農場用バイオガスプラント：価格、設備。 DIY 家庭用バイオガス プラント バイオガス ボイラー
バイオガス嫌気性細菌による有機物の分解中に生成されるガスの混合物です。 バイオガスは可燃性が高く、燃焼するときれいな炎が出ることから、調理だけでなく内燃機関（発電など）にも利用できます。
家庭用バイオガスプラントの利点:
– 高価な機器を使用せずに、家庭で簡単にバイオガスを入手できます。
– 文明から遠く離れた家に住んでいる人、または国家から独立したい人にとっては優れた代替エネルギー。
– 利用可能な原材料（肥料、生ゴミ、切り刻まれた植物など）。
– 環境への配慮。自然界の有機物質の分解過程でガスが大気中に侵入し、温室効果が生じます。この場合、バイオガスが燃焼して CO2 が生成されます。
– バイオガスプラントの副産物としての肥料の生産。
しかし、メリット以外にも、 バイオガスプラントには欠点もあります:
– バクテリアは 18 ～ 40 度の温度で活動するため、夏にはバイオガスを得ることができます。 バイオガスプラントを断熱して暖房を装備すると、春から秋にかけてバイオガスを得ることができますが、断熱と暖房のコストが得られる利益を打ち消してしまう可能性があります。
– 常に新しい原材料を導入する必要があるため、肥料を排出します。
自分の手でバイオガスプラントを作るには、次のものが必要です。
1. 200リットル樽2本
2. 30～60リットルのバレル、または大きなプラスチックのバケツ
3. プラスチック製下水管
4. ガスホース
5. クレーン
明確にするために、私は与えます 家庭用バイオガス設置図
バイオガスプラントの動作原理。原料（肥料、生ごみ、刻んだ植物など）と水を反応器に投入します。 バイオガスプラントはすぐに稼働し始めるのではなく、数日後、嫌気性細菌の数が最大値まで増加したときに稼働します。
嫌気性細菌の生存中にバイオガスが放出され、バレルの上部に収集されます（この場所に蛇口が配置されている必要があります）。 バイオガスは反応器からガスホースを通ってコレクターに入ります。
コレクタは、200 リットルの水の入ったバレルと、その中にある逆さまのバケツで、ガスを収集し、ガス炉の運転に必要な圧力を生成します。 ガスが入るとバケツが浮きます。 バイオガスの量がプラスチックのバケツに収まる量よりも多い場合、ガスは単に水を通して出てきます。
リアクターを作るために 200リットルの密閉バレルが必要です。 バレルの上部にいくつかの穴を開けて取り付けます。
– 原料を注ぐためのプラスチックパイプ。 パイプの端には、大きなパイプ（原料を注ぐのに便利な一種のじょうろ）への移行を取り付ける必要があります。
– 肥料を排出するためのプラスチックパイプ。 バイオガスプラントは永久機関ではないため、常に原料を追加する必要があります。 新しい原料を導入すると、余剰分（すでに加工された原料 - 肥料）は排水管から排出されます。
– バイオガスバレルの最高点にある蛇口。
反応器を製造する場合、すべての接続が密閉されていることは非常に重要です。密閉されていないと、結果として生じる圧力によってガスが漏れる可能性があります。 排水管はガス栓の設置面よりも下に設置してください。 使用しないときは、排水管と充填管をしっかりと栓をしてください。
コレクターを作るには、蓋のない200リットルのプラスチック樽が必要です。 水をバレルに 3/4 注ぎ、体積の小さい別のバレルを逆さまにして取り付けます。 小さなバレルの底で、反応器からのホースを接続するための継手と、ガス炉に行くホースを接続するためのタップを切り取ります。
原料を充填するには、注入口と排水穴を開けて原料を充填します。 肥料は水で薄めて使用するのがベストです。 水道からの塩素含有量によって細菌のコロニーが減少しないように、雨水または沈降水を使用するのが最善です。 また、生ごみを使用する場合は、洗剤、卵の殻、骨、タマネギの皮などを必ず遠ざけてください。これらはバイオガスプラントの稼働に悪影響を与える可能性があります。
バイオガス自体は非常に不快な臭気がありますが、燃焼させると無臭になります。 空気を混ぜずにガスを燃やすと、すすが混じった黄色い炎が発生し、鍋の底から煙が出やすくなります。
バイオガスを空気と混ぜて火をつけると、すすのないきれいな青い炎が得られます。 そのため、たとえば工場のガスストーブでは、本管ガスからボトル入りガスに切り替えるとき、またはその逆に切り替えるときは、ジェット（穴の直径が異なる）を交換する必要があり、そうしないとバーナーから煙が出る、と説明書に記載されています。 あるいは、次のようにすることもできます 実験用ブンゼンバーナー.
研究用バーナーがない場合は、パイプの根元に穴を開けて簡単に作ることができます。 したがって、パイプを通過するガスは空気と混合し、チューブの出口で混合ガスが得られます。
木片をジェットとして使ったり、鉛筆のように削ったり、さまざまな直径の穴を開けたりして実験できます。 このようにして、最適なトーチ サイズを得ることができます。
実験では、古いバーベキューコンロをコンロとして使用し、底に穴を開けてブンゼンバーナーを設置しました。 そしてその後、バーベキューはシングルバーナーコンロに置き換えられました。
ガス圧力を生成するには、マニホールド (ガスを収集するための小さなバレル) に重りを置きます。 たとえば、負荷を5kgに設定すると、1リットルの水を15分で沸騰させることができます。 負荷を10kgに設定すると、1リットルの水が10分で沸騰します。
要約すると、次のことに注意してください。 自家製バイオガスプラントは、1 日あたり 30 分間のバーナー稼働でバイオガスを生成します原料が肥料の場合。 生ゴミを原料にすると、生産量は1日あたりわずか15分程度です。
放出されるガスはそれほど多くありませんが、バイオガスプラントもそれほど大きくないことに同意されるでしょう。 したがって、生成するガスの量を増やしたい場合は、反応器とコレクターの容積を増やす必要があります。
バイオガスを別の容器（シリンダーなど）に適時にポンプで注入する場合、コレクターの寸法を大きくする必要はありません。 最も簡単には、これは 1 つの入力と 1 つの出力を持つ冷蔵庫のコンプレッサーを使用して実行できます。 入力をマニホールドに接続し、出力をシリンダーに接続します。
コンプレッサーには自動化機能を装備することができます。たとえば、マニホールドがガスで満たされると、バレルが上昇して接点が閉じ、それによってコンプレッサーがオンになります。 そして、バレルが最小レベルまで下がると、コンプレッサーが停止しました。
バイオガスプラントの反応器はプラスチック製でなければなりません、ただし、酸化プロセスにより金属はすぐに錆びるため、金属製の場合はありません。 オプションとして、大容量のプラスチックバレル (ユーロキューブなど) を使用できます。 そして、大量の樽が庭にあまりスペースをとらないように、それらを埋めることができます。
2016 年 11 月 19 日 ゲンナディ
多くの世帯主は、家庭の暖房、調理、電気供給のコストを削減する方法を懸念しています。 彼らの中には、すでに自分たちの手でバイオガスプラントを建設し、エネルギー供給業者から部分的または完全に孤立している人もいます。 一般家庭でほぼ無料で燃料を入手するのはそれほど難しいことではないことがわかった。
バイオガスとは何ですか?どのように利用できますか?
自家農園の所有者は知っています。植物材料、鳥の糞、肥料を山盛りにしておくと、時間が経つと貴重な有機肥料が得られます。 しかし、バイオマスがそれ自体で分解されるのではなく、さまざまな細菌の影響下で分解されることを知っている人はほとんどいません。
これらの小さな微生物は、生物学的基質を処理することにより、ガス混合物を含む老廃物を放出します。 その大部分 (約 70%) はメタンです。これは家庭用ストーブや暖房ボイラーのバーナーで燃焼するのと同じガスです。
さまざまな経済ニーズにこのようなエコ燃料を使用するという考えは新しいものではありません。 古代中国では、その抽出のための装置が使用されていました。 ソビエトの革新者たちは、前世紀の 60 年代にもバイオガス利用の可能性を模索しました。 しかし、このテクノロジーは 2000 年代初頭に本格的な復活を遂げました。 現在、バイオガスプラントはヨーロッパやアメリカで家庭の暖房やその他のニーズに積極的に使用されています。
バイオガスプラントはどのように機能するのでしょうか?
バイオガス生成装置の動作原理は非常にシンプルです。
- 水で希釈されたバイオマスは密閉容器に入れられ、そこで「発酵」が始まり、ガスが放出されます。
- タンクの内容は定期的に更新されます。バクテリアによって処理された原材料は排出され、新しい原材料が追加されます（毎日平均約 5 ～ 10%）。
- タンク上部に溜まったガスは専用チューブを通ってガス回収装置に供給され、家電製品に供給されます。
バイオガスプラントの図。
バイオリアクターに適した原料は何ですか?
バイオガス生産設備は、家畜や家禽の糞尿や新鮮な有機物が毎日補充される場合にのみ利益をもたらします。 刻んだ草、葉、葉、家庭廃棄物 (特に野菜の皮) をバイオリアクターに加えることもできます。
設置の効率は、投入される原材料の種類に大きく依存します。 同じ質量であれば、豚の糞尿と七面鳥の糞から最も高いバイオガス収量が得られることが証明されています。 同様に、牛の排泄物とサイレージ廃棄物は、同じ負荷に対して生成するガスの量が少なくなります。
家庭用暖房にバイオ原料を使用。
バイオガスプラントで使用できないものは何ですか?
