Bioodigester, po co to jest typy, zalety, wady

A Biodigester Jest to zamknięty zbiornik, w którym gaz metanowy i nawóz organiczny są generowane z beztlenowej fermentacji materii organicznej. Fundacja biologiczna to rozkład materii organicznej poprzez działanie bakterii poprzez hydrolizę, zakwaszenie, acetagenezę i metanogenezę.

Biodigester zapewnia niezbędne kontrolowane warunki dla procesu biodigestionu. Po tym procesie są one uzyskiwane jako produkty końcowe biogazu (metan, dwutlenek węgla, kwas azotu i siarczkowy), biosol (nawóz stały) i biol (nawóz ciekłego).

System biogazu. Źródło: Renergon International AG [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)]

Podstawowe funkcjonowanie zaczyna się od dodawania odpadów organicznych i wody do hermetycznego pojemnika, w którym generuje się proces fermentacji beztlenowej. Następnie biogaz jest ekstrahowany do przechowywania, bezpośredniego użycia lub jako nawóz.

Trzy podstawowe typy biodigestów zgodnie z ich układem ładunkowym są nieciągłe, półtylne i ciągłe. Nieciągłe biodigestery są ładowane odpadami organicznymi tylko raz w każdym procesie produkcyjnym, a następnie nawóz jest ekstrahowany, aby rozpocząć kolejny cykl.

Obciążenie półfontinowe są ładowane w okresach regularnych poprzez ekstrakcję ilości nawozu równoważnego objętości objętościowej. Systemy ciągłe to zakłady przemysłowe o stałym obciążeniu materii organicznej, a także ekstrakcja biogazu i nawozów.

Wśród zalet biodigesterów pozwalają na właściwe zarządzanie odpadami organicznymi, recykling ich i zmniejszenie zagrożeń dla środowiska. Dodatkowo wytwarzane są energia (biogaz) i nawozy organiczne, co generuje wartość ekonomiczną i środowiskową.

Istnieją jednak również pewne wady, takie jak zużycie wody, trudność w utrzymaniu odpowiednich poziomów temperatury i obecności szkodliwych substancji (siarczek, kwas siloksenowy). Podkreśla także akumulację surowca w pobliżu obszaru i ryzyko eksplozji.

Domowy biodigester można zbudować z niskim kosztem i przetwarzaniem odpadów organicznych z kuchni. W tym celu wymagane są tylko hermetyczna pokrywka i niektóre materiały hydrauliczne (między innymi rurki PVC, hasła), między innymi).

Na większą skalę, na obszarach wiejskich najbardziej ekonomicznym i stosunkowo łatwym systemem budowy jest kiełbasa. Ten system w zasadzie składa się z zamkniętej torby polietylenowej i z odpowiednimi połączeniami.

[TOC]

Po co to jest

- Oczyszczanie i recykling odpadów organicznych

Biodigestery są bardzo przydatnymi alternatywami technologicznymi pod optyką zrównoważonego zarządzania odpadami organicznymi i produkcją energii odnawialnej. Na przykład stanowią alternatywę dla recyklingu stałych i płynnych odpadów organicznych, które są przekształcane w surowiec dla biodigestru.

W ten sposób recykling odpadów organicznych zmniejsza ich wpływ na zanieczyszczenie i generuje oszczędności na ich obsłudze. Biodigestery są wykorzystywane do oczyszczania ścieków, przetwarzania odpadów organicznych oraz odpadów rolnych i zwierząt gospodarskich.

- Produkcja biogazu i biofertilizerów

Proces trawienia beztlenowego generuje jako biogaz i produkty nawozowe organiczne.

Biogaz

Biogaz ma około 60% gazu metanowego, który jest paliwem o wysokiej mocy kalorycznej i może być wykorzystywany do produkcji energii. Można go używać do gotowania, wytwarzania energii elektrycznej (turbiny gazowej), przenoszenia silników lub ciepła.

Biofertilizantes

Biofertulizatory wynikające z biodigesterów uzyskuje się w stanie (biosol) i cieczy (biol) o wysokim poziomie makro i mikroelementów. Z biolu można je uzyskać w izolacji podstawowe makroskładniki (fosfor, azot i potas) poprzez procesy ultrafiltracyjne i odwrotną osmozę. 

Biol zawiera ważne ilości użytecznych hormonów wzrostu do rozwoju roślin, takich jak kwas indol-octowy, gibereliny i cytokininy.

