Godišnje se farme suočavaju s problemom zbrinjavanja gnojiva. Nigdje nema mnogo novca koji je potreban za organizaciju njegovog uklanjanja i odlaganja. Ali postoji način koji vam omogućuje ne samo da uštedite svoj novac, nego i da prisilite ovaj prirodni proizvod da služi sam sebi.
Promišljeni vlasnici već dugo prakticiraju eko-tehnologiju, koja omogućuje dobivanje bioplina iz gnojiva i korištenje rezultata kao goriva.
Stoga ćemo u našem materijalu raspravljati o tehnologiji proizvodnje bioplina, govorit ćemo io tome kako izgraditi bioenergetsko postrojenje.
Prednosti korištenja biotehnologije
Tehnologija proizvodnje biogoriva iz različitih prirodnih izvora nije nova. Istraživanja na ovom području započela su krajem 18. stoljeća i uspješno su se razvila u 19. stoljeću. U Sovjetskom Savezu, prva bioenergetska tvornica nastala je četrdesetih godina prošlog stoljeća.
Biotehnologija se već dugo koristi u mnogim zemljama, ali danas su od posebne važnosti. Zbog pogoršanja ekološke situacije na planeti i visoke cijene energije, mnogi traže alternativne izvore energije i topline.
Tehnologija prerade gnojiva u bioplin smanjuje količinu štetnih emisija metana u atmosferu i dobiva dodatni izvor toplinske energije.
Naravno, gnoj je vrlo vrijedno gnojivo, a ako na farmi postoje dvije krave, onda nema problema s njegovom uporabom. Još jedna stvar kada su u pitanju farme s velikim i srednjim stočarstvom, gdje se godišnje proizvede tona smrdljivog i trulog biološkog materijala.
Da bi gnojivo postalo kvalitetno gnojivo, potrebna su nam područja s određenim temperaturnim režimom, a to su dodatni troškovi. Stoga ga mnogi poljoprivrednici pohranjuju tamo gdje je to potrebno, a zatim ga odnesu na polja.
Ovisno o količini proizvedenih sirovina po danu, treba odabrati dimenzije postrojenja i stupanj njegove automatizacije.
Ako se ne poštuju uvjeti skladištenja, gnoj se isparava do 40% dušika i glavni dio fosfora, što značajno narušava njegove pokazatelje kvalitete. Osim toga, u atmosferu se emitira plin metan, što negativno utječe na ekološku situaciju planeta.
Suvremene biotehnologije omogućuju ne samo neutraliziranje štetnih učinaka metana na ekološku situaciju, nego i njezino korištenje u korist čovjeka, uz istodobno dobivanje značajnih ekonomskih koristi. Kao rezultat prerade gnoja formira se bioplin iz kojeg se onda može dobiti tisuće kilovata energije, a proizvodni otpad je vrlo vrijedno anaerobno gnojivo.
Organizacija sustava za proizvodnju bioplina ekonomski je opravdana za poljoprivredna gospodarstva. Ako samo dvije krave daju sirovine, bolje ih je koristiti kao gnojivo. 
Plin dobiven preradom gnoja osigurat će toplinu i energiju. Nakon čišćenja može se napajati u peć, a kotao se pumpa u cilindar koji koristi generator 
Strukturno, najjednostavnije postrojenje za preradu lako je graditi vlastitim rukama. Njegov glavni organ je bioreaktor, koji mora biti dobro hidro i toplinski izoliran. 
Za one koji žele skratiti konstrukciju sustava, prikladni su tvornički izrađeni plastični kapaciteti. Koristi iste principe gradnje i izolacije.
Mehanizam stvaranja plina iz organskih sirovina
Bioplin je hlapljiva tvar bez boje i mirisa, koja sadrži do 70% metana. Prema pokazateljima kvalitete, blizu je tradicionalnom tipu goriva - prirodnom plinu. Ima dobru kaloričnu vrijednost, 1 m3 bioplina ispušta onoliko topline koliko se dobiva sagorijevanjem jednog i pol kilograma ugljena.