嫌気性細菌の活動を大幅に低下させたり、バイオガス生成のプロセスを完全に停止させたりする可能性のある要因があります。 以下を含む原材料:
- 抗生物質;
- 型;
- 合成洗剤、溶剤、その他の「化学物質」。
- 樹脂（針葉樹のおがくずを含む）。
すでに腐った肥料を使用することは効果がありません。新鮮な廃棄物または事前に乾燥させた廃棄物のみを積載できます。 また、原材料が浸水することを許すべきではありません。95% という指標はすでに重要であると考えられています。 ただし、バイオマスへの負荷を促進し、発酵プロセスをスピードアップするために、少量のきれいな水をバイオマスに添加する必要があります。 肥料と廃棄物は、薄いセモリナ粥の粘稠度まで希釈されます。
家庭用バイオガスプラント
現在、産業界はすでにバイオガスを工業規模で生産するための設備を製造しています。 それらの取得と設置には費用がかかり、大量の有機物を処理に使用する限り、一般家庭にあるこのような機器は、早くても 7 ～ 10 年で元が取れます。 経験によれば、必要に応じて、熟練した所有者は、自分の手で、最も手頃な材料を使用して、民家用の小さなバイオガスプラントを建設できることがわかっています。
処理バンカーの準備
まず、密閉された円筒形の容器が必要です。 もちろん、大きな鍋や沸騰したものを使用することもできますが、容量が少ないため、十分なガス生成を達成することはできません。 したがって、これらの目的には、1 m 3 ～ 10 m 3 の容量のプラスチックバレルが最もよく使用されます。
自分で作ることもできます。 PVC シートは市販されており、攻撃的な環境に対する十分な強度と耐性を備えているため、希望する形状の構造に簡単に溶接できます。 十分な体積の金属バレルはバンカーとしても使用できます。 確かに、防食対策を実行する必要があります - 内側と外側を耐湿性塗料で覆います。 タンクがステンレス製の場合は必要ありません。
ガス排気システム
ガス出口パイプはバレルの上部（通常は蓋の中）に取り付けられています。物理法則に従って、ここにガスが蓄積されます。 接続されたパイプを通じて、バイオガスはウォーターシールに供給され、次に貯蔵タンク（オプションでコンプレッサーを使用してシリンダーに入れる）と家庭用電化製品に供給されます。 また、ガス出口の隣に放出バルブを設置することをお勧めします。タンク内の圧力が高くなりすぎると、過剰なガスが放出されます。
原料供給・搬出システム
ガス混合物の継続的な生成を確保するには、基質内のバクテリアに常に（毎日）「餌」を与える必要があります。つまり、新鮮な肥料や他の有機物を追加する必要があります。 次に、すでに処理された原料は、バイオリアクター内の有用なスペースを占有しないように、バンカーから取り除かれなければなりません。
これを行うために、バレルに 2 つの穴を開けます。1 つはほぼ底部近くに (荷降ろし用)、もう 1 つは高い位置に (装填用) です。 直径が少なくとも300 mmのパイプが溶接（はんだ付け、接着）されます。 ローディングパイプラインは上向きで漏斗を備えており、処理されたスラリーを収集しやすいように排水口が配置されています（後で肥料として使用できます）。 接合部は密閉されています。
暖房システム
バンカーの断熱。
バイオリアクターが屋外または暖房のない部屋（安全上の理由から必要）に設置される場合は、断熱と基板の加熱を提供する必要があります。 最初の状態は、バレルを断熱材で「包む」か、地面に深く入れることによって達成されます。
暖房に関しては、さまざまなオプションを検討できます。 一部の職人は、加熱システムから水が循環するパイプを内部に設置し、バレルの壁に沿ってコイル状に設置します。 中に水を入れた大きなタンクに反応器を置き、電気ヒーターで加熱する方法もあります。 最初のオプションはより便利で、はるかに経済的です。
反応器の動作を最適化するには、内容物の温度を一定レベル（少なくとも 38℃）に維持する必要があります。 しかし、温度が 55 °C を超えると、ガスを発生するバクテリアが単に「調理」され、発酵プロセスが停止します。
混合システム
実際に示されているように、設計においては、どのような構成の手動撹拌機でもバイオリアクターの効率が大幅に向上します。 「ミキサー」ブレードが溶接（ねじ止め）されている軸は、バレルの蓋を通して取り外されます。 次にゲートハンドルをその上に置き、穴を慎重に密閉します。 しかし、家庭の職人が常に発酵槽にそのような装置を装備しているわけではありません。
バイオガスの生産
設置の準備ができたら、水で約2:3の割合で希釈したバイオマスを投入します。 大きな廃棄物は粉砕する必要があります。最大破片サイズは 10 mm を超えてはなりません。 次に蓋を閉めます。混合物が「発酵」し始めてバイオガスが放出されるのを待つだけです。 最適な条件下では、燃料の最初の供給は積み込みから数日後に観察されます。
ガスが「開始」したという事実は、ウォーターシール内のゴボゴボという特徴的な音によって判断できます。 同時に、バレルに漏れがないかチェックする必要があります。 これは通常の石鹸液を使用して行われます。すべての関節にそれを塗布し、泡が現れるかどうかを観察します。
バイオ原料の最初の更新は約 2 週間以内に実行される必要があります。 バイオマスが漏斗に注がれた後、同量の廃有機物が出口パイプから流出します。 その後、この手順は毎日または 2 日ごとに実行されます。
生成されたバイオガスはどれくらい持続しますか?
小規模農場では、バイオガス プラントは天然ガスやその他の利用可能なエネルギー源の絶対的な代替手段にはなりません。 たとえば、容量 1 m3 の装置を使用すると、少人数の家族が数時間調理するための燃料しか入手できません。
しかし、5 m3のバイオリアクターを使用すると、50 m 2の面積の部屋を暖房することがすでに可能ですが、その動作を維持するには、少なくとも300 kgの重さの原材料を毎日投入する必要があります。 これを行うには、農場に約 10 頭の豚、5 頭の牛、数十羽の鶏が必要です。
実用的なバイオガス プラントを独自に作成することに成功した職人は、インターネット上のマスター クラスとビデオを共有しています。
バイオガス プラントは、農業および食品産業の廃棄物を処理して生物肥料と生物ガスを生成できる特別なユニットです。
このような設備を使用すると、さまざまな種類の肥料（鳥の糞を含む）を迅速に除去し、植物残渣（越冬したサイレージ、食用作物の上部など）を処理し、屠殺場や養鶏場からの有機廃棄物を効率的に処分することができます。 生物学的廃棄物とガスが得られるまでの時間は、処理される物質の密度と量によって異なります。
このような設備はドイツやオランダなどの国で最も広く普及しています。 近年、中国の膨大な数の農場や食品生産工場にも、自社生産のバイオガスプラントが設置されています。
バイオガスプラントの建設。 バイオガスプラントの設計は非常にシンプルであると言うべきです。 このような設備の最新モデルは十分な自動化が施されており、人間による制御は最小限で済みます。 したがって、最新のバイオガス プラントは次のもので構成されています。
- 加熱処理の最初に原料が入る移行容器。
- 大きな粒子の草や肥料を粉砕するためのミキサー。
- 生成したガスを貯蔵するガス容器（ガスホルダー）は、システム内の貯蔵量と圧力を維持するために必要です。
- バイオリアクターはバイオガス プラントの最も重要な部分であり、原料の発酵が発生してガスが生成されます。
- ガスシステム。生成したガスを供給および排出するためのパイプとホースのセット。
- 加工原料を固形肥料と液肥に分別する分離機です。
- 原料や水を汲み上げるためのポンプです。
- 反応器内の圧力と加熱液体の温度を測定および監視するための装置。
- コージェネレーションステーションは、生成されたガスを分配する役割を果たします。
- 所定の圧力を維持するには、反応器とガスタンクから過剰なガスを排出するための緊急バーナーが必要です。
一見すると、バイオガスプラントの設計は複雑すぎてわかりにくく、高価なユニットやコンポーネントが含まれているように思えます。 しかし、実際にはそうではありません。 ほとんどのコンポーネントには恐ろしい名前が付いていますが、実際には日常の物体に基づいています。 いずれにせよ、同様の設計は世界中の人々によって長年使用されてきたため、装置の動作原理は問題なく理解できることになります。
バイオガスプラントの動作原理。 バイオガスプラントの動作原理の詳細な検討に進む前に、この装置はもっぱら発酵と分解のプロセスによって出現したと言わなければなりません。 ご存知のとおり、あらゆる有機物質は（時間の経過と適切な条件下で）単純な化学物質に分解され、その 1 つがバイオガスです。 バイオガスプラントは発酵と腐敗の原理に基づいて作成され、追加のコンポーネントやアセンブリには補助機能または制御機能があります。
バイオガスプラントの運転段階。
- 1. 加工品・廃棄物の施設への納品。 廃棄物が液体の場合は、専用のポンプを使用して反応器に輸送することをお勧めします。 より多くの固形廃棄物を手動またはベルトコンベアで反応器に運ぶことができます。 場合によっては、バイオリアクター内での発酵と腐敗の速度を高めるために廃棄物を加熱することが推奨されます。 廃棄物を加熱するために、処理された製品が必要な温度に加熱される移行タンクが使用されます。
- 2. 反応器内での処理。 移行タンクの後、準備された (そして加熱された) 廃棄物が反応器に入ります。 高品質のバイオリアクターは、特別な耐酸コーティングを施した、特に強度の高いスチールまたはコンクリートで作られた密閉構造です。 反応器は必ず理想的な断熱性とガス性を備えていなければなりません。 ほんのわずかな空気の侵入や温度の低下でも、発酵と腐敗のプロセスが停止します。 反応器は熱水管を使用して加熱されます。 システムは自律的です。 生成されたバイオガスを利用して水が加熱されます。 反応器は完全に密閉された環境で、酸素にアクセスすることなく動作します。 1 日に数回、ポンプを使用して、処理された物質の新しい部分をそれに追加できます。 反応器の最適温度領域は摂氏約 40 度です。 温度が低いと発酵プロセスが大幅に遅くなります。 温度を上げると水の急速な蒸発が起こり、廃棄物が完全に分解できなくなります。 発酵プロセスをスピードアップするために、特別なミキサーが使用されます。 この装置は、一定時間後に反応器内の物質を混合します。
- 3. 完成品の出力。 一定時間（数時間から数日）後、発酵の最初の結果が現れます。 これらはバイオガスと生物肥料です。 その結果、生成されたバイオガスはガスホルダー（ガス貯蔵タンク）に行き着きます。 ガスタンク内のガス圧力はバルブを使用して調整されます。 過剰な圧力が発生した場合は、緊急バーナーが作動し、過剰なガスを燃焼させて圧力を安定させます。 生成されたバイオガスは乾燥する必要があります。 その後初めて、通常の天然ガスと同様に使用できるようになります。 これとは別に、バイオガスプラントの運転を維持するには、生成されるガスの約 15% が必要であると言われます。 次に、生物肥料は、分離器を備えた特別に準備されたタンクに送られます。 固形肥料（ミミズ堆肥）と液体肥料に分かれます。 ミミズ堆肥は、受け取った肥料の総量のわずか約 5% しか占めません。 実は、肥料はすぐに本来の目的に使用することができます。 追加の処理は必要ありません。 さらに、ヨーロッパには、得られた生物肥料をプラスチック容器に包装する生産ライン全体があります。 このような肥料の取引はかなり収益性の高いビジネスです。 バイオガスプラントは継続的に稼働しています。 簡単に言うと、処理された材料の新しい部分が常に反応器に入り、ガスと生物肥料も常にガスホルダーと分離タンクに入ります。
バイオガスプラントの運営と設置。 バイオガスプラントの設置は厳密に個人的なものです。 すべてのコンポーネントを持ち込んで組み立てるだけでは済みません。 一連の準備作業を実行し、いくつかの大きなピットを掘り、反応器の高品質の断熱を実行する必要があります。 農場や企業の個々の特性をすべて考慮し、バイオガス プラントを特定のタスクに関連させる必要があります。 処理プロセスは完全に自動化されているため、1 人でバイオガス プラントを監視できます。 設置の運用には多額の費用はかかりません。 十分な注意とタイムリーなメンテナンスがあれば、このような設備の年間維持コストは元のコストの 5% を超えることはありません。
バイオガスプラントを使用する利点。 バイオガスプラントは、産業廃棄物やふん尿から本当に必要なものを得ることができる、まさに魔法の装置です。 特に、次のものが得られます。
- バイオガス
- 生物肥料
- 電気エネルギーと熱エネルギー
- 車用の燃料。
バイオガスを電気エネルギーと熱エネルギーに変換するには、追加のユニットを設置する必要があります。 これにより、設置自体のコストは増加しますが、公共料金からの大幅な自立を実現し、請求額を大幅に削減できます。 車にガス機器が装備されている場合は、バイオガスプラントで生成されたガスを燃料として充填できます。 当然のことながら、生物学的ガスは二酸化炭素をろ過して除去する追加の精製が必要になります。 その後、自動車はバイオガスプラントで生成されたガスで走行できるようになります。 これはガソリンの購入を大幅に節約するのに役立ち、現在の燃料価格では非常に有益です。
誰がバイオガスプラントを必要としているでしょうか?
