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Anlagen zur Biogasproduktion

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Anlagen zur Biogasproduktion

Was ist Biogas?
In jüngster Zeit wurde mehr und mehr Aufmerksamkeit von nicht-traditionellen, aus technischer Sicht, Energiequellen: Sonnenstrahlung, Meer Gezeiten und Wellen und vieles mehr angezogen. Einige von ihnen, wie der Wind, wurden in der Vergangenheit weit verbreitet, und heute erleben sie eine zweite Geburt. Einer der "vergessenen" Arten von Rohstoffen ist Biogas, das im alten China verwendet wurde und in unserer Zeit wieder "offen" wurde.
Was ist Biogas? Dieser Begriff bezieht sich auf ein gasförmiges Produkt, das als anaerobes erhalten wird, dh ohne Zugang zu Luft, Fermentation (Ligation) von organischen Substanzen verschiedener Herkunft. In jedem Bauernbau während des Jahres wird eine erhebliche Menge Dünger gesammelt, Pflanzenblätter, verschiedene Abfälle. Normalerweise werden sie nach der Zersetzung als organischer Dünger verwendet. Allerdings wissen nur wenige Menschen, wie viel Biogas und Hitze während der Fermentation freigesetzt wird. Aber auch diese Energie kann den Dorfbewohnern einen guten Job machen.

Biogas ist eine Mischung aus Gasen. Die Hauptkomponenten sind Methan (CH4) - 55-70% und Kohlendioxid (CO2) - 28-43% und auch in sehr geringen Mengen andere Gase, zB - Schwefelwasserstoff (H2S).
Im Durchschnitt produziert 1 kg organische Substanz, biologisch abbaubar um 70%, 0,18 kg Methan, 0,32 kg Kohlendioxid, 0,2 kg Wasser und 0,3 kg eines unlöslichen Rückstandes.
Faktoren, die die Produktion von Biogas beeinflussen.
Da die Zersetzung von organischen Abfällen aufgrund der Aktivität bestimmter Arten von Bakterien auftritt, hat die Umwelt einen signifikanten Einfluss auf sie. So hängt die Menge des erzeugten Gases in hohem Maße von der Temperatur ab: je wärmer, desto höher die Geschwindigkeit und der Grad der Fermentation von organischen Rohstoffen. Deshalb sind die ersten Biogasanlagen in Ländern mit einem warmen Klima erschienen. Die Verwendung einer zuverlässigen Wärmedämmung und manchmal auch von beheiztem Wasser ermöglicht es, den Bau von Biogasgeneratoren in Gebieten zu beherrschen, in denen die Temperatur im Winter auf -20 ° C sinkt. Es gibt bestimmte Anforderungen an Rohstoffe: Es sollte für die Entwicklung von Bakterien geeignet sein, biologisch abbaubare organische Stoffe und in großen Mengen Wasser (90-94%) enthalten. Es ist wünschenswert, dass das Medium neutral ist und ohne Substanzen, die die Wirkung von Bakterien stören: zum Beispiel Seife, Waschpulver, Antibiotika.

Zur Herstellung von Biogas können Sie Betriebs- und Hausmüll, Gülle, Abwasser usw. verwenden. Bei der Fermentation wird die Flüssigkeit im Tank in drei Fraktionen aufgeteilt. Obere - eine Kruste aus großen Partikeln, die durch aufsteigende Gasblasen mitgerissen werden, nach einer Weile ganz stabil werden und die Freisetzung von Biogas verhindern. Die Flüssigkeit sammelt sich im mittleren Teil des Fermenters an, und die untere, schlammartige Fraktion fällt aus.
Bakterien sind am aktivsten in der mittleren Zone. Daher muss der Inhalt des Tanks periodisch gemischt werden - mindestens einmal am Tag und vorzugsweise - bis zu sechsmal. Das Rühren kann mittels mechanischer Vorrichtungen, durch hydraulische Mittel (Rückführung unter der Wirkung der Pumpe) unter dem Druck des Pneumatiksystems (teilweises Recycling von Biogas) oder durch verschiedene Selbstregeverfahren durchgeführt werden.
Anlagen zur Biogasproduktion
In Rumänien sind Biogasgeneratoren weit verbreitet. Eine der ersten Einzelinstallationen (Abb. 1A) wurde im Dezember 1982 in Betrieb genommen. Seitdem hat es erfolgreich Gas an drei benachbarte Familien geliefert, die jeweils einen herkömmlichen Gaskocher mit drei Brennern und einem Ofen haben. Der Fermenter befindet sich in einer Grube mit einem Durchmesser von ca. 4 m und einer Tiefe von 2 m (Volumen ca. 21 m3), die von innen mit Dachbahnen verlegt wird, zweimal geschweißt: zuerst durch Elektroschweißen und dann für Zuverlässigkeit Gas. Für den Korrosionsschutz ist die Innenfläche des Behälters mit Harz bedeckt. Auf der Außenseite des Oberkanten des Fermenters ist eine Ringnut aus Beton mit einer Tiefe von etwa 1 m, die die Funktion einer Wasserabdichtung erfüllt, hergestellt; In dieser mit Wasser gefüllten Nut wird der senkrechte Teil der Glocke, der den Vorratsbehälter schließt, gleitend.
Die Glocke ist ca. 2,5 m hoch - sie besteht aus Stahlblech von zwei Millimetern. Im oberen Teil davon wird Gas gesammelt.
Der Autor dieses Projektes wählte die Möglichkeit, Gas im Unterschied von anderen Anlagen mit einem Rohr im Inneren des Fermenters zu sammeln und mit drei unterirdischen Zweigen - zu drei Bauernhöfen. Darüber hinaus fließt das Wasser in der Nut der hydraulischen Dichtung, was Vereisung im Winter verhindert. Der Fermenter wird mit ca. 12 m3 frischem Dünger beladen, über den Kuhurin ausgießt (ohne Wasserzusatz, der Generator beginnt 7 Tage nach dem Füllen.






