Technologie výroby plynu z hnoje závisí na druhu a kvalitě použité hmoty hnoje, zvoleném způsobu fermentace a složení výsledných produktů. Proces zahrnuje několik důležitých technologických kroků. Objem a kvalita vyrobeného plynu závisí na tom, jak přesně a včas jsou dokončeny.

Zpracování hnoje na bioplyn

Příprava surovin. Činnosti zahrnují nakládání biomasy, její mletí, přidávání vody, biologických a chemických sloučenin, homogenizaci, míchání a ohřev (v případě potřeby). Pokud se surovina skládá z několika látek, provádějí se přípravná opatření s každou z nich samostatně. Předběžná příprava surovin umožňuje urychlit proces fermentace a výroby bioplynu. Při přípravě je nutné dosáhnout vysoké homogenity směsi a vlhkosti minimálně 90 %.

Zatížení reaktoru

  1. Existují dva způsoby, jak naložit bioreaktor:
  • oddělený přívod kapalných a pevných frakcí;
  • předběžné smíchání kapalné a pevné frakce a plnění do bioreaktoru jako jediná homogenizovaná hmota.

Zároveň je důležité dodržet proporce přísunu surovin, aby nedošlo k narušení fermentačního procesu.

Zajištění požadovaných teplotních podmínek. Fermentační proces probíhá pod vlivem speciálních bakterií. Pro jejich efektivní provoz je nutné udržovat určitou úroveň teploty v bioreaktoru po celou dobu procesu zpracování. Úroveň teploty je určena zvoleným režimem reakce. Mezofilní režim zahrnuje udržování teploty v rozmezí 30-40 stupňů s možným rozdílem ne větším než 1 stupeň za hodinu. V termofilním režimu by požadovaná teplota měla být 50-55 stupňů a teplotní rozdíl by neměl být větší než 0,5 stupně za hodinu.
Výroba bioplynu. Hlavním produktem rozkladu biomasy je bioplyn. Vzniklý plyn stoupá do horní části bioreaktoru, odkud je výstupním potrubím plynu odváděn do speciální nádoby – plynojemu.

Získání hnojiva

Vedlejším produktem technologie výroby bioplynu je cenné minerální hnojivo (digestát), které je z bioreaktoru odváděno do speciální skladovací nádrže.

Čištění bioplynu

Bioplyn se skládá ze směsi plynů: asi 63 % metanu, asi 33 % oxidu uhličitého, asi 2 % sirovodíku a 1 % amoniaku. Čištění bioplynu zahrnuje zvýšení obsahu metanu v něm na 90–98 %. Každá nečistota se odstraňuje jednotlivě. Sirovodík se usazuje na speciálních izolačních materiálech potrubí. Oxid uhličitý a další sloučeniny – smícháním bioplynu pod vysokým tlakem s vodou. Dále se k odstranění přebytečné vlhkosti používá kondenzační metoda – plyn zahřátý na vysokou teplotu prochází studeným potrubím. V důsledku takových manipulací se získá plyn, který lze použít k doplňování paliva do vozidel.

ČTĚTE VÍCE
Je možné přidat med do vodky?

Zařízení na výrobu bioplynu

Plyn můžete získat z hnoje pomocí bioplynové stanice. Může se jednat o samostatně smontovanou instalaci, prefabrikovanou prefabrikovanou mobilní instalaci nebo celý průmyslový komplex pracující v plně automatizovaném režimu.

Hlavní prvky instalace jsou:

  • nádoba pro příjem a předběžnou přípravu surovin;
  • systém dopravníků a potrubí;
  • bioreaktor;
  • výstupní potrubí plynu;
  • držák plynu;
  • nádoba na digestát;
  • systém čištění bioplynu;
  • automatizační systém.

Podmínky nezbytné pro efektivní provoz zařízení:

  • absolutně utěsněný bioreaktor;
  • neustálé udržování požadované teploty biomasy;
  • dostatečná vlhkost a vysoká úroveň homogenizace biomasy;
  • požadovaný ukazatel kyselosti suroviny;
  • přidání urychlovačů nebo zpomalovačů procesu rozkladu;
  • rovnoměrné zahřívání a konstantní míchání surovin;
  • včasné odstranění použité hmoty a přidání nové hmoty.

Specifika fungování průmyslového zařízení je založena na periodickém zavážení biomasy do reaktoru pomocí čerpací stanice nebo nakladače.