前述したように、バイオガス プラントは技術的に複雑な装置であり、専門的な設置と適時のメンテナンスが必要です。
したがって、数十頭の牛と数ヘクタールの土地で構成される小規模農家には、そのような設備は絶対に必要ありません。 彼には、バイオガスプラントを 24 時間稼働させて多額の収入を生み出すのに十分な肥料やその他の肥料がありません。 そして、大規模な農場、養鶏場、または食肉加工工場について話す場合は、まったく別の話になります。 これらの産業は毎日数百キログラムのさまざまな廃棄物を排出しており、それらは行き場がありません。 彼らにとって、バイオガスプラントを購入することは、廃棄物処理の問題を解決し、同時に無料のガス、電気、生物肥料を受け取ることができるほぼ唯一の方法です。
実践が示すように、このようなバイオガスシステムは設置後 2 年以内に元が取れ始めます。 設備の平均耐用年数が 25 年であることを考慮すると、そのような設備がもたらす利益を計算するのは難しくありません。
現代世界は増え続ける消費の上に成り立っているため、鉱物資源と原材料資源は特に急速に枯渇しています。 同時に、数多くの畜産場には毎年何百万トンもの悪臭を放つ肥料が蓄積しており、その処理にはかなりの資源が費やされています。 人間はまた、生物学的廃棄物の生成にも追従しています。 幸いなことに、バイオ廃棄物（主に肥料）を原料として使用し、環境に優しい再生可能燃料であるバイオガスを生成することで、これらの問題を同時に解決できる技術が開発されました。 このような革新的な技術の使用により、新たな有望な産業であるバイオエネルギーが誕生しました。
バイオガスとは
バイオガスは、無色かつ完全に無臭の揮発性ガス状物質です。 それは50〜70パーセントのメタンで構成され、その最大30パーセントは二酸化炭素CO2であり、さらに1〜2パーセントはガス状物質である不純物です（それらから精製すると、最も純粋なバイオメタンが得られます）。
この物質の定性的な物理的および化学的特性は、通常の高品質天然ガスに近いものです。 科学者らの研究によると、バイオガスは非常に高い発熱特性を持っています。たとえば、この天然燃料 1 立方メートルを燃焼させるときに放出される熱は、石炭 1.5 キログラムの熱に相当します。
バイオガスの放出は、嫌気性細菌という特殊な種類の細菌の生命活動によって発生しますが、中温細菌は環境が摂氏 30 ～ 40 度に加熱されると活性化され、好熱性細菌は +50 度までの高温で増殖します。
酵素の影響下で、有機原料は分解され、生物学的ガスが放出されます。
バイオガス原料
すべての有機廃棄物がバイオガスへの処理に適しているわけではありません。 たとえば、養鶏場や養豚場の糞尿は、毒性が高いため、そのままでは使用できません。 それらからバイオガスを得るには、サイレージ塊、緑草塊、牛糞などの廃棄物に希釈剤を加える必要があります。 最後の成分は、牛は植物性食品のみを食べるため、環境に優しい燃料を製造するのに最適な原料です。 ただし、原則として原材料中に存在すべきではない重金属不純物、化学成分、界面活性剤の含有量も監視する必要があります。 非常に重要な点は、抗生物質と消毒剤の管理です。 肥料中にそれらが存在すると、原料塊の分解プロセスと揮発性ガスの生成を防ぐことができます。
追加情報。消毒剤を完全に使わずに行うことは不可能です。そうしないと、高温の影響でバイオマスにカビが形成され始めるからです。 また、バイオガス装置にすぐに損傷を与える可能性がある機械的不純物 (釘、ボルト、石など) を肥料から監視し、速やかに除去する必要があります。 バイオガスの生成に使用される原料の湿度は少なくとも 80 ～ 90% である必要があります。
ガス発生のメカニズム
無空気発酵（科学的には嫌気性発酵と呼ばれます）中に有機原料からバイオガスが放出され始めるには、密閉容器と高温という適切な条件が必要です。 正しく行われれば、生成されたガスは上部に上昇し、そこで使用するために選択され、残った固体は、窒素とリンが豊富でありながら有害な微生物を含まない優れた生物有機農業肥料となります。 温度条件は、適切かつ完全なプロセスにとって非常に重要です。
肥料を環境燃料に変換する全サイクルは、原料の組成によって異なりますが、12 日から 1 か月の範囲です。 有効な反応器容積 1 リットルから、約 2 リットルのバイオガスが生成されます。 より高度な近代化された設備を使用すると、バイオ燃料の生産プロセスが 3 日に短縮され、バイオガスの生産量が 4.5 ～ 5 リットルに増加します。
人々は 18 世紀末以来、有機天然資源からバイオ燃料を生産する技術を研究し、利用し始めました。旧ソ連では、前世紀の 40 年代に最初のバイオガス生産装置が開発されました。 現在、これらのテクノロジーはますます重要になり、普及しています。
バイオガスのメリットとデメリット
エネルギー源としてのバイオガスには、否定できない利点があります。
- 汚染燃料の使用を減らすとともに、生物廃棄物の非常に効果的な破壊と廃水の消毒が行われるため、広く使用されている地域の環境状況を改善するのに役立ちます。 バイオガス装置は洗浄ステーションとして機能します。
- この有機燃料を生産するための原材料は再生可能で、実質的に無料です。農場の動物が餌を受け取る限り、動物はバイオマスを生産し、したがってバイオガスプラント用の燃料を生産します。
- 機器の取得と使用は経済的に有益です。バイオガス生産プラントは一度購入すると投資を必要とせず、維持が簡単かつ安価になります。 したがって、農場で使用するバイオガス プラントは、立ち上げ後 3 年以内に元が取れ始めます。 公共施設やエネルギー送電線を建設する必要がなく、生物学的ステーションの立ち上げコストが 20% 削減されます。
- 電力線やガスパイプラインなどの公共施設を設置する必要がありません。
- 地元の有機原料を使用したステーションでのバイオガス生産は、従来のエネルギー源（ガスパイプライン、ボイラーハウスなど）を使用する企業とは対照的に、廃棄物のない企業であり、廃棄物は環境を汚染せず、保管スペースを必要としません。
- バイオガスを使用すると、一定量の二酸化炭素と硫黄が大気中に放出されますが、これらの量は同じ天然ガスと比較して最小限であり、呼吸中に緑地に吸収されるため、温室効果に対するバイオエタノールの寄与は最小限です。 ;
- 他の代替エネルギー源と比較して、バイオガス生産は常に安定しています。人は、複数の設備を 1 つに集めたり、逆に別々のセクションに分割したりして、その生産のための設備の活動と生産性を制御できます (たとえば、ソーラー パネルとは異なります)。危険な事故を減らすため。
- バイオ燃料を使用すると、排気ガス中の一酸化炭素の含有量が 25 パーセント減少し、窒素酸化物が 15 パーセント減少します。
- 肥料に加えて、燃料用のバイオマスを得るためにいくつかの種類の植物を使用することもできます。たとえば、ソルガムは土壌状態の改善に役立ちます。
- バイオエタノールをガソリンに添加すると、オクタン価が増加し、燃料自体の耐爆発性が高まり、自然発火温度が大幅に下がります。
バイオガス– 理想的な燃料ではありませんが、燃料とその製造技術にも欠点がないわけではありません。
- バイオガス生産装置における有機原料の処理速度は、従来のエネルギー源と比較したこの技術の弱点です。
- バイオエタノールは石油燃料よりも発熱量が低く、放出するエネルギーが 30% 少ないです。
- このプロセスは非常に不安定であり、それを維持するには、一定の品質の酵素が大量に必要となります（たとえば、牛の食事の変化は肥料の品質に大きな影響を与えます）。
- 処理ステーション用のバイオマスの悪徳生産者は、播種量の増加により土壌を大幅に枯渇させる可能性があり、これにより地域の生態学的バランスが破壊されます。
- バイオガスの入ったパイプや容器が減圧される可能性があり、バイオ燃料の品質の急激な低下につながります。
バイオガスはどこで使用されますか?
