농민들은 매년 분뇨 처리 문제에 직면 해있다. 제거 및 매장을 조직하는 데 필요한 상당한 자금은 어디에도 없습니다. 그러나 돈을 절약 할뿐만 아니라이 천연 제품을 자신의 이익을 위해 제공 할 수있는 방법이 있습니다.
열성적인 소유자는 오랫동안 실제로 에코 테크놀로지를 사용해 왔으며, 이로 인해 분뇨에서 바이오 가스를 얻어 연료로 사용할 수 있습니다.
따라서 우리 재료에서는 바이오 가스 생산 기술에 중점을두고 바이오 에너지 플랜트를 만드는 방법에 대해서도 이야기 할 것입니다.
생명 공학 사용의 장점
다양한 천연 자원에서 바이오 연료를 생산하는 기술은 새로운 것이 아닙니다. 이 분야에 대한 연구는 18 세기 후반에 시작되어 19 세기에 성공적으로 개발되었습니다. 소비에트 연방에서, 최초의 바이오 에너지 공장은 지난 세기의 40 년대에 만들어졌습니다.
생명 공학은 많은 국가에서 오랫동안 사용되어 왔지만 오늘날에는 특별한 의의가 있습니다. 지구 환경의 악화와 높은 에너지 비용으로 인해 많은 사람들이 대체 에너지와 열원으로 눈을 돌리고 있습니다.
분뇨를 바이오 가스로 처리하는 기술은 대기로의 유해한 메탄 배출량을 줄이고 추가 열 에너지 원을 얻을 수있게합니다.
물론, 분뇨는 매우 귀중한 비료이며 농장에 두 마리의 소가 있으면 사용에 아무런 문제가 없습니다. 대규모 가축과 중형 가축 농장에서 또 다른 것은 해마다 톤의 부패와 썩은 생물학적 물질이 형성됩니다.
분뇨가 고품질 비료로 변하기 위해서는 특정 온도 체계가있는 지역이 필요하며 이는 추가 비용입니다. 따라서 많은 농부들이 필요한 곳에 그것을 저장 한 다음 들판으로 가져갑니다.
하루에 생성되는 원료의 양에 따라 설치 치수와 자동화 정도를 선택해야합니다
보관 조건을 준수하지 않으면 질소의 최대 40 %와 인의 주요 부분이 분뇨에서 사라져 품질 지표가 크게 악화됩니다. 또한 메탄 가스가 대기로 방출되어 지구의 생태 상황에 부정적인 영향을 미칩니다.
현대 생명 공학은 환경 상황에 대한 메탄의 유해한 영향을 중화시킬뿐만 아니라 사람의 이익을 위해 제공하면서도 상당한 경제적 이익을 창출 할 수 있도록합니다. 분뇨 처리 결과 바이오 가스가 형성되어 수천 kW의 에너지를 얻을 수 있으며 생산 폐기물은 매우 귀중한 혐기성 비료입니다.
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농장-바이오 가스 생산을위한 원료의 주요 공급 업체
기체 바이오 연료의 생산 및 사용
DIY 재활용 공장 건설
생물 반응기 장치의 기성품 플라스틱 용기
유기 원료에서 가스 형성의 메커니즘
바이오 가스는 색이나 냄새가없는 휘발성 물질로, 최대 70 %의 메탄을 함유합니다. 품질 지표로 인해 전통적인 유형의 연료-천연 가스에 접근하고 있습니다. 좋은 발열량을 가지고 있습니다. 1m3 바이오 가스는 1.5 킬로그램의 석탄을 태우는 것만 큼 많은 열을 방출합니다.
우리는 혐기성 박테리아에 바이오 가스를 형성하여 유기 동물의 분해에 적극적으로 노력하고 있으며, 이는 가축의 거름, 조류 배설물, 모든 식물의 폐기물에 사용됩니다.
바이오 가스를 독립적으로 생산할 때 조류 가축 배설물과 크고 작은 가축의 폐기물을 사용할 수 있습니다. 원료는 순수한 형태와 잔디, 단풍, 오래된 종이와의 혼합물 형태로 사용할 수 있습니다
프로세스를 활성화하려면 박테리아 수명에 유리한 조건을 만들어야합니다.그들은 열과 산소가없는 동물의 위장에서 자연 저수지에서 미생물이 발달하는 것과 유사해야합니다.
