إنتاج الغاز الحيوي. النظرية الأساسية

إحدى المشاكل التي يجب حلها في الزراعة هي التخلص من السماد ومخلفات النباتات. وهذه مشكلة خطيرة إلى حد ما وتتطلب اهتمامًا مستمرًا. لا تستغرق عملية إعادة التدوير الوقت والجهد فحسب، بل تستغرق أيضًا كميات كبيرة. اليوم هناك طريقة واحدة على الأقل لتحويل هذا الصداع إلى مصدر للدخل: تحويل السماد إلى غاز حيوي. تعتمد هذه التقنية على عملية التحلل الطبيعية للسماد وبقايا النباتات بسبب البكتيريا التي تحتوي عليها. المهمة برمتها هي خلق ظروف خاصة للتحلل الأكثر اكتمالا. وتتمثل هذه الظروف في غياب وصول الأوكسجين ودرجة الحرارة المثلى (40-50 درجة مئوية).

يعلم الجميع كيف يتم التخلص من السماد في أغلب الأحيان: يتم تكديسه في أكوام، ثم بعد التخمير يتم إخراجه إلى الحقول. في هذه الحالة، يتم إطلاق الغاز الناتج في الغلاف الجوي، كما يهرب هناك أيضًا 40٪ من النيتروجين الموجود في المادة الأولية ومعظم الفوسفور. الأسمدة الناتجة بعيدة عن المثالية.

للحصول على الغاز الحيوي، من الضروري أن تتم عملية تحلل السماد دون الوصول إلى الأكسجين، في حجم مغلق. في هذه الحالة، يبقى كل من النيتروجين والفوسفور في المنتج المتبقي، ويتراكم الغاز في الجزء العلوي من الحاوية، حيث يمكن ضخه بسهولة. هناك مصدران للربح: الغاز المباشر والأسمدة الفعالة. علاوة على ذلك، فإن الأسمدة هي من أعلى مستويات الجودة وآمنة بنسبة 99٪: فمعظم الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض وبيض الديدان الطفيلية تموت، وتفقد بذور الحشائش الموجودة في السماد حيويتها. هناك خطوط متساوية لتعبئة هذه البقايا.

الشرط الثاني لعملية معالجة السماد وتحويله إلى غاز حيوي هو الحفاظ على درجة الحرارة المثلى. البكتيريا الموجودة في الكتلة الحيوية تكون غير نشطة عند درجات الحرارة المنخفضة. يبدأون في العمل عند درجة حرارة محيطة +30 درجة مئوية. علاوة على ذلك، يحتوي السماد على نوعين من البكتيريا:

تعتبر النباتات المحبة للحرارة التي تتراوح درجات حرارتها من +43 درجة مئوية إلى +52 درجة مئوية هي الأكثر فعالية: حيث تتم معالجة السماد لمدة 3 أيام، ويصل الناتج من 1 لتر من مساحة المفاعل الحيوي المفيد إلى 4.5 لتر من الغاز الحيوي (وهذا هو الطاقة الانتاجية القصوى). لكن الحفاظ على درجة حرارة +50 درجة مئوية يتطلب إنفاقًا كبيرًا للطاقة، وهو أمر غير مربح في كل المناخات. لذلك، غالبًا ما تعمل محطات الغاز الحيوي في درجات حرارة متوسطة. في هذه الحالة، يمكن أن يكون وقت المعالجة من 12 إلى 30 يومًا، ويبلغ العائد حوالي 2 لتر من الغاز الحيوي لكل 1 لتر من حجم المفاعل الحيوي.

يختلف تركيب الغاز حسب المواد الخام وظروف المعالجة، ولكنه تقريباً كما يلي: الميثان - 50-70%، ثاني أكسيد الكربون - 30-50%، ويحتوي أيضاً على كمية صغيرة من كبريتيد الهيدروجين (أقل من 1). %) وكميات صغيرة جدًا من مركبات الأمونيا والهيدروجين والنيتروجين. اعتمادًا على تصميم المصنع، قد يحتوي الغاز الحيوي على كمية كبيرة من بخار الماء، الأمر الذي سيتطلب التجفيف (وإلا فلن يحترق ببساطة). كيف يبدو التركيب الصناعي موضح في الفيديو.

يمكن القول أن هذا مصنع كامل لإنتاج الغاز. ولكن بالنسبة لمزرعة خاصة أو مزرعة صغيرة فإن مثل هذه الكميات عديمة الفائدة. من السهل صنع أبسط مصنع للغاز الحيوي بيديك. لكن السؤال هو: "أين يجب إرسال الغاز الحيوي بعد ذلك؟" وتتراوح حرارة احتراق الغاز الناتج من 5340 كيلو كالوري/م3 إلى 6230 كيلو كالوري/م3 (6.21 - 7.24 كيلووات ساعة/م3). لذلك، يمكن إمداده إلى غلاية غاز لتوليد الحرارة (التدفئة والماء الساخن)، أو إلى منشأة توليد الكهرباء، إلى موقد الغاز، وما إلى ذلك. هذه هي الطريقة التي يستخدم بها فلاديمير راشين، مصمم مصنع الغاز الحيوي، السماد من مزرعة السمان الخاصة به.

اتضح أنه إذا كان لديك على الأقل كمية لا بأس بها من الماشية والدواجن، فيمكنك تلبية احتياجات مزرعتك من الحرارة والغاز والكهرباء بشكل كامل. وإذا قمت بتركيب تركيبات الغاز على السيارات، فسوف توفر الوقود للأسطول أيضًا. بالنظر إلى أن حصة موارد الطاقة في تكلفة الإنتاج تبلغ 70-80٪، فلا يمكنك توفير المال إلا في مفاعل حيوي، ثم كسب الكثير من المال. فيما يلي لقطة شاشة لحساب اقتصادي لربحية مصنع الغاز الحيوي لمزرعة صغيرة (اعتبارًا من سبتمبر 2014). لا يمكن تسمية المزرعة بأنها صغيرة، لكنها بالتأكيد ليست كبيرة أيضًا. نعتذر عن المصطلحات - هذا هو أسلوب المؤلف.

هذا تفصيل تقريبي للتكاليف المطلوبة وخطط الدخل المحتملة لمحطات الغاز الحيوي محلية الصنع

مخططات محطات الغاز الحيوي محلية الصنع

أبسط مخطط لمصنع الغاز الحيوي هو حاوية مغلقة - مفاعل حيوي يُسكب فيه الملاط المحضر. وعليه يوجد فتحة لتحميل السماد وفتحة لتفريغ المواد الخام المعالجة.

أبسط مخطط لمصنع الغاز الحيوي دون أي أجراس وصفارات

الحاوية غير مملوءة بالكامل بالركيزة: يجب أن يظل 10-15٪ من الحجم حرًا لتجميع الغاز. تم تركيب أنبوب مخرج الغاز في غطاء الخزان. نظرا لأن الغاز الناتج يحتوي على كمية كبيرة إلى حد ما من بخار الماء، فلن يحترق في هذا النموذج. ولذلك، فمن الضروري تمريره من خلال ختم الماء لتجفيفه. في هذا الجهاز البسيط، سيتكثف معظم بخار الماء، ويحترق الغاز جيدًا. ثم يُنصح بتنظيف الغاز من كبريتيد الهيدروجين غير القابل للاشتعال وعندها فقط يمكن توصيله إلى حامل الغاز - حاوية لتجميع الغاز. ومن هناك يمكن توزيعه على المستهلكين: تغذيته بغلاية أو فرن غاز. شاهد الفيديو لترى كيفية صنع مرشحات لمصنع الغاز الحيوي بيديك.