Eine ähnliche Anordnung hat eine weitere Installation (1B). Der Fermenter ist in einer Grube mit einem quadratischen Querschnitt von 2x2 und einer Tiefe von ca. 2,5 m gefertigt. Die Grube ist mit 10-12 cm dicken Stahlbetonplatten ausgekleidet, mit Zement verputzt und mit einem Harz zum Abdichten bedeckt. Die Rille der Wasserabdichtung mit einer Tiefe von ca. 50 cm ist auch Beton, die Glocke ist aus Dacheisen geschweißt und kann auf vier "Ohren" entlang vier vertikalen Führungen, die auf einem Betontank montiert sind, frei gleiten. Die Höhe der Glocke beträgt etwa 3 m, von denen 0,5 m in die Nut eingetaucht sind.
Bei der ersten Füllung wurden 8 m3 frischer Kuhmist in den Fermenter geladen und etwa 400 Liter Kuhurin wurden aufgefüllt. Nach 7-8 Tagen hat die Anlage den Besitzern bereits voll mit Gas versorgt.

Ein ähnlicher Generator hat einen Biogasgenerator, der für die Aufnahme von 6 m3 gemischten Dünger (von Kühen, Schafen und Schweinen) ausgelegt ist. Das war genug, um den normalen Betrieb des Gaskochers mit drei Brennern und einem Ofen zu gewährleisten.

Eine weitere Installation unterscheidet sich von jedem anderen konstruktiven Detail: Drei große Traktorkammern, die mit einem T-Schlauch verbunden sind, sind mit dem Fermenter verbunden, verbunden (Bild 2). In der Nacht, wenn Biogas nicht verwendet wird und sich unter der Glocke ansammelt, besteht die Gefahr, dass diese durch Überdruck umstürzen wird. Der Gummispeicher dient als zusätzliches Reservoir. Fermenter Größe 2h2x1,5 m reicht für den Betrieb von zwei Brennern, und mit einer Erhöhung der Nutzfläche der Anlage auf 1 m3, können Sie die Menge an Biogas, ausreichend für die Heizung des Hauses.
Die Besonderheit dieser Variante der Anlage ist eine Glocke 138 cm hoch und 150 cm hoch von einem gummierten Tuch, das für die Herstellung von aufblasbaren Booten verwendet wird. Der Fermenter ist ein Metalltank 140x380 cm und hat ein Volumen von 4,7 m3. Die Glocke wird in den fermentierten Dünger bis zu einer Tiefe von mindestens 30 cm eingeführt, um eine hydraulische Barriere für den Biogasauslass zur Atmosphäre zu schaffen. Im oberen Teil des Quellbehälters ist ein mit dem Schlauch verbundener Kran vorgesehen; auf dem Gas kommt der Gasherd mit drei Brennern und einer Säule zum Heizen des Wassers. Um optimale Bedingungen für den Fermenter zu gewährleisten, wird der Dünger mit heißem Wasser vermischt.
Die besten Ergebnisse wurden mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 90% und einer Temperatur von 30-35 ° erhalten.

Um den Fermenter zu erhitzen, wird auch die Wirkung des Gewächshauses verwendet. Über dem Container wird ein Metallrahmen gebaut, der mit einer Polyethylenfolie abgedeckt ist: unter ungünstigen Witterungsbedingungen behält er Wärme und macht es möglich, den Prozess der Zersetzung von Rohstoffen erheblich zu beschleunigen.