실제로, 이것은 썩은 비료를 환경 친화적 인 연료와 귀중한 비료로 기적적으로 변화시키는 데 기여하는 두 가지 주요 조건입니다.
바이오 가스를 얻으려면 분뇨 발효 과정과 구성 요소로의 분해 과정이 수행되는 공기 접근이없는 밀폐 된 반응기가 필요합니다.
- 메탄 (최대 70 %);
- 이산화탄소 (약 30 %);
- 다른 기체 물질 (1-2%).
형성된 가스는 펌핑되는 곳에서 탱크로 올라가고 잔류 생성물은 분뇨에서 발견되는 모든 귀중한 물질-질소 및 인을 유지하고 가공 결과 병원성 미생물의 상당 부분을 잃어버린 고품질 유기 비료로 침전됩니다.
바이오 가스 반응기는 산소가없는 완전히 밀봉 된 구조를 가져야합니다. 그렇지 않으면 분뇨의 분해 과정이 매우 느려집니다
분뇨의 효과적인 분해와 바이오 가스 형성을위한 두 번째 중요한 조건은 온도 체계를 준수하는 것입니다. 이 과정에 관여하는 박테리아는 +30 도의 온도에서 활성화됩니다.
또한 분뇨에는 두 가지 유형의 박테리아가 포함되어 있습니다.
- 중온 성. 그들의 중요한 활동은 +30-+40 도의 온도에서 발생합니다.
- 호 열성. 재생산을 위해서는 +50 (+60) 도의 온도 체제를 관찰해야합니다.
첫 번째 유형의 식물에서 원료의 처리 시간은 혼합물의 조성에 따라 다르며 12 일에서 30 일 사이입니다. 동시에, 1 리터의 원자로 유용한 영역은 2 리터의 바이오 연료를 제공합니다. 두 번째 유형의 식물을 사용하면 최종 제품의 생산 시간이 3 일로 단축되고 바이오 가스의 양이 4.5 리터로 증가합니다.
고온 성 식물의 효율은 육안으로 볼 수 있지만 유지 보수 비용이 매우 높 으므로이 방법이나 바이오 가스 생산 방법을 선택하기 전에 모든 것을 신중하게 계산해야합니다
고온 성 플랜트의 효율이 10 배 더 높다는 사실에도 불구하고, 반응기에서 고온을 유지하는 것은 비용이 많이 들기 때문에 훨씬 덜 자주 사용된다.
중온 성 식물의 유지 보수는 저렴하므로 대부분의 농장은 바이오 가스 생산에 사용합니다.
에너지 잠재력의 기준에 따르면, 바이오 가스는 기존 가스 연료보다 약간 열등합니다. 그러나 황산염 가스가 포함되어 있으며 설비 건설을위한 재료를 선택할 때 그 존재를 고려해야합니다
바이오 가스 효율 계산
간단한 계산은 대체 바이오 연료 사용의 모든 이점을 평가하는 데 도움이됩니다. 무게가 500kg 인 젖소 한 마리는 하루에 약 35-40kg의 분뇨를 생산합니다. 이 양은 약 1.5m를 얻기에 충분합니다.3 바이오 가스는 차례로 3kW / h의 전기를 생성 할 수 있습니다.
표의 데이터를 사용하여 몇 m를 계산하는 것이 쉽습니다3 농장에서 구할 수있는 가축에 따라 출구에서 바이오 가스를 얻을 수 있습니다
바이오 연료를 얻으려면 한 가지 유형의 유기 원료 또는 수분 함량이 85-90 % 인 여러 성분의 혼합물을 사용할 수 있습니다. 가공 공정에 악영향을 미치는 외부 화학적 불순물이 포함되어 있지 않아야합니다.
혼합물에 대한 가장 간단한 제조법은 2000 년에 리페 츠크 지역의 한 러시아 농민에 의해 발명되었으며, 그는 바이오 가스 생산을위한 가장 간단한 식물을 자신의 손으로지었습니다. 그는 1,500kg의 소 분뇨와 다양한 식물에서 나온 3,500kg의 폐기물을 혼합하고 물 (모든 성분의 약 65 %)을 첨가하고 혼합물을 35도까지 가열했습니다.
