Bioodigester, pre čo ide, typy, výhody, nevýhody

A Biodigester Je to uzavretá nádrž, kde sa generuje plynný metán a organické hnojivo z anaeróbnej fermentácie organických látok. Biologický základ je rozklad organickej hmoty pôsobením baktérií hydrolýzou, okyslením, acetagenézou a metanogenézou.

Biodigester poskytuje potrebné kontrolované podmienky pre proces biodigescie. Po tomto procese sa získavajú ako konečné produkty bioplynu (metán, oxid uhličitý, dusík a kyselina sulfid), biosól (tuhé hnojivo) a biol (kvapalné hnojivo).

Bioply. Zdroj: Renergon International AG [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)]

Základné fungovanie začína pridaním organického odpadu a vody do hermetického nádoby, v ktorom sa generuje proces anaeróbnej fermentácie. Potom sa bioplyn extrahuje na ukladanie, priame použitie alebo ako hnojivo.

Tri základné typy biodigestorov podľa ich nákladného systému sú diskontinuálne, polovodičové a nepretržité. Diskontinuálne biodigestory sú naložené organickým odpadom iba raz v každom výrobnom procese, potom sa hnojivo extrahuje na začatie iného cyklu.

Tie, ktoré sa nachádzajú semicontino zaťažením, sa načítajú v pravidelných obdobiach extrahovaním množstva hnojiva ekvivalentu s načítaným objemom. Nepretržité systémy sú priemyselné závody s trvalým zaťažením organických látok, ako aj extrakciou bioplynu a hnojiva.

Medzi výhody biodigestorov patrí správne riadenie organického odpadu, recyklovanie a znižovanie environmentálnych rizík. Okrem toho sa vyrábajú energia (bioplyn) a organické hnojivá, ktorá vytvára ekonomickú a environmentálnu hodnotu.

Existujú však aj určité nevýhody, ako je spotreba vody, náročnosť udržiavania vhodných hladín teploty a prítomnosti škodlivých látok (sulfid, kyselina siloxénová). Zdôrazňuje tiež akumuláciu suroviny v blízkosti oblasti a riziká výbuchu.

Domáci biodigester sa dá postaviť s nízkymi nákladmi a spracovať organický odpad z kuchyne. Na tento účel sú okrem iného potrebné iba hermetické veko a niektoré inštalatérske materiály (trubice PVC, heslá)).

Vo väčšej miere je vo vidiecky. Tento systém v podstate pozostáva z utesneného polyetylénového vrecka a so zodpovedajúcimi pripojeniami.

[TOC]

Načo to je

- Ošetrenie a recyklácia organického odpadu

Biodigestori sú veľmi užitočnými technologickými alternatívami pod optikou trvalo udržateľného nakladania s ekologickým odpadom a výrobou obnoviteľnej energie. Napríklad poskytujú alternatívu na recykláciu tuhého a kvapalného organického odpadu, ktoré sa transformujú na surovinu pre Biodigester.

Recyklácia organického odpadu tak znižuje svoj znečisťujúci vplyv a vytvára úspory na ich manipuláciu. Biodigestori sa používajú na čistenie odpadových vôd, spracovanie mestského organického odpadu a poľnohospodársky a hospodársky odpad.

- Výroba bioplynu a biofertilizátorov

Proces anaeróbneho trávenia generuje ako výrobky bioplynu a organického hnojiva.

Bioplyn

Bioplyn má asi 60% metánový plyn, ktorý je palivom s vysokou kalorickou energiou a môže sa použiť na výrobu energie. Môže sa použiť na varenie, výrobu elektrickej energie (plynové turbíny), pohyby motorov alebo teploty.

Biofertilizánci

Biofertilizátory, ktoré sú výsledkom biodigesteros, sa získavajú v stave (biosól) a kvapalina (biol) s vysokými hladinami makro a mikroživín. Z Biol sa dajú získať v izolácii základné makronutrienty (fosfor, dusík a draslík) prostredníctvom ultrafiltračných procesov a reverznej osmózy. 

Biol obsahuje dôležité množstvo užitočných rastových hormónov pre vývoj rastlín, ako je napríklad kyselina indol-octová, gibberelíny a cytokiníny.

Ako to funguje

Biodigester pracuje tým, že generuje cyklistický proces anaeróbnym trávením, z rozkladu hydratovaných organických látok a v neprítomnosti vzduchu. K tomu dochádza prostredníctvom procesu fermentácie, ktorý má ako hlavné výrobky metánový plyn (CH4) a oxid uhličitý (CO2).