Tlakový reaktor, vyrobený ze železobetonu nebo oceli s povlakem, je izolovaná a vyhřívaná nádrž, která je vybavena míchadly. Funguje bez přístupu vzduchu. Reaktor obsahuje prospěšné mikroorganismy, jejichž životně důležitou činnost zajišťuje biomasa. Pro udržení vitální aktivity bakterií se dodávají organické suroviny, které se zahřívají na 35-38 ° C a pravidelně se míchají. Vzniklý bioplyn se hromadí v plynojemu. Dalším technologickým procesem je čištění bioplynu jeho průchodem přes čistící systém. Poslední fází je dodávka spotřebitelům v kotli nebo elektrickém generátoru.

U některých druhů surovin používaných v čisté formě se používá speciální technologie jednostupňové fermentace. Například alkoholové výpalky se zpracovávají přidáním chemických přísad. Pro melasové kyselé výpalky se používá zásada. Tento druh suroviny je možné zpracovávat bez chemických přísad. V tomto případě se kofermentace (míchání) provádí s jinými substráty, například se siláží nebo hnojem.

Nejoblíbenější metodou průmyslové výroby je anaerobní vyhnívání v metanových závodech. Technologie výroby bioplynu je fermentace metanu pomocí kyselých a metanových mikroorganismů získaných rozkladem organických prvků. Je založen na vlastnosti organického odpadu uvolňovat bioplyn za bezkyslíkových (anaerobních) podmínek. Technologický proces se provádí ve třech fázích:

  1. Hydrolýza. V této fázi dochází pod vlivem hydrolytických bakterií ke fermentaci organických látek. Takové mikroorganismy rozkládají proteiny, lipidy a dlouhé vazby komplexních uhlovodíků na kratší řetězce.
  2. Kvašení. Během této fáze produkují kyselinotvorné mikroorganismy organické kyseliny, které oxidují a rozkládají komplexní sloučeniny na jednodušší typy. Ve fermentačním médiu se tvoří primární fermentační produkty, které přeměňují organické kyseliny na bioplyn.
  3. Generování metanu. Ve třetí fázi rozkládají mikroorganismy tvořící metan, které produkují metan, nízkomolekulární sloučeniny. Využívá se vodík, kyselina octová a uhličitá. Mikroorganismy produkující metan existují pouze v bezkyslíkatých (anaerobních) podmínkách. Proto intenzita procesu vývoje plynu závisí na podmínkách vytvořených pro jejich život.
ČTĚTE VÍCE
Jak dlouho žijí pštrosi v zajetí?

Výroba bioplynu zahrnuje symbiózu všech tří mikroorganismů.

Optimalizace technologie výroby bioplynu je zajištěna ve fázi fermentace. Pro absolvování této fáze stačí zajistit následující technologický režim:

  • zvolit správný čas pro fermentaci;
  • vyberte suroviny s optimální úrovní vlhkosti;
  • udržovat podmínky bez kyslíku v reaktoru;
  • dodržovat teplotní režim;
  • zajistit dostupnost živného média pro mikroorganismy;
  • včas nakládat a vykládat suroviny;
  • udržovat acidobazickou rovnováhu;
  • zachovat technologický poměr obsahu dusíku a uhlíku;
  • pravidelně míchejte;
  • vyloučit z procesu látky, které by mohly potlačit nebo zpomalit průběh probíhajících procesů.

DIY bioplynová stanice

Je docela možné získat plyn z hnoje doma pomocí domácí instalace.

Nejlepší možností pro soukromý dům je postavit podzemní bunkr z cihel nebo betonu s oboustrannou hydroizolací a plynotěsnými směsmi. Tím bude zajištěna požadovaná těsnost. Hotovou nádobu můžete zakopat. Takovou nádobu je možné umístit na povrch nebo do větraného prostoru. V každém případě je předpokladem vnější tepelná izolace bunkru nebo kontejneru.

Povolení úřadů

Výstavba jakékoli bioplynové stanice je spojena s určitým rizikem, protože do procesu jsou zapojeny toxické látky a výstupem je hořlavá směs. K provozování takového zařízení je proto nutné získat souhlas SES, plynárenských a požárních inspektorů, vypracovat projektovou dokumentaci, vypracovat všechny potřebné dokumenty a získat licenci k používání zařízení.