2 주 후, 무료 연료가 준비되었습니다. 이 작은 설치는 40m를 생산3 하루에 가스로 6 개월 동안 집과 건물을 데우기에 충분했습니다.
바이오 연료 설치 옵션
계산을 수행 한 후에는 농장의 요구에 따라 바이오 가스를 얻기 위해 설치 방법을 결정해야합니다. 가축의 수가 적 으면 가장 간단한 옵션이 적합하며, 이는 손으로 즉석 재료로 쉽게 만들 수 있습니다.
산업용 자동화 바이오 가스 시스템을 구축하기 위해 대량의 원료를 지속적으로 공급하는 대규모 농장에 권장됩니다. 이 경우 프로젝트를 개발하고 전문적인 수준으로 설치를 수행 할 전문가가 필요하지 않습니다.
다이어그램은 바이오 가스 생산을위한 산업 자동화 단지가 어떻게 작동하는지 명확하게 보여줍니다. 이러한 규모의 건설은 근처에있는 여러 농장에서 한 번에 구성 할 수 있습니다
현재 기성품 솔루션에서 개별 프로젝트 개발에 이르기까지 다양한 옵션을 제공 할 수있는 수십 개의 회사가 있습니다. 건설 비용을 줄이기 위해 인근 농장 (가까운 곳에서 사용 가능할 경우)과 협력하여 모든 바이오 가스 생산을 위해 하나의 유닛을 건설 할 수 있습니다.
소규모 설치조차도 관련 문서를 작성하고 순서도를 작성하고 장비 및 환기 배치 계획 (장비가 실내에 설치된 경우) SES, 화재 및 가스 검사를 통해 승인 절차를 거쳐야합니다.
소규모 민간 경제의 요구를 충족시키기위한 가스 생산을위한 미니 플랜트는 자신의 손으로 수행 할 수 있으며, 산업 규모로 제조 된 장치 설치의 설계 및 사양에 중점을 둡니다.
분뇨 및 식물 유기물을 바이오 가스로 처리하기위한 식물의 설계는 어렵지 않다. 업계에서 발행 한 원본은 자체 미니 공장 건설을위한 템플릿으로 매우 적합합니다.
자체 설치를 시작하기로 결정한 독립적 인 장인은 물 탱크, 수도관 또는 하수도 플라스틱 파이프, 코너 벤드, 개스킷 및 설치시받은 가스를 저장하기위한 실린더에 비축해야합니다.
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향후 설치의 주요 요소는 뚜껑이 달린 플라스틱 탱크입니다. 사진에서 용량은 700 l이며, 작업 준비가되어 있어야합니다 : 파이프 입구 용 마킹 및 드로우
용기에 들어가려면 PVC 파이프, 깔때기 어댑터, 플라스틱 모서리, 용기에 물을 공급하는 호스, 접착제, 뚜껑에 고정하기위한 피팅 및 닫는 밸브가 필요합니다.
구멍의 윤곽은 감기는 파이프를 사용하여 윤곽을 그리는 것이 더 편리합니다. 구멍은 최대한 정확하게 절단해야합니다.
파이프는 절단 구멍에 조심스럽게 삽입됩니다. 절단 과정에서 발생하는 버로 손상되지 않아야합니다. 조인트에는 접착제와 실란트로 채워져 있습니다.
탱크 바닥과 아래쪽 가장자리 사이에 2-5cm가되도록 처리를 위해 원료를로드하도록 설계된 파이프가 설치됩니다.
어댑터는 원자재 로딩을위한 깔때기로 사용됩니다. 건설중인 장치는 음식 잔류 물을 처리하기위한 것입니다. 분뇨를 적재하기 위해서는 더 많은 깔때기와 파이프가 필요합니다
유사하게, 구멍이 형성되고 수평 배기관이 설치된다. 탱크로 가져온 파이프의 가장자리에는 모서리가 장착되어 있습니다
뚜껑에 구멍이 뚫려 있으며, 처리에 필요한 물을 공급하는 호스가 설치되어 있습니다.