Formiranje bioplina dugujemo anaerobnim bakterijama, koje aktivno rade na razgradnji organskih sirovina, u kojima se koristi stajnjak domaćih životinja, ptičji izmet, otpad bilo kojeg bilja.
U samostalnoj proizvodnji bioplina može se upotrijebiti stajsko perad i otpadni proizvodi male i velike stoke. Sirovine se mogu koristiti u čistom obliku iu obliku mješavine s uključivanjem trave, lišća, starog papira
Za aktiviranje procesa potrebno je stvoriti povoljne uvjete za funkcioniranje bakterija. Oni bi trebali biti slični onima u kojima se mikroorganizmi razvijaju u prirodnom spremniku - u želucu životinja, gdje je toplo i nema kisika.
Zapravo, to su dva glavna uvjeta koji doprinose čudesnoj transformaciji trulog gnoja u ekološki prihvatljivo gorivo i vrijedna gnojiva.
Za dobivanje bioplina potreban je zatvoreni reaktor bez pristupa zraku, gdje će se odvijati proces fermentacije gnoja i njegova razgradnja u sastavne dijelove:
- metan (do 70%);
- ugljikov dioksid (oko 30%);
- druge plinovite tvari (1-2%).
Nastali plinovi se uzdižu do vrha spremnika, odakle se ispumpavaju, a preostali proizvod, visoko kvalitetno organsko gnojivo koje je zadržalo sve vrijedne tvari koje se nalaze u gnojivu - dušik i fosfor, te je izgubio značajan dio patogena kao rezultat obrade.
Bioplinski reaktor mora imati potpuno zatvorenu strukturu koja nema kisik, inače će proces raspadanja gnojiva biti izuzetno spor.
Drugi važan uvjet za učinkovito raspadanje gnojiva i stvaranje bioplina - usklađenost s temperaturnim režimom. Bakterije uključene u proces aktiviraju se na temperaturi od +30 stupnjeva.
Štoviše, gnoj sadrži dvije vrste bakterija:
- mezofilne. Njihova egzistencija se odvija na temperaturi od +30 - +40 stupnjeva;
- termofilne. Za njihovu reprodukciju potrebno je promatrati temperaturni režim od +50 (+60) stupnjeva.
Vrijeme obrade sirovina u biljkama prvog tipa ovisi o sastavu smjese i kreće se od 12 do 30 dana. U isto vrijeme 1 litra korisne površine reaktora daje 2 litre biogoriva. Kada se koriste postrojenja drugog tipa, vrijeme proizvodnje konačnog proizvoda smanjuje se na tri dana, a količina bioplina se povećava na 4, 5 litara.
Učinkovitost termofilnih instalacija vidljiva je golim okom, međutim, troškovi njihove usluge su vrlo visoki, stoga je prije odabira načina dobivanja bioplina potrebno pažljivo izračunati sve
Unatoč činjenici da je učinkovitost termofilnih instalacija deset puta veća, koriste se znatno rjeđe, jer održavanje visokih temperatura u reaktoru zahtijeva visoke troškove.
Održavanje i održavanje biljaka mezofilnog tipa je jeftinije, pa ih većina farmi koristi za proizvodnju bioplina.
Prema kriterijima energetskog potencijala, bioplin je nešto manji od konvencionalnog plinskog goriva. Međutim, sadrži sulfatne pare, koje treba uzeti u obzir pri odabiru materijala za instalaciju.
Izračuni učinkovitosti bioplina
Jednostavni izračuni pomoći će u procjeni svih prednosti korištenja alternativnih biogoriva. Jedna krava mase 500 kg dnevno proizvodi oko 35-40 kg stajnjaka. Ta količina je dovoljna da proizvede oko 1, 5 m3 bioplina, od čega se može proizvesti 3 kW / h električne energije.
Koristeći podatke iz tablice, lako je izračunati koliko m 3 bioplina se može dobiti na izlazu u skladu s brojem stoke na farmi
Za dobivanje biogoriva možete koristiti i jednu vrstu organske sirovine i mješavine nekoliko komponenti s sadržajem vlage od 85-90%. Važno je da ne sadrže strane kemijske nečistoće koje negativno utječu na proces recikliranja.