يتم وضع المنشآت الصناعية الكبيرة على السطح. وهذا أمر مفهوم من حيث المبدأ - حجم العمل على الأرض كبير جدًا. لكن في المزارع الصغيرة يتم دفن وعاء القبو في الأرض. هذا، أولا، يسمح لك بتقليل تكلفة الحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة، وثانيا، في الفناء الخلفي الخاص هناك بالفعل ما يكفي من جميع أنواع الأجهزة.

يمكن أخذ الحاوية جاهزة أو مصنوعة من الطوب والخرسانة وما إلى ذلك في حفرة محفورة. ولكن في هذه الحالة، سيتعين عليك الاهتمام بضيق الهواء وعدم نفاذه: العملية اللاهوائية - دون الوصول إلى الهواء، لذلك من الضروري إنشاء طبقة لا يمكن اختراقها للأكسجين. تبين أن الهيكل متعدد الطبقات وأن إنتاج مثل هذا المخبأ عملية طويلة ومكلفة. لذلك، فإن دفن الحاوية الجاهزة أرخص وأسهل. في السابق، كانت هذه البراميل معدنية بالضرورة، وغالبا ما تكون مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. اليوم، مع ظهور حاويات PVC في السوق، يمكنك استخدامها. إنها محايدة كيميائيًا، ولها موصلية حرارية منخفضة، وعمر خدمة طويل، وأرخص عدة مرات من الفولاذ المقاوم للصدأ.

لكن مصنع الغاز الحيوي الموصوف أعلاه سيكون له إنتاجية منخفضة. لتنشيط عملية المعالجة، من الضروري الخلط النشط للكتلة الموجودة في القادوس. وبخلاف ذلك، تتشكل قشرة على السطح أو في سمك الركيزة، مما يؤدي إلى إبطاء عملية التحلل، ويتم إنتاج كمية أقل من الغاز عند المخرج. يتم الخلط بأي طريقة متاحة. على سبيل المثال، كما هو موضح في الفيديو. في هذه الحالة، يمكن إجراء أي محرك أقراص.

هناك طريقة أخرى لخلط الطبقات، ولكنها غير ميكانيكية - الباربيتيشن: يتم تغذية الغاز الناتج تحت الضغط إلى الجزء السفلي من الحاوية مع السماد. عند ارتفاعها إلى أعلى، ستكسر فقاعات الغاز القشرة. وبما أنه يتم توفير نفس الغاز الحيوي، فلن تكون هناك تغييرات في ظروف المعالجة. كما لا يمكن اعتبار هذا الغاز استهلاكًا - فسوف ينتهي به الأمر مرة أخرى في خزان الغاز.

كما ذكر أعلاه، يتطلب الأداء الجيد درجات حرارة مرتفعة. لكي لا تنفق الكثير من المال للحفاظ على درجة الحرارة هذه، تحتاج إلى رعاية العزل. ما هو نوع العازل الحراري الذي تختاره، بالطبع، متروك لك، ولكن اليوم الأكثر الأمثل هو رغوة البوليسترين. إنها ليست خائفة من الماء، ولا تتأثر بالفطريات والقوارض، ولها عمر خدمة طويل وأداء عزل حراري ممتاز.

يمكن أن يكون شكل المفاعل الحيوي مختلفًا، لكن الأكثر شيوعًا هو الشكل الأسطواني. إنها ليست مثالية من وجهة نظر تعقيد خلط الركيزة، ولكنها تستخدم في كثير من الأحيان لأن الناس اكتسبوا الكثير من الخبرة في بناء مثل هذه الحاويات. وإذا تم تقسيم هذه الاسطوانة بواسطة قسم، فيمكن استخدامها كخزانتين منفصلتين يتم فيها تحويل العملية في الوقت المناسب. في هذه الحالة، يمكن بناء عنصر التسخين في القسم، وبالتالي حل مشكلة الحفاظ على درجة الحرارة في غرفتين في وقت واحد.

في أبسط نسخة، تكون محطات الغاز الحيوي محلية الصنع عبارة عن حفرة مستطيلة، جدرانها مصنوعة من الخرسانة، ومن أجل إحكامها يتم معالجتها بطبقة من الألياف الزجاجية وراتنجات البوليستر. هذه الحاوية مجهزة بغطاء. إنه غير مريح للغاية للاستخدام: من الصعب تنفيذ التسخين والخلط وإزالة الكتلة المخمرة، ومن المستحيل تحقيق المعالجة الكاملة والكفاءة العالية.

الوضع أفضل قليلاً مع مصانع معالجة سماد الغاز الحيوي في الخنادق. تتميز بحواف مشطوفة، مما يسهل تحميل السماد الطازج. إذا قمت بإجراء الجزء السفلي من المنحدر، فسوف تتحول الكتلة المخمرة إلى جانب واحد بالجاذبية وسيكون من الأسهل تحديدها. في مثل هذه المنشآت، من الضروري توفير العزل الحراري ليس فقط للجدران، ولكن أيضا للغطاء. ليس من الصعب تنفيذ مصنع للغاز الحيوي بيديك. لكن لا يمكن تحقيق المعالجة الكاملة والحد الأقصى لكمية الغاز فيه. حتى مع التدفئة.

لقد تم التعامل مع المسائل الفنية الأساسية، وأنت تعرف الآن عدة طرق لبناء مصنع لإنتاج الغاز الحيوي من السماد. لا تزال هناك فروق دقيقة تكنولوجية.

ما الذي يمكن إعادة تدويره وكيفية تحقيق نتائج جيدة

يحتوي روث أي حيوان على الكائنات الحية اللازمة لمعالجته. لقد تم اكتشاف أن أكثر من ألف كائن حي دقيق مختلف يشارك في عملية التخمير وإنتاج الغاز. تلعب المواد المكونة للميثان الدور الأكثر أهمية. ويعتقد أيضًا أن كل هذه الكائنات الحية الدقيقة توجد بنسب مثالية في روث الماشية. على أية حال، عند معالجة هذا النوع من النفايات مع المواد النباتية، يتم إطلاق أكبر كمية من الغاز الحيوي. ويبين الجدول متوسط ​​البيانات الخاصة بأنواع المخلفات الزراعية الأكثر شيوعاً. يرجى ملاحظة أنه يمكن الحصول على هذه الكمية من إنتاج الغاز في ظل ظروف مثالية.

للحصول على إنتاجية جيدة، من الضروري الحفاظ على رطوبة معينة للركيزة: 85-90٪. لكن يجب استخدام مياه لا تحتوي على مواد كيميائية غريبة. المذيبات والمضادات الحيوية والمنظفات وما إلى ذلك لها تأثير سلبي على العمليات. أيضًا، لكي تتم العملية بشكل طبيعي، يجب ألا يحتوي السائل على أجزاء كبيرة. الحد الأقصى لحجم القطعة: 1*2 سم، أما الأصغر منها فهو الأفضل. لذلك، إذا كنت تخطط لإضافة المكونات العشبية، فأنت بحاجة إلى طحنها.

من المهم للمعالجة الطبيعية في الركيزة الحفاظ على مستوى الرقم الهيدروجيني الأمثل: في حدود 6.7-7.6. عادة ما تكون البيئة ذات حموضة طبيعية، وفي بعض الأحيان فقط تتطور البكتيريا المكونة للحمض بشكل أسرع من البكتيريا المكونة للميثان. ثم تصبح البيئة حمضية، وينخفض ​​إنتاج الغاز. لتحقيق القيمة المثلى، أضف الجير العادي أو الصودا إلى الركيزة.