- Bioodigester a agitačné zaťaženie

Vykonáva sa cez nádrž na zaťaženie, ktorá pozostáva z ložiska, v ktorom je organická hmota pripravená na pridanie zaťaženia trubice do biodigesteru.

Organické látky a spracovanie zaťaženia

Biodigester sa musí pravidelne kŕmiť dostatočnou organickou hmotou a vodou pre svoju kapacitu zaťaženia. V tomto zmysle musí byť 25% objemu voľného biodigesteru ponechaných na akumuláciu vyprodukovaného plynu.

Typ a kvalita organických látok zase ovplyvnia aj produktivitu a používanie alebo nie z zvyšku tuhých a tekutín ako hnojivo. Niektoré organické odpady môžu spôsobiť problémy v procese fermentácie, ako sú zvyšky citrusového ovocia, ktoré môžu médium príliš okysliť.

Môže vám slúžiť: tropický mokrý les

Materiál musí byť rozdrvený alebo zredukovaný na najnižšiu možnú veľkosť a aby sa uľahčilo fermentáciu a zmes musí obsahovať 75% vody a 25% organických látok. Musí sa pravidelne rozrušiť, aby sa zaručila homogenita fermentačného procesu v zmesi.

Teplota a retencia

Čas retencie organických látok v biodigestri na dosiahnutie celkovej fermentácie bude závisieť od typu tohto a teploty. Pri vyššej teplote miestnosti bude rýchlejšia fermentácia (napríklad pri 30 ° C môže trvať asi 20 dní, kým sa nabíjajú biodigester).

- Anaeróbne trávenie

Anaeróbne trávenie. Zdroj: Tilley, e., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, pH., Zurbrügg, C. [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)]

V tomto procese pôsobia baktérie, ktoré vyžadujú primerané podmienky prostredia, ako je neprítomnosť vzduchu, teploty väčšie ako 20 ° C (ideálne 30-35 ° C) a nie príliš kyslé médium. Za týchto podmienok sa vyvíjajú tri fázy:

Hydrolýza

V tomto procese pôsobia hydrolytické baktérie, ktoré vylučujú extracelulárne enzýmy. Preto sa rozkladajú komplexné reťazce uhľohydrátov, proteínov a lipidov v rozpustných menších kusoch (cukry, aminokyseliny a tuky)).

Okyslenie alebo fermentatívne štádium

Rozpustné zlúčeniny predchádzajúcej fázy sú fermentované na prchavé mastné kyseliny, alkoholy, vodík a CO2.

Acetanogenéza

Prichádzajú do hry acetoogénne baktérie, ktoré oxidujú organické kyseliny ako zdroj uhlíka. Generujú kyselinu octovú (CH3COOH), vodík (H2) a oxid uhličitý (CO2) a nepríjemné zápach sú produkované kvôli prítomnosti kyseliny sulfidovej.

Tvorba metánu alebo metanogénna fáza

V poslednej fáze pôsobia metanogénne baktérie, ktoré rozkladajú produkty acetonogenézy generujúcej metán. V prírode tieto baktérie pôsobia vo močiaroch, vodných prostrediach a v žalúdku prežúvavcov.

Na konci tejto fázy zmes obsahuje metán (45 až 55%), oxid uhličitý (40 až 50%), dusík (2 až 3%) a kyselina sulfid (1,5 až 2%).

- Výtok z biodigesteru

Miera výroby bioplynu a hnojiva závisí. Bioplyn sa hromadí v hornej časti biodigesteru a extrahuje sa rúrkami do skladovacích usadenín.

Po dokončení fermentácie sa bahno extrahuje (zmes tuhých látok a kvapaliny) pomocou potrubí. Výtok je produkovaný zásadou komunikačných plavidiel, to znamená, že pri nakladaní nového materiálu tlak robí prebytok z opačnej strany.

Podiel medzi zavedeným množstvom hmoty (organický odpad a voda) a výstupným produktom (Biosol a Biol) je takmer 1: 0,9. To je ekvivalentné 90%výťažku, kde najvyšší podiel zodpovedá Biol (kvapalina).