Najjednostavniji recept za smjesu izumio je još 2000. godine ruski seljak iz regije Lipetsk, koji je vlastitim rukama izgradio najjednostavniju instalaciju za dobivanje bioplina. Izmiješao je 1500 kg kravljeg gnoja s 3500 kg otpada iz različitih biljaka, dodao vodu (oko 65% težine svih sastojaka) i zagrijavao smjesu na 35 stupnjeva.
Za dva tjedna besplatno gorivo je spremno. Ova mala instalacija proizvodila je 40 m 3 plina dnevno, što je bilo sasvim dovoljno za grijanje kuće i gospodarskih zgrada pola godine.
Mogućnosti ugradnje biogoriva
Nakon izračuna potrebno je odlučiti kako napraviti instalaciju kako bi se bioplin dobio u skladu s potrebama vašeg gospodarstva. Ako je populacija stoke mala, tada će najjednostavnija opcija koju je lako napraviti iz improviziranih sredstava svojim rukama.
Velika poljoprivredna gospodarstva koja imaju stalni izvor velikih količina sirovina, preporučljivo je izgraditi industrijski automatizirani sustav bioplina. U ovom slučaju, malo je vjerojatno da će biti u mogućnosti to učiniti bez uključivanja stručnjaka koji će razviti projekt i instalirati instalaciju na profesionalnoj razini.
Dijagram grafički prikazuje kako funkcionira industrijski automatizirani kompleks za proizvodnju bioplina. Gradnju takve ljestvice može odjednom organizirati nekoliko farmi koje se nalaze u blizini.
Danas postoje desetine tvrtki koje mogu ponuditi različite mogućnosti: od gotovih rješenja do razvoja pojedinog projekta. Da biste smanjili troškove izgradnje, možete surađivati sa susjednim farmama (ako ih ima u blizini) i izgraditi jedan za sva bioplinska postrojenja.
Valja napomenuti da je za izgradnju čak i male instalacije potrebno izraditi relevantne dokumente, izraditi tehnološku shemu, plan postavljanja opreme i ventilaciju (ako se oprema instalira u zatvorenom prostoru), proći postupak odobravanja sa SES, inspekcijom vatre i plina.
Mini-postrojenje za proizvodnju plina za potrebe malog privatnog poduzeća može se osobno obaviti, s naglaskom na dizajn i specifičnosti instalacija uređaja, proizvedenih u industrijskim razmjerima.
Projekti postrojenja za preradu gnojiva i biljnih organskih tvari u bioplin nisu komplicirani. Izdana od strane izvorne industrije prilično je pogodna kao predložak za izgradnju vlastitog mini-postrojenja
Nezavisni obrtnici koji se odluče izgraditi vlastitu instalaciju, moraju se zalijevati u spremnik za vodu, vodovodne ili kanalizacijske plastične cijevi, zavojnice, pečate i balon za skladištenje plina proizvedenog u postrojenju.
Glavni element buduće instalacije je plastični spremnik s čvrsto preklopljenim poklopcem. Fotografija ima kapacitet od 700 litara, mora biti pripremljena za rad: označite i nacrtajte rupe za ulaz cijevi 
Trebat će vam PVC cijevi za ulazak u spremnik, adapter kao lijevak, plastični kutovi, crijevo za dovod vode u spremnik, ljepilo, priključak za pričvršćivanje u poklopac i ventil za zatvaranje 
To je više prikladno za skiciranje obrisa rupa pomoću cijevi koja će naviti u njoj. Rupu treba rezati s najvećom pažnjom. 
Cijevi su pažljivo umetnute u rupe za rezanje. Ne bi se trebali oštetiti oštricama nastalim tijekom procesa rezanja. Spoj je ispunjen ljepilom i brtvilom 
Cijevi za punjenje sirovina za preradu ugrađuju se tako da između dna spremnika i donjeg ruba ima 2 do 5 cm 
Koristi se adapter kao lijevak za utovar sirovina konstruirana jedinica za obradu ostataka hrane. Za utovar gnojiva potrebni su lijevak i cijevi. 
Slično tome, formira se rupa i ugrađuje se horizontalna ispušna cijev. Rub cijevi umetnut u spremnik opremljen je kutom 
U poklopac se izreže rupa u koju je ugrađeno crijevo koje opskrbljuje vodom potrebnu za recikliranje.