الآن القليل عن الوقت الذي تستغرقه معالجة السماد. بشكل عام، يعتمد الوقت على الظروف التي تم إنشاؤها، ولكن يمكن أن يبدأ الغاز الأول في التدفق بالفعل في اليوم الثالث بعد بدء التخمير. يحدث تكوين الغاز الأكثر نشاطًا عندما يتحلل السماد بنسبة 30-33٪. لإعطائك إحساسًا بالوقت، لنفترض أنه بعد أسبوعين تتحلل الركيزة بنسبة 20-25%. وهذا هو، على النحو الأمثل، يجب أن تستمر المعالجة لمدة شهر. في هذه الحالة، الأسمدة هي من أعلى مستويات الجودة.

حساب حجم بن للمعالجة

بالنسبة للمزارع الصغيرة، يكون التثبيت الأمثل ثابتًا - ويتم ذلك عندما يتم توفير السماد الطازج بأجزاء صغيرة يوميًا وإزالته في نفس الأجزاء. لكي لا يتم تعطيل العملية، يجب ألا تتجاوز حصة التحميل اليومي 5٪ من الحجم المعالج.

إن التركيبات محلية الصنع لمعالجة السماد وتحويله إلى غاز حيوي ليست قمة الكمال، ولكنها فعالة للغاية

وبناءً على ذلك، يمكنك بسهولة تحديد حجم الخزان المطلوب لمصنع الغاز الحيوي محلي الصنع. من الضروري مضاعفة الحجم اليومي للسماد من مزرعتك (بالفعل في حالة مخففة مع رطوبة 85-90٪) بمقدار 20 (هذا بالنسبة لدرجات الحرارة المتوسطة، بالنسبة لدرجات الحرارة المحبة للحرارة، سيتعين عليك الضرب بمقدار 30). إلى الشكل الناتج تحتاج إلى إضافة 15-20٪ أخرى - مساحة خالية لتجميع الغاز الحيوي تحت القبة. أنت تعرف المعلمة الرئيسية. تعتمد جميع التكاليف ومعلمات النظام الإضافية على مخطط محطة الغاز الحيوي الذي تم اختياره للتنفيذ وكيف ستفعل كل شيء. من الممكن تمامًا الاكتفاء بالمواد المرتجلة، أو يمكنك طلب التثبيت الجاهز. ستتكلف تطويرات المصنع 1.5 مليون يورو، وستكون التركيبات من Kulibins أرخص.

التسجيل القانوني

يجب تنسيق التثبيت مع SES ومفتشية الغاز ورجال الإطفاء. سوف تحتاج:

• المخطط التكنولوجي للتثبيت.
• مخطط تخطيطي للمعدات والمكونات مع الإشارة إلى التركيب نفسه، وموقع تركيب الوحدة الحرارية، وموقع خطوط الأنابيب وأنابيب الطاقة، وتوصيلات المضخات. يجب أن يشير الرسم التخطيطي إلى مانعة الصواعق وطرق الوصول.
• إذا كان التثبيت موجودًا في الداخل، فستكون هناك حاجة أيضًا إلى خطة تهوية، والتي ستوفر على الأقل تبادلًا ثمانية أضعاف لجميع الهواء الموجود في الغرفة.

وكما نرى، لا يمكننا الاستغناء عن البيروقراطية هنا.

وأخيرا، قليلا عن أداء التثبيت. في المتوسط، ينتج مصنع الغاز الحيوي يوميًا كمية من الغاز تبلغ ضعف الحجم المفيد للخزان. أي أن 40 م 3 من الملاط ستنتج 80 م 3 من الغاز يوميًا. سيتم إنفاق ما يقرب من 30٪ على ضمان العملية نفسها (عنصر النفقات الرئيسي هو التدفئة). أولئك. ستحصل عند المخرج على 56 م 3 من الغاز الحيوي يوميًا. وبحسب الإحصائيات، لتغطية احتياجات أسرة مكونة من ثلاثة أفراد ولتدفئة منزل متوسط ​​الحجم، يلزم توفير 10 م3. في صافي الرصيد لديك 46 م3 في اليوم. وهذا مع تثبيت صغير.

نتائج

من خلال استثمار مبلغ معين من المال في إنشاء مصنع للغاز الحيوي (بأيديكم أو على أساس تسليم المفتاح)، فإنك لن تلبي احتياجاتك واحتياجاتك الخاصة بالحرارة والغاز فحسب، بل ستتمكن أيضًا من بيع الغاز، كما وكذلك الأسمدة عالية الجودة الناتجة عن المعالجة.

تكنولوجيا إنتاج الغاز الحيوي. تضمن مجمعات تربية الماشية الحديثة مؤشرات إنتاجية عالية. تتيح الحلول التكنولوجية المستخدمة الامتثال الكامل لمتطلبات المعايير الصحية والنظافة الحالية في مباني المجمعات نفسها.

ومع ذلك، فإن الكميات الكبيرة من السماد السائل المركزة في مكان واحد تخلق مشاكل كبيرة لبيئة المناطق المجاورة للمجمع. على سبيل المثال، يتم تصنيف روث الخنازير الطازج وفضلاتها على أنها نفايات من فئة الخطر 3. تخضع القضايا البيئية لسيطرة السلطات الإشرافية، وتصبح المتطلبات التشريعية بشأن هذه القضايا أكثر صرامة باستمرار.

تقدم Biocomplex حلاً شاملاً للتخلص من السماد السائل، والذي يتضمن المعالجة السريعة في محطات الغاز الحيوي الحديثة (BGU). أثناء عملية المعالجة، تحدث عمليات التحلل الطبيعية للمواد العضوية بشكل متسارع مع إطلاق الغاز بما في ذلك: الميثان، وثاني أكسيد الكربون، والكبريت، وما إلى ذلك. فقط الغاز الناتج لا يتم إطلاقه في الغلاف الجوي، مما يسبب ظاهرة الاحتباس الحراري، ولكن يتم إرساله إلى وحدات توليد الغاز الخاصة (التوليد المشترك) التي تولد الطاقة الكهربائية والحرارية.

الغاز الحيوي - غاز قابل للاشتعال، يتكون أثناء تخمير الميثان اللاهوائي للكتلة الحيوية ويتكون بشكل رئيسي من الميثان (55-75٪) وثاني أكسيد الكربون (25-45٪) وشوائب كبريتيد الهيدروجين والأمونيا وأكاسيد النيتروجين وغيرها (أقل من 1٪).

ويحدث تحلل الكتلة الحيوية نتيجة العمليات الكيميائية والفيزيائية ونشاط الحياة التكافلي لثلاث مجموعات رئيسية من البكتيريا، في حين أن المنتجات الأيضية لبعض مجموعات البكتيريا هي منتجات غذائية لمجموعات أخرى، بتسلسل معين.

المجموعة الأولى هي البكتيريا المحللة، والثانية مكونة للحمض، والثالثة مكونة للميثان.

يمكن استخدام كل من النفايات الصناعية الزراعية العضوية أو النفايات المنزلية والمواد الخام النباتية كمواد خام لإنتاج الغاز الحيوي.

