Введение
Биогазовый реактор создается путем строительства бескислородного резервуара или крытой камеры, в которой навоз, пищевые отходы или другие органические материалы разлагаются и выделяют биогаз, в основном метан и углекислый газ. Стоимость и производительность зависят от объема сырья, типа метантенка, температуры, времени удержания, улавливания газа, выбора генератора и того, как ферма использует метантенк.
Для фермы серьезным вопросом является не "Может ли навоз производить газ?". Может. Более сложный вопрос - стоит ли строить метантенк, учитывая поток навоза, потребность в тепле, потребление электроэнергии, трудозатраты и местные цены на энергоносители.
Быстрая проверка реальности
- Биогазовым установкам требуется постоянное органическое питание, а не периодические отходы.
- Теплое, контролируемое сбраживание обычно дает газ более надежно, чем холодное хранение.
- Производительность зависит от количества навоза, летучих твердых веществ, температуры и времени хранения.
- В стоимость входят резервуары, крышки, насосы, отопление, обработка газа, безопасность, разрешение и техническое обслуживание.
- Использование дигестата имеет большое значение, поскольку остатки материала по-прежнему обладают питательной ценностью.
Начните с сырья, а не с резервуара
Многие неудачные идеи метантенков начинаются с конструкции резервуара. Лучшие проекты начинаются с сырья.
Спросите:
- Сколько навоза производится ежедневно?
- Выскоблена ли она, промыта или устлана соломой?
- Сколько воды в него добавлено?
- Является ли предложение стабильным в течение всего года?
- Будут ли добавляться пищевые отходы, сточные воды из молочного цеха, растительные остатки или другие материалы?
- Являются ли проблемой загрязнения, такие как камни, песок, пластик или подстилка?
Руководство по получению биогаза из навоза от Penn State Extension объясняет, что системы размером с ферму включают в себя перевалку навозной жижи, камеру метантенка, оборудование для нагрева и перемешивания, перевалку газа и резервуар для сточных вод. Другими словами, метантенк - это система, а не закопанная бочка с трубой.
Выберите тип метантенка, соответствующий навозу
Крытая лагуна
Крытая лагуна может работать там, где навоз уже обрабатывается как жидкость, а климат достаточно теплый для выработки полезного газа. Обычно это проще, чем обогреваемый резервуар, но в холодную погоду производительность может снизиться.
Плунжерный варочный котел
Пробковый метантенк подходит для густого молочного навоза с ограниченным количеством подстилки и предсказуемым содержанием твердых частиц. Навоз проходит через метантенк в виде массы, а не полностью перемешивается, как суп.
Варочный котел с полным смешением
В метантенке с полной смесью используется перемешивание, и он может работать с более разбавленным навозом. Обычно для этого требуется больше оборудования, больше контроля тепла и больше управления.
Небольшие конструкции с фиксированным куполом или плавающим барабаном
Небольшие домашние или деревенские метантенки могут производить газ для приготовления пищи, если климат, сырье и ежедневная эксплуатация благоприятны. Они автоматически не подходят для коммерческих молочных или мясных ферм.
Как построить систему на практических этапах
Этап 1: определение размера ежедневного ввода
Рассчитайте ежедневный объем навоза или органического сырья. От этого зависит размер резервуара, мощность насоса и ожидаемое производство газа. Слишком маленький реактор перегружается и работает нестабильно. Слишком большой реактор стоит слишком дорого и может быть недостаточно теплым.
Этап 2: Приготовление суспензии
Перед сбраживанием навоз может нуждаться в разбавлении, перемешивании, просеивании или отделении песка. Песок и гравий - тихие враги, потому что они оседают в резервуарах и уменьшают рабочий объем.
Этап 3: Постройте безвоздушную камеру для сбраживания
Анаэробное сбраживание требует бескислородных условий. Камера должна быть герметичной, прочной, выдерживать давление, коррозию и доступ для обслуживания.
Этап 4: контроль температуры и времени удержания
Микробам нужно время и подходящая температура. Penn State отмечает, что быстрое сбраживание и эффективное производство газа происходят в ограниченном диапазоне температур: мезофильное сбраживание обычно происходит при температуре около 95 градусов по Фаренгейту.