まず第一に、この環境に優しいバイオ燃料は、暖房や調理用に天然ガスの代替品として、国民の家庭のニーズを満たすために使用されます。 企業はバイオガスを使用してクローズド生産サイクルを開始できます。ガスタービンでの使用は特に効果的です。 このようなタービンを適切に調整し、バイオ燃料生産プラントと完全に組み合わせることで、そのコストは最も安価な原子力エネルギーと競合します。
バイオガスの利用効率は非常に簡単に計算できます。 たとえば、1 頭の牛から最大 40 キログラムの肥料を得ることができ、そこから 1.5 立方メートルのバイオガスが生成され、これは 3 キロワット/時間の電力を生成するのに十分です。
家庭の電力需要を決定したら、どの種類のバイオガスプラントを使用するかを決定することができます。 牛の頭数が少ない場合は、シンプルな低電力バイオガス プラントを使用して家庭でバイオガスを生成するのが最善です。
農場が非常に大きく、常に大量のバイオ廃棄物を生成する場合は、自動化された工業用バイオガス システムを導入することが有益です。
注記！設計とセットアップの際には、資格のある専門家の支援が必要です。
バイオガスプラントの設計
生物学的設備は次の主要部分で構成されます。
- 肥料混合物の生分解が起こるバイオリアクター。
- 有機燃料供給システム。
- 生物塊を撹拌するためのユニット。
- 必要な温度レベルを作成および維持するための装置。
- 生成されたバイオガスをその中に入れるためのタンク（ガスホルダー）。
- 得られた固体画分をそこに入れるための容器。
これは産業用自動化設備の要素の完全なリストですが、個人家庭用のバイオガス設備ははるかに単純に設計されています。
バイオリアクターは完全に密閉されている必要があります。 酸素のアクセスは受け入れられません。 これは、土壌の表面に設置されたシリンダーの形をした金属製の容器であり、容量 50 立方メートルの以前の燃料タンクがこれらの目的に適しています。 既製の取り外し可能なバイオリアクターは、すぐに取り付け/取り外しができ、新しい場所に簡単に移動できます。
小規模なバイオガスステーションを計画している場合は、反応器を地下に設置し、レンガまたはコンクリートのタンク、および金属またはPVCのバレルの形で作ることをお勧めします。 このようなバイオエネルギーリアクターは屋内に設置できますが、一定の空気換気を確保する必要があります。
生物学的原料を調製するためのバンカーは、反応器に入る前に準備する必要があるため、システムの必須要素です。最大 0.7 ミリメートルの粒子に粉砕し、原料の水分含有量を 90 パーセントにするために水に浸します。 。
原料供給システムは、原料受け器、給水システム、調製された塊を反応器に供給するためのポンプから構成されます。
バイオリアクターが地下に作られる場合、原料の容器は地表に設置され、準備された基質は重力の影響下で独立してリアクターに流れ込みます。 バンカー上部に原料受けを設置することも可能ですが、その場合はポンプが必要となります。
廃棄物出口の穴は、原料入口の反対側の底部近くにあります。 固体画分の受け器は長方形の箱の形で作られており、そこに出口チューブがつながっています。 準備された生体基質の新しい部分がバイオリアクターに入るとき、同じ体積の固形廃棄物のバッチがレシーバーに供給されます。 その後、それらは優れたバイオ肥料として農場で使用されます。
生成されたバイオガスは、ガス ホルダーに保管されます。ガス ホルダーは通常、反応器の上部に設置され、円錐またはドームの形状をしています。 ガソリンタンクは鉄でできており、油絵の具で何層にも塗られています（これは腐食による破壊を避けるのに役立ちます）。 大規模な産業用バイオ施設では、バイオガス容器は反応器に接続された別個のタンクの形で作られます。
生成したガスに可燃性を与えるには、水蒸気を除去する必要があります。 バイオ燃料は水タンク（油圧シール）を介して配管され、その後、プラスチックパイプを介して直接消費のために供給できます。
時々、PVC製の特別な袋状のガスホルダーを見つけることができます。 それらは施設のすぐ近くにあります。 バッグがバイオガスで満たされるとバッグが開き、生成されたガスをすべて受け入れるのに十分な量にその体積が増加します。
効果的なバイオ発酵プロセスを発生させるには、基質を絶えず撹拌する必要があります。 バイオマスの表面に地殻が形成されるのを防ぎ、発酵プロセスを遅らせるために、バイオマスを常に積極的に混合する必要があります。 これを行うには、塊を機械的に混合するためのミキサーの形で、水中または傾斜スターラーが反応器の側面に取り付けられます。 小規模ステーションの場合は手動で、産業用ステーションの場合は自動制御されます。
嫌気性菌の活動に必要な温度は自動加熱システム（定置型反応器）により維持され、温度が常温以下になると加熱を開始し、常温に達すると自動的に停止します。 ボイラーシステムや電気ヒーターを使用したり、原料の入った容器の底に特別なヒーターを設置したりすることもできます。 同時に、バイオリアクターからの熱損失を減らす必要があり、これを行うには、バイオリアクターをグラスウールの層で包むか、ポリスチレンフォームなどの他の断熱材を使用します。
自分でできるバイオガス
個人住宅にとって、バイオガスの使用は現在非常に重要です。実質的に無料の肥料から、家庭用のガスを入手したり、家や農場の暖房に使用したりできます。 独自のバイオガス設置は、停電やガス価格の高騰に対する保証となるだけでなく、バイオ廃棄物や不要な紙をリサイクルする優れた方法でもあります。
初めて建設する場合は、単純なスキームを使用するのが最も合理的であり、そのような構造はより信頼性が高く、長持ちします。 将来的には、より複雑な部品を追加して設置することができます。 面積が50平方メートルの家の場合、5立方メートルの発酵タンク容積で十分な量のガスが得られます。 適切な発酵に必要な一定の温度を確保するために、加熱パイプを使用できます。
建設の最初の段階では、バイオリアクター用の溝を掘ります。その壁は強化され、プラスチック、コンクリート混合物、またはポリマーリングで密閉される必要があります（底がしっかりしていることが望ましいですが、そのままでは定期的に交換する必要があります）使用済み）。
第 2 段階では、多数の穴を備えたポリマーパイプの形でガス排水管を設置します。 設置中、パイプの上部が反応器の計画された充填深さを超える必要があることを考慮する必要があります。 出口パイプの直径は7〜8センチメートル以下である必要があります。
次の段階は隔離です。 この後、準備した基板をリアクターに充填し、その後フィルムで包み、圧力を高めます。
第 4 段階では、ドームと出口パイプが取り付けられます。出口パイプはドームの最高点に配置され、反応器とガスタンクを接続します。 ガスホルダーはレンガで裏打ちされ、その上にステンレス鋼のメッシュが取り付けられ、石膏で覆われます。
ガスホルダーの上部にはハッチが配置されており、密閉されており、圧力を均一にするためのバルブを備えたガスパイプがそこから取り外されています。
重要！生成するガスは、バイオリアクターの自由部分に長期間保管すると高圧による爆発を引き起こす可能性があるため、常に除去して消費する必要があります。 バイオガスが空気と混合しないように水シールを設ける必要がある。
バイオマスを加熱するには、家の暖房システムからのコイルを設置できます。これは、電気ヒーターを使用するよりもはるかに経済的です。 蒸気を使用した外部加熱が可能で、原材料の通常以上の過熱を防ぎます。
一般に、DIY バイオガスプラントはそれほど複雑な構造ではありませんが、それを配置するときは、火災や破壊を避けるために細部に注意を払う必要があります。
追加情報。最も単純な生物学的施設の建設であっても、適切な文書で正式に確立する必要があり、技術図と機器設置図が必要で、衛生疫学ステーション、消防およびガス局から承認を取得する必要があります。
現在、代替エネルギー源の使用が勢いを増しています。 その中でも、肥料やサイレージなどの有機廃棄物からのバイオガスの生産という、バイオエネルギーのサブセクターが非常に有望です。 バイオガス生産ステーション (産業用または小規模家庭用) は、廃棄物処理の問題を解決し、環境燃料と熱、および高品質の農業用肥料を入手できます。
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従来の燃料へのアクセスが限られている地域にある民家の所有者は、間違いなく最新のバイオガスプラントに注目すべきです。 このようなユニットにより、さまざまな有機廃棄物からバイオガスを取得し、住宅の暖房などの個人のニーズに使用することが可能になります。
ガスは、畜産業、食品生産、農業、葉などからの廃棄物など、ほぼすべてのバイオマスから得ることができます。同時に、そのような設備を自分の手で構築することもできます。
バイオガスプラントの作用メカニズム
均質な原料とさまざまなバイオマスの混合物の両方がバイオガスの生成に適しています。 バイオガスプラントは、原料の供給、バイオマスの加熱、成分の混合、生成したバイオガスのガスコレクターへの排出、そしてもちろん構造の保護のための装置を備えた容積密閉構造です。
反応器内では、嫌気性細菌の影響により、バイオマスの急速な分解が起こります。 有機原料の発酵中にバイオガスが放出されます。 このようなガスの組成の約 70% はメタンであり、残りの部分は二酸化炭素です。
バイオガスは優れた発熱量が特徴で、独特の臭いや色がありません。 その特性の点では、バイオガスは従来の天然ガスに比べて実質的に何ら劣りません。
先進国では、二酸化炭素からバイオガスを精製するために追加の設備が使用されています。 ご希望の場合は、同じ設備を購入して純粋なバイオメタンを入手することもできます。
サイロ上のバイオガスプラント。 1 サイロピット。 2 バイオマスローディングシステム。 3 リアクター。 4 発酵後リアクター。 5 基板。 6 暖房システム。 7 発電所。 8 自動化および制御システム。 9 ガスパイプラインシステム
平均して、体重 0.5 トンの牛またはその他の動物 1 頭は、1 日あたり約 1.5 m3 のバイオガスを生成するのに十分な肥料を生産することができます。 平均的な豚 1 頭の毎日の糞尿は 0.2 m3 のバイオガスに、ウサギまたはニワトリ 1 頭あたり 0.01 ～ 0.02 m3 の燃料に処理できます。
比較のために：肥料からのバイオガス 1 m3 は、3.5 kg の薪、1 ～ 2 kg の石炭、9 ～ 10 kW/h の電力とほぼ同じ量の熱エネルギーを提供します。
バイオガスを生成するための混合物の最も単純なレシピには、次のコンポーネントが含まれます。
- 牛の糞尿 - 約1500kg。
- 腐った葉またはその他の有機廃棄物 – 3500 kg。
- 水 – 前述の成分の総質量の 65 ～ 75%。 まず水を約35度に加熱する必要があります。
この量のバイオマスは、適度な消費で 6 か月間稼働してバイオガスを生成するのに十分です。 平均して、混合物が設備に投入されてから 1.5 ～ 2 週間以内にバイオガスが放出され始めます。