Značajke bioplinskog sustava
Kompletno bioplinsko postrojenje je složen sustav koji se sastoji od:
- Bioreaktor, gdje se odvija proces razgradnje stajnjaka;
- Automatizirani sustav opskrbe organskim otpadom;
- Uređaji za miješanje biomase;
- Oprema za održavanje optimalne temperature;
- Plinski držač - spremnici plina;
- Otpadni kruti otpad.
Svi gore navedeni elementi ugrađuju se u industrijska postrojenja koja rade u automatskom načinu rada. Domaći reaktori, u pravilu, imaju pojednostavljeniji dizajn.
Dijagram prikazuje glavne komponente automatiziranog sustava bioplina. Volumen reaktora ovisi o dnevnom unosu organskih sirovina. Za puni rad postrojenja reaktor mora biti napunjen na dvije trećine volumena
Princip instalacije
Glavni element sustava je bioreaktor. Postoji nekoliko mogućnosti za njegovo izvođenje, glavna stvar je osigurati nepropusnost strukture i isključiti ulazak kisika. Može biti napravljen u obliku metalnog spremnika različitih oblika (obično cilindričnih) koji se nalazi na površini. Često se u te svrhe koristi 50 kubnih metara praznih spremnika goriva.
Možete kupiti gotove kontejnere sa sklopivim dizajnom. Njihova prednost je mogućnost brzog rastavljanja i, ako je potrebno, transporta na drugo mjesto. Industrijske površinske instalacije preporučljivo je koristiti u velikim gospodarstvima, gdje postoji stalni priliv velikih količina organskih sirovina.
Za male farme prikladnije je podzemno mjesto akumulacije. Podzemni bunker je izgrađen od opeke ili betona. Gotove kontejnere možete zakopati u zemlju, kao što su metalni, nehrđajući čelik ili PVC bubnjevi. Moguće je i njihovo postavljanje na ulicu ili u posebno određenu prostoriju s dobrom ventilacijom.
Za proizvodnju postrojenja za proizvodnju bioplina možete kupiti gotove PVC posude i ugraditi ih u prostoriju opremljenu ventilacijskim sustavom.
Bez obzira gdje i kako se reaktor nalazi, opskrbljuje se bunker za utovar gnojiva. Prije utovara sirovine, ona se mora podvrgnuti preliminarnoj pripremi: usitniti u frakcije ne više od 0, 7 mm i razrijediti vodom. Idealno, vlažnost podloge trebala bi biti oko 90%.
Automatizirane instalacije industrijskog tipa opremljene su sustavom dobave sirovina, uključujući prijemnik, u kojem se mješavina dovodi do potrebne vlažnosti, cjevovod za opskrbu vodom i instalacija pumpe za prijenos mase u bioreaktor.
U kućnim instalacijama koriste se odvojeni spremnici za pripremu podloge, gdje se otpad melje i miješa s vodom. Zatim se masa stavi u odjeljak za primanje. U reaktorima koji se nalaze ispod zemlje, izvlači se spremnik za primanje supstrata, pripremljena smjesa teče kroz gravitaciju kroz cjevovod u fermentacijsku komoru.
Ako se reaktor postavi na tlo ili u zatvorenom prostoru, ulazna cijev s prijemnim uređajem može se nalaziti na donjoj strani spremnika. Također je moguće dovesti cijev u gornji dio, a na vrat staviti zvono. U tom slučaju, biomasa će se morati isporučiti pomoću crpke.
U bioreaktoru je također potrebno osigurati izlaz, koji je načinjen praktički na dnu spremnika na suprotnoj strani ulaznog spremnika. Kada se podzemno postavljanje izlazne cijevi postavi koso gore i vodi do spremnika za otpad, oblikovanog kao pravokutna kutija. Njegov gornji rub mora biti ispod razine ulaznog otvora.
Ulazne i izlazne cijevi su postavljene koso prema gore na suprotnim stranama spremnika, dok kompenzacijski spremnik u koji se otpad isporučuje mora biti ispod prijemnog spremnika.