1 단계 : 바이오 가스 생산을위한 집에서 만든 미니 플랜트
2 단계 : 휴대용 설치를위한 부품 연결
3 단계 : 플라스틱 파이프 도입을위한 구멍 형성
4 단계 : 탱크의 구멍 절단부에 PVC 파이프 설치
5 단계 : 급수관 설치 규칙
6 단계 : 파이프에 깔때기로 어댑터 설치
7 단계 : 설비의 배기관 설치 및 고정
8 단계 : 급수 호스를 덮개에 연결
바이오 가스 시스템의 특징
본격적인 바이오 가스 플랜트는 다음으로 구성된 복잡한 시스템입니다.
- 비료의 분해 과정;
- 자동화 된 유기 폐기물 공급 시스템;
- 바이오 매스 혼합 장치;
- 최적의 온도 조건을 유지하기위한 장비;
- 가스 탱크-가스 저장 탱크;
- 고형 폐기물 수신기.
위의 모든 항목은 자동 모드로 작동하는 산업 플랜트에 설치됩니다. 국내 원자로는 일반적으로보다 단순화 된 디자인을 가지고 있습니다.
다이어그램은 자동화 된 바이오 가스 시스템의 주요 구성 요소를 보여줍니다. 반응기의 부피는 유기 원료의 일일 섭취량에 따라 달라집니다. 설비의 전체 기능을 위해서는 리액터가 부피의 3 분의 2로 채워 져야합니다
설치 작동 원리
시스템의 주요 요소는 생물 반응기입니다. 실행에는 몇 가지 옵션이 있으며, 가장 중요한 것은 구조의 견고성을 보장하고 산소의 침입을 제거하는 것입니다. 표면에 위치한 다양한 모양 (일반적으로 원통형)의 금속 용기 형태로 만들 수 있습니다. 종종 이러한 목적을 위해 50cc의 빈 연료 탱크가 사용됩니다.
접을 수있는 디자인의 기성품 용기를 구입할 수 있습니다. 그들의 장점은 신속하게 분해하고 필요한 경우 다른 장소로 운송하는 능력입니다. 대량의 유기 원료가 지속적으로 유입되는 대규모 농장에서는 산업 표면 설치를 사용하는 것이 좋습니다.
소규모 농장의 경우 지하 탱크 배치 옵션이 더 적합합니다. 지하 벙커는 벽돌 또는 콘크리트로 지어졌습니다. 금속 배럴, 스테인리스 스틸 또는 PVC와 같은 기성품 용기를 땅에 파낼 수 있습니다. 거리가 좋거나 통풍이 잘되는 특별히 지정된 방에 두는 것도 가능합니다.
바이오 가스 플랜트 제조를 위해 기성품 PVC 용기를 구매하여 환기 시스템이 설치된 방에 설치할 수 있습니다
원자로의 위치와 위치에 관계없이 분뇨를 적재하기위한 호퍼가 장착되어 있습니다. 원료를 적재하기 전에 예비 준비를해야합니다 : 0.7 mm 이하의 분수로 분쇄하고 물로 희석합니다. 이상적으로, 기판 수분은 약 90 %이어야한다.
산업 유형의 자동화 플랜트에는 혼합물을 필요한 수분으로 가져 오는 리시버, 물 공급을위한 파이프 라인 및 바이오 리액터로 덩어리를 펌핑하기위한 펌핑 장치를 포함한 공급 시스템이 장착되어 있습니다.
가정 설치에서는 별도의 컨테이너를 사용하여 기판을 준비하고 폐기물을 분쇄하고 물과 혼합합니다. 그런 다음 질량을 수용 실에 넣습니다. 지하에 위치한 반응기에서, 기판을 수용하기위한 호퍼가 나오고, 중력에 의해 제조 된 혼합물은 파이프 라인을 통해 발효 챔버로 흐른다.
반응기가지면 또는 실내에 위치하는 경우, 수용 장치가있는 유입 파이프는 탱크의 아래쪽에 위치 할 수 있습니다. 파이프를 상단으로 가져 와서 목에 벨을 넣을 수도 있습니다. 이 경우 바이오 매스를 펌핑해야합니다.
생물 반응기에서, 배출구를 제공 할 필요가 있으며, 배출구는 입력 호퍼의 반대쪽에있는 탱크의 바닥에서 거의 만들어진다. 지하 배치의 경우, 배출 파이프는 비스듬히 위쪽으로 설치되며 직사각형 상자 모양의 폐기물 용기로 이어집니다. 상단이 입구 높이보다 낮아야합니다.