أكثر أنواع النفايات الزراعية شيوعًا المستخدمة لإنتاج الغاز الحيوي هي:

• روث الخنازير والماشية، فضلات الدواجن؛
• بقايا من طاولة تغذية مجمعات الماشية؛
• قمم الخضار.
• حصاد دون المستوى المطلوب من الحبوب والخضروات وبنجر السكر والذرة؛
• اللب ودبس السكر.
• الدقيق، الحبوب المستهلكة، الحبوب الصغيرة، الجرثومة؛
• حبوب البيرة، براعم الشعير، حمأة البروتين؛
• النفايات الناتجة عن إنتاج النشا والشراب؛
• ثفل الفواكه والخضروات؛
• مصل؛
• إلخ.

مصدر المواد الخام	نوع المادة الخام	كمية المواد الخام سنويا م3 (طن)	كمية الغاز الحيوي، م3
1 بقرة حلوب	السماد السائل غير المتناثر
1 خنزير التسمين	السماد السائل غير المتناثر
1 ثور تسمين	القمامة السماد الصلب
1 حصان	القمامة السماد الصلب
100 دجاجة	فضلات جافة
1 هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة	سيلاج الذرة الطازجة
1 هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة	شمندر سكري
1 هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة	سيلاج الحبوب الطازجة
1 هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة	سيلاج العشب الطازج

يمكن أن يختلف عدد الركائز (أنواع النفايات) المستخدمة لإنتاج الغاز الحيوي داخل مصنع واحد للغاز الحيوي (BGU) من واحد إلى عشرة أو أكثر.

يمكن إنشاء مشاريع الغاز الحيوي في قطاع الصناعات الزراعية وفق أحد الخيارات التالية:

• إنتاج الغاز الحيوي من النفايات من مؤسسة منفصلة (على سبيل المثال، السماد من مزرعة الماشية، وتفل قصب السكر من مصنع السكر، والمخلفات من معمل التقطير)؛
• إنتاج الغاز الحيوي على أساس النفايات من مؤسسات مختلفة، مع ربط المشروع بمؤسسة منفصلة أو مصنع مركزي للغاز الحيوي في موقع منفصل؛
• إنتاج الغاز الحيوي مع الاستخدام الأساسي لمحطات الطاقة في محطات الغاز الحيوي الموجودة بشكل منفصل.

إن الطريقة الأكثر شيوعًا لاستخدام الطاقة للغاز الحيوي هي الاحتراق في محركات مكبس الغاز كجزء من نظام الطاقة الحرارية المشتركة المصغر، مما يؤدي إلى إنتاج الكهرباء والحرارة.

يخرج خيارات مختلفة للمخططات التكنولوجية لمحطات الغاز الحيوي- حسب أنواع وعدد أنواع الركائز المستخدمة. إن استخدام التحضير الأولي، في بعض الحالات، يجعل من الممكن تحقيق زيادة في معدل ودرجة تحلل المواد الخام في المفاعلات الحيوية، وبالتالي زيادة في الناتج الإجمالي للغاز الحيوي. في حالة استخدام عدة ركائز ذات خصائص مختلفة، على سبيل المثال، النفايات السائلة والصلبة، يتم تجميعها وإعدادها الأولي (الفصل إلى كسور، الطحن، التسخين، التجانس، المعالجة الكيميائية الحيوية أو البيولوجية، إلخ) بشكل منفصل، وبعد ذلك يتم خلطها قبل تزويدها بالمفاعلات الحيوية، أو يتم توفيرها في تيارات منفصلة.

العناصر الهيكلية الرئيسية لمصنع الغاز الحيوي النموذجي هي:

• نظام لتلقي والتحضير الأولي للركائز.
• نظام نقل الركيزة داخل التثبيت؛
• المفاعلات الحيوية (المخمرات) مع نظام الخلط؛
• نظام تسخين المفاعل الحيوي؛
• نظام لإزالة وتنقية الغاز الحيوي من كبريتيد الهيدروجين وشوائب الرطوبة؛
• صهاريج تخزين الكتلة المتخمرة والغاز الحيوي؛
• نظام للتحكم في البرمجيات وأتمتة العمليات التكنولوجية.

تختلف المخططات التكنولوجية لمحطات الغاز الحيوي اعتمادًا على نوع وعدد الركائز المعالجة، ونوع وجودة المنتجات المستهدفة النهائية، والمعرفة المحددة التي تستخدمها الشركة التي تقدم الحل التكنولوجي، وعدد من العوامل الأخرى. الأكثر شيوعًا اليوم هي المخططات ذات التخمير أحادي المرحلة لعدة أنواع من الركائز، وعادة ما يكون أحدها سمادًا.

مع تطور تقنيات الغاز الحيوي، أصبحت الحلول التقنية المستخدمة أكثر تعقيدًا تجاه المخططات ذات المرحلتين، والتي يتم تبريرها في بعض الحالات بالحاجة التكنولوجية للمعالجة الفعالة لأنواع معينة من الركائز وزيادة الكفاءة الإجمالية لاستخدام حجم العمل المفاعلات الحيوية.

مميزات إنتاج الغاز الحيويهو أنه لا يمكن إنتاجه بواسطة بكتيريا الميثان إلا من مواد عضوية جافة تمامًا. لذلك، فإن مهمة المرحلة الأولى من الإنتاج هي إنشاء خليط من الركيزة التي تحتوي على نسبة عالية من المواد العضوية، وفي نفس الوقت يمكن ضخها. هذه ركيزة تحتوي على مادة جافة بنسبة 10-12٪. يتم تحقيق الحل عن طريق إطلاق الرطوبة الزائدة باستخدام فواصل لولبية.

يأتي السماد السائل من أماكن الإنتاج إلى الخزان، ويتم تجانسه باستخدام خلاط غاطس، ويتم توفيره بواسطة مضخة غاطسة إلى ورشة الفصل في فواصل مثقبة. يتراكم الجزء السائل في خزان منفصل. يتم تحميل الجزء الصلب إلى وحدة تغذية المواد الخام الصلبة.

وفقًا للجدول الزمني لتحميل الركيزة في جهاز التخمير، وفقًا للبرنامج المطور، يتم تشغيل المضخة بشكل دوري، مما يوفر الجزء السائل إلى جهاز التخمير وفي نفس الوقت يتم تشغيل محمل المواد الخام الصلبة. كخيار، يمكن تغذية الجزء السائل إلى محمل المواد الخام الصلبة الذي لديه وظيفة الخلط، ومن ثم يتم تغذية الخليط النهائي إلى جهاز التخمير وفقًا لبرنامج التحميل المطور. يتم ذلك لمنع الإفراط في تناول الركيزة العضوية في جهاز التخمير، لأن هذا يمكن أن يخل بتوازن المواد ويسبب زعزعة استقرار العملية في جهاز التخمير. في الوقت نفسه، يتم أيضًا تشغيل المضخات، حيث يتم ضخ المادة الهضمية من جهاز التخمير إلى جهاز التخمير ومن جهاز التخمير إلى خزان تخزين الهضم (البحيرة) لمنع فيضان جهاز التخمير والمخمر.

يتم خلط كتل الهضم الموجودة في جهاز التخمير وجهاز التخمير لضمان التوزيع الموحد للبكتيريا في كامل حجم الحاويات. تستخدم الخلاطات منخفضة السرعة ذات التصميم الخاص للخلط.

أثناء وجود الركيزة في جهاز التخمير، تطلق البكتيريا ما يصل إلى 80% من إجمالي الغاز الحيوي الذي ينتجه مصنع الغاز الحيوي. يتم إطلاق الجزء المتبقي من الغاز الحيوي في الهاضم.

