρικό τμήμα της δεξαμενής. Είναι επίσης δυνατό να βγάλετε τον σωλήνα στο επάνω μέρος και να τοποθετήσετε ένα χωνί στο στόμιό του. Σε αυτή την περίπτωση, η βιομάζα θα πρέπει να τροφοδοτείται με αντλία.

Στον βιοαντιδραστήρα πρέπει επίσης να προβλεφθεί ένα άνοιγμα εξόδου, το οποίο γίνεται σχεδόν στον πυθμένα της δεξαμενής στην αντίθετη πλευρά από τον κάδο εισόδου. Στην υπόγεια τοποθέτηση, ο σωλήνας εξόδου τοποθετείται λοξά προς τα πάνω και οδηγεί σε έναν δέκτη αποβλήτων που μοιάζει με ορθογώνιο κουτί. Το πάνω άκρο του πρέπει να βρίσκεται κάτω από το επίπεδο του ανοίγματος εισόδου.

Οι σωλήνες εισόδου και εξόδου τοποθετούνται λοξά προς τα πάνω σε διαφορετικές πλευρές της δεξαμενής, ενώ η δεξαμενή αντιστάθμισης, στην οποία εισέρχονται τα απόβλητα, πρέπει να είναι χαμηλότερα από τον κάδο υποδοχής

Η διαδικασία εξελίσσεται ως εξής: η χοάνη εισόδου παραλαμβάνει μια νέα παρτίδα υποστρώματος, η οποία ρέει στον αντιδραστήρα, ενώ ταυτόχρονα η ίδια ποσότητα εξαντλημένης μάζας ανυψώνεται μέσω σωλήνα στον δέκτη αποβλήτων, από όπου στη συνέχεια αντλείται και χρησιμοποιείται ως υψηλής ποιότητας βιολίπασμα.

Η αποθήκευση του βιοαερίου πραγματοποιείται σε αεριοφυλάκιο. Τις περισσότερες φορές βρίσκεται ακριβώς στην οροφή του αντιδραστήρα και έχει σχήμα θόλου ή κώνου. Κατασκευάζεται από λαμαρίνα στέγης και στη συνέχεια, για την πρόληψη διαβρωτικών διαδικασιών, βάφεται με πολλές στρώσεις λαδομπογιάς.

Σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις που προορίζονται για την παραγωγή μεγάλης ποσότητας αερίου, το αεριοφυλάκιο συχνά κατασκευάζεται ως ξεχωριστή δεξαμενή συνδεδεμένη με τον αντιδραστήρα μέσω αγωγού.

Το αέριο που προκύπτει από τη ζύμωση δεν είναι κατάλληλο για χρήση, καθώς περιέχει μεγάλη ποσότητα υδρατμών, και σε αυτή τη μορφή δεν θα καεί. Για να καθαριστεί από τα κλάσματα νερού, το αέριο διέρχεται μέσω υδραυλικής σφραγίδας. Για τον σκοπό αυτό, από το αεριοφυλάκιο εξάγεται ένας σωλήνας, μέσω του οποίου το βιοαέριο εισέρχεται σε ένα δοχείο με νερό, και από εκεί στη συνέχεια μεταφέρεται μέσω πλαστικού ή μεταλλικού σωλήνα στους καταναλωτές.

Διάγραμμα εγκατάστασης που βρίσκεται υπόγεια. Τα ανοίγματα εισόδου και εξόδου πρέπει να βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές του δοχείου. Πάνω από τον αντιδραστήρα βρίσκεται μια υδραυλική σφραγίδα, μέσω της οποίας διέρχεται το παραγόμενο αέριο για ξήρανση.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, για την αποθήκευση αερίου χρησιμοποιούνται ειδικοί σάκοι αεριοφυλακίου κατασκευασμένοι από πολυβινυλοχλωρίδιο. Οι σάκοι τοποθετούνται δίπλα στην εγκατάσταση και γεμίζονται σταδιακά με αέριο. Καθώς γεμίζουν, το ελαστικό υλικό διογκώνεται και ο όγκος των σάκων αυξάνεται, επιτρέποντας, εάν χρειαστεί, την προσωρινή αποθήκευση μεγαλύτερης ποσότητας τελικού προϊόντος.

Προϋποθέσεις αποδοτικής λειτουργίας του βιοαντιδραστήρα

Για την αποτελεσματική λειτουργία της εγκατάστασης και την εντατική παραγωγή βιοαερίου, απαιτείται ομοιόμορφη ζύμωση του οργανικού υποστρώματος. Το μείγμα πρέπει να βρίσκεται σε συνεχή κίνηση. Διαφορετικά, σχηματίζεται κρούστα σε αυτό, η διαδικασία αποσύνθεσης επιβραδύνεται, και τελικά παράγεται λιγότερο αέριο από ό,τι είχε αρχικά υπολογιστεί.

