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Anlagen zur Biogasproduktion

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Anlagen zur Biogasproduktion

Was ist Biogas?
In jüngster Zeit hat sich die Aufmerksamkeit auf nicht-traditionelle, aus technischer Sicht, Energiequellen: Sonnenstrahlung, Meeresgezeiten und Wellen und vieles mehr gerichtet. Einige von ihnen, wie der Wind, wurden in der Vergangenheit weit verbreitet und heute erleben sie eine zweite Geburt. Eine der "vergessenen" Arten von Rohstoffen ist Biogas, das im alten China verwendet wurde und in unserer Zeit wieder "offen" ist.
Was ist Biogas? Dieser Begriff bezieht sich auf ein gasförmiges Produkt, das als anaerob erhalten wird, dh ohne Zugang zu Luft, Fermentation (Ligation) von organischen Substanzen verschiedener Herkunft. In jeder bäuerlichen Landwirtschaft während des Jahres wird eine beträchtliche Menge an Dünger gesammelt, Pflanzenblätter, verschiedene Abfälle. Üblicherweise werden sie nach der Zersetzung als organischer Dünger verwendet. Nur wenige Menschen wissen jedoch, wie viel Biogas und Wärme während der Gärung freigesetzt werden. Aber auch diese Energie kann den Dorfbewohnern gute Dienste leisten.

Biogas ist eine Mischung von Gasen. Seine Hauptkomponenten sind Methan (CH4) - 55-70% und Kohlendioxid (CO2) - 28-43%, und auch in sehr geringen Mengen andere Gase, zum Beispiel - Schwefelwasserstoff (H2S).
Im Durchschnitt produziert 1 kg organisches Material, das zu 70% biologisch abbaubar ist, 0,18 kg Methan, 0,32 kg Kohlendioxid, 0,2 kg Wasser und 0,3 kg eines unlöslichen Rückstands.
Faktoren, die die Produktion von Biogas beeinflussen.
Da die Zersetzung organischer Abfälle aufgrund der Aktivität bestimmter Bakterienarten erfolgt, hat die Umwelt einen erheblichen Einfluss darauf. Die produzierte Gasmenge hängt also in hohem Maße von der Temperatur ab: Je wärmer, desto höher ist der Vergärungsgrad und der Fermentationsgrad der organischen Rohstoffe. Deshalb sind wahrscheinlich die ersten Biogasanlagen in Ländern mit warmem Klima erschienen. Die Verwendung einer zuverlässigen Wärmedämmung und manchmal auch von erwärmtem Wasser ermöglicht es jedoch, den Bau von Biogasgeneratoren in Regionen zu bewältigen, in denen die Temperatur im Winter auf -20 ° C fällt. Es gibt bestimmte Anforderungen an Rohstoffe: Sie sollten für die Entwicklung von Bakterien geeignet sein, biologisch abbaubare organische Stoffe enthalten und in großen Mengen Wasser enthalten (90-94%). Es ist wünschenswert, dass das Medium neutral ist und keine Substanzen enthält, die die Wirkung von Bakterien stören: zum Beispiel Seife, Waschpulver, Antibiotika.

Zur Erzeugung von Biogas können Sie Pflanzen- und Hausmüll, Gülle, Abwasser usw. verwenden. Bei der Vergärung wird die Flüssigkeit im Tank in drei Fraktionen aufgeteilt. Upper - eine Kruste, die aus großen Partikeln gebildet wird, die von aufsteigenden Gasblasen mitgerissen werden, kann nach einiger Zeit ziemlich fest 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 in der mittleren Zone am aktivsten. Daher muss der Inhalt des Tanks periodisch gemischt werden - mindestens einmal am Tag und vorzugsweise bis zu sechs Mal. Das Rühren kann mittels mechanischer Vorrichtungen, hydraulisch (Umwälzung unter der Wirkung der Pumpe), unter dem Druck des pneumatischen Systems (teilweise Rückführung von Biogas) oder durch verschiedene Verfahren der Selbstbewegung durchgeführt werden.
Anlagen zur Biogasproduktion.
In Rumänien sind Biogasgeneratoren weit verbreitet. Eine der ersten Einzelanlagen (Abb. 1A) wurde im Dezember 1982 in Betrieb genommen. Seitdem hat es erfolgreich drei Nachbarfamilien mit je einem konventionellen Gaskocher mit drei Brennern und einem Ofen versorgt. 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 doppelt vergossenem Dachblech verlegt wird: zuerst durch Elektroschweißen und dann, aus Gründen der Zuverlässigkeit, Gas. Für den Korrosionsschutz ist die innere Oberfläche des Tanks mit Harz bedeckt. Außerhalb des oberen Randes des Fermenters ist eine ringförmige Nut aus Beton mit einer Tiefe von etwa 1 m hergestellt, die als Septum fungiert; In dieser mit Wasser gefüllten Nut gleitet der senkrechte Teil der Glocke, die den Vorratsbehälter verschließt.
Die Glocke ist etwa 2,5 m hoch - sie besteht aus zwei Millimeter Stahlblech. Im oberen Teil wird Gas gesammelt.
Der Autor dieses Projekts hat die Möglichkeit gewählt, Gas im Unterschied zu anderen Anlagen mittels eines im Fermenter befindlichen Rohres mit drei unterirdischen Abzweigen zu sammeln - zu drei Betrieben. Außerdem fließt das Wasser in die Nut der Hydraulikdichtung, was ein Vereisen im Winter verhindert. Der Fermenter wird mit etwa 12 m3 Frischdung beladen, über den der Kuhharn ausgießt (ohne Wasserzugabe beginnt der Generator 7 Tage nach der Befüllung zu arbeiten).