تلعب درجة حرارة السائل داخل جهاز التخمير والمخمر دورًا مهمًا في ضمان كمية ثابتة من الغاز الحيوي المنطلق. كقاعدة عامة، تستمر العملية في وضع Mesophilic مع درجة حرارة 41-43ᴼС. يتم الحفاظ على درجة حرارة مستقرة باستخدام سخانات أنبوبية خاصة داخل أجهزة التخمير وأجهزة التخمير، بالإضافة إلى العزل الحراري الموثوق للجدران وخطوط الأنابيب. يحتوي الغاز الحيوي الخارج من عملية الهضم على نسبة عالية من الكبريت. تتم تنقية الغاز الحيوي من الكبريت باستخدام بكتيريا خاصة تستعمر سطح المادة العازلة الموضوعة على قبو من العوارض الخشبية داخل المخمرات والمخمرات.

يتراكم الغاز الحيوي في حامل الغاز، الذي يتشكل بين سطح المادة الهاضمة والمواد المرنة عالية القوة التي تغطي جهاز التخمير وجهاز التخمير في الأعلى. تتمتع المادة بالقدرة على التمدد بشكل كبير (دون تقليل القوة)، مما يزيد بشكل كبير من قدرة حامل الغاز عندما يتراكم الغاز الحيوي. لمنع فيضان خزان الغاز وتمزق المواد، يوجد صمام أمان.

بعد ذلك، يدخل الغاز الحيوي إلى محطة التوليد المشترك للطاقة. وحدة التوليد المشترك للطاقة (CGU) هي وحدة يتم فيها توليد الطاقة الكهربائية بواسطة مولدات تعمل بمحركات مكبسية تعمل بالغاز الحيوي. تتميز المولدات المشتركة التي تعمل بالغاز الحيوي باختلافات في التصميم عن محركات مولدات الغاز التقليدية، نظرًا لأن الغاز الحيوي عبارة عن وقود مستنفد للغاية. توفر الطاقة الكهربائية المولدة من المولدات الطاقة للمعدات الكهربائية لوحدة BSU نفسها، ويتم توفير كل شيء أبعد من ذلك للمستهلكين القريبين. طاقة السائل المستخدم لتبريد المولدات المشتركة هي الطاقة الحرارية المولدة مطروحًا منها الفاقد في أجهزة الغلايات. يتم استخدام الطاقة الحرارية المولدة جزئيًا لتسخين المخمرات والمخمرات، ويتم إرسال الجزء المتبقي أيضًا إلى المستهلكين القريبين. يدخل

من الممكن تركيب معدات إضافية لتنقية الغاز الحيوي إلى مستوى الغاز الطبيعي، إلا أن هذه المعدات باهظة الثمن ولا تستخدم إلا إذا كان الغرض من محطة الغاز الحيوي ليس إنتاج الطاقة الحرارية والكهربائية، بل إنتاج الوقود اللازم لتشغيلها. محركات مكبس الغاز. تقنيات تنقية الغاز الحيوي التي أثبتت جدواها والأكثر استخدامًا هي الامتصاص المائي، والامتزاز المضغوط، والترسيب الكيميائي، وفصل الغشاء.

تعتمد كفاءة الطاقة في محطات توليد الطاقة بالغاز الحيوي إلى حد كبير على التكنولوجيا والمواد وتصميم الهياكل الرئيسية المختارة، وكذلك على الظروف المناخية في المنطقة التي تقع فيها. يبلغ متوسط ​​استهلاك الطاقة الحرارية لتسخين المفاعلات الحيوية في منطقة مناخية معتدلة 15-30% من الطاقة المولدة بواسطة المولدات المشتركة (الإجمالي).

تبلغ كفاءة الطاقة الإجمالية لمجمع الغاز الحيوي مع محطة طاقة حرارية تعمل بالغاز الحيوي 75-80%. في الحالة التي لا يمكن فيها استهلاك كل الحرارة الواردة من محطة التوليد المشترك للطاقة أثناء إنتاج الكهرباء (وهو وضع شائع بسبب نقص مستهلكات الحرارة الخارجية)، يتم إطلاقها في الغلاف الجوي. وفي هذه الحالة، تبلغ كفاءة الطاقة لمحطة الطاقة الحرارية للغاز الحيوي 35% فقط من إجمالي طاقة الغاز الحيوي.

يمكن أن تختلف مؤشرات الأداء الرئيسية لمحطات الغاز الحيوي بشكل كبير، وهو ما يتم تحديده إلى حد كبير من خلال الركائز المستخدمة، واللوائح التكنولوجية المعتمدة، والممارسات التشغيلية، والمهام التي يؤديها كل مصنع على حدة.

لا تستغرق عملية معالجة السماد أكثر من 40 يومًا. إن المادة المهضومة التي يتم الحصول عليها نتيجة للمعالجة عديمة الرائحة وهي سماد عضوي ممتاز، حيث تم تحقيق أعلى درجة من تمعدن العناصر الغذائية التي تمتصها النباتات.

عادة ما يتم فصل الهاضم إلى أجزاء سائلة وصلبة باستخدام فواصل لولبية. يتم إرسال الجزء السائل إلى البحيرات حيث يتم تجميعه حتى فترة التطبيق على التربة. يستخدم الجزء الصلب أيضًا كسماد. إذا تم تطبيق المزيد من التجفيف والتحبيب والتعبئة على الجزء الصلب، فسيكون مناسبًا للتخزين والنقل على المدى الطويل عبر مسافات طويلة.

إنتاج واستخدام الطاقة من الغاز الحيويله عدد من المزايا التي بررتها وأكدتها الممارسة العالمية، وهي:

1. مصدر الطاقة المتجددة (RES). وتستخدم الكتلة الحيوية المتجددة لإنتاج الغاز الحيوي.
2. تسمح المجموعة الواسعة من المواد الخام المستخدمة لإنتاج الغاز الحيوي ببناء محطات الغاز الحيوي في كل مكان تقريبًا في المناطق التي يتركز فيها الإنتاج الزراعي والصناعات المرتبطة بالتكنولوجيا.
3. تعدد استخدامات طرق استخدام الطاقة من الغاز الحيوي، سواء لإنتاج الطاقة الكهربائية و/أو الحرارية في مكان تكوينها، وفي أي منشأة متصلة بشبكة نقل الغاز (في حالة إمداد هذه الشبكة بالغاز الحيوي المنقى). )، وكذلك وقود السيارات.
4. إن استقرار إنتاج الكهرباء من الغاز الحيوي على مدار العام يجعل من الممكن تغطية الأحمال القصوى في الشبكة، بما في ذلك في حالة استخدام مصادر الطاقة المتجددة غير المستقرة، على سبيل المثال، محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
5. خلق فرص العمل من خلال تشكيل سلسلة سوقية من موردي الكتلة الحيوية إلى العاملين في مرافق الطاقة.
6. تقليل التأثير السلبي على البيئة من خلال إعادة تدوير النفايات وتحييدها من خلال التخمير المتحكم فيه في مفاعلات الغاز الحيوي. تعد تقنيات الغاز الحيوي إحدى الطرق الرئيسية والأكثر عقلانية لتحييد النفايات العضوية. تعمل مشاريع إنتاج الغاز الحيوي على تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي.
7. يتجلى التأثير الزراعي لاستخدام الكتلة المخمرة في مفاعلات الغاز الحيوي في الحقول الزراعية في تحسين بنية التربة وتجديدها وزيادة خصوبتها من خلال إدخال العناصر الغذائية ذات الأصل العضوي. إن تطوير سوق الأسمدة العضوية، بما في ذلك الأسمدة المعالجة بكميات كبيرة في مفاعلات الغاز الحيوي، سوف يساهم في المستقبل في تطوير سوق المنتجات الزراعية الصديقة للبيئة وزيادة قدرتها التنافسية.