Postupak se odvija na sljedeći način: ulazni bunker prima novu šaržu supstrata koja se ulijeva u reaktor, istodobno se ista količina otpadne mase diže kroz cijev do spremnika otpada, odakle se kasnije ekstrahira i koristi kao visoko kvalitetno bio-gnojivo.
Skladištenje bioplina obavlja se u spremniku. Najčešće se nalazi izravno na krovu reaktora i ima oblik kupole ili stožca. Izrađena je od krovnog željeza, a zatim, kako bi se spriječili korozivni procesi, obojen je s nekoliko slojeva uljane boje.
U industrijskim postrojenjima koja su dizajnirana za proizvodnju velike količine plina, držač plina se često izvodi kao odvojeni spremnik povezan s reaktorom cjevovodom.
Plin dobiven kao rezultat fermentacije nije prikladan za uporabu, jer sadrži veliku količinu vodene pare, te u tom obliku neće gorjeti. Da bi se očistio iz frakcija vode, plin se propušta kroz vodeni zatvarač. Da bi se to postiglo, iz spremnika plina izvlači se cijev, kroz koju bioplin ulazi u spremnik s vodom, a odatle se isporučuje potrošačima kroz plastičnu ili metalnu cijev.
Plan instalacije nalazi se ispod zemlje. Ulaz i izlaz moraju biti smješteni na suprotnim stranama spremnika. Iznad reaktora nalazi se vodena brtva kroz koju se propušta dobiveni plin za sušenje.
U nekim slučajevima za skladištenje plina koriste se specijalne plinske vrećice od polivinil klorida. Torbe se postavljaju pored jedinice i postupno se pune plinom. Kako punjenje napreduje, elastični materijal se širi i volumen vrećica se povećava, dopuštajući, ako je potrebno, privremeno skladištenje veće količine konačnog proizvoda.
Uvjeti za učinkovit rad bioreaktora
Za učinkovito funkcioniranje postrojenja i intenzivnu ekstrakciju bioplina, potrebna je ravnomjerna fermentacija organskog supstrata. Smjesa bi trebala biti u stalnom pokretu. Inače, na njemu se formira kora, proces razgradnje se usporava i kao rezultat toga plin je manji od prvobitno izračunatog.
Da bi se osiguralo aktivno miješanje biomase, uranjaju ili miješaju se na vrhu ili na strani tipičnog reaktora, opremljenog električnim pogonom. U instalacijama rukotvorina, miješanje se obavlja mehanički pomoću uređaja koji podsjeća na kućni mikser. Može se ručno upravljati ili opremiti električnim pogonom.
Kada se reaktor postavi okomito, ručka miješalice dovede se do vrha jedinice. Ako je spremnik postavljen vodoravno, puž se također nalazi u horizontalnoj ravnini, a ručka se nalazi na strani bioreaktora
Jedan od najvažnijih uvjeta za dobivanje bioplina je održavanje potrebne temperature u reaktoru. Grijanje se može provesti na nekoliko načina. U stacionarnim instalacijama koriste se automatizirani sustavi grijanja koji ulaze u rad kada temperatura padne ispod unaprijed određene razine i isključuju se kada se utvrdi potrebna temperatura.
Za grijanje možete koristiti plinske kotlove, provoditi izravno grijanje s električnim grijačima ili ugraditi grijaći element u bazu spremnika.
Da bi se smanjio gubitak topline, preporuča se izgraditi mali okvir sa slojem staklene vune oko reaktora ili pokriti instalaciju toplinskom izolacijom. Polistirenska pjena i njezine druge sorte imaju dobra toplinska izolacijska svojstva.
Za opremanje sustava grijanja na biomasu, možete voditi cjevovod iz kućnog grijanja, koji se napaja iz reaktora
Određivanje potrebnog volumena
Volumen reaktora određuje se na temelju dnevne količine stajskog gnoja proizvedenog na farmi. Također je potrebno uzeti u obzir vrstu sirovina, temperaturu i vrijeme fermentacije. Kako bi jedinica u potpunosti funkcionirala, kapacitet se puni na 85-90% volumena, najmanje 10% mora ostati slobodno za izlaz plina.
