Українські реферати:
 
Бесплатные рефераты
 

 

 

 

 

 

     
 
Біогаз: і гріє і варить
     

 

Екологія

Біогаз: і гріє і варить

Що таке біогаз?

Останнім часом все більшу увагу привертають нетрадиційні - з технічної точки зору - Джерела енергії: сонячне випромінювання, морські припливи і хвилі і багато інше. Деякі з них - наприклад вітер - знаходили широке застосування й у минулому, а сьогодні переживають друге народження. Одним із «забутих» видів сировини є і біогаз, який використовувався ще в Стародавньому Китаї і знову «відкритий» в наш час.

Що ж таке біогаз? Цим терміном позначають газоподібний продукт, що отримується в результаті анаеробної, тобто відбувається без доступу повітря, ферментації (перепреванія) органічних речовин різного походження. У будь-якому селянському господарстві протягом року збирається значна кількість гною, бадилля рослин, різних відходів. Зазвичай після розкладання їх використовують як органічне добриво. Проте мало хто знає, яка кількість біогазу та тепла виділяється при ферментації. Але ж ця енергія теж може добре прислужитися сільським жителям.

Біогаз -- суміш газів. Його основні компоненти: метан (СН/0 - 55-70% і вуглекислий газ (COi) - 28-43%, а також у дуже малих кількостях інші гази, наприклад - сірководень (HiS).

У середньому I кг органічної речовини, біологічно розкладені на 70%, виробляє 0,18 кг метану, 0,32 кг вуглекислого газу, 0,2 кг води і 0,3 кг нерозкладного залишку.

Фактори, що впливають на виробництво біогазу

Оскільки розкладання органічних відходів відбувається за рахунок діяльності певних типів бактерій, істотний вплив на нього має навколишнє середовище. Так, кількість виробленого газу в значній мірі залежить від температури: чим тепліше, тим вище швидкість і ступінь ферментації органічної сировини. Саме тому, мабуть, перші установки для отримання біогазу з'явилися в країнах з теплим кліматом. Однак застосування надійної теплоізоляції, а іноді й підігрітої води дозволяє освоїти будівництво генераторів біогазу в районах, де взимку температура опускається до -20 °. Існують певні вимоги та до сировини: вона повинна бути відповідним для розвитку бактерій, містити біологічно розкладається органічна речовина і у великій кількості воду (90-94%). Бажано, щоб середу була нейтральною і без речовин, що заважають дії бактерій: наприклад, мила, пральних порошків, антибіотиків.

Для отримання біогазу можна використовувати рослинні та господарські відходи, гній, стічні води і т. п. У процесі ферментації рідину в резервуарі має тенденцію до поділу на три фракції. Верхня - кірка, утворена з великих частинок, захоплюємося піднімаються бульбашками газу, через деякий час може стати достатньо твердою, і буде заважати виділення біогазу. У середній частині ферментатор накопичується рідина, а нижня, грязеобразная фракція випадає в осад.

Бактерії найбільш активні в середній зоні. Тому вміст резервуара необхідно періодично перемішувати - хоча б один раз на добу, а бажано - до шести разів. Перемішування може здійснюватися за допомогою механічних пристроїв, гідравлічними засобами (рециркуляція під дією насоса), під тиском пневматичної системи (часткова рециркуляція біогазу) або за допомогою різних методів самоперемешіванія.

Установки для отримання біогазу

У Румунії генератори біогазу набули широкого поширення. Одна з перших індивідуальних установок (рис. 1А) була введена в експлуатацію ще у грудні 1982 року. З тих пір вона успішно забезпечує газом три сусідами сім'ї, мають кожна по звичайній газовій плиті з трьома конфорками і духовкою.

ферментатор знаходиться в ямі діаметром близько 4 м і глибиною 2 м (обсяг приблизно 25 м3) викладеної зсередини покрівельним залізом, звареним двічі: спочатку електричної зварюванням, а потім, для надійності, газової. Для антикорозійного захисту внутрішня поверхня резервуара вкрита смолою. Зовні верхнього краю ферментатор зроблена кільцева канавка з бетону глибиною приблизно 1 м, виконує функцію гідрозатвори; в цій канавці, заповненої водою, ковзає вертикальна частина дзвони, що закриває резервуар. Дзвоник висотою близько 2,5 м - з листової двохміліметрового сталі. У верхній його частині і збирається газ.