- Bioplyn: čistenie

Produkovaný plyn sa musí vyčistiť, aby sa eliminoval alebo znížil obsah sulfidu a kyseliny vody pomocou pascí na zachytenie obidvoch zlúčenín. Je to potrebné na zníženie rizika poškodenia zariadenia korozívnou silou týchto komponentov.

Vodná pasca

Voda ťahaná bioplynami sa vyzráža, keď sa potrubie otvorí do väčšieho priestoru a plyn pokračuje iným zúžením. Toto potrubie vedie k širokej a hermetickej nádobe, ktorá obsahuje vodu, ktorá sa následne extrahuje čistením kľúčom na spodnej časti.

Pasca kyseliny sulfhydrovej

Proces extrahovania kyseliny sulfidovej z bioplynu je podobný ako pri pasci vody, ale pasca rozptýlená v trajektórii potrubia musí obsahovať triesky alebo železné špongie. Keď bioplyn prechádza cez železné lôžko, kyselina sulfidová reaguje s tým a vyzráža sa.

- Hnojivo: oddelenie a kompostovanie

Zmes biosolu a biol prechádza procesom dekantácie, aby sa oddelili obe komponenty. Biosol sa môže použiť sám alebo postupovať podľa procesu kompostovania pre neskoršie použitie ako pevné hnojivo.

Biol sa používa ako kvapalina alebo pridané hnojivo listov v zavlažovacej vode, takže je veľmi užitočná v hydroponických systémoch.

Chlapci

Výroba bioplynu v Nemecku. Zdroj: Volker Thies (asdrubal) [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/]]

Biodigestori sú klasifikovaní podľa svojej periodicity záťaže a štrukturálnej formy. Pre svoju periodicitu poplatku máme:

- Nespokojný

Diskontinuálny systém alebo Dávka Skladá sa z hermetickej nádrže, ktorá je plná a nenačítava sa, kým neprestane vyrábať bioplyn. Plyn sa hromadí vo plávajúcich kolektore pripevnenom v hornej časti nádrže (plynom).

Tento typ biodigesteru sa používa, keď je dostupnosť organického odpadu prerušovaná.

- Polotvozelný

Na rozdiel od diskontinuálneho systému sa zaťaženia a vypúšťania vykonávajú v určitých podmienkach počas procesu výroby bioplynu. Podľa jeho konštruktívneho systému existujú tri základné typy:

Môže vám slúžiť: prírodné zdroje z Argentíny

Biodigestor Globe alebo Salchicha

Nazýva sa tiež taiwanská a pozostáva z plochého betónového hrobu, kde je nainštalovaný polyetylénový vrecko alebo valec. Táto taška musí byť nainštalovaná pripojenia na vstup organického odpadu a výstup bioplynu.

Valec je naplnený vodou a vzduchom a následne sa pridá zaťaženie organickým odpadom.

Pevné kupoly

Je to takzvaná čínsky biodigester a pozostáva z podzemnej nádrže postavenej v tehle alebo betóne. Nádrž je vertikálny valec s vypuklými alebo zaoblenými koncami a má systém zaťaženia a ďalší výboj.

Bioplyn sa hromadí v priestore stanovenom na tento účel pod hornou kupolou. Biodigester pracuje s variabilným tlakom bioplynu podľa jeho výroby.

Plávajúce kupoly Biodigester

Nazývaný hinduistický biodigester pozostáva z podzemnej valcovej nádrže s nakladacím a vykladacím systémom. Je postavený v tehle alebo betóne av hornej časti je plávajúca nádrž (plynometer), v ktorom sa bioplomet hromadí.

Plynka zo sklenených vlákien pokrytých plavákom plastov alebo nehrdzavejúcej ocele na zmesi vďaka nahromadeniu bioplynu. Má tú výhodu, že zachováva konštantný tlak plynu.

Následne plynný stúpa a klesá v závislosti od úrovne miešania a množstva bioplynu. Preto sa vyžaduje bočné koľajnice alebo centrálna vodná tyč, ktorá sa vyhýba treniu so stenami.

- Nepretržitý

V tomto prípade je zaťaženie a vypúšťanie biodigesteru nepretržitým procesom, takže vyžaduje trvalú dostupnosť organického odpadu. Sú to veľké priemyselné systémy, ktoré sa vo všeobecnosti používajú na spracovanie odpadových vôd spoločenstiev.

Na tento účel sa používajú systémy zberných nádrží, bomby pre biodigestory a extrakciu hnojív. Bioplyn je vystavený filtrovaniu a distribuovaným systémom kompresiou, aby sa zaručila jeho distribúcia pre používateľov.