Jak to działa

Biodigester działa poprzez wygenerowanie procesu rowerowego przez trawienie beztlenowe, od rozkładu uwodnionej materii organicznej i przy braku powietrza. Dzieje się tak w procesie fermentacji, który ma główne produkty gazowy metan (CH4) i dwutlenek węgla (CO2).

- Obciążenie biodigestra i pobudzenia

Jest przeprowadzany przez zbiornik obciążenia, który składa się z depozyt, w którym materia organiczna jest przygotowana do dodania rurki obciążenia do biodigestru.

Materia organiczna i przetwarzanie obciążenia

Biodigester musi być okresowo karmiony wystarczającą materią organiczną i wodą, aby uzyskać pojemność obciążenia. W tym sensie 25% objętości wolnego biodigestra musi zostać pozostawionych w celu nagromadzenia wytwarzanego gazu.

Z kolei rodzaj i jakość materii organicznej wpłynie również na wydajność i stosowanie pozostałości stałej i ciekłej jako nawozu. Niektóre odpady organiczne mogą generować problemy w procesie fermentacji, takie jak reszty owoców cytrusowych, które mogą zbytnio zakwaszić medium.

Może ci służyć: tropikalny mokry las

Materiał musi zostać zmiażdżony lub zredukowany do najniższego możliwego rozmiaru, a w celu ułatwienia fermentacji i mieszanki musi zawierać 75% wody i 25% materii organicznej. Musi być okresowo mieszany, aby zagwarantować jednorodność procesu fermentacji w mieszance.

Temperatura i czas retencji

Czas przechowywania materii organicznej w biodigestrze w celu osiągnięcia jej całkowitej fermentacji będzie zależeć od rodzaju tego i temperatury. W wyższej temperaturze pokojowej szybciej będzie fermentacja (na przykład w 30 °.

- Trawienie beztlenowe

Trawienie beztlenowe. Źródło: Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, c., Reymond, Ph., Zurbrügg, c. [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)]

W tym procesie działają bakterie, które wymagają odpowiednich warunków środowiskowych, takich jak brak powietrza, temperatury większe niż 20 ° C (idealne 30-35 ° C) i niezbyt kwaśne pożywkę. W tych warunkach opracowano trzy fazy:

Hydroliza

W tym procesie działają bakterie hydrolityczne, które wydzielają enzymy pozakomórkowe. Dlatego złożone łańcuchy węglowodanów, białek i lipidów w rozpuszczalnych drobnych kawałkach (cukry, aminokwasy i tłuszcze) są rozkładane).

Zakwaszenie lub stadium fermentacyjne

Rozpuszczalne związki poprzedniej fazy są fermentowane do lotnych kwasów tłuszczowych, alkoholi, wodoru i CO2.

Acetanogeneza

Bakterie acetoogenne wchodzą w grę, które utleniają kwasy organiczne jako źródło węgla. Generują kwas octowy (CH3COOH), wodór (H2) i dwutlenek węgla (CO2), a nieprzyjemne zapachy są wytwarzane ze względu na obecność kwasu siarkowego kwasu siarkowego.

Tworzenie metanu lub faza metanogenna

W ostatniej fazie działają bakterie metanogenne, które rozkładają produkty acetonogenezy wytwarzające metan. W naturze bakterie te działają w bagnach, środowiskach wodnych i w żołądku przeżuwaczy.

Na końcu tej fazy mieszanina zawiera metan (45 do 55%), dwutlenek węgla (40 do 50%), azot (2 do 3%) i kwas siarczkowy (1,5 do 2%).

- Rozładowanie biodigestru

Biogaz i szybkość produkcji nawozów zależy od rodzaju biodigestru, materii organicznej, która karmi ją i temperaturę. Biogaz gromadzi się w górnej części biodigestru i są ekstrahowane przez rury do przechowywania depozytów.

Po zakończeniu fermentacji błoto jest ekstrahowane (mieszanina ciał stałych i cieczy) za pomocą rur. Wyładowanie jest wytwarzane przez zasadę komunikacji naczyń, to znaczy przy ładowaniu nowego materiału ciśnienie wynika.

Proporcja między ilością wprowadzonej materii (odpady organiczne i woda) a produktem wyjściowym (Biosol i Biol) wynosi prawie 1: 0,9. Jest to równoważne z wydajnością 90%, gdzie najwyższy odsetek odpowiada biolowi (ciecz).