Автор цього проекту вибрав варіант збирання газу на відміну від інших установок за допомогою труби, що знаходиться всередині ферментатор і має три підземних відгалуження - до трьом господарствам. Крім того, вода в канавці гідрозатвори проточна, що запобігає обмерзання в зимовий час.

ферментатор завантажується приблизно 12 м свіжого гною, поверх якого виливається коров'яча сеча (без додавання соди). Генератор починає працювати через 7 днів після наповнення.

Схожу компонування має ще одна установка (рис. 16). Її ферментатор зроблений у ямі, що має квадратне поперечний переріз розмірами 2x2 і глибиною приблизно 2,5 м. Яма облицьована залізобетонними плитами завтовшки 10-12 см, обштукатурена цементом і покрита для герметичності смолою. Канавка гідрозатвори глибиною близько 50 см також бетонна, дзвін зварений з покрівельного заліза і може на чотирьох «вушках» вільно ковзати по чотирьох вертикальних напрямних, встановленим на бетонному резервуарі. Висота дзвони приблизно 3 м, з яких 0,5 м заглиблені в канавку.

При першій наповненні в ферментатор було додано 8 м3 свіжого коров'ячого гною, а зверху залито приблизно 400 л коров'ячої сечі. Через 7-8 днів установка вже повністю забезпечувала власників газом.

Аналогічну конструкцію має і генератор біогазу, розрахований на прийом 6 м3 змішаного гною (від корів, овець та свиней). Цього виявилося достатньо, щоб забезпечити нормальну роботу газової плити з трьома конфорками і духовкою.

Ще один установка відрізняється цікавою конструктивної деталлю: поруч з ферментатор укладені приєднані до нього за допомогою Т-подібного шланга три великі тракторні камери, з'єднані між собою (рис. 2). У нічний час, коли біогаз не використовується і накопичується під дзвоном, виникає небезпека, що останній з-за надлишкового тиску перекинеться. Гумовий резервуар служить додатковою ємністю. Ферментатор розміром 2x2x1, 5 м цілком достатньо для роботи двох пальників, а при збільшенні корисного об'єму установки до 1 м3 можна отримати кількість біогазу, достатній для обігріву житла. Особливість цього варіанту установки - пристрій дзвони 0138 см і висотою 150 см з прогумованого полотна, що застосовується для виготовлення надувних човнів. Ферментатор являє собою металевий резервуар 0140x300 см і має об'єм 4,7 м3. Дзвоник вводиться в що знаходиться у ферментаторі гній на глибину не менше 30 см для забезпечення гідравлічного заслону виходу біогазу в атмосферу. У верхній частині розбухає резервуара передбачено кран, з'єднаний з шлангом; по ньому газ надходить до газової плити з трьома конфорками і колонці для нагрівання води. Щоб забезпечити оптимальні умови для роботи ферментатор, гній змішується з гарячою водою. Найкращі результати установка показала при вологості сировини 90% і температурі 30-35 °.

Для обігріву ферментатор використовується і ефект теплиці. Над ємністю споруджується металевий каркас, що покривають поліетиленовою плівкою: при несприятливих погодних умовах вона зберігає тепло і дозволяє помітно прискорити процес розкладу сировини.

У Румунії генератори біогазу використовуються і в державних або кооперативних господарствах. Ось один з них. Він має дві ферментатор ємністю по 200 м3, закритих каркасом з поліетиленовою плівкою (рис. 3). Взимку гній обігрівається гарячою водою. Продуктивність установки складає 300-480 м3 газу на день. Такої кількості цілком вистачає для забезпечення всіх потреб місцевого агропромислового комплексу.

Практичні поради

Як вже зазначалося, вирішальну роль у розвитку процесу ферментації грає температура: нагрівання сировини з 15 до 20 ° може вдвічі збільшити виробництво енергоносія. Тому частина генераторів має спеціальну систему підігріву сировини, проте більшість установок не обладнано нею; вони використовують лише тепло, що виділяється в процесі самого розкладу органічних речовин. Однією з найважливіших умов нормальної роботи ферментатор є наявність надійної теплоізоляції. Крім того, необхідно звести до мінімуму втрати тепла при очищенні та наповненні бункера ферментатор.