Eine ähnliche Anordnung hat eine weitere Installation (Fig. 1B). Der Fermenter wird in einer Grube mit einem quadratischen Querschnitt von 2x2 und einer Tiefe von etwa 2,5 m hergestellt, die Grube ist mit 10-12 cm dicken Stahlbetonplatten ausgekleidet, mit Zement verputzt und mit einem Harz zur Abdichtung bedeckt. Die Nut der Wasserdichtung mit einer Tiefe von etwa 50 cm ist ebenfalls aus Beton, die Glocke ist aus einem Dacheisen geschweißt und kann auf vier "Ohren" entlang von vier vertikalen Führungen, die an einem Betonbehälter angebracht sind, frei gleiten. Die Höhe der Glocke beträgt etwa 3 m, von denen 0,5 m in die Nut eingetaucht sind.
Bei der ersten Befüllung wurden 8 m3 Frischkuhdung in den Fermenter geladen und ca. 400 Liter Kuhharn aufgefüllt. Nach 7-8 Tagen hat die Anlage die Eigentümer bereits vollständig mit Gas versorgt.

Ein ähnlicher Generator hat einen Biogasgenerator, der 6 m3 Mischmist (von Kühen, Schafen und Schweinen) aufnehmen kann. Dies war ausreichend, um den normalen Betrieb des Gaskochers mit drei Brennern und einem Ofen sicherzustellen.

Eine andere Anlage unterscheidet sich von allen anderen konstruktiven Details: Drei große Traktorkammern, die über einen T-Schlauch mit ihr verbunden sind, sind mit dem Fermenter verbunden und miteinander verbunden (Abb. 2). Nachts, wenn Biogas nicht verwendet wird und sich unter der Glocke ansammelt, besteht die Gefahr, dass diese durch Überdruck umkippen. Der Gummireservoir dient als zusätzliches Reservoir. Fermentergröße 2h2x1.5 m ist genug für den Betrieb von zwei Brennern, und mit einer Zunahme des nützlichen Volumens der Installation zu 1 m3, können Sie die Menge des Biogases erhalten, das für das Heizen des Hauses genügt.
Die Besonderheit dieser Variante der Installation ist eine Glockenvorrichtung, die 138 cm hoch und 150 cm hoch ist von einem gummierten Stoff, der für die Herstellung von Schlauchbooten verwendet wird. Der Fermenter ist ein Metalltank 140x380 cm und hat ein Volumen von 4,7 m3. Die Glocke wird bis zu einer Tiefe von mindestens 30 cm in den vergorenen Mist eingeführt, um eine hydraulische Barriere für den Biogasauslass in die Atmosphäre zu schaffen. Im oberen Teil des Quellbehälters ist ein mit dem Schlauch verbundener Kran vorgesehen; Darauf kommt Gas zum Gasherd mit drei Brennern und einer Säule zum Erhitzen des Wassers. Um optimale Bedingungen für den Fermenter zu gewährleisten, wird der Mist mit heißem Wasser vermischt.
Die besten Ergebnisse wurden mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 90% und einer Temperatur von 30-35 ° erzielt.

Um den Fermenter zu erhitzen, wird auch die Wirkung des Gewächshauses genutzt. Über dem Container befindet sich ein Metallrahmen, der mit einer Polyethylenfolie bedeckt ist: Unter ungünstigen Witterungsbedingungen hält sie Wärme zurück und ermöglicht es, den Prozess der Zersetzung von Rohmaterialien erheblich zu beschleunigen.