ガスは、住宅やさまざまな商業用建物、家庭用建物の暖房に使用できます。
典型的なバイオガスプラントの設計
バイオガスプラント
完全なバイオガス システムの主なコンポーネントは次のとおりです。
- 反応器。
- 腐植供給システム。
- スターラー;
- バイオマス;
- ガスホルダー。
- セパレータ;
- 保護部分。
家庭用設備の設計はやや簡略化されていますが、完全を期すために、リストされているすべての要素の説明を読むことをお勧めします。
バイオガスプラント
リアクター
設備のこの部分は通常、ステンレス鋼またはコンクリートで組み立てられます。 外部から見ると、反応器は上部にドームを備えた大きな密閉容器のように見え、通常は球形です。
現在、最も人気があるのは、革新的な技術を使用して作られた折りたたみ可能な設計の反応器です。 このような反応器は、最小限の時間投資で自分の手で簡単に組み立てることができます。 必要に応じて、簡単に分解して別の場所に移動できます。
スチールは、システムの他の要素を接続するための穴を簡単に開けることができるので便利です。 コンクリートは強度や耐久性の点で鋼鉄に比べて優れています。
バイオマス供給システム
設備のこの部分には、廃棄物を受け入れるホッパー、給水用の供給パイプライン、腐植土を原子炉に送るように設計されたスクリューポンプが含まれています。
フロントローダーは、乾燥成分をホッパーにロードするために使用されます。 自宅では、ローダーなしで、シャベルなどのさまざまな即席の手段を使用して、このタスクに対処できます。
ホッパー内では、混合物は半液体状態まで湿らされます。 所望の水分レベルに達した後、スクリューは半液体の塊を反応器の下部区画に移送します。
スターラー
リアクター内の腐植の発酵は均一に起こる必要があります。 これは、混合物からバイオガスを確実に集中的に放出するための最も重要な条件の 1 つです。 混合物の最も均一な発酵プロセスを達成するために、一般的なバイオガス プラントの設計には電気駆動装置を備えたミキサーが含まれています。
ミキサーには水中型と傾斜型があります。 水中機構を必要な深さまでバイオマス内に降下させることで、基質の集中的かつ均一な混合を確実に行うことができます。 通常、このようなミキサーはマスト上に設置されます。
傾斜ミキサーの設置は反応器の側面に行われます。 電気モーターは発酵槽内のスクリューを回転させる役割を果たします。
自動加熱システム
バイオガスを正常に生成するには、システム内の温度を +35 ～ +40 度に維持する必要があります。 この目的のために、自動加熱システムが設計に組み込まれています。
この場合の熱源は温水ボイラーですが、状況によっては電気加熱ユニットが使用されます。
ガスホルダー
ガスホルダー
バイオガスはこの構造要素に収集されます。 ほとんどの場合、ガスホルダーは反応器の屋根に設置されます。
現代のガスタンクの製造は通常、太陽光やさまざまな有害な自然現象に耐性のある素材であるポリ塩化ビニルを使用して行われます。
ガスホルダー
場合によっては、通常のガソリンタンクの代わりに特別なバッグが使用されます。 また、これらのデバイスを使用すると、生成されるバイオガスの量を一時的に増やすことができます。
ガスホルダーバッグの製造には、弾性特性を備えた特殊なポリ塩化ビニルが使用されており、バイオガスの量が増えると膨張します。
セパレータ
セパレータ
システムのこの部分は、廃棄腐植を乾燥し、必要に応じて高品質の肥料を生成する役割を果たします。
最も単純なセパレーターは、スクリューとセパレーター チャンバーで構成されます。 チャンバーはふるいの形で作られています。 これにより、バイオマスを固体成分と液体部分に分離することができます。
プレススクリューセパレーター
乾燥した腐植は出荷区画に送られます。 システムは液体部分を受け取りチャンバーに戻します。 ここでは、液体は新しい原料を湿らせるために使用されます。
最もシンプルな DIY バイオガスプラント
家庭用バイオガスプラント
家庭用バイオガス設備の設計はやや簡素化されますが、その製造には最大限の責任を持って取り組む必要があります。
最初の一歩。 穴を掘ります。 バイオガス プラントの中核は、特別な仕上げが施された大きなピットです。 問題のシステムを製造する上で最も重要であると同時に難しい部分は、バイオリアクターの壁とそのベースを正しく準備することです。
ピットは密閉されなければなりません。 基礎と壁をプラスチックまたはコンクリートで強化します。 代わりに、底がしっかりした既製のポリマーリングを購入できます。 このような装置により、システムに必要な気密性を確保することができます。 この素材は元の特性を長年維持し、必要に応じて古いリングを新しいリングに簡単に交換できます。
第二段階。 ガス排出システムを設置してください。 これにより、撹拌機を購入して設置する必要がなくなり、設置の組み立てに費やす時間と費用が大幅に削減されます。
ガス排水システムの最も単純なバージョンは、本体全体に多数の穴を備えたポリ塩化ビニル製の下水管を垂直に固定したものです。
パイプの上端が、積載された腐植質の上部レベルよりわずかに高くなるような長さのパイプを選択してください。
3番目のステップ。 基板の外層をフィルム絶縁体で覆います。 フィルムのおかげで、わずかに過剰な圧力の条件下でドームの下にバイオガスが蓄積する条件が作成されます。
4番目のステップ。 ドームを設置し、その最高点にガス排気管を取り付けます。
ガスの消費量は定期的に行う必要があります。 そうしないと、バイオマス容器上のドームが単純に爆発する可能性があります。 夏には、冬よりもガスがより集中的に生成されます。 後者の問題を解決するには、適切なヒーターを購入して設置します。
バイオガスプラントをうまく使用するための手順と条件
平均比バイオガス収量
したがって、簡単なバイオガスプラントを自分で組み立てることは難しくありません。 ただし、正常に操作するには、いくつかの簡単なルールを覚えて従う必要があります。
最も重要な要件の 1 つは、充填される有機塊に、嫌気性微生物の生命活動に悪影響を与える可能性のある物質が含まれていないことです。 禁止含有物には、各種溶剤、抗菌剤等が含まれます。
多くの無機物質も細菌の機能を低下させる可能性があります。 このため、例えば洗濯や洗車後の残り水で腐植土を薄めることは禁止されている。
覚えておいてください: バイオガス設備は爆発の可能性がある装置であるため、ガス機器の操作に関連するすべての安全規制に従ってください。
したがって、肥料や、原則として、これまで全力を尽くして除去しようとしていたほとんどすべてのものでさえ、農場では役立つ可能性があります。 家庭用バイオガス設備を適切に構築するだけで、すぐに家が暖かくなります。 受け取った推奨事項に従えば、暖房に莫大な費用を費やす必要はなくなります。
幸運を！
私たちのウェブサイトの記事「自分で水耕栽培を行う方法」もお読みください。
ビデオ - 自分で作るバイオガスプラント
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自分で作るバイオガスプラント
バイオガス生産に関する記事は、嫌気性消化によるバイオマスからのメタンガス生産の理論的基礎を提供しました。
有機物質の段階的な変換における細菌の役割が説明され、バイオガスを最も集中的に生成するために必要な条件が説明されました。 この記事では、いくつかの自家製設計の説明とともに、バイオガス プラントの実践的な実装について説明します。
エネルギー価格が上昇しており、畜産場や小規模農場の所有者の多くが廃棄物処理に問題を抱えているため、バイオガス生産用の工業団地や個人家庭用の小型バイオガスプラントが販売されるようになった。 検索エンジンを使用すると、インターネット ユーザーは、バイオガス プラントとその価格がニーズを満たす手頃な既製のソリューションを簡単に見つけ、機器のサプライヤーと連絡を取り、自宅または農場でのバイオガス発生器の建設に同意することができます。
バイオガス生産用工業団地
バイオリアクター - バイオガスプラントの基礎
バイオマスの嫌気性分解が起こる容器は、バイオリアクター、発酵槽、またはメタンタンクと呼ばれます。 バイオリアクターは、固定ドームまたは浮遊ドームで完全に密閉することができ、ダイビングベル設計を採用しています。 ベル型好冷性（加熱を必要としない）バイオリアクターは、液体バイオマスが入った開放リザーバーの形状をしており、その中にシリンダーまたはベル型の容器が浸漬され、バイオガスが収集されます。
収集されたバイオガスはシリンダーに圧力を加え、タンクの上に上昇させます。 したがって、ベルはガスホルダー、つまり生成されたガスの一時保管施設としても機能します。
フローティングドームバイオリアクター
バイオガス反応器のベル型設計の欠点は、一年の寒い時期に基質を混合して加熱することができないことです。 また、臭気が強く、下地の一部が露出しているため不衛生な状態になることもマイナス要因です。
さらに、発生したガスの一部が大気中に漏れて環境を汚染します。 したがって、これらのバイオリアクターは、暑い気候の貧しい国の職人によるバイオガスプラントでのみ使用されます。
フローティングドームバイオリアクターの別の例
環境汚染を防ぎ、不快な臭気を除去するために、家庭用および大規模産業用のバイオガスプラントの反応器は固定ドームで設計されています。 ガス形成の過程における構造の形状はそれほど重要ではありませんが、ドーム型の屋根を持つシリンダーを使用すると、建築材料の大幅な節約が達成されます。 固定ドームを備えたバイオリアクターには、バイオマスの新しい部分を追加し、使用済みの基質を選択するためのパイプが装備されています。
固定ドーム型バイオリアクターの一種
バイオガスプラントの主な種類
最も受け入れられる設計は固定ドームであるため、既製のバイオリアクター ソリューションのほとんどはこのタイプです。 装填方法に応じて、バイオリアクターの設計は異なり、次のように分類されます。
- 部分ベースで、すべてのバイオマスを一度にロードし、原材料の処理後に完全にアンロードします。 このタイプのバイオリアクターの主な欠点は、基板処理中にガスが不均一に放出されることです。
- 原材料の連続的な積み下ろしを行うことで、バイオガスの均一な放出を実現します。 バイオリアクターの設計のおかげで、バイオマスを追加および除去するパイプはガス漏れを防ぐウォーターシールの形で作られているため、ロードおよびアンロード中にバイオガスの生成が停止せず、漏れも発生しません。
バッチ式バイオリアクターの例
バッチ式バイオガス反応器は、ガス漏れを防止する任意の設計を採用できます。 たとえば、オーストラリアではかつて、弾性膨張式屋根を備えたチャネル メタン タンクが人気でした。このタンクでは、バイオリアクター内のわずかな過剰圧力によって耐久性のあるポリプロピレンでできた気泡が膨張しました。 バイオリアクター内の特定の圧力レベルに達すると、コンプレッサーがオンになり、生成されたバイオガスが排出されます。
弾性ガスホルダーを備えたチャネルバイオリアクター