التكاليف الاستثمارية المقدرة للوحدة

BGU 75 كيلووات. ~ 9.000 يورو/كيلو.

BGU 150 كيلووات. ~ 6.500 يورو/كيلو.

بي جي يو 250 كيلووات. ~ 6.000 يورو/كيلو.

BGU مكرر 500 كيلووات. ~ 4.500 يورو/كيلو.

بي جي يو 1 ميجاويل. ~ 3.500 يورو/كيلو.

ولا يمكن للطاقة الكهربائية والحرارية المولدة أن تلبي احتياجات المجمع فحسب، بل أيضا البنية التحتية المجاورة. علاوة على ذلك، فإن المواد الخام لمحطات الغاز الحيوي مجانية، مما يضمن كفاءة اقتصادية عالية بعد فترة الاسترداد (4-7 سنوات). تكلفة الطاقة المولدة في محطات توليد الطاقة بالغاز الحيوي لا تزيد بمرور الوقت، بل على العكس من ذلك، تنخفض.

يختلف تكوين الغاز الحيوي اعتمادًا على كيفية الحصول عليه والمواد الخام المستخدمة فيه. يتم إنتاج الغاز الحيوي الأكثر استقرارًا باستخدام محطات الغاز الحيوي من خلال تخمير المواد الخام تحت تأثير البكتيريا. وتستخدم النفايات العضوية، وكذلك القمامة والنفايات النباتية كمواد خام. تشارك البكتيريا المتحللة والحمضية والميثان في تحلل الميثان في كتلة المادة الخام. في عملية تحلل المواد العضوية إلى دهون وسكريات وأحماض أمينية، يتفاعل الغاز الحيوي مع البكتيريا الميثانوجينية.

والغاز البيولوجي الناتج هو خليط من الغازات، النسبة الأكبر منها هي غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون. وبالإضافة إلى هذه الغازات، تحتوي التركيبة على الهيدروجين وكبريتيد الهيدروجين وغيرها. يمكن أن يكون الغاز الحيوي عبارة عن ميثان حيوي أو هيدروجين حيوي. الميثان الحيوي هو نظير للغاز الطبيعي. يعتمد على الميثان. وتختلف نسبة كل غاز.

تقريبًا تكون مكونات الغاز الحيوي بالنسب التالية:

• الميثان 40-70 بالمائة؛
• ثاني أكسيد الكربون 30-60 بالمائة؛
• كبريتيد الهيدروجين 0-3 بالمائة؛
• الهيدروجين 0-1 بالمائة؛
• الغازات الأخرى 1-5 بالمائة.

تعتمد جودة الغاز الحيوي بشكل مباشر على جودة وتكوين الكتلة الحيوية. تنتج مكونات الكربوهيدرات في الركيزة الخام كمية أقل من الميثان مقارنة بالبروتينات والدهون. على سبيل المثال، تحتوي الذرة على الكثير من الكربوهيدرات، ولا يمكن الحصول منها على أكثر من 53 بالمائة من غاز الميثان. المواد الخام التي تحتوي على المزيد من الدهون ستنتج نسبة عالية من الميثان في الغاز الحيوي، وبالتالي تزيد من قيمته من حيث الطاقة. لكن الدهون الزائدة تؤدي إلى تثبيط عملية تكوين الغاز الحيوي وحتى توقفها تمامًا، لذلك يجب مراقبة تركيبة المواد الخام بانتظام. إن محتوى الميثان بنسبة ستين بالمائة يجعل الغاز الحيوي وقودًا قيمًا. الميثان عديم اللون والرائحة، وأخف من الهواء، وغير سام. وعندما يتم حرقه ينتج بخار الماء وثاني أكسيد الكربون. في محطات الغاز الحيوي ذات المرحلة الواحدة، يتم تحلل المواد الخام في جهاز تخمير واحد، وبالتالي فإن الغاز الحيوي عبارة عن خليط غاز. تتيح التركيبات ذات المرحلتين إزالة الغازات غير المهمة في المرحلة الأولى، وفي الثانية الحصول على غاز يحتوي على نسبة عالية من الميثان (أكثر من سبعين بالمائة).

بالإضافة إلى الميثان وثاني أكسيد الكربون، يشتمل الغاز البيولوجي على كبريتيد الهيدروجين، الذي له تأثير عدواني على المعدات والأسطوانات والشعلات. الكلور والفلور عدوانيان أيضًا. ولذلك، لا يتم توفير تكنولوجيا لإزالة كبريتيد الهيدروجين والهيدروكربونات التي تحتوي على الهالوجينات. الغاز البيولوجي الذي لا يحتوي على الكبريت ليس له رائحة مميزة تقريبًا. وغياب الهيدروكربونات التي تحتوي على الكلور والفلور يجعل الغاز أقل عدوانية. لنقل الغاز الحيوي، يُنصح بضغطه أو تسييله. قبل التسييل أو الضغط، يتم تنظيف الغاز بالكامل من الشوائب وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.

تسمح تركيبة الغاز الحيوي باستخدامه كمصدر غير تقليدي للطاقة، ويمنع إنتاجه زيادة محتوى غاز الميثان في الغلاف الجوي، وهو أمر مهم من الناحية البيئية.

يوم جيد للجميع! يواصل هذا المنشور موضوع الطاقة البديلة لك. سأخبرك فيه عن الغاز الحيوي واستخدامه لتدفئة المنزل والطهي. هذا الموضوع هو الأكثر إثارة للاهتمام للمزارعين الذين لديهم إمكانية الوصول إلى مجموعة متنوعة من المواد الخام للحصول على هذا النوع من الوقود. دعونا أولاً نفهم ما هو الغاز الحيوي ومن أين يأتي.

من أين يأتي الغاز الحيوي ومما يتكون؟

الغاز الحيوي هو غاز قابل للاشتعال ينشأ كمنتج للنشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة في وسط غذائي. يمكن أن تكون هذه الوسيلة الغذائية عبارة عن سماد أو سيلاج يتم وضعه في قبو خاص. في هذا المخبأ، الذي يسمى المفاعل، يتم تشكيل الغاز الحيوي. سيتم ترتيب الجزء الداخلي للمفاعل على النحو التالي:

لتسريع عملية تخمير الكتلة الحيوية، يجب تسخينها. للقيام بذلك، يمكن استخدام عنصر التسخين أو المبادل الحراري المتصل بأي غلاية تسخين. يجب ألا ننسى العزل الحراري الجيد لتجنب تكاليف الطاقة غير الضرورية للتدفئة. بالإضافة إلى التسخين، يجب تحريك كتلة التخمير. وبدون ذلك، يمكن تقليل كفاءة التثبيت بشكل كبير. يمكن أن يكون الخلط يدويًا أو ميكانيكيًا. كل هذا يتوقف على الميزانية أو الوسائل التقنية المتاحة. أهم شيء في المفاعل هو الحجم! إن المفاعل الصغير ببساطة غير قادر فيزيائياً على إنتاج كمية كبيرة من الغاز.