In Rumänien werden Biogasgeneratoren auch in staatlichen oder genossenschaftlichen Betrieben eingesetzt. Hier ist einer von ihnen. Es verfügt über zwei Fermenter mit einer Kapazität von 203 m3, die mit einem Rahmen mit einer Polyethylenfolie verschlossen sind (Abbildung 3). Im Winter wird Mist mit heißem Wasser erhitzt. Die Kapazität der Anlage beträgt 300-480 m3 Gas pro Tag. Diese Menge reicht aus, um alle Bedürfnisse des lokalen Agro-Industriekomplexes zu erfüllen.
Praktische Ratschläge
Wie bereits erwähnt, die entscheidende Rolle. Die Entwicklung des Fermentationsprozesses wird von der Temperatur bestimmt: Erhitzen von Rohstoffen mit 15? bis zu 20 ° kann die Energieproduktion verdoppeln. Daher haben oft Generatoren ein spezielles System zum Heizen von Rohmaterialien, aber die meisten Anlagen sind nicht damit ausgestattet; Sie nutzen nur die Wärme, die bei der Zersetzung organischer Substanzen freigesetzt wird. Eine der wichtigsten Bedingungen für den normalen Betrieb des Fermenters ist die Verfügbarkeit einer zuverlässigen Wärmedämmung. Darüber hinaus ist es notwendig, den Wärmeverlust während der Reinigung und Befüllung des Fermenterbunkers zu minimieren.

Es ist auch notwendig, sich an die Notwendigkeit eines biochemischen Gleichgewichts zu erinnern.Manchmal ist die Geschwindigkeit der Bakterienproduktion durch Säuren höher alsdie Rate ihres Konsums durch Bakterien der zweiten Gruppe.In diesem Fall nimmt der Säuregehalt der Masse zu und die Produktionvon Biogas wird reduziert. Die Situation kann korrigiert werden, indem entweder die tägliche Portion an Rohmaterialien verringert wird oder indem die Löslichkeit (wenn möglich, heißes Wasser) erhöht wird, oder schließlich durch Zugabe einer neutralisierenden Substanz - zum Beispiel Kalkmilch, Wasch- oder Trinksoda.

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 kleine Menge Ammoniumsalz enthalten und üblicherweise als chemische Düngemittel verwendet werden (50-100 g pro 1 m³ Rohmaterial), in den Fermenter eingeführt.

Es sollte daran erinnert werden, dass die hohe Luftfeuchtigkeit und das Vorhandensein von Schwefelwasserstoff (dessen Gehalt an Biogas 0,5% erreichen kann) eine erhöhte Korrosion der Metallteile der Pflanze stimulieren. Daher sollte der Zustand aller anderen Elemente des Fermenters regelmäßig überwacht und an den Schadstellen sorgfältig geschützt werden: Es ist am besten, Mennige in einer oder zwei Schichten und dann mit zwei weiteren Schichten einer beliebigen Ölfarbe zu verwenden.

Als Rohrleitung für den Transport von Biogas aus der Abgangsstutzenleitung im oberen Teil der Glocke der Anlage zum Verbraucher können sowohl Rohre (Metall oder Kunststoff) als auch Gummischläuche verwendet werden. Sie sind wünschenswert, um in einem tiefen Graben zu führen, um Brüche aufgrund des Einfrierens von kondensiertem Wasser im Winter zu vermeiden. Wenn der Gastransport mittels eines Schlauches mit Luft durchgeführt wird, ist eine spezielle Vorrichtung erforderlich, um das Kondensat abzulassen.








Die einfachste Schaltung einer solchen Vorrichtung ist ein U-förmiger Schlauch, der an seinem tiefsten Punkt am Schlauch befestigt ist (Abbildung 4). Die Länge des freien Röhrenzweigs (x) sollte größer sein als der Biogasdruck in Millimeter Wassersäule. Wenn Kondensat aus der Rohrleitung in das Rohr abläuft, strömt Wasser durch sein freies Ende ohne Gasleckage aus.
Im oberen Teil der Glocke ist es auch ratsam, eine Düse vorzusehen, um ein Druckmessgerät zu installieren, um die durch die Druckhöhe angesammelte Biogasmenge zu beurteilen.

Die Betriebserfahrungen der Anlagen haben gezeigt, dass die Verwendung eines Gemisches aus verschiedenen organischen Stoffen als Rohstoff mehr Biogas liefert, als wenn der Fermenter mit einer der Komponenten beladen ist. Der Feuchtigkeitsgehalt des Rohstoffs sollte im Winter leicht reduziert (auf 88-90%) und im Sommer erhöht werden (92-94%). Das zur Verdünnung verwendete Wasser sollte warm sein (vorzugsweise 35-40 °).


Rohstoffe werden mindestens einmal täglich in Portionen serviert. Nach der ersten Fermenterbeladung wird oft zuerst Biogas erzeugt, das mehr als 60% Kohlendioxid enthält und daher nicht verbrennt. Dieses Gas wird in die Atmosphäre entlassen, und nach 1-3 Tagen beginnt die Installation normal zu funktionieren.