Για να εξασφαλιστεί η ενεργή ανάμειξη της βιομάζας, στο πάνω ή στο πλάγιο τμήμα ενός τυπικού αντιδραστήρα εγκαθίστανται αναδευτήρες βυθιζόμενου ή κεκλιμένου τύπου, εξοπλισμένοι με ηλεκτροκινητήρα. Σε αυτοσχέδιες εγκαταστάσεις, η ανάμειξη γίνεται μηχανικά με τη βοήθεια μιας συσκευής που μοιάζει με οικιακό μίξερ. Μπορεί να χειρίζεται χειροκίνητα ή να είναι εξοπλισμένη με ηλεκτροκινητήρα.

Στην κατακόρυφη διάταξη του αντιδραστήρα, η λαβή του αναδευτήρα εξάγεται στο πάνω μέρος της εγκατάστασης. Εάν η δεξαμενή είναι τοποθετημένη οριζόντια, ο κοχλίας βρίσκεται επίσης σε οριζόντιο επίπεδο και η λαβή βρίσκεται στο πλάι του βιοαντιδραστήρα.

Μία από τις σημαντικότερες προυποθέσεις για την παργωγή βιοαερίου είνα η διατήρηση του απαραίτητου θερμοκρασιακού καθεστώτος στον αντιδραστήρα. Η θέρμανση μπορεί να πραγατοποιηθεία με διάφορους τρόπους. Στις σταθερές εγκαταστάσεις χρησιμοποιούνται αυτοματοποιημένα συστήματα θέρμανσης, τα οποία ενεργοποιούνται όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από το καθωρισμένο επίπεδο και απενεργοποιούνται όταν επτιυχθεί το απαραίτητο θερμοκρασιακό καθεστώς.

Για τη θέρμανση μπορείτε να χρησιμοποιήσετε λέβητες αερίου, να πραγατοποιήσετε άμεση θέρμανση με ηλεκτρικές συσκευές θέρμανσης ή να ενσωματώσετε ένα θερμαντικό στοιχείο στη βάση του δοχείου.

Για να μειωθούν οι απώλειες θερμότητας, συνιστάται να κατασκευαστεί ένα μικρό πλαίσιο γύρω από τον αντιδραστήρα με ένα στρώμα υαλοβάμβακα ή να καλυφθεί η εγκατάσταση με θερμομόνωση. Καλές θερμομονωτικές ιδιότητες έχει το διογκωμένο πολυστερίνη και άλλες ποικιλίες του.

Για να οργανώσετε το σύστημα θέρμανσης της βιομάζας, μπορείτε να τοποθετήσετε έναν αγωγό από την οικιακή θέρμανση, η οποία τροφοδοτείτα από τον αντιδραστήρα

Προσδιορισμός του απαιτούμενου όγκου

Ο όγκος του αντιδραστήρα καθορίζεται με βάση την ημερήσια ποσότητα κοπριάς που παράγετα στο αγρόκτημα. Επίσης, πρέπει να λαμβάνοντα υπόψη ο τύπος πρώτης ύλης, το θερμοκρασιακό καθεστώς και ο χρόνος ζύμωσης. Για να λειτουργεί πλήρως η εγκατάσταση, το δοχεία γεμίζει στο 85-90% του όγκου, τουλάχιστον το 10% πρέπει να παραμένει ελεύθερο για την έξοδο του αερίου.

Η διαδικασία αποσύνθεσης των οργανικών υλών σε μια μεσόφιλη εγκατάσταση σε μέση θερμοκρασία 35 βαθμών διαρκεί από 12 ημέρες, μετά την οποία τα ζυμωμένα υπολείμματα αφαιρούντα και ο αντιδραστήρας γεμίζει με μια νέα παρτία υποστρώματος. Δεδομένου ότι πριν από την αποστολή στον αντιδραστήρα τα απόβλητα αραιώνοντα με νερό έως 90%, η ποσότητα υγρού πρέπει επίσης να λαμβάνετα υπόψη κατά τον προςδιορσμό του ημερήσου φορτίου.

Με βάση τα δεδομένα που παρουσιάζονται, ο όγκος του αντιδραστήρα θα είναι ίσος με την ημερήσια ποσότητα του προετοιμασμένου υποστρώματος (κοπριά με νερό) πολλαπλασιασμένη επί 12 (ο χρόνος που απαιτείτα για την αποσύνθεση της βιομάζας) και αυξημένος κατά 10% (ελεύθερος όγκος δοχείου).

Κατασκευή υπόγειας εγκατάστασης

Τώρα ας μιλήσουμε για την απλούσαρη εγκατάσταση που επιτρέπει την παργωγή βιοαερίου σε οικιακές συνθήκες με το χαμηλότερο κόστος. Ας εξετάσουμε την κατασκευή ενός υπόγειου συστήματος. Για να το φτίαςετε, πρέπει να σκάψεςε ένα λάκκο, η βάση και οι τοίχοι του χύνοντα με οπλισμένο διογκωμένο αργιλόσκυρο (κεραμζιτομπετόν).