- Biogaz: oczyszczenie

Wytworzony gaz należy oczyszczyć, aby wyeliminować lub zmniejszyć zawartość siarczku i kwasu wodnego za pomocą pułapek do złapania obu związków. Jest to konieczne w celu zmniejszenia ryzyka uszkodzenia sprzętu przez korozyjną moc tych komponentów.

Pułapka wodna

Woda ciągnięta przez biogaz wytrąca się, gdy rury otwiera się na większą przestrzeń, a gaz trwa kolejne zwężenie. Ta rura prowadzi do szerokiego i hermetycznego pojemnika, który zawiera wodę, która jest następnie wydobywana przez klawisz czystki na dole.

Pułapka kwasu sulfhydowego

Proces wydobycia kwasu sulfiadowego z biogazu jest podobny do procesu pułapki wodnej, ale pułapka przeplatana w trajektorii rury musi zawierać układy lub gąbki żelaza. Kiedy biogaz przecina złoża żelaza, kwas siarfidury reaguje z tym i wytrąca.

- Nawóz: separacja i kompostowanie

Mieszanina biosolu i biolu ulega procesowi dekantacji w celu oddzielenia obu komponentów. Biosol może być używany sam lub postępować zgodnie z procesem kompostowania do późniejszego zastosowania jako nawozu stałego.

Biol jest stosowany jako płynny lub dodany nawóz dolistkowy w wodzie irygacyjnej, więc jest bardzo przydatny w systemach hydroponicznych.

Chłopaki

Produkcja biogazu w Niemczech. Źródło: Volker Thies (Asdrubal) [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0/]]

Biodigestery są klasyfikowane zgodnie z ich okresowością obciążenia i postaci strukturalnej. Za okresowość ładowania mamy:

- Nieciągły

Nieciągły system lub Seria Składa się z hermetycznego zbiornika, który jest pełny i nie ładuje się ponownie, dopóki nie przestanie produkować biogazu. Gaz gromadzi się w pływającym kolektorze przymocowanym u góry zbiornika (gazometr).

Ten rodzaj biodigestru jest stosowany, gdy dostępność odpadów organicznych jest przerywana.

- Półkontroli

W przeciwieństwie do nieciągłego systemu, obciążenia i zrzuty są przeprowadzane w określonych kategoriach podczas procesu produkcji biogazu. Według jego konstruktywnego systemu istnieją trzy podstawowe typy:

Może ci służyć: zasoby naturalne z Argentyny

Biodigestor of Globe lub Salchicha

Nazywa się również tajwańskim i składa się z płaskiego grobu betonowego, w którym instalowana jest torba polietylenowa lub cylinder. Ta torba musi zostać zainstalowana połączenia wprowadzania odpadów organicznych i wyjściu biogazu.

Cylinder jest wypełniony wodą i powietrzem, a następnie dodaje się obciążenie odpadów organicznych.

Ustalone biodigestry kopuły

Jest to sowiany chiński biodigester i składa się z podziemnego zbiornika wbudowanego z cegły lub betonu. Zbiornik jest pionowym cylindrem z wypukłymi lub zaokrąglonymi końcami i ma układ obciążenia i inny rozładowanie.

Biogaz gromadzi się w przestrzeni ustalonej w tym celu pod górną kopułą. Biodigester działa ze zmienną ciśnieniem biogazu zgodnie z jego produkcją.

Pływająca biodigester kopuły

Nazywany hinduski biodigester, składa się z podziemnego cylindrycznego zbiornika z systemem ładowania i rozładunku. Jest wbudowany z cegły lub betonu, aw górnej części znajduje się pływający zbiornik (bazometr), w którym gromadzą się biogaz.

Gasometr z włókna szklanego pokrytego plastikiem lub stali nierdzewnej pływa na mieszaninie dzięki nagromadzonym biogazom. Ma tę zaletę, że utrzymuje stałe ciśnienie gazowe.

Następnie bazometr wzrasta i spada w zależności od poziomu mieszania i ilości biogazu. Dlatego wymagane są szyny boczne lub centralny pręt prowadzący, który uniknie tarcia ze ścianami.

- Ciągły

W takim przypadku obciążenie i rozładowanie biodigestru jest procesem ciągłym, więc wymaga trwałej dostępności odpadów organicznych. Są to duże systemy przemysłowe zwykle wykorzystywane w społecznościach przetwarzania ścieków.