입구 및 출구 파이프는 탱크의 다른 측면에서 비스듬히 위쪽에 위치하며, 폐기물이 유입되는 보상 탱크는 수용 호퍼보다 낮아야합니다.
프로세스는 다음과 같이 진행됩니다 : 투입 호퍼는 반응기에 유입되는 새로운 배치의 기판을 수용하며, 동시에 동일한 양의 소비 된 질량이 폐기물 리시버로 파이프되고, 이후에 퍼져서 고품질의 바이오 비료로 사용됩니다.
바이오 가스 저장은 가스 탱크에서 수행됩니다. 대부분 원자로의 지붕에 직접 위치하며 돔 또는 원뿔 모양입니다. 그것은 루핑 철로 만들어진 다음 부식 과정을 방지하기 위해 여러 층의 유성 페인트로 페인트됩니다.
많은 양의 가스를 수용하도록 설계된 산업 플랜트에서 가스 탱크는 종종 파이프 라인으로 반응기에 연결된 별도의 탱크 형태로 만들어집니다.
발효의 결과로 얻은 가스는 다량의 수증기를 포함하기 때문에 사용하기에 적합하지 않으며, 이러한 형태에서는 연소되지 않습니다. 물 분획을 청소하기 위해 가스가 워터 실을 통과합니다. 이를 위해 파이프가 가스 탱크에서 제거되어 바이오 가스가 물과 함께 탱크로 들어가고 거기에서 플라스틱 또는 금속 파이프를 통해 소비자에게 공급됩니다.
지하에 위치한 설치 다이어그램. 입구와 출구는 탱크의 반대쪽에 위치해야합니다. 워터 셔터는 생성 된 가스가 배출되는 반응기 위로 위치합니다.
경우에 따라 폴리 염화 비닐로 만든 특수 가스 백을 사용하여 가스를 저장합니다. 백은 장치 옆에 놓고 점차적으로 가스로 채워집니다. 충전시 탄성 물질이 팽창하고 백의 부피가 증가하여 최종 제품의 대량을 일시적으로 절약 할 수 있습니다.
생물 반응기의 효과적인 작동을위한 조건
식물의 효율적인 작동 및 바이오 가스의 집중 추출을 위해서는 유기 기질의 균일 한 발효가 필요하다. 혼합물은 일정하게 움직여야합니다. 그렇지 않으면 빵 껍질이 형성되고 분해 과정이 느려져 원래 계산 된 것보다 적은 가스가 생성됩니다.
바이오 매스의 능동적 혼합을 보장하기 위해, 전기 구동 장치가 장착 된 수중 또는 경사 형 혼합기가 전형적인 반응기의 상부 또는 측면에 설치된다. 장인 설치에서, 혼합은 가정용 믹서와 유사한 장치를 사용하여 기계적으로 수행됩니다. 수동으로 제어하거나 전기 드라이브를 장착 할 수 있습니다.
반응기를 수직으로 배열하면 믹서의 핸들이 설비의 상단에 표시됩니다. 용기가 수평으로 설치된 경우 오거도 수평면에 있고 손잡이는 생물 반응기 측면에 있습니다.
바이오 가스 생산을위한 가장 중요한 조건 중 하나는 반응기에서 필요한 온도를 유지하는 것입니다. 가열은 여러 가지 방법으로 수행 할 수 있습니다. 고정식 설치에서는 온도가 미리 결정된 수준 아래로 떨어지면 켜지고 필요한 온도가 설정되면 꺼지는 자동 가열 시스템이 사용됩니다.
가열의 경우 가스 보일러를 사용하거나 전기 가열 장치로 직접 가열하거나 탱크 바닥에 가열 요소를 통합 할 수 있습니다.
열 손실을 줄이려면 유리솜 층으로 반응기 주위에 작은 프레임을 만들거나 단열재로 설비를 덮는 것이 좋습니다. 팽창 된 폴리스티렌 및 기타 품종은 우수한 단열 특성을 가지고 있습니다.