このバイオガス プラントにおける発酵の種類は、中温性 (低加熱) です。 膨張ドームの面積が大きいため、チャネルバイオリアクターは暖房のある部屋または暑い気候の地域にのみ設置できます。 この設計の利点は、中間レシーバーが必要ないことですが、大きな欠点は、弾性ドームが機械的損傷に対して脆弱であることです。
弾性ガスタンクを備えた大型チャネルバイオリアクター
最近、基質に水を加えずに肥料を乾式発酵させるバッチ式バイオリアクターが人気を集めています。 肥料にはそれ自体の水分が含まれているため、反応の強度は低下しますが、生物の生存には十分です。
乾式バイオリアクターは、ドアがしっかりと閉まる密閉されたガレージのように見えます。 バイオマスはフロントエンドローダーを使用して反応器に装填され、完全なガス形成サイクルが完了するまで (約 6 か月)、基質を追加したり混合したりする必要がなく、この状態を維持します。
密封されたドアを通してロードするバッチ式バイオリアクター
DIYバイオガスプラント
ほとんどのバイオリアクターでは、原則としてガス形成ゾーンのみが密閉されており、入口と出口の液体バイオマスは大気圧下にあることに注意する必要があります。 バイオリアクター内の過剰な圧力により、液体基質の一部がノズル内に移動します。そのため、ノズル内のバイオマスのレベルはコンテナー内よりわずかに高くなります。
図の赤い線はバイオリアクターとパイプ内のレベルの違いを示しています
これらの自家製バイオリアクターの設計は、家庭用に自分の手でバイオガスプラントを独自に作成する民俗職人の間で人気があり、基質の手作業による積み下ろしを繰り返し行うことができます。 バイオリアクターを自分の手で作る場合、多くの職人は、大型車両のタイヤにある数本のゴムチューブをガスホルダーとして使用し、完全に密閉された容器を実験します。
トラクターのインナーチューブから作ったガスホルダーの図面
下のビデオでは、自家製バイオガス生産の愛好家が、鳥の糞を詰めた樽を例として使用し、鶏舎の廃棄物を有用な肥料に加工することで、実際に家庭で可燃性ガスを生産できる可能性を証明しています。 このビデオで説明されている設計に追加できるのは、自家製バイオリアクターに圧力計と安全弁を取り付ける必要があることだけです。
バイオリアクターの生産性の計算
バイオガスの量は、使用される原材料の質量と品質によって決まります。 インターネット上では、さまざまな動物が排出する排泄物の量を示す表を見つけることができますが、毎日排泄物を除去しなければならない飼い主にとって、この理論は役に立ちません。なぜなら、彼らは自分の練習のおかげで排泄物の量と質量を知っているからです。将来の基板。 毎日再生可能な原材料の入手可能性に基づいて、バイオリアクターの必要量とバイオガスの毎日の生産量を計算することができます。
バイオガス収量の概算を計算して、いくつかの動物からの肥料の量を取得するための表
計算が行われ、バイオリアクターの設計が承認された後、その建設を開始できます。 この材料は、地面に注入された鉄筋コンクリートの容器、またはプールの処理に使用される特別なコーティングで密閉されたレンガ積みの場合があります。
家庭用バイオガスプラントのメインタンクを防食材料でコーティングされた鉄で構築することも可能です。 小型の工業用バイオリアクターは、多くの場合、大容量の耐薬品性プラスチック タンクで作られています。
レンガ造りのバイオリアクターの建設
産業用バイオガスプラントでは、電子制御システムとさまざまな試薬を使用して基質の化学組成とその酸性度を補正し、バイオリアクター内の微生物の繁殖と生命活動を刺激する酵素やビタミンなどの特別な物質をバイオマスに追加します。 。 微生物学の発展の過程で、より安定で効果的なメタン生成菌株がますます作られており、バイオガス生産に携わる企業から購入することができます。
グラフは、酵素を使用すると最大バイオガス収量が 2 倍の速さで発生することを示しています。
バイオガスの汲み出しと精製の必要性
どのような設計のバイオリアクターでもガスが一定に生成されると、バイオガスを汲み出す必要が生じます。 いくつかの原始的なバイオガスプラントは、生成されたガスを近くに設置されたバーナーで直接燃やすことができますが、バイオリアクター内の過剰な圧力が不安定になると炎が消え、その後有毒ガスが放出される可能性があります。 このような原始的なバイオガス設備をストーブに接続して使用することは、未精製のバイオガスの有毒成分による中毒の可能性があるため、絶対に受け入れられません。
バイオガスを燃焼させるときのバーナーの炎は、きれいで、均一で、安定していなければなりません。
したがって、ほとんどすべてのバイオガス設置計画には、ガス貯蔵タンクとガス精製システムが含まれています。 自家製の洗浄施設として、浄水フィルターと金属の削りくずを詰めた自家製の容器を使用することも、専門の濾過システムを購入することもできます。 バイオガスを一時的に貯蔵するための容器は、タイヤの内管から作ることができ、そこからガスがコンプレッサーによって時々ポンプで標準的なプロパンシリンダーに送り出され、貯蔵とその後の使用に供されます。
アフリカの一部の国では、枕の形をした膨張式ガスホルダーがバイオガスの保管と輸送に使用されています。
フローティングドームを備えた改良されたバイオリアクターは、強制的なガスタンクの使用の代替手段として検討できます。 この改良は、ウォーターポケットを形成し、ウォーターシールのように機能し、バイオマスが空気と接触するのを防ぐ同心円状の隔壁を追加することで構成されています。 フローティングドーム内の圧力はその重量によって決まります。 ガスを洗浄システムと還元装置に通すことで、バイオリアクターから定期的にガスを排出しながら家庭用ストーブで使用できます。
フローティングドームとウォーターポケットを備えたバイオリアクター
バイオリアクター内での基質の粉砕と混合
バイオマスの撹拌はバイオガス生成プロセスの重要な部分であり、消化槽の底に固まっている可能性のある栄養素にバクテリアがアクセスできるようにします。 バイオマス粒子をバイオリアクター内でよりよく混合するには、メタンタンクに積み込む前に機械的または手動で粒子を粉砕する必要があります。 現在、工業用および家庭用のバイオガスプラントでは、基質を混合する 3 つの方法が使用されています。
- 電気モーターまたは手動で駆動される機械式スターラー。
- バイオリアクター内の基質をポンプまたはプロペラで汲み上げる循環混合。
- 液体バイオマスを既存のバイオガスとパージしてバブリング混合する。 この方法の欠点は、基材の表面に泡が形成されることです。
矢印は自家製バイオリアクターの混合循環スクリューを示します。
バイオリアクター内の基質の機械的混合は、手動で行うことも、電子タイマーを使用して電気モーターをオンにすることによって自動的に行うこともできます。 バイオマスのウォータージェットまたはバブリング混合は、手動で制御される電気モーターを使用するか、ソフトウェアアルゴリズムを使用してのみ実行できます。
このバイオリアクターには機械的混合装置が装備されています。
中温性および好熱性バイオガスプラントにおける基板の加熱
ガス生成の最適温度は基板温度 35 ～ 50℃です。 この温度を維持するために、水、蒸気、電気などのさまざまな加熱システムをバイオリアクターに設置できます。 温度制御は、バイオリアクターの加熱を制御するアクチュエーターに接続されたサーモスタットまたは熱電対を使用して実行する必要があります。
また、裸火はバイオリアクターの壁を過熱させ、内部のバイオマスが燃焼することにも留意する必要があります。 基板が焼けると熱伝達と加熱の質が低下し、バイオリアクターの高温の壁がすぐに崩壊します。 最良の選択肢の 1 つは、家庭用暖房システムの戻りパイプからの水を加熱することです。 寒すぎる場合には、バイオリアクターの加熱をオフにしたり、基板の加熱をボイラーから直接接続したりできるように、電気バルブのシステムを設置する必要があります。
バイオリアクター用の電気および温水加熱システム
発熱体を使用してバイオリアクター内で基質を加熱することは、風力発電機またはソーラーパネルから得られる代替電力が利用可能な場合にのみ有益です。 この場合、発熱体を発電機またはバッテリーに直接接続できるため、回路から高価な電圧変換器が不要になります。 熱損失を減らし、バイオリアクター内で基板を加熱するコストを削減するには、さまざまな断熱材を使用して基板を可能な限り断熱する必要があります。
バイオリアクターを断熱材で断熱
自分の手でバイオガスプラントを構築する場合に避けられない実践的な実験
バイオガスの自己生産の初心者の愛好家がどれだけ多くの文献を読んだり、どれだけ多くのビデオを見たりしても、実際には自分で多くのことを学ばなければならず、その結果は、一般的には程遠いものになります。計算されたもの。
したがって、初心者の職人の多くは、小さな容器から始めてバイオガス生産の独立した実験の道をたどり、小さな実験用バイオガスプラントが利用可能な原材料からどれだけのガスを生産するかを決定します。 コンポーネントの価格、メタン生成量、本格的に稼働するバイオガスプラントを建設するための将来のコストによって、その収益性と実現可能性が決まります。
上のビデオでは、マスターがバイオガス設備の機能をデモンストレーションし、1 日に生成されるバイオガスの量を測定しています。 彼の場合、8気圧がコンプレッサーレシーバーにポンプで送り込まれると、24リットルの容器の容積を考慮して再計算すると、結果として生じるガスの容積は約0.2平方メートルになります。
200 リットルの樽から得られるこのバイオガスの量は重要ではありませんが、このマスターの次のビデオに示されているように、この量のガスはストーブ バーナー 1 つを 1 時間燃焼させるのに十分です (15 分×4 気圧)。シリンダーのサイズであり、レシーバーの 2 倍のサイズです）。
以下の別のビデオでは、マスターがバイオガスプラントで有機廃棄物を処理してバイオガスと生物学的に純粋な肥料を生産することについて話しています。 環境肥料の価値が結果として生じるガスのコストを超える可能性があり、その場合、バイオガスは高品質の肥料を生産するプロセスの有用な副産物になることに留意する必要があります。 有機原材料のもう 1 つの便利な特性は、適切な時期に使用するために一定期間保存できることです。
infoelectrik.ru
DIY バイオガス: 生物廃棄物から代替燃料を製造する技術
差し迫ったエネルギー危機を懸念して、人類は再生可能エネルギー源の開発に積極的に取り組んでいます。
太陽光発電所や風力発電所と同様に、有機廃棄物からバイオガスと呼ばれる気体燃料を生成する設備も登場しています。
このテクノロジーの優れた点は、そのシンプルさです。誰でも小規模に実装できます。 つまり、DIY バイオガス、それが私たちが話すことです。
太陽電池パネルや風力発電機の出現が科学者の発見のおかげであるとすれば、バイオガスの場合、彼らは何も発明する必要はなく、自然がすべてを自ら行ってくれました。 このタイプの燃料は、加水分解細菌、酸生成細菌、メタン生成細菌と総称される特殊な細菌の生命活動の産物です。