Στις αντίθετες πλευρές του θαλάμου δημιουργούντα η είσοδος και η έξοδος, όπου τοποθετούντα κεκλιμένοι σωλήνες για την τροφοδσία του υποστρώματος και την άντληση της επεξεργασμένης μάζας.

Ο σωλήνας εξόδου με διάμετρο περίπου 7 cm πρέπει να βρίσκετα σχεδόν στον πυθμένα της δεξαμενής, το άλλο του άκρο τοποθετείτα σε ένα αντισταθμιστικό δοχείο ορθογώνιου σχήματος, στο οποίο θα αντλούνται τα απόβλητα. Ο αγωγός τροφοδοσίας υποστρώματος βρίσκετα περίπου σε απόσταση 50 cm από τον πυθμένα και έχει διάμετρο 25-35 cm. Το άνω μέρος του σωλήνα εισέρχετα στο διαμέρισμα υποδοχής πρώτων υλών.

Ο αντιδραστήρας πρέπει να είναι πλήρως στεγανός. Για να αποκλειστεί η πιθανότητα εισόδου αέρα, το δοχείο πρέπει να επικαλυφθεί με ένα στρώμα ασφαλτικής στεγανοποίησης.

Το πάνω μέρος του κάδου είναι ένας αεριοφύλακας με θολωτό ή κωνικό σχήμα. Κατασκευάζεται από μεταλλικά φύλλα ή λαμαρίνα στέγης. Επίσης, μπορείτε να ολοκληρώσετε την κατασκευή με τοιχοποιία από τούβλα, η οποία στη συνέχεια καλύπτεται με συρματόπλεγμα και σοβατίζεται. Πάνω από τον αεριοφύλακα πρέπει να φτιάξετε ένα αεροστεγές φρεάτιο, να βγάλετε έναν σωλήνα αερίου που περνά μέσα από υδραυλική σφράγιση και να εγκαταστήσετε μια βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης αερίου.

Για την ανάδευση του υποστρώματος, μπορείτε να εξοπλίσετε την εγκατάσταση με ένα σύστημα αποστράγγισης που λειτουργεί με τη μέθοδο της δημιουργίας φυσαλίδων. Για αυτό, στερεώστε κάθετα πλαστικούς σωλήνες μέσα στην κατασκευή, έτσι ώστε το πάνω άκρο τους να είναι πάνω από το στρώμα του υποστρώματος. Ανοίξτε πολλές τρύπες σε αυτούς. Το αέριο υπό πίεση θα κατέβει προς τα κάτω, και ανεβαίνοντας προς τα πάνω, οι φυσαλίδες αερίου θα αναδεύουν τη βιομάζα που βρίσκεται στο δοχείο.

Εάν δεν θέλετε να ασχοληθείτε με την κατασκευή τσιμεντένιου κάδου, μπορείτε να αγοράσετε ένα έτοιμο δοχείο από PVC. Για τη διατήρηση της θερμότητας, πρέπει να το περιβάλλετε με ένα στρώμα θερμομόνωσης – αφρός πολυστερίνης. Ο πυθμένας του λάκκου χύνεται με οπλισμένο σκυρόδεμα σε στρώση 10 εκ. Δεξαμενές από πολυβινυλοχλωρίδιο επιτρέπονται εάν ο όγκος του αντιδραστήρα δεν υπερβαίνει τα 3 m³.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Πώς να φτιάξετε την πιο απλή εγκατάσταση από ένα συνηθισμένο βαρέλι, θα μάθετε αν παρακολουθήσετε το βίντεο:

Πώς πραγματοποιείται η κατασκευή του υπόγειου αντιδραστήρα, μπορείτε να το δείτε στο βίντεο:

Πώς γίνεται η φόρτωση της κοπριάς στην υπόγεια εγκατάσταση φαίνεται στο επόμενο βίντεο:

Η εγκατάσταση παραγωγής βιοαερίου από κοπριά θα επιτρέψει σημαντική εξοικονόμηση στην πληρωμή θέρμανσης και ηλεκτρικής ενέργειας, και να διοχετεύσει σε καλό έργο το οργανικό υλικό που υπάρχει σε αφθονία σε κάθε γεωργική εκμετάλλευση. Πριν ξεκινήσετε την κατασκευή, πρέπει να υπολογίσετε και να προετοιμάσετε τα πάντα προσεκτικά.

Ο πιο απλός αντιδραστήρας μπορεί να κατασκευαστεί σε λίγες μέρες με τα χέρια σας, χρησιμοποιώντας αυτοσχέδια μέσα. Εάν η εκμετάλλευση είναι μεγάλη, τότε είναι καλύτερο να αγοράσετε μια έτοιμη εγκατάσταση ή να απευθυνθείτε σε ειδικούς.

Εάν κατά την εξέταση των παρεχόμενων πληροφοριών προκύψουν ερωτήσεις ή έχετε προτάσεις που θέλετε να μοιραστείτε με τους επισκέπτες του ιστοτόπου, παρακαλούμε αφήστε σχόλια στο παρακάτω πλαίσιο.