W tym celu stosowane są systemy zbiorników, bomby dla biodigestrów i ekstrakcji nawozów. Biogaz jest poddawany systemowi filtrowania i rozproszonym przez kompresję, aby zagwarantować jego dystrybucję użytkownikom.

Zalety

Recykling i zanieczyszczenie

Instalacja biodigestra pozwala na recykling odpadów organicznych, zmniejszając w ten sposób zanieczyszczenie środowiska i uzyskując przydatne produkty. W przypadku środowiska wiejskiego jest to szczególnie ważne dla zarządzania wydalkami zwierząt w systemach hodowlanych.

Uzyskanie biogazu

Biogaz stanowi wydajne i ekonomiczne źródło energii, głównie w obszarach, w których dostępność innych źródeł energii jest niedostępna. Na obszarach wiejskich krajów depresyjnych ekonomicznie jest gotowany z drewnem opałowym, co wpływa na środowisko.

Dostępność biogazów może pomóc zmniejszyć zapotrzebowanie na drewno opałowe, a zatem mieć pozytywny wpływ na ochronę różnorodności biologicznej.

Produkcja nawozu

Za pośrednictwem biodigestów uzyskuje się stałe nawozy organiczne (biosol) i cieczy (biol). Te nawozy mają niższy wpływ na środowisko i obniżają koszty produkcji rolnej.

Zdrowie

Umożliwiając właściwe zarządzanie odpadami organicznymi, ryzyko, które reprezentują dla zdrowia, jest zmniejszone. Ustalono, że 85% patogenów nie przeżywa procesu biodigestii.

Na przykład, coli z grupy coli w 35 ° C są zmniejszone o 50 i 70%, a grzyby o 95% w ciągu 24 godzin. Dlatego bycie zamkniętym procesem złe zapachy są zmniejszone.

Niedogodności

Dostępność wody

System jest wymagający pod względem dostępności wody, ponieważ wymagana jest mieszanka. Z drugiej strony biodigester musi być blisko źródła surowca i strony konsumenckiej biogazowej.

Temperatura

Biodigester musi utrzymywać stałą temperaturę blisko 35 ° C i w obrębie zakresu od 20 do 60 ° C. Dlatego może być wymagany zewnętrzny udział ciepła.

Damous przez -produkty

Może wystąpić kwas sulfhydowy (H2S), który jest toksyczny i żrący, a silikonowy silikon zawarty w produktach kosmetycznych oraz w mieszaninie odpadów organicznych. Te silokseno wytwarzają SiO2 (dwutlenek krzemu), który jest ścierny dla maszyn i komponentów.

Obecność i stężenie ich przez -produktów zależy od zastosowanego surowca, odsetka wody i substratu stałego.

Akumulacja odpadów

Jest wymagane do gromadzenia odpadów w pobliżu biodigestru, które przynosi ze sobą logistykę i problemy zdrowotne, które należy rozwiązać.

Ryzyko eksplozji

Będąc systemem generującym gaz paliwowy, implikuje pewne ryzyko wybuchów, jeśli nie zostanie podjęte należyte środki ostrożności.

Koszty

Chociaż utrzymanie i zarządzanie biodigestrem jest stosunkowo ekonomiczne, początkowa instalacja i koszty budowy mogą być stosunkowo wysokie

Może ci służyć: distrofizm: przyczyny, typy, konsekwencje

Jak zrobić domowy biodigester

Domowy biodigester. Źródło: Kevisooryan [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]

Biodigester wymaga jako podstawowych elementów i zbiornika fermentacyjnego, ładowania i rozładowywania rur za pomocą odpowiednich klawiszy przejścia. Ponadto konieczne są depozyty biogazu i nawozu.

Ważne jest, aby pamiętać, że cały system musi być hermetyczny, aby uniknąć wycieków gazu. Z drugiej strony system musi być zbudowany z materiałów nierdzewnych, takich jak PVC lub stal nierdzewna, aby uniknąć uszkodzenia wody i kwasu sulfhydorowego.

- Zbiornik fermentacyjny

Można zastosować tonge lub zbiornik z tworzywa sztucznego, którego pojemność będzie zależeć od ilości odpadów organicznych do przetworzenia. Ten depozyt musi mieć hermetyczną pokrywę lub, w przypadku tego, że pokrywka musi być uszczelniona wysokimi temperaturami odpornymi na plastikową klej.

Zbiornik musi mieć cztery otwory, a wszystkie obiekty wykonane w nich muszą być uszczelnione silikonem o wysokiej temperaturze.