In Rumänien werden auch Biogasgeneratoren in staatlichen oder kooperativen Betrieben eingesetzt. Hier ist einer von ihnen. Es hat zwei Fermenter mit einer Kapazität von 203 m3, geschlossen mit einem Rahmen mit einer Polyethylenfolie (Abbildung 3). Im Winter wird Gülle mit heißem Wasser beheizt. Die Kapazität der Anlage beträgt 300-480 m3 Gas pro Tag. Dieser Betrag reicht aus, um alle Bedürfnisse des lokalen Agro-Industriekomplexes zu erfüllen.
Praktische Beratung
Wie bereits erwähnt, ist die entscheidende Rolle. die Entwicklung der Fermentation wird durch die Temperatur gespielt: Erwärmung von Rohstoffen mit 15? bis zu 20 ° kann die Energieproduktion verdoppeln. Daher haben oft Generatoren ein spezielles System zum Heizen von Rohstoffen, aber die meisten Installationen sind nicht mit ihm ausgestattet; sie verwenden nur die im Laufe der Zersetzung von organischen Substanzen freigesetzte Wärme. Eine der wichtigsten Voraussetzungen für den normalen Betrieb des Fermenters ist die Verfügbarkeit einer zuverlässigen THERMISCHEN ISOLIERUNG. Darüber hinaus ist es notwendig, den Wärmeverlust beim Reinigen und Füllen des Fermenterbunks zu minimieren.

Manchmal ist die Geschwindigkeit der Produktion von Bakterien durch Säuren höher als die Rate ihres Verbrauchs durch Bakterien der zweiten Gruppe. In diesem Fall nimmt die Säure der Masse zu und die Produktion von Biogas wird reduziert. Die Situation kann entweder durch Verringerung des täglichen Anteils an Rohstoffen oder durch Erhöhung der Löslichkeit (wenn möglich, heißes Wasser) oder schließlich durch Zugabe einer neutralisierenden Substanz - z. B. Kalkmilch, Waschen oder Trinken von Soda - korrigiert werden.

Die Produktion von Biogas kann durch die Verletzung des Verhältnisses zwischen Kohlenstoff und Stickstoff reduziert werden. In diesem Fall werden Substanzen, die Stickstoff, Urin oder eine geringe Menge an Ammoniumsalz enthalten, die üblicherweise als chemische Düngemittel (50-100 g pro 1 m³ Rohmaterial) verwendet werden, in den Fermenter eingeführt.

Es sollte daran erinnert werden, dass hohe Feuchtigkeit und die Anwesenheit von Schwefelwasserstoff (deren Gehalt an Biogas 0,5% erreichen kann) eine erhöhte Korrosion der Metallteile der Pflanze anregen. Daher sollte der Zustand aller anderen Elemente des Fermenters regelmäßig überwacht und sorgfältig an den Schadensstellen geschützt werden: Es empfiehlt sich, Blei führen in ein oder zwei Schichten und dann mit zwei weiteren Schichten jeglicher Ölfarbe zu verwenden.

Als Pipeline für den Transport von Biogas aus dem Abzweigrohr im oberen Teil der Glocke der Anlage zum Verbraucher können sowohl Rohre (Metall oder Kunststoff) als auch Gummischläuche verwendet werden. Sie sind wünschenswert, in einem tiefen Graben zu führen, um Brüche zu vermeiden, die durch das Einfrieren im Winter des kondensierten Wassers entstehen. Wenn der Transport von Gas mittels eines Schlauches mit Luft durchgeführt wird, ist eine spezielle Vorrichtung erforderlich, um das Kondensat abzulassen.








Der einfachste Schaltkreis einer solchen Vorrichtung ist ein U-förmiges Rohr, das an dem niedrigsten Punkt an dem Schlauch befestigt ist (Fig. 4). Die Länge des freien Zweiges des Rohres (x) sollte größer sein als der Druck von Biogas in Millimeter Wassersäule ausgedrückt. Als Kondensat in die Röhre von der Pipeline abfließt, gießt Wasser durch sein freies Ende ohne Gasleckage aus.
Im oberen Teil der Glocke ist es auch ratsam, eine Düse zur Installation eines Manometers bereitzustellen, um die Menge an angesammeltem Biogas durch die Druckmenge zu beurteilen.

Die Betriebserfahrung der Anlagen hat gezeigt, dass die Verwendung einer Mischung aus verschiedenen organischen Stoffen als Rohstoff mehr Biogas ergibt, als wenn der Fermenter mit einer der Komponenten beladen ist. Der Feuchtigkeitsgehalt des Rohmaterials wird im Winter leicht vermindert (auf 88-90%) und im Sommer (92-94%) erhöht. Das zur Verdünnung verwendete Wasser sollte warm sein (vorzugsweise 35-40 °).


Rohstoffe werden in Portionen serviert, mindestens einmal am Tag. Nach der ersten Fermenterbeladung wird oft Biogas hergestellt, das mehr als 60% Kohlendioxid enthält und daher nicht verbrennt. Dieses Gas wird in die Atmosphäre entfernt, und nach 1 -3 Tagen wird die Installation normal funktionieren.