바이오 매스 난방 시스템을 장착하기 위해 원자로로 구동되는 주택 난방에서 파이프 라인을 그릴 수 있습니다
필요한 양의 결정
원자로의 양은 농장에서 생산되는 분뇨의 일일 양을 기준으로 결정됩니다. 원료의 종류, 온도 및 발효 시간도 고려해야합니다. 설치가 완전히 작동하려면 탱크가 부피의 85-90 %로 채워지고 가스가 빠져 나오려면 최소 10 %가 남아 있어야합니다.
평균 온도 35 도의 중온 성 설비에서 유기물의 분해 과정은 12 일부터 지속되며, 그 후 발효 잔류 물이 제거되고 반응기는 새로운 부분의 기질로 채워진다. 폐기물은 반응기로 보내기 전에 최대 90 %의 물로 희석되므로 일일 부하를 결정할 때 액체의 양도 고려해야합니다.
상기 지표에 기초하여, 반응기 부피는 제조 된 기질 (물과 함께 분뇨)의 일일 량에 12 (바이오 매스 분해에 필요한 시간)를 곱한 값과 같고 10 % (유리 탱크 부피) 증가 할 것이다.
지하 공사
이제 가장 저렴한 비용으로 집에서 바이오 가스를 얻을 수있는 가장 간단한 설치에 대해 이야기합시다. 지하 시스템의 건설을 고려하십시오. 그것을 만들기 위해서는 구멍을 파고, 그 기초와 벽에는 강화 된 팽창 점토 콘크리트가 부어집니다.
챔버의 반대쪽면에는 입구 및 출구가 삽입되며, 경사 파이프는 기판을 공급하고 소비 된 덩어리를 펌핑하기 위해 장착됩니다.
직경이 약 7cm 인 배출 파이프는 호퍼의 맨 아래에 거의 위치해야하며, 다른 쪽 끝은 직사각형 형태의 보상 용기에 장착되어 폐기물이 펌핑됩니다. 기판을 공급하기위한 파이프 라인은 바닥으로부터 대략 50 cm에 위치하며 직경은 25-35 cm이고 파이프의 상부는 원료를 수용하기위한 구획으로 들어간다.
반응기는 완전히 밀봉해야합니다. 공기 유입 가능성을 배제하려면 용기를 역청 방수 층으로 덮어야합니다.
호퍼의 상부는 돔 또는 원뿔형의 가스 홀더이다. 금속판 또는 루핑 아이언으로 만들어졌습니다. 석조물로 시공을 완료 한 다음 스틸 메쉬로 덮고 석고로 칠할 수도 있습니다. 가스 탱크 위에 밀폐 된 해치를 만들고, 워터 씰을 통과하는 가스 파이프를 제거한 다음 밸브를 설치하여 가스 압력을 줄입니다.
기판을 혼합하기 위해, 살포 원리에 따라 작동하는 배수 시스템을 설비에 장착 할 수있다. 이렇게하려면 플라스틱 파이프를 구조물 내부에 수직으로 고정하여 상단 가장자리가 기판 층보다 높도록하십시오. 그들에 많은 구멍을 만드십시오. 압력을받는 가스는 떨어지고, 올라가면 가스 방울이 탱크의 바이오 매스를 혼합합니다.
콘크리트 벙커를 만들고 싶지 않다면 기성품 PVC 용기를 구입할 수 있습니다. 열을 유지하려면 단열재 인 폴리스티렌 폼 주위를 둘러싸 야합니다. 구덩이의 바닥에는 10cm 층의 강화 콘크리트가 부어지며, 반응기 부피가 3m3를 초과하지 않으면 폴리 염화 비닐 탱크가 사용될 수있다.
비디오에서 볼 수있는 지하 원자로의 건설은 어떻습니까?
분뇨가 지하 시설에 적재되는 방법은 다음 비디오에 나와 있습니다.
분뇨에서 바이오 가스를 생산하는 설비는 열과 전기 비용을 크게 절약하고 모든 농장에 풍부한 유기물을 잘 생산할 수있게한다. 건설을 시작하기 전에 모든 것을 신중하게 계산하고 준비해야합니다.
가장 간단한 원자로는 즉석 도구를 사용하여 며칠 만에 직접 만들 수 있습니다. 경제가 큰 경우 기성품 설치를 구입하거나 전문가에게 문의하는 것이 가장 좋습니다.
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