Załaduj pokrywkę

Ten otwór znajduje się w środku pokrywki zbiornika, musi mieć co najmniej 4 cale i zainstalować pułapkę z nitką. Ta wtyczka zostanie podłączona do 4 -calowej rurki PVC, która wejdzie pionowo w zbiorniku do 10 cm przed dolnym.

Ten wpis będzie służył do ładowania odpadów organicznych wcześniej pokruszonych lub zmiażdżonych.

Otwór 1 drenażu ścieków

Ważne jest, aby pamiętać, że 25% przestrzeni zbiornika musi pozostać wolne do gromadzenia się gazu, więc na tym poziomie należy otworzyć otwór. W tym wierceniu adapter zbiornika zostanie zainstalowany z 2 -calowym segmentem rurki PVC o długości 15 cm z kluczem do przejścia.

Ten odpływ ma na celu umożliwienia wyjściowej supernatantu biolu po ładowaniu zbiornika przez pokrywę obciążenia. Biol musi być przechowywany w odpowiednich pojemnikach do późniejszego użycia.

Otwór odpływowy 2

Ten drugi odpływ musi przejść na dno zbiornika, aby wyodrębnić najsemwszą część fermentowanego produktu (Biosol). 2 -calowy segment rurki PVC o długości 15 cm będzie również używany z hasłem z klawiszem krokowym.

Wyjście biogazu

Otwór 1/2 cala otworzy się na pokrywie zbiornika, aby zainstalować rurę PVC o równej średnicy za pomocą adaptera zbiornika. Ta rura będzie miała klucz do przejścia na wyjściu.

- BIOGAS SYSTEM Wyjście i Oczyszczanie

Rurka wyjściowa biogazu musi mieć co najmniej 1,5 m długości, aby móc przeplatać ekstrakcję wody i kwaśne układy siarczkowe w swojej trajektorii. Wówczas rurkę można rozszerzyć w razie potrzeby w celu przeniesienia gazu do jego magazynu lub miejsca użycia.

Ekstrakcja wody

Aby usunąć wodę, rura musi zostać przerwana przy 30 cm, aby przeplatać plastikowy lub szklany pojemnik z hermetyczną pokrywką. Rurka przenoszenia gazu musi mieć wyprowadzenie za pomocą połączenia T, aby gaz przenikał do pojemnika.

W ten sposób gaz wypełnia pojemnik, woda skrapla się, a gaz podąża jego ścieżką przez rury.

Ekstrakcja kwasu sulfhydowego

Po pułapce wodnej, w następnych 30 cm segment rur 4 -calowy przeplatany jest przez odpowiednie redukcje. Ten segment musi być wypełniony żelaznymi wiórami lub komercyjnymi metalowymi gąbkami.

Kwas sulfhydowy będzie reagował z metalem i osad, podczas gdy biogaz będzie kontynuował trasę do pojemnika do przechowywania lub użyć miejsca.

Bibliografia

1. Aparcana-Flable S y Jansen A (2008). Badanie wartości nawozu produktów beztlenowego procesu fermentacji do produkcji biogazu. Germna Profec. 10 p.
2. Corona-Zúñiga I (2007). Biodigesterowie. Monografia. Institute of Basic Sciences and Engineering, Autonomous University of the State of Hidalgo. Reforma Mineral, Hidalgo, Meksyk. 64 p.
3. Manyi-Loh C, Mamphweli S, Meyer E, Okoh A, Makaka G i Simon M (2013). Beztlenowe mikrobiologiczne trawienie (bio-diges) jako podejście do odkażania się zwierząt. International Journal of Environmental Research and Public Health 10: 4390-4417.
4. Olaya-Arboleda i González-Salcedo Lo (2009). Podstawy projektowania biodigestru. Moduł na temat konstrukcji rolniczych. Wydział Inżynierii i Administracji, National University of Colombia, Palmira Chead. Palmira, Kolumbia. 31 p.
5. Pérez-Medel JA (2010). Badanie i projekt biodigestru do zastosowania u małych rolników i nabiału. Pamięć. Departament Inżynierii Mechanicznej, Wydział Nauk Matematycznych i Matematycznych, University of Chile. Santiago de Chile, Chile. 77 p.
6. Yen-Phi VT, Clemens J, Rembenburg A, Vinneras B, Lenßen C i Kistemann T (2009). Higieniczne efekty i produkcja gazu plastikowych bio-digez pod tropikalnymi warunkami. Journal of Water and Health 7: 590-596.