名前から、バイオガスの主成分を推測するのは難しくありません。それは天然ガスにも含まれるメタンです。 バイオガスでは総量の 60% を占めます。 約 3 分の 1 (35%) は二酸化炭素で、残りの 5% は硫化水素などの他のガスです。
バイオガスプラントの概略図
このような素晴らしい微生物はどこから来たのでしょうか? これらは牛の腸内に生息し、その内容物を分解する天然の微生物叢です。 これらのバクテリアは肥料と一緒に排泄され、新しいガス発生器の燃料として使用されます。
微生物が新しい居住地に定着すると、その「メニュー」は他の廃棄物とともに多様化する可能性があります。 他の動物や鳥の排泄物、植物やおがくず、食品産業廃棄物など、有機物であれば何でも構いません。 これらすべてが発酵してバイオガスを形成します。 同時に原材料は貴重な肥料に変わります。
メタン生成菌やその他の細菌の生命活動の前提条件は、空気へのアクセスがないことです (このような微生物は嫌気性微生物と呼ばれます)。
バイオガス生成に影響を与える要因
さまざまな条件下で微生物の友好的なチームによって生成されるバイオガスの量は、さまざまな要因によって異なります。
原材料の種類
ほとんどのバイオガスは、砂糖パルプと大量の脂肪を含む食品産業廃棄物から得られます。 最も収益性の低い原材料は牛ふんです。
肥料 - バイオガスの原料
温度
温度が上昇すると細菌の生産性が高まります。 ガス発生器は温度条件により3種類に分けられます。
好冷性
これらは温度が 18 ～ 25 度に維持される非加熱設備です。 現時点ではほとんど使用されていません。
中温性
暖房のおかげで、温度は25〜40度の範囲内に維持されます。
利点:
- エネルギー消費が少ない。
- 肥料のアミノ酸組成は可能な限り有益なものです。
欠点:
- バイオガスの生産性が比較的低い。
- 殺菌効果がない（原料中に除去すべき病原菌が含まれている）。
好熱性
集中加熱が行われ、温度は40度を超えます。
利点:
- ハイパフォーマンス;
- 病原菌は死滅します。
欠点:
- エネルギー消費量が多い。
- 低品質の肥料。
好熱性肥料バイオリアクター
原料の種類ごとに最適な温度体制があります。 なぜ反応器をできるだけ高い温度まで加熱できないのでしょうか? 理由は 2 つあります。
- エネルギーコストの上昇により、設備の収益性が低下します。
- 温度が上昇すると、遊離アンモニアの量も増加します。
後者の依存性はガス発生の阻害につながります（このガスは細菌にとって有毒です）。
新陳代謝と動きの自由
原料は微生物や気泡が移動できる程度に液化している必要があります。 これを行うには、設備に温水を加え、負荷の湿度を冬には 85%、夏には最大 92% に高めます。
リアクター内で代謝プロセスをより良く行うために、リアクターの内容物を時々 (約 4 ～ 6 時間ごと) 撹拌する必要があります。
発酵時間
原料が予定より早く陸揚げされると、バクテリアは数の減少を補う時間がなくなり、コロニーの生産性が低下します。
長く保持しすぎると、栄養が不足して生産性も低下します。
平均して、最適な発酵時間は次のとおりです。
- 好冷療法の場合: 30 ～ 40 日以上。
- 中温菌の場合: 10 ～ 20 日。
- 好熱性の場合: 5 ～ 10 日間。
酸塩基バランス
最高の生産性は、pH 値 6.5 ～ 8.5 で観察されます (原料によって異なります)。
炭素と窒素の比率
最適な値は原材料によっても異なります。 炭素は窒素の 10 ～ 20 倍あるはずです。
バイオガスと従来の燃料の比較
このテクノロジーの強みは次のとおりです。
- バイオガスの生成に使用される原材料は無尽蔵の資源であり、無料です。
- バイオガス エネルギーは特定の場所に縛られず、設置用の原材料はどの地域でも見つけることができます。
- 幅広い用途: バイオガスは熱源、電気源、モーター燃料として機能します。
建設コスト（電力 1 kW あたり 3 ～ 4 千ユーロ）の観点から見ると、バイオガス プラントは原子力（1 kW あたり 5,000 ユーロ）と石炭（1 kW あたり 2,000 ユーロ）の発電所の中間に位置します。
バイオガス生産用の設備
実際に証明されています。設備の出力が大きければ大きいほど、その助けを借りて生成されるエネルギーは安くなります。 収益性は使用する原材料の種類によっても異なります。
家庭でバイオガス生産を組織するためのスキーム
食品廃棄物を利用して容量 10 MW を超えるガス発生装置を建設する場合、電力 1 kW あたり約 2,000 ユーロを費やす必要があります。 同時に、牛ふんを原料として使用する最大 1 MW の容量の設備は、1 kW あたり 7,000 ユーロの費用がかかります。
このユニットはいくつかの技術ユニットで構成されています。
リアクター
これは、いくつかの技術的な穴を備えた断熱材で覆われた頑丈な鉄筋コンクリートのコンテナです。 反応器は内部に空気が入らないように密閉する必要があります。
バイオマス供給システム
原材料を積み込むために、設備にはバンカーが装備されています。 廃棄物はここに手動またはコンベアを使用して供給されます。
熱水が入ったパイプも反応器に供給されます。
スターラー
混合ブレードは垂直シャフトに取り付けられており、そのシャンクは反応器の蓋の密封された穴を通って伸びています。
この装置は、歯車減速機を介して電気モーターによって駆動されます。
電気モーターは手動または自動でオンにできます。
自動加熱システム
反応器の下部には加熱装置が設置されています。 冷却剤には水または電気を使用できます。 発熱体は、特定の温度に設定されたサーモスタットによってオンになります。
ガスホルダー
反応器内で発生したバイオガスが入る容器です。
セパレータ
前述したように、バイオガスはさまざまなガスの混合物です。 セパレーターを使用すると、メタンを不純物から分離して、その後消費者に届けることができます。
最もシンプルな家庭用バイオガスプラント
自家製バイオガス発生装置は、高価な工場製の装置に比べて特性はもちろん劣りますが、イニシャルコストは大幅に抑えられます。
それを構築するには、次のものが必要です。
- 鉄筋コンクリートリング。
- スチール製バンカー。
- 鋼鉄または鉄筋コンクリートで作られた巨大な蓋（重い鐘が蓋として使用された例が知られています）。
- 水を供給し、完成品を排出するためのパイプライン。
反応器の容積は装填容積の 1.5 倍を超える必要があります。
設置図
最も単純な設計では、ガス発生器には加熱装置や混合装置が装備されていません。 設備の建設作業は次の順序で実行されます。
- 十分な大きさの穴が掘られ、その底はコンクリートで固められています。
- いくつかの鉄筋コンクリートリングが次々とピットに降下され、それらから円筒形のタンクが形成されます。 すべての接合部はアスファルトマスチックでシールする必要があります。
- コンクリートコンテナは断熱材と防水材で覆われ、その後ピットを埋め戻し始めます。
- しっかりと閉まるローディングハッチを備えた蓋を反応器の上部に置きます。 原料の発酵中は反応器内に高圧が発生するため、蓋をケーブルで固定できるので安心です。 重りの形のカウンターウェイトを備えた安全弁を取り付けることは不必要ではありません。
- ローディングハッチにはホッパーを取り付ける必要があります。
- 残っているのは、パイプラインを原子炉に接続することだけです。 この場合、完成品の排出ラインにウォーターシールを取り付ける必要があります。
バイオマスは次のように調製されます。
- 牛糞を3部、腐った植物残渣（野菜の上部、葉、皮など）を7部摂取する必要があります。
- 得られた混合物を水で希釈する必要があり、それによって湿度が60％〜70％に上昇します。
生産性を向上させるために、給湯を含むより高度な設置計画を使用できます。 熱発生器は、設備によって生成される燃料で稼働する温水ボイラーになります。
DIY バイオガス プラント - 図面
原料を入れるときは35度まで温めるだけで十分で、その後発酵の結果として温度は70度まで上昇します。
実際に実証されているように、バイオマスを 5 トン積み込むと、6 か月以内に毎日平均約 40 立方メートルのバイオマスを得ることが可能になります。 気体燃料の m。
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マイクロクライマット.プロ
個人住宅用の日曜大工バイオガスプラント：デバイスの推奨事項と自家製製品の手配例
倹約家は、安価なエネルギー資源、効率的な廃棄物処理、肥料の入手を夢見ています。 DIY の家庭用バイオガス プラントは、あなたの夢を低コストで実現する方法です。 このような機器を自分で組み立てるには相応の費用がかかり、生成されたガスは家庭で役立ち、調理、暖房、その他のニーズに使用できます。
バイオガスを生成するには何が必要か
バイオガスは、生物学的基質の発酵の結果として形成されます。 加水分解細菌、酸生成細菌、メタン生成細菌によって分解されます。 細菌によって生成されるガスの混合物は可燃性です。 メタンを多く含む。
その特性は、産業用および家庭用に使用される天然ガスと実質的に変わりません。
希望に応じて、すべての住宅所有者は工業用バイオガスプラントを購入できますが、高価であり、投資は 7 ～ 10 年以内に回収されます。 したがって、努力して自分の手でバイオリアクターを作ることは理にかなっています バイオガスは環境に優しい燃料であり、その製造技術は環境にあまり影響を与えません。 また、処理が必要な廃棄物はバイオガスの原料として利用されます。 これらはバイオリアクターに置かれ、そこで処理が行われます。
- バイオマスはしばらくの間細菌にさらされます。 発酵期間は原料の量によって異なります。
- 嫌気性細菌の活動の結果、メタン (60%)、二酸化炭素 (35%)、およびその他のガス (5%) を含む可燃性ガス混合物が放出されます。 発酵では、潜在的に危険な硫化水素も少量放出されます。 これは有毒であるため、人々がこれにさらされることは非常に望ましくありません。
- バイオリアクターからのガス混合物は精製されてガスタンクに供給され、意図された目的で使用されるまでそこで保管されます。
- ガスホルダーからのガスは天然ガスと同様に使用できます。 ガスストーブ、暖房ボイラーなどの家庭用電化製品に適用されます。
- 分解されたバイオマスは発酵槽から定期的に除去する必要があります。 これは追加の労力ですが、努力は報われます。 発酵後、原料は高品質の肥料となり、畑や菜園で使用されます。
バイオガスプラントは、民家の所有者が畜産場からの廃棄物に常にアクセスできる場合にのみ有益です。 平均して1立方メートルから。 70〜80立方メートルの基質を得ることができます。 バイオガスですが、ガス生成は不均一であり、次のような多くの要因に依存します。 バイオマスの温度。 これにより計算が複雑になります。
