A biodigester Jedná se o uzavřenou nádrž, kde se z anaerobní fermentace organických látek vytváří plynný metan a organická hnojiva. Biologickým základem je rozklad organické hmoty působením bakterií hydrolýzou, okyselením, acetanogenezí a methanogenezí..
Biodigester poskytuje kontrolované podmínky nezbytné pro proces biologického trávení. Po tomto procesu se jako konečné produkty získává bioplyn (metan, oxid uhličitý, dusík a sirovodík), biosol (pevné hnojivo) a biol (kapalné hnojivo)..
Základní operace začíná přidáním organického odpadu a vody do vzduchotěsné nádoby, ve které je generován proces anaerobní fermentace. Bioplyn je poté extrahován pro skladování, přímé použití nebo jako hnojivo.
Tři základní typy biologických digestorů podle jejich systému nakládání jsou diskontinuální, polokontinuální a kontinuální. Diskontinuální biologičtí pracovníci jsou v každém výrobním procesu naloženi organickým odpadem pouze jednou, poté je hnojivo extrahováno a zahájí další cyklus.
Ty, které mají polokontinuální zátěž, jsou naloženy v pravidelných intervalech, přičemž se extrahuje množství hnojiva ekvivalentní naloženému objemu. Kontinuální systémy jsou průmyslová zařízení se stálým zatížením organické hmoty a také s těžbou bioplynu a hnojiv.
Mezi výhody biologických digestorů patří umožnění správného nakládání s organickým odpadem, jeho recyklace a snižování environmentálních rizik. Kromě toho se vyrábí energie (bioplyn) a organická hnojiva, což vytváří ekonomickou a environmentální hodnotu..
Existují však také určité nevýhody, jako je spotřeba vody, obtížné udržování ideální úrovně teploty a přítomnost škodlivých látek (sirovodík, siloxeny). Zdůrazňuje také hromadění surovin v blízkosti oblasti a rizika výbuchů.
Můžete si postavit relativně levný domácí biodigester a zpracovat organický kuchyňský odpad. To vyžaduje pouze hlaveň s hermetickým víkem a některé instalatérské materiály (PVC trubky, kohoutky, mimo jiné)..
Ve větším měřítku je v domech ve venkovských oblastech nejekonomičtějším a relativně snadno vybudovatelným systémem klobása. Tento systém v zásadě sestává z uzavřeného polyetylénového vaku s odpovídajícími spoji..
Rejstřík článků
Biodigestery jsou velmi užitečné technologické alternativy z hlediska udržitelného nakládání s organickým odpadem a výroby obnovitelné energie. Poskytují například alternativu pro recyklaci pevného a kapalného organického odpadu, který se přeměňuje na surovinu pro biodigester..
Recyklace organického odpadu tímto způsobem snižuje jeho znečišťující dopad a přináší úspory při jeho nakládání. Biodigestery se používají pro čištění odpadních vod, zpracování městských pevných organických odpadů a zemědělský a živočišný odpad.
Proces anaerobní digesce generuje jako produkty bioplyn a organická hnojiva.
Bioplyn obsahuje přibližně 60% metanu, což je vysoce kalorické palivo a lze jej použít k výrobě energie. Může být použit k vaření, výrobě elektřiny (plynové turbíny), k pohybu motorů nebo k ohřevu.
Biofertilizátory vznikající z biologických digestorů se získávají ve stavu (biosol) a kapalině (biol) s vysokou úrovní makro a mikroživin. Základní makroživiny (fosfor, dusík a draslík) lze získat izolovaně z biol pomocí ultrafiltrace a reverzní osmózy..
Biol obsahuje významné množství růstových hormonů užitečných pro vývoj rostlin, jako je například kyselina indol-octová, gibereliny a cytokininy..
Biodigester pracuje tak, že generuje proces bioplynu prostřednictvím anaerobní digesce, z rozkladu hydratované organické hmoty a za nepřítomnosti vzduchu. K tomu dochází fermentačním procesem, jehož hlavními produkty jsou plynný methan (CH4) a oxid uhličitý (CO2)..
Provádí se prostřednictvím plnící nádrže, která se skládá z nádrže, ve které je organická hmota připravena k přidání nakládací trubkou do biodigesteru.
Biodigester musí být pravidelně napájen organickou hmotou a dostatkem vody pro svou nosnost. V tomto smyslu musí být 25% objemu biodigesteru ponecháno volných pro akumulaci produkovaného plynu..
Druh a kvalita organických látek pak také ovlivní produktivitu a použití pevného či kapalného odpadu jako hnojiva či nikoli. Některé organické odpady mohou způsobovat problémy ve fermentačním procesu, například zbytky citrusových plodů, které mohou médium příliš okyselit.
Materiál musí být rozdrcen nebo zmenšen na nejmenší možnou velikost a pro usnadnění fermentace musí směs obsahovat 75% vody a 25% organické hmoty. Musí se pravidelně míchat, aby byla zaručena homogenita fermentačního procesu ve směsi..