Необхідно пам'ятати також про необхідність забезпечення біохімічного рівноваги. Іноді темпи виробництва бактеріями кислот вище, ніж темпи їхнього споживання бактеріями другої групи. У цьому випадку кислотність маси зростає, а вироблення біогазу знижується. Положення може бути виправлено або зменшенням щоденної порції сировини, або збільшенням його розчинності (по можливості, гарячою водою), або, нарешті, добавкою нейтралізуючого речовини - наприклад вапняного молока, пральної або питної соди.

Виробництво біогазу може зменшитися за рахунок порушення співвідношення між вуглецем і азотом. У цьому випадку в ферментатор вводять речовини, що містять азот, - сечу або в невеликій кількості солі амонію, що використовуються зазвичай як хімічних добрив (50-100 г на 1 м3 сировини).

Слід пам'ятати, що висока вологість і наявність сірководню (вміст якого в біогазі може досягати 0,5% стимулюють підвищену корозію металевих частин установки. Тому стан всіх інших елементів ферментатор слід регулярно контролювати і в місцях пошкодження ретельно захищати: найкраще свинцевим суриком - в один або два шари, а потім ще двома шарами будь-який масляної фарби.

Як трубопроводу для транспортування біогазу від випускного патрубка у верхній частині дзвони установки до споживача можуть використовуватися як труби (металеві або пластмасові), так і гумові шланги. Їх бажано вести в глибокій траншеї, щоб виключити розриви через замерзання взимку конденсувався води. Якщо ж транспортування газу за допомогою шланга здійснюється по повітрю, то для відводу конденсату необхідно спеціальний пристрій. Найпростіша схема такого пристосування являє собою U-образну трубку, приєднаної до шлангу в самій нижній його точці (рис. 4). Довжина вільної гілки трубки (х) має бути більше, ніж виражене в міліметрах водяного стовпа тиск біогазу. У міру того, як в трубку стікає конденсат з трубопроводу, вода виливається через її вільний кінець без витоку газу.

У верхній частини дзвони доцільно також передбачити патрубок для установки манометра, щоб за величиною тиску судити про кількість накопиченого біогазу.

Досвід експлуатації установок показав, що використання в якості сировини суміші різних органічних речовин дає більше біогазу, ніж при завантаженні ферментатор одним з компонентів. Вологість сировини рекомендується трохи зменшувати взимку (до 88-90%) і підвищувати влітку (92-94%). Вода, яку використовують для розведення, повинна бути теплою (бажано 35-40 °). Сировина подається порціями, по крайней мере один раз на добу. Після першого завантаження ферментатор нерідко спочатку виробляється біогаз, який містить більше 60% вуглекислого газу і тому не горить. Цей газ видаляють в атмосферу, і через 1-3 дні установка почне функціонувати нормально. За

матеріалами журналу «Техніум», СРР

Рис. 1. Схема установки для отримання біогазу: А - з конічним дзвоном, Б - з пірамідальним. 1 - яма ферментатор із сировиною, 2-дзвін, 3 - випускний патрубок, 4 - трубопровід (шланг) подання біогазу, 5 - канавка гідрозатвори з водою.

Рис. 2. Розбухає резервуар з тракторних камер.

Рис. 3. Схема установки для отримання біогазу підвищеної продуктивності. 1 -- трубопровід виходу біогазу, 2 - дзвін, 3-корпус ферментатор, 4 - сировина, 5 -- система підігріву сировини, 6 - раскоси металевої конструкції дзвони, 7 -- направляюча труба дзвони, 8-металевий каркас теплиці, 9 - трубопровід подачі гарячої води.

Рис. 4. Схема пристрою для відводу конденсованої води: 1 - шланг подачі біогазу, 2 - U-подібна трубка, 3 - Конденсована вода.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.az-buki.com

     
 
     
Реферат Банк
 
Рефераты
 
Бесплатные рефераты
 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
  Все права защищены. Українські реферати для кожного учня !