バイオガスプラントは農場に最適です。 動物の排泄物は、住宅の敷地や別棟を完全に暖房するのに十分なガスを供給することができます ガス生産プロセスを安定して継続的に行うには、複数のバイオガスプラントを建設し、時間差を付けて基質を発酵槽に追加することが最善です。 このような設備は並行して動作し、原材料が順次それらの設備に積み込まれます。 これにより、ガスの一定の生成が保証され、家庭用機器にガスを継続的に供給できます。
理想的には、バイオリアクターを加熱する必要があります。 熱が 10 度上がるごとに、ガス生成量が半分に増加します。 暖房の設置には投資が必要ですが、設計効率の向上により効果が得られます。 スクラップ材料から組み立てられる自家製バイオガス装置は、工業生産プラントよりもはるかに安価です。 効率は低くなりますが、投資する価値は十分にあります。 肥料が入手可能で、構造物の組み立てと維持に自分の努力を注ぎたいという意欲があれば、これは非常に有益です。
システムの長所と短所
バイオガス プラントには多くの利点がありますが、多くの欠点もあるため、設計と建設を開始する前に、すべてを比較検討する必要があります。
- リサイクル。 バイオガス プラントのおかげで、本来は処分しなければならない廃棄物から最大限の利益を得ることができます。 この廃棄は埋め立てよりも環境への危険が少なくなります。
- 原材料の再生可能性。 バイオマスは、採掘すると資源が枯渇する石炭や天然ガスではありません。 農業をしていると、常に原材料が登場します。
- CO2の量が比較的少ない。 ガスの生成時には環境は汚染されませんが、使用時には微量の二酸化炭素が大気中に放出されます。 それは危険ではなく、環境を決定的に変える能力もありません。なぜなら... 成長中に植物に吸収されます。
- 適度な硫黄放出。 バイオガスが燃焼すると、少量の硫黄が大気中に放出されます。 これはマイナスの現象ですが、比較するとその規模がわかります。天然ガスを燃焼させると、硫黄酸化物による環境汚染がはるかに大きくなります。
- 安定した仕事。 バイオガスの生産は、ソーラーパネルや風力タービンよりも安定しています。 太陽光や風力エネルギーは制御できませんが、バイオガスプラントは人間の活動に依存しています。
- 複数の設定を使用できます。 ガスには常にリスクが伴います。 事故が発生した場合の潜在的な被害を軽減するために、複数のバイオガスプラントを敷地全体に分散させることができます。 複数の発酵槽からなるシステムが適切に設計され、組み立てられている場合、単一の大型バイオリアクターよりも安定して動作します。
- 農業にとっての利点。 いくつかの種類の植物はバイオマスを得るために植えられます。 土壌の状態を改善するものを選択できます。 たとえば、ソルガムは土壌浸食を軽減し、その品質を向上させます。
バイオガスには欠点もあります。 比較的クリーンな燃料ではありますが、依然として大気を汚染しています。 植物バイオマスの供給にも問題が生じる可能性がある。 無責任な植物の所有者は、土地を枯渇させ、生態系のバランスを崩すような方法で植物を収穫することがよくあります。
設備の収益性を計算する方法
牛糞は通常、バイオガス生産の原料として使用されます。 成牛1頭から1.5立方メートルの生産が可能です。 燃料; 豚 - 0.2立方メートル。 ニワトリまたはウサギ（体重に応じて） - 0.01〜0.02立方メートル。 これが多いか少ないかを理解するには、より身近な種類のリソースと比較します。
1立方メートル バイオガスは以下と同じ量の熱エネルギーを提供します。
- 薪 – 3.5kg;
- 石炭 - 1〜2kg。
- 電力 – 9-10 kW/h。
今後数年間に利用可能となる農業廃棄物のおおよその重量と必要なエネルギー量がわかれば、バイオガス プラントの収益性を計算できます。
バイオガス生成の主な欠点の 1 つは臭いです。 小さな堆肥の山を使用できることは大きな利点ですが、不便さに耐え、病原菌の蔓延を引き起こさないようにプロセスを慎重に制御する必要があります。 それをバイオリアクターに入れるために、いくつかの成分を以下の割合で含む基質が準備されます。
- 肥料（牛または豚が最適） – 1.5 t;
- 有機廃棄物（腐った葉や植物由来のその他の成分の可能性があります） – 3.5 t;
- 35度に加熱した水（温水の量は、その質量が有機物の総量の65〜75％になるように計算されます）。
基材の計算は、適度なガス消費量に基づいて、6 か月間 1 回の敷設に対して行われました。 約10〜15日後、発酵プロセスにより最初の結果が得られます。ガスが少量発生し、貯蔵庫を満たし始めます。 30 日後、燃料が完全に生産されることが期待できます。
バイオガスを生産するための装置は、我が国ではまだあまり普及していません。 これは主に、バイオガス システムの利点と機能についての人々の認識が低いことが原因です。 中国とインドでは、多くの小規模農場に、追加のクリーン燃料を生産するための仮設プラントが設置されています。 設備が正しく機能している場合、バイオガスの量は基板が腐るまで徐々に増加します。 構造の性能はバイオマスの発酵速度に直接依存し、それは基質の温度と湿度にも関係します。
自己構築の手順
複雑なシステムを組み立てた経験がない場合は、オンラインで選択するか、個人住宅用のバイオガスプラントの最も単純な図面を作成するのが合理的です。
デザインがシンプルであればあるほど、信頼性と耐久性が高くなります。 その後、システムの構築と取り扱いのスキルを身に付けたら、機器をやり直したり、追加の設備を設置したりできます。
高価な工業設計には、バイオマス混合、自動加熱、ガス精製などのシステムが含まれます。 住宅設備はそれほど複雑ではありません。 簡単なインストールを組み立ててから、必要な要素を追加することをお勧めします。 発酵槽の容積を計算するときは、5 立方メートルに注目する必要があります。 この設置により、ガスボイラーまたはストーブを熱源として使用する場合、面積50平方メートルの民家を加熱するのに必要な量のガスを得ることができます。 これは平均的な数値ですので、 バイオガスのカロリー含有量は通常 6000 kcal/m3 以下です。
発酵プロセスが多かれ少なかれ安定して進行するためには、適切な温度条件を達成する必要があります。 これを行うには、バイオリアクターを土のピットに設置するか、信頼性の高い断熱材を事前に検討します。 発酵槽の底部の下に水加熱パイプを設置することで、基質の継続的な加熱を確保できます。 バイオガスプラントの建設はいくつかの段階に分けられます。
ステージ 1: バイオリアクター用のピットの準備
バイオガスプラントのほぼ全体が地下にあるため、ピットの掘削方法と仕上げ方法に大きく依存します。 壁を強化してピットを密閉するには、プラスチック、コンクリート、ポリマーリングなど、いくつかのオプションがあります。
基質の発酵の強さとガスの放出は、バイオリアクターの壁と底の準備に依存するため、ピットは慎重に強化され、断熱され、密閉されます。 これは作業の中で最も難しく時間のかかる段階です 最適な解決策は、底がしっかりした既製のポリマーリングを購入することです。 入手可能な材料よりもコストがかかりますが、追加のシーリングは必要ありません。 ポリマーは機械的負荷には敏感ですが、湿気や化学的に攻撃的な物質を恐れません。 修理はできませんが、必要に応じて簡単に交換できます。
ステージ 2: ガス排水の配置
バイオガスプラント用の特別なミキサーを購入して設置するには、高額な費用がかかります。 ガスドレンを設置することでシステムのコストを抑えることができます。 これは、多数の穴を開けた垂直に設置されたポリマー製下水管で構成されています。
ガスの排水には、金属またはポリマーパイプを選択できます。 前者はより強力であり、後者は化学的影響に対してより耐性があります。 ポリマーを優先する方が良いです。 金属はすぐに錆びて腐ってしまいます 排水パイプの長さを計算するときは、バイオリアクターの計画された充填深さに焦点を当てる必要があります。 パイプの上部はこのレベルより上にある必要があります。
ステージ 3: 絶縁層の配置
完成したバイオリアクターに基質をすぐにロードできます。 発酵プロセス中に放出されるガスにわずかな圧力がかかるように、フィルムで覆われています。 ドームの準備が完了すると、排出パイプを介したバイオメタンの通常の供給が確保されます。
ステージ 4: ドームとパイプの設置
最も単純なバイオガス プラントを組み立てる最終段階は、ドーム上部の取り付けです。 ドームの最高点にはガス排気管が設置されており、ガスホルダーまで伸びています。
バイオリアクターの空きスペースはガス貯蔵施設としてある程度機能しますが、これは施設を安全に操作するには十分ではありません。 ガスは常に消費しなければなりません。そうしないと、ドームの下の過剰な圧力によって爆発が発生する可能性があります。 バイオリアクターの容器はしっかりと蓋で閉められます。 バイオメタンが空気と混合するのを防ぐために、ウォーターシールが取り付けられています。 ガスの浄化にも役立ちます。 発酵槽内の圧力が高すぎる場合に作動する放出バルブを設ける必要があります。
バイオリアクターを加熱する 2 つの方法
基質を処理する微生物はバイオマス中に常に存在しますが、それらが集中的に繁殖するには 38 度以上の温度が必要です。 寒い時期の暖房には、家庭用暖房システムまたは電気ヒーターに接続されたコイルを使用できます。 最初の方法はより経済的であるため、より頻繁に使用されます。
下からの加熱を調整する最も簡単な方法は、加熱システムからパイプを敷設することですが、そのような熱交換器の効率は比較的低いです。 バイオマスが過熱しないように、外部加熱、理想的には蒸気を配置することをお勧めします。 バイオガスプラントは地中に埋める必要はなく、他の配置オプションもあります。 バレルから組み立てられたシステムの操作例を以下のビデオに示します。
システムの組み立てと配置に関するビデオ
バイオガス装置の組み立てや配置は難しいことはありませんが、細部まで細心の注意を払う必要があります。 エラーは許容されません。 爆発や破壊につながる可能性があります。 プラントの設計を理解し、正しく組み立て、バイオガスをより便利に使用するための便利な装置を補足するのに役立つビデオ説明書を提供しています。
このビデオでは、標準的なバイオガス プラントがどのように機能するかについて説明しています。
自家製バイオガスプラントの一例。 自分の手でシステムをセットアップする方法に関するビデオチュートリアル:
バレルからバイオガスプラントを組み立てるビデオ手順:
基質ミキサーの製造プロセスの説明:
自家製ガス貯蔵庫の操作の詳細な説明:
個人の家に選ばれたバイオガス設備がどれほど単純であっても、それをケチるべきではありません。 可能であれば、折りたたみ可能な工業用バイオリアクターを購入することをお勧めします。 そうでない場合は、ポリマー、コンクリート、ステンレス鋼など、高品質で持続可能な素材で作ります。 これにより、家庭で真に信頼性が高く安全なガス供給システムを構築することができます。
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自分の手で民家に暖房を設置する方法