يعتمد التركيب الكيميائي للغاز بقوة على العمليات التي تحدث في المفاعل. في أغلب الأحيان، تحدث عملية تخمير الميثان هناك، مما يؤدي إلى تكوين غاز يحتوي على نسبة عالية من الميثان. ولكن بدلا من تخمير الميثان، قد تحدث عملية تكوين الهيدروجين. لكن في رأيي، الهيدروجين ليس ضروريًا للمستهلك العادي، بل وربما يكون خطيرًا. فقط تذكر وفاة منطاد هيندنبورغ. الآن دعونا نتعرف على الغاز الحيوي الذي يمكن الحصول عليه منه.

ما الذي يمكنك الحصول عليه من الغاز الحيوي؟

يمكن إنتاج الغاز من أنواع مختلفة من الكتلة الحيوية. دعونا ندرجها في شكل قائمة:

• نفايات إنتاج الغذاء - يمكن أن تكون نفايات الذبح أو إنتاج الألبان. النفايات المناسبة من إنتاج زيت عباد الشمس أو بذرة القطن. هذه ليست قائمة كاملة، ولكنها كافية لنقل الجوهر. ينتج هذا النوع من المواد الخام أعلى محتوى من غاز الميثان (يصل إلى 85%).
• المحاصيل الزراعية – في بعض الحالات، تتم زراعة أنواع خاصة من النباتات لإنتاج الغاز. على سبيل المثال، الذرة السيلاج أو الأعشاب البحرية مناسبة لهذا الغرض. تبلغ نسبة محتوى الميثان في الغاز حوالي 70%.
• غالبًا ما يستخدم السماد في مزارع الماشية الكبيرة. عادة لا تتجاوز نسبة الميثان في الغاز عند استخدام السماد كمادة خام 60٪، والباقي سيكون ثاني أكسيد الكربون وقليلا من كبريتيد الهيدروجين والأمونيا.

رسم تخطيطي لتركيب الغاز الحيوي.

من أجل فهم أفضل لكيفية عمل محطة الغاز الحيوي، دعونا ننظر إلى الشكل التالي:

تمت مناقشة تصميم المفاعل الحيوي أعلاه، لذلك لن نتحدث عنه. دعونا نلقي نظرة على المكونات الأخرى للتثبيت:

• جهاز استقبال النفايات هو نوع من الحاويات التي تقع فيها المواد الخام في المرحلة الأولى. في ذلك، يمكن خلط المواد الخام بالماء وسحقها.
• المضخة (بعد مستقبل النفايات) هي مضخة برازية، يتم من خلالها ضخ الكتلة الحيوية داخل المفاعل.
• الغلاية عبارة عن غلاية تسخين تستخدم أي وقود، وهي مصممة لتسخين الكتلة الحيوية داخل المفاعل.
• المضخة (بجانب المرجل) هي مضخة دوران.
• "الأسمدة" عبارة عن حاوية تسقط فيها الحمأة المتخمرة. ويمكن استخدامه، كما هو واضح من السياق، كسماد.
• الفلتر هو جهاز يتم فيه ضبط الغاز الحيوي. يقوم الفلتر بإزالة الغازات الزائدة والرطوبة.
• ضاغط - يضغط الغاز.
• تخزين الغاز عبارة عن خزان مغلق يمكن تخزين الغاز الجاهز للاستخدام فيه للمدة المطلوبة.

الغاز الحيوي لمنزل خاص.

يفكر العديد من أصحاب المزارع الصغيرة في استخدام الغاز الحيوي لتلبية الاحتياجات الداخلية. ولكن بعد أن تعلمت بمزيد من التفاصيل حول كيفية عمل كل شيء، فإن معظمهم يتخلون عن هذه الفكرة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن معدات معالجة السماد أو السيلاج تكلف الكثير من المال، وقد يكون إنتاج الغاز (اعتمادًا على المواد الخام) صغيرًا. وهذا بدوره يجعل تركيب المعدات غير مربح. عادة، يقوم المزارعون بتركيب منشآت بدائية تعمل على السماد الطبيعي للمنازل الخاصة. في أغلب الأحيان، يكونون قادرين فقط على توفير الغاز للمطبخ وغلاية غاز مثبتة على الحائط منخفضة الطاقة. في الوقت نفسه، سيتعين إنفاق الكثير من الطاقة على العملية التكنولوجية نفسها - على التدفئة والضخ وتشغيل الضاغط. لا يمكن أيضًا استبعاد المرشحات باهظة الثمن من العرض.

بشكل عام، المغزى هنا هو: كلما كان التثبيت نفسه أكبر، كلما كان تشغيله أكثر ربحية. ولكن بالنسبة لظروف المنزل، يكون هذا مستحيلًا دائمًا. ولكن هذا لا يعني أنه لا أحد يقوم بالتركيبات المنزلية. أقترح عليك مشاهدة الفيديو التالي لترى كيف يبدو الأمر باستخدام المواد المرتجعة:

ملخص.

يعد الغاز الحيوي طريقة ممتازة لإعادة تدوير النفايات العضوية بشكل مفيد. والناتج هو الوقود والأسمدة المفيدة على شكل حمأة متخمرة. تعمل هذه التقنية بكفاءة أكبر كلما زاد حجم المواد الخام المعالجة. تتيح التقنيات الحديثة زيادة إنتاج الغاز بشكل كبير من خلال استخدام المحفزات الخاصة والكائنات الحية الدقيقة. العيب الرئيسي لكل هذا هو ارتفاع سعر المتر المكعب. بالنسبة للأشخاص العاديين، غالبًا ما يكون شراء الغاز في أسطوانات أرخص بكثير من بناء محطة لمعالجة النفايات. ولكن، بالطبع، هناك استثناءات لجميع القواعد، لذلك قبل أن تقرر التحول إلى الغاز الحيوي، فإن الأمر يستحق حساب سعر المتر المكعب وفترة الاسترداد. هذا كل شيء الآن، اكتب الأسئلة في التعليقات

منشآت جديدة. تخيل الألمان، الذين سكنوا الأراضي الرطبة في حوض إلبه، التنانين في الأخشاب الطافية في المستنقع. لقد اعتقدوا أن الغاز القابل للاشتعال المتراكم في حفر المستنقعات كان عبارة عن رائحة كريهة لرائحة تنين التنين. لإرضاء التنين، تم إلقاء التضحيات وبقايا الطعام في المستنقع. اعتقد الناس أن التنين يأتي ليلاً وأنفاسه تبقى في الحفر. وتوصل الألمان إلى فكرة خياطة المظلات من الجلد، وتغطية المستنقع بها، وتحويل الغاز عبر الأنابيب الجلدية إلى منزلهم وحرقه لأغراض الطهي. وهذا أمر مفهوم، لأنه كان من الصعب العثور على الحطب الجاف، وقام غاز المستنقعات (الغاز الحيوي) بحل المشكلة بشكل مثالي. لقد تعلمت البشرية استخدام الغاز الحيوي منذ وقت طويل. في الصين، يعود تاريخها إلى 5 آلاف سنة، وفي الهند - 2 ألف سنة.

لم تتغير طبيعة العملية البيولوجية لتحلل المواد العضوية مع تكوين الميثان على مدى آلاف السنين الماضية. لكن العلوم والتكنولوجيا الحديثة خلقت معدات وأنظمة تجعل هذه التقنيات "القديمة" فعالة من حيث التكلفة ولها نطاق واسع من التطبيقات.