Výhody

Recyklácia a znečistenie

Inštalácia biodigesteru umožňuje recykláciu organického odpadu, čím sa znižuje znečistenie životného prostredia a získava užitočné výrobky. V prípade vidieckeho prostredia je obzvlášť dôležitý pre riadenie vylučovania zvierat v systémoch hospodárskych zvierat.

Získanie bioplynu

Bioply predstavuje efektívny a ekonomický zdroj energie, najmä v oblastiach, kde dostupnosť iných zdrojov energie nie je prístupná. Vo vidieckych oblastiach ekonomicky depresívnych krajín sa varí s palivovým drevom, čo ovplyvňuje životné prostredie.

Dostupnosť bioplynu môže pomôcť znížiť dopyt po palivovom dreve, a preto má pozitívny vplyv na ochranu biodiverzity.

Výroba hnojív

Prostredníctvom biodigestorov sa získavajú tuhé organické hnojivá (biosól) a kvapaliny (biol). Tieto hnojivá majú nižší vplyv na životné prostredie a znižujú náklady na poľnohospodársku výrobu.

Zdravie

Tým, že umožní riadne riadenie organického odpadu, riziká, ktoré predstavujú pre zdravie, sa znižujú. Zistilo sa, že 85% patogénov neprežije proces biodigescie.

Napríklad fekálne koliformy pri 35 ° C sú znížené o 50 a 70% a huby o 95% za 24 hodín. Preto je znížený proces, ktorý je uzavretý, zlý zápach sa zníži.

Nevýhody

Dostupnosť

Systém je náročný z hľadiska dostupnosti vody, pretože je potrebná zmes. Na druhej strane, biodigester musí byť blízko zdroja surovín a spotrebiteľa bioplynu.

Teplota

Biodigester musí udržiavať konštantnú teplotu blízko 35 ° C av rámci rozsahu medzi 20 a 60 ° C. Preto sa môže vyžadovať vonkajší príspevok tepla.

Priehradné -produkty

Môže sa vyskytnúť kyselina sulfhydrová (H2S), ktorá je toxická a korozívna a silikón odvodený z silikónu obsiahnutý v kozmetických produktoch a zmesi organického odpadu. Tieto siloxény generujú SIO2 (oxid kremíka), ktorý je drsný pre stroje a komponenty.

Prítomnosť a koncentrácia týchto produktov závisí od použitej suroviny, podiel vody a tuhého substrátu medzi inými faktormi.

Akumulácia odpadu

Vyžaduje sa na akumuláciu odpadu v blízkosti Biodigesteru, ktorý so sebou prináša logistiku a zdravotné problémy, ktoré sa musia riešiť.

Riziká výbuchu

Keďže systém vytvára palivový plyn, znamená to určité riziko výbuchov, ak sa neprijmú náležité preventívne opatrenia.

Náklady

Aj keď je údržba a riadenie Biodigesteru relatívne ekonomické, počiatočné inštalačné a stavebné náklady môžu byť relatívne vysoké

Môže vám slúžiť: Diastrofizmus: Príčiny, typy, dôsledky

Ako vyrobiť domáci biodigester

Domáci biodigester. Zdroj: Kevisooryan [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)]

Biodigester vyžaduje ako základné prvky a fermentačnú nádrž, nakladacie a vykladacie potrubia s príslušnými kľúče z priechodu. Okrem toho sú potrebné ložiská na bioplyn a hnojivo.

Je dôležité mať na pamäti, že celý systém musí byť hermetický, aby sa predišlo úniku plynu. Na druhej strane musí byť systém vyrobený z nehrdzavejúcich materiálov, ako je PVC alebo z nehrdzavejúcej ocele, aby sa predišlo poškodeniu vody a kyseliny sulfhydorovej.

- Fermentačná nádrž

Môže sa použiť tonge alebo plastová nádrž, ktorej kapacita bude závisieť od množstva organického odpadu, ktorý sa má spracovať. Toto ložisko musí mať hermetické veko alebo, ak by sa veko musí byť utesnené plastovým lepidlom odolným voči vysokým teplotám.

Nádrž musí mať štyri otvory a všetky zariadenia vykonávané v nich musia byť utesnené silikónom s vysokou teplotou.