Оборудование

V závislosti na velikosti a provedení instalace budete možná potřebovat:

  • mechanizované zařízení pro hloubení jámy;
  • míchačka na beton;
  • cihla, výztužná síť;
  • hydroizolační materiály;
  • ohřívač;
  • nářadí: vrtačka, lopata, špachtle, hladítko, měřicí přístroje;
  • spojovací materiál;
  • nádrž na bioplyn;
  • plastové nebo kovové trubky;
  • nádoba na čištění bioplynu s vodním uzávěrem.

Jáma pro bioreaktor

Rozměry podzemní nádrže jsou stanoveny výpočtem na základě denního množství naloženého hnoje (plus objem přidané vody) a doby fermentace. Náklad je zaplněn přibližně ze dvou třetin.

Před zahájením práce byste měli zkontrolovat hladinu podzemní vody a nedostatek komunikace na pracovišti. Hotová jáma je izolována PVC fólií. Dále se připraví podklad (použije se expandovaný jílový beton s výztuží). Bunkr je konstruován dle projektové dokumentace a je instalováno vstupní a výstupní potrubí o průměru minimálně 30 mm. (pozorování svahu). Všechny vstupní a výstupní otvory jsou pečlivě utěsněny, aby byla zajištěna těsnost. Měli byste pamatovat na ošetření hydroizolační směsí a izolaci stěn bunkru.

ČTĚTE VÍCE
Jak kouř ovlivňuje včely?

Zařízení na odvod plynu

K tomu můžete použít speciální elektrické míchadlo uvnitř instalace nebo domácí drenážní trubky vyrobené podle principu bublání.

Instalace plynové nádrže

V domácí instalaci lze kopuli umístit přímo na střechu bioreaktoru, vyrobenou z cihel (omítnuté) nebo kovového kužele (natřeného olejovou barvou). Jako držáky plynu je vhodné používat vaky z PVC – nafouknou se při zachování pevnosti. V horní části kopule je instalováno výstupní potrubí plynu s pojistným ventilem a vodním uzávěrem.

Vyhřívání bioreaktoru

Bioreaktor lze vytápět pomocí domácího chladiva – horká voda bude proudit topnými trubkami umístěnými uvnitř reaktoru. K vytápění můžete využít i elektrické spotřebiče.

bezpečnostní opatření

Bioplynová stanice je výbušný předmět, proto je třeba při jejím provozu dodržovat opatření podobná provozu plynových stanic. Hlavním požadavkem je řádný provoz instalace, včetně:

  • jasný nakládací a vykládací algoritmus;
  • neustálé míchání surovin;
  • stálé vytápění, zejména v chladných obdobích;
  • s přihlédnutím k rizikům toxicity a výbušnosti bioplynu.
  • povinné větrání místnosti, kde je instalován bioreaktor;
  • uzemnění reaktoru, potrubí a skladovacích zařízení;
  • nepřítomnost zdrojů ohně v okruhu 5 metrů od plynové nádrže;
  • pravidelná bezpečnostní školení;
  • dostupnost protipožárního štítu a zásobování vodou;
  • instalace ovládacích zařízení;
  • vyloučení používání syntetických pracovních oděvů a ocelových nástrojů;
  • detekce úniku plynu pouze mýdlovým roztokem;
  • před opravou reaktoru zkontrolujte přítomnost plynu v něm;
  • spodní hranice provozu linky je +5 stupňů.

Výroba bioplynu

Trh s bioplynem neustále roste. Očekává se, že za období 2018 až 2026 bude její růst činit 4,65 % a v roce 2018 dosáhne 20 852,20 milionů amerických dolarů a v roce 2026 29 984,92 milionů amerických dolarů.

Výtěžnost bioplynu a přítomnost metanu v něm závisí na obsahu vlhkosti suroviny. Čím nižší je tento ukazatel, tím větší je výnos. Z tuny hnoje získaného od skotu je průměrná výtěžnost bioplynu 50–65 m³ s obsahem metanu 60 %. Z tuny energetických zařízení se získá 150-500 m³ takového plynu se 70% obsahem metanu. Maximální výtěžnost lze získat z živočišného tuku – 1300 m³ s 87 % metanu.

Suroviny (substrát) Bioplyn (m3 na m3 substrátu)
slepičí hnůj 53,71
Konský hnůj 40,60
Dobytčí hnůj 32,40
Dobytčí hnůj (čerstvý) 76,69
ovčí hnůj 162,00
Prasečí hnůj 25,52