Этап 5: Улавливание, очистка и использование газа
Биогаз может содержать метан, углекислый газ, влагу, сероводород и следовые газы. В зависимости от назначения, ему может потребоваться удаление влаги, контроль содержания серы, регулирование давления, пламегасители и безопасные трубопроводы.
Этап 6: хранение и использование дигестата
Оставшийся дигестат по-прежнему содержит питательные вещества. Его можно разделить на твердые и жидкие частицы, хранить, вносить на поля или использовать в рамках плана управления питательными веществами.
Сколько стоит биогазовая установка
Не существует честного ответа на вопрос о стоимости, потому что под одним и тем же словом "метантенк" может подразумеваться небольшая установка для приготовления газа, крытый отстойник или отапливаемая энергетическая система на ферме.
К факторам, определяющим расходы, относятся:
Недорогой метантенк, в котором не учитываются вопросы безопасности газа, коррозии и сбраживания, впоследствии может стать дорогостоящим.
Оценка производительности, не обманывая себя
Выход биогаза зависит от содержания летучих твердых частиц, эффективности сбраживания, температуры и консистенции корма. Большее количество навоза не всегда означает пропорционально больше полезной энергии, если система холодная, перегруженная, плохо перемешанная или с утечкой газа.
Penn State приводит исторический пример, когда метантенк производит около 1 460 000 кубических футов биогаза в год из навоза от 100 коров. Этот пример полезен для сравнения, а не как гарантия для каждой фермы.
Чтобы оценить собственную производительность, вам потребуется:
- суточный объем навоза
- твердые частицы навоза и летучие твердые частицы
- ожидаемый процент метана
- время удержания
- рабочая температура
- предположения о потерях газа
- эффективность генератора или горелки
- компенсация за простой
На выходе важна полезная энергия после потерь, а не теоретический газ в метантенке.
То, что большинство людей недооценивают
Скрытый объем работы заключается не в строительстве метантенка. Она заключается в ежедневной эксплуатации.
Кто-то должен управлять сырьем, насосами, температурой, датчиками pH, давлением газа, конденсатом, обслуживанием генератора, жалобами на неприятный запах, хранением метантенка и проверкой безопасности. Метантенк - это биология, водопровод и энергетическое оборудование. Если игнорировать хотя бы одну часть, система может быстро потерять производительность.
Когда имеет смысл использовать биогазовую установку на ферме
Вероятность того, что метантенк подойдет, выше, если:
- объем навоза остается неизменным
- ферма уже обрабатывает навоз в виде навозной жижи
- высокий спрос на электроэнергию или тепло
- существует надежное использование биогаза
- Сбраживаемый материал можно хорошо утилизировать
- Гранты, стимулы или цены на энергию улучшают окупаемость
- кто-то на ферме может заниматься ежедневной работой
Она менее вероятна, если навоз является сезонным, сырье - грязным, энергопотребление - низким, трудовые ресурсы уже загружены, а получение разрешений затруднено.
Вопросы перед строительством
Можно ли сделать биогазовый реактор в домашних условиях?
Да, в подходящих климатических условиях можно построить небольшие метантенки для получения газа для приготовления пищи, но при этом следует серьезно отнестись к вопросам газовой безопасности и санитарии. Системы фермерского масштаба нуждаются в проектировании и разрешении.
Сколько биогаза производит коровий навоз?
Она зависит от содержания твердых частиц, корма, разбавления водой, температуры и конструкции метантенка. Используйте местные испытания навоза и расчеты, а не общее число.
Дигестат все еще пахнет?
Дигестат часто пахнет иначе, чем сырой навоз, и с ним легче обращаться, но он не лишен запаха и по-прежнему требует хранения и ухода за полем.
Требуется ли генератор?
Нет. Биогаз можно сжигать для получения тепла, использовать для приготовления пищи в небольших системах или модернизировать в современных системах. Генератор - это только один из вариантов использования.
Заключение
Создание биогазового реактора начинается с расчета навоза, а не со строительного энтузиазма. Ферме необходимо стабильное сырье, подходящий тип метантенка, безопасное обращение с газом, контроль тепла и план использования метантенка.
Стоимость и производительность имеют смысл только вместе. Метантенк, который производит газ, но создает проблемы с трудозатратами, запахом, безопасностью или питательными веществами, не является хорошей системой. Хорошо подобранный метантенк может превратить переработку отходов в полезную энергию и лучший контроль питательных веществ.
Russian 
English 
French 
Spanish