Proces razgradnje organske tvari u mezofilnoj instalaciji pri prosječnoj temperaturi od 35 stupnjeva traje od 12 dana, nakon čega se fermentirani ostaci uklanjaju, a reaktor se puni novim dijelom supstrata. Budući da se otpad prije slanja u reaktor razrjeđuje vodom do 90%, pri određivanju dnevnog opterećenja mora se uzeti u obzir i količina tekućine.
Na temelju gornjih slika, volumen reaktora bit će jednak dnevnoj količini pripremljenog supstrata (gnojivo s vodom) pomnoženog s 12 (vrijeme potrebno za razgradnju biomase) i povećano za 10% (slobodni volumen spremnika).
Podzemna gradnja
Sada ćemo govoriti o najjednostavniji instalacije, koja omogućuje dobivanje bioplina kod kuće s najnižim troškovima. Razmislite o izgradnji podzemnog sustava. Da bi to bilo potrebno iskopati rupu, njezinu podlogu i zidove izlijemo armiranim glina-betonom.
Na suprotnim stranama komore uvlače se ulazni i izlazni otvori, gdje se montiraju nagnute cijevi za napajanje podloge i ispumpavanje otpadne mase.
Izlazna cijev promjera oko 7 cm trebala bi biti smještena gotovo na samom dnu bunkera, a drugi kraj bi trebao biti postavljen u pravokutni kompenzacijski spremnik u koji će se ispumpavati otpad. Cjevovod za dovođenje podloge nalazi se otprilike 50 cm od dna i ima promjer od 25-35 cm, a gornji dio cijevi ulazi u odjeljak za dobivanje sirovina.
Reaktor mora biti potpuno zatvoren. Da bi se isključila mogućnost ulaska zraka, spremnik mora biti pokriven slojem bitumenske hidroizolacije.
Gornji dio spremnika je držač plina koji ima kupolu ili konični oblik. Izrađena je od limova ili krovne žlijezde. Također je moguće dovršiti konstrukciju zidanjem od opeke, koje je tada presvučeno čeličnom mrežom i ožbukano. Na vrhu spremnika za plin morate napraviti zatvoreni poklopac, ukloniti plinsku cijev koja prolazi kroz hidrauličku bravu i ugraditi ventil za rasterećenje tlaka plina.
Za miješanje supstrat može biti opremljen sustavom odvodnje, koji djeluje na principu mjehurića. Da biste to učinili, okomito učvrstite plastične cijevi unutar konstrukcije tako da njihov gornji rub bude iznad sloja podloge. Napravite puno rupa u njima. Plin pod tlakom će se spustiti, a dižući se, mjehurići plina miješaju biomasu u spremniku.
Ako se ne želite baviti izgradnjom betonskog bunkera, možete kupiti gotov PVC kontejner. Da bi se sačuvala toplina, mora biti obložena slojem izolacije - polistirenskom pjenom. Dno jame se sipa s 10 cm ojačanim betonskim slojem, a PVC spremnici su dopušteni ako volumen reaktora ne prelazi 3 m3.
Zaključci i koristan video na temu
Kako napraviti najjednostavniju instalaciju iz konvencionalne bačve, saznat ćete ako gledate videozapis:
Kako je izgradnja podzemnog reaktora, možete vidjeti na videu:
Način utovara gnojiva u podzemnu instalaciju prikazan je u sljedećem videozapisu:
Instalacija za dobivanje bioplina iz stajskog gnoja omogućit će značajno uštedu na plaćanju topline i električne energije, te stavljanje organskog materijala za dobar rad, koji je bogat u svakom poljoprivrednom gospodarstvu. Prije početka gradnje sve se mora pažljivo izračunati i pripremiti.
Najjednostavniji reaktor može se obaviti za nekoliko dana vlastitim rukama, koristeći dostupne alate. Ako je gospodarstvo je velika, onda je najbolje kupiti gotove instalacije ili kontaktirati stručnjaka.
Ako, prilikom pregleda informacija, imate bilo kakvih pitanja, ili postoje prijedlozi koje želite podijeliti s posjetiteljima web-lokacije, ostavite komentare u donjem okviru.