Načítať veko

Tento otvor je v strede veka nádrže, musí mať najmenej 4 palce a nainštalovať sanitárnu čiapku so závitom. Táto zástrčka bude pripojená k 4 -palcovej PVC trubici, ktorá vstúpi vertikálne v nádrži do 10 cm pred spodkom.

Tento vstup bude slúžiť na načítanie organického odpadu, ktorý sa predtým rozpadol alebo rozdrvil.

Otvor 1 odtoku odpadových vôd

Je dôležité si uvedomiť, že 25% priestoru nádrže musí byť bezplatne na akumuláciu plynu, takže na tejto úrovni sa musí otvoriť otvor na boku. Pri tomto vŕtaní bude nainštalovaný adaptér pre nádrž s 2 -palcovým pVC segmentom s dĺžkou 15 cm s priechodovým kľúčom.

Tento odtok má povoliť výstup supernatantného biolu, keď je nádrž nabíjaný pokrytím zaťaženia. Biol musí byť uložený v primeraných nádobách na následné použitie.

Odtokový odtokový otvor 2

Tento druhý odtok musí ísť na spodok nádrže, aby sa extrahovala najhustejšia časť fermentovaného produktu (biosol). 2 -palcový segment trubice PVC s dĺžkou 15 cm sa tiež použije s heslom s kľúčom kroku.

Výstup bioplynu

Na kryte nádrže sa otvorí 1/2 palcový otvor na inštaláciu PVC rúrky s rovnakým priemerom pomocou adaptéra nádrže. Toto potrubie bude mať pri výjazde kľúč s priechodom.

- Systém výstupu a čistenia bioplynu

Výstupná trubica bioplynu musí byť najmenej 1,5 m dlhá, aby bola schopná prepletiť extrakciu vody a kyslé systémy sulfidov vo svojej trajektórii. Potom sa táto trubica môže v prípade potreby rozšíriť na prenos plynu na jeho skladovanie alebo na použitie.

Ťažba vody

Na odstránenie vody musí byť potrubie prerušené pri 30 cm, aby sa prelomil plastový alebo sklenený nádoba s hermetickým vekom. Trubička prenosu plynu musí mať deriváciu pomocou T pripojenia, takže plyn preniká do nádoby.

Týmto spôsobom plyn napĺňa nádobu, voda kondenzuje a plyn sleduje svoju cestu rúrkou.

Extrakcia kyseliny sulfhydrovej

Po pasci vody je v nasledujúcich 30 cm segment potrubia 4 -inch rozptýlený prostredníctvom zodpovedajúcich redukcií. Tento segment musí byť naplnený železnými lupienkami alebo komerčnými kovovými špongiami.

Kyselina sulfhydrová bude reagovať s kovom a zrazeninou, zatiaľ čo bioplyn bude pokračovať v trase do skladovacieho kontajnera alebo použitia lokality.

Odkazy

1. Aparcana-Robles S y Jansen A (2008). Štúdia o hodnote hnojiva produktov anaeróbneho fermentačného procesu pre výrobu bioplynu. Germna Profec. 10 P.
2. Corona-Zúñiga I (2007). Biodigestor. Monografia. Inštitút základných vied a inžinierstva, autonómna univerzita štátu Hidalgo. Reforma minerál, Hidalgo, Mexiko. 64 P.
3. Many-Loh C, Mamphweli S, Meyer E, OKOH A, MAKAKA G a SIMON M (2013). Anaeróbna trávenie mikrobiálne (Bio-Diges) ako prístup k dekontaminácii zvierat Wast. Medzinárodný denník environmentálneho výskumu a verejného zdravia 10: 4390-4417.
4. Olaya-Arboleda a González-Salcedo Lo (2009). Základy pre dizajn biodigesteru. Modul pre predmet poľnohospodárskych konštrukcií. Fakulta inžinierstva a správy, Kolumbijská národná univerzita, ústredie Palmira. Palmira, Kolumbia. 31 P.
5. Pérez-Medel JA (2010). Štúdium a návrh biodigesteru na aplikáciu u malých poľnohospodárov a mliečnych výrobkov. Pamäť. Katedra strojárstva, fakulta fyzických a matematických vied, University of Chile. Santiago de Chile, Čile. 77 P.
6. Yen-Phi VT, Clemens J, Rembenburg A, Vinneras B, Lenßen C a Kistemann T (2009). Hygienické účinky a výroba plynu plastových biologických digestorov v tropických podmienkach. Journal of Water and Health 7: 590-596.