الغاز الحيوي- الغاز الناتج عن تخمير الميثان للكتلة الحيوية. يحدث تحلل الكتلة الحيوية تحت تأثير ثلاثة أنواع من البكتيريا.

مصنع الغاز الحيوي– تركيب لإنتاج الغاز الحيوي وغيره من المنتجات الثانوية القيمة عن طريق معالجة النفايات الناتجة عن الإنتاج الزراعي وصناعة الأغذية والخدمات البلدية.

يتميز إنتاج الغاز الحيوي من النفايات العضوية بالميزات الإيجابية التالية:

• تتم المعالجة الصحية لمياه الصرف الصحي (خاصة مياه الصرف الصحي الحيوانية والبلدية)، ويتم تقليل محتوى المواد العضوية بما يصل إلى 10 مرات؛
• تتيح المعالجة اللاهوائية لمخلفات الماشية ومخلفات المحاصيل والحمأة المنشطة الحصول على أسمدة معدنية جاهزة للاستخدام تحتوي على نسبة عالية من مكونات النيتروجين والفوسفور (على عكس الطرق التقليدية لإعداد الأسمدة العضوية باستخدام طرق التسميد، والتي تفقد ما يصل إلى 30-40% نيتروجين)؛
• مع تخمير الميثان، هناك كفاءة عالية (80-90٪) في تحويل طاقة المواد العضوية إلى غاز حيوي؛
• يمكن استخدام الغاز الحيوي بكفاءة عالية لتوليد الحرارة والكهرباء، وكذلك الوقود لمحركات الاحتراق الداخلي؛
• يمكن إنشاء محطات الغاز الحيوي في أي منطقة من البلاد ولا تتطلب إنشاء خطوط أنابيب غاز باهظة الثمن وبنية تحتية معقدة؛
• يمكن لمحطات الغاز الحيوي أن تحل جزئيًا أو كليًا محل الغلايات الإقليمية القديمة وتوفر الكهرباء والحرارة للقرى والبلدات والبلدات الصغيرة المجاورة.

الفوائد التي يحصل عليها صاحب مصنع الغاز الحيوي

مباشر

• إنتاج الغاز الحيوي (الميثان).
• إنتاج الكهرباء والحرارة
• إنتاج الأسمدة الصديقة للبيئة

غير مباشر

• الاستقلال عن الشبكات المركزية، وتعريفات الاحتكارات الطبيعية، والاكتفاء الذاتي الكامل من الكهرباء والحرارة
• حل جميع المشاكل البيئية للمؤسسة
• انخفاض كبير في تكاليف الدفن والإزالة والتخلص من النفايات
• إمكانية الإنتاج الخاص لوقود السيارات
• تخفيض تكاليف الموظفين

يساعد إنتاج الغاز الحيوي على منع انبعاثات غاز الميثان في الغلاف الجوي. الميثان له تأثير دفيئة أكبر 21 مرة من ثاني أكسيد الكربون ويبقى في الغلاف الجوي لمدة 12 عامًا. إن احتجاز غاز الميثان هو أفضل وسيلة قصيرة الأمد لمنع الانحباس الحراري العالمي.

يتم استخدام السماد المعالج والنفايات الأخرى كسماد في الزراعة. وهذا يقلل من استخدام الأسمدة الكيماوية ويقلل من الحمل على المياه الجوفية.

ويستخدم الغاز الحيوي كوقود لإنتاج الكهرباء أو الحرارة أو البخار، أو كوقود للمركبات.

يمكن تركيب محطات الغاز الحيوي كمحطات لمعالجة مياه الصرف الصحي في المزارع ومزارع الدواجن ومصانع التقطير ومصانع السكر ومصانع تجهيز اللحوم. يمكن لمصنع الغاز الحيوي أن يحل محل مصنع بيطري وصحي، أي يمكن إعادة تدوير الجيف إلى غاز حيوي بدلاً من إنتاج وجبة اللحوم والعظام.

من بين الدول الصناعية، تحتل الدنمارك المكانة الرائدة في إنتاج واستخدام الغاز الحيوي من حيث المؤشرات النسبية - حيث يحتل الغاز الحيوي ما يصل إلى 18٪ من إجمالي رصيد الطاقة لديها. من حيث القيمة المطلقة، تحتل ألمانيا مكانة رائدة في عدد المنشآت المتوسطة والكبيرة - 8000 ألف وحدة. في أوروبا الغربية، يتم تسخين ما لا يقل عن نصف مزارع الدواجن بالغاز الحيوي.

وفي الهند وفيتنام ونيبال وبلدان أخرى، يجري بناء محطات صغيرة للغاز الحيوي (عائلية واحدة). ويستخدم الغاز الناتج فيها في الطهي.

يوجد أكبر عدد من مصانع الغاز الحيوي الصغيرة في الصين - أكثر من 10 ملايين (في نهاية التسعينيات). وتنتج حوالي 7 مليارات متر مكعب من الغاز الحيوي سنويًا، مما يوفر الوقود لحوالي 60 مليون مزارع. وفي نهاية عام 2006، كان هناك بالفعل حوالي 18 مليون مصنع للغاز الحيوي تعمل في الصين. استخدامها يجعل من الممكن استبدال 10.9 مليون طن من مكافئ الوقود.

تنتج شركتا فولفو وسكانيا حافلات مزودة بمحركات الغاز الحيوي. تستخدم هذه الحافلات بنشاط في مدن سويسرا: برن وبازل وجنيف ولوسيرن ولوزان. وفقاً لتوقعات جمعية صناعة الغاز السويسرية، بحلول عام 2010، سيتم تشغيل 10% من السيارات السويسرية بالغاز الحيوي.

في بداية عام 2009، قامت بلدية أوسلو بتحويل 80 حافلة المدينة إلى الغاز الحيوي. وتتراوح تكلفة الغاز الحيوي بين 0.4 و0.5 يورو لكل لتر من مكافئ البنزين. وبعد الانتهاء بنجاح من الاختبارات، سيتم تحويل 400 حافلة إلى الغاز الحيوي.

محتمل

تتراكم في روسيا سنوياً ما يصل إلى 300 مليون طن من النفايات العضوية الجافة المكافئة: 250 مليون طن في الإنتاج الزراعي، و50 مليون طن في شكل نفايات منزلية. ويمكن استخدام هذه النفايات كمواد خام لإنتاج الغاز الحيوي. يمكن أن يصل الحجم المحتمل للغاز الحيوي المنتج سنويًا إلى 90 مليار متر مكعب.

هناك ما يقرب من 8.5 مليون بقرة يتم تربيتها في الولايات المتحدة. وسيكون الغاز الحيوي الناتج من روثهم كافياً لتزويد مليون سيارة بالوقود.

وتقدر إمكانات صناعة الغاز الحيوي الألمانية بنحو 100 مليار كيلووات ساعة من الطاقة بحلول عام 2030، وهو ما سيمثل حوالي 10٪ من استهلاك الطاقة في البلاد.

اعتبارًا من 1 فبراير 2009، يوجد في أوكرانيا 8 منشآت مجمعة للصناعات الزراعية لإنتاج الغاز الحيوي قيد التشغيل وفي مرحلة التشغيل. وهناك 15 مشروعًا آخر لمصنع الغاز الحيوي في مرحلة التطوير. على وجه الخصوص، في الفترة 2009-2010. ومن المخطط إدخال إنتاج الغاز الحيوي في 10 مصانع تقطير، مما سيسمح للشركات بتقليل استهلاك الغاز الطبيعي بنسبة 40٪.

على أساس المواد