Retenční čas organické hmoty v biodigesteru k dosažení jeho úplné fermentace bude záviset na druhu a teplotě. Čím vyšší je teplota okolí, tím rychlejší bude fermentace (například při teplotě 30 ° C může dobití biodigesteru trvat asi 20 dní).
V procesu působí bakterie, které vyžadují vhodné podmínky prostředí, jako je nepřítomnost vzduchu, teploty nad 20 ° C (ideálně 30-35 ° C) a nepříliš kyselé prostředí. Za těchto podmínek se vyvíjejí tři fáze:
V tomto procesu působí hydrolytické bakterie, které vylučují extracelulární enzymy. Komplexní řetězce sacharidů, bílkovin a lipidů se proto rozkládají na menší rozpustné kousky (cukry, aminokyseliny a tuky).
Rozpustné sloučeniny z předchozí fáze se fermentují na těkavé mastné kyseliny, alkoholy, vodík a CO2.
Do hry vstupují acetogenní bakterie, které oxidují organické kyseliny jako zdroj uhlíku. Produkují kyselinu octovou (CH3COOH), vodík (H2) a oxid uhličitý (CO2) a nepřítomný zápach je vytvářen přítomností sirovodíku..
V poslední fázi působí methanogenní bakterie, které rozkládají produkty acetanogeneze a generují metan. V přírodě tyto bakterie působí v bažinách, vodním prostředí a v žaludku přežvýkavců.
Na konci této fáze směs obsahuje methan (45 až 55%), oxid uhličitý (40 až 50%), dusík (2 až 3%) a sirovodík (1,5 až 2%).
Rychlost výroby bioplynu a hnojiv závisí na typu biodigesteru, organických látkách, které jej krmí, a na teplotě. Bioplyn se hromadí v horní části biodigesteru a je odsáván trubkami do skladovacích nádrží.
Po ukončení fermentace se kal (směs pevných látek a kapaliny) extrahuje trubkami. Vypouštění se vyrábí na principu komunikačních nádob, to znamená, že při plnění nového materiálu tlak způsobí, že přebytek vyjde na opačné straně.
Poměr mezi množstvím zavedeného materiálu (organický odpad a voda) a výstupním produktem (biosol a biol) je téměř 1: 0,9. To odpovídá 90% výtěžku, kde nejvyšší podíl odpovídá biolu (kapalině).
Vyrobený plyn musí být čištěn, aby se eliminoval nebo snížil obsah sirovodíku a vody pomocí lapačů k zachycení obou sloučenin. To je nezbytné, aby se snížilo riziko poškození zařízení v důsledku korozivní síly těchto komponent..
Voda nesená bioplynem se vysráží, když je potrubí otevřeno do většího prostoru a plyn pokračuje dalším zúžením. Tato trubka končí ve velké a hermetické nádobě, která obsahuje vodu, která je později extrahována petkem v dolní části..
Proces extrakce sirovodíku z bioplynu je podobný jako u vodní pasti, ale lapač vložený do cesty potrubí musí obsahovat železné třísky nebo houby. Když bioplyn prochází železným ložem, reaguje s ním sirovodík a vysráží se.
Směs biosolu a biolu se podrobí dekantačnímu procesu, aby se obě složky oddělily. Biosol lze použít samostatně nebo následovat proces míchání s kompostováním pro jeho pozdější použití jako pevného hnojiva.
Biol se používá jako kapalné listové hnojivo nebo se přidává do závlahové vody, což je velmi užitečné v hydroponických systémech..
Biodigestery jsou klasifikovány podle jejich periodicity a strukturního tvaru. Vzhledem k jeho frekvenci načítání máme:
Nespojitý systém o šarže Skládá se ze vzduchotěsné nádrže, která je plně nabitá a není znovu naplněna, dokud nepřestane vyrábět bioplyn. Plyn se hromadí v plovoucím kolektoru připojeném k horní části nádrže (plynoměr).
Tento typ biologického odpadu se používá, když je dostupnost organického odpadu přerušovaná.
Na rozdíl od diskontinuálního systému se nakládka a vykládka provádí v určitých obdobích procesu výroby bioplynu. Podle jeho konstrukčního systému existují tři základní typy:
Nazývá se také tchajwanský a skládá se z ploché betonové jámy, kde je instalován polyetylenový vak nebo válec. V tomto vaku musí být instalovány přípojky pro vstup organického odpadu a výstup bioplynu..
Válec je naplněn vodou a vzduchem a později se přidá dávka organického odpadu.
Jedná se o takzvaný čínský biodigester a skládá se z podzemní nádrže postavené z cihel nebo betonu. Nádrž je svislý válec se zaoblenými nebo konvexními konci a má nakládací a vykládací systém.
Bioplyn se hromadí v prostoru vytvořeném pro tento účel pod horní kupolí. Biodigester pracuje s proměnným tlakem bioplynu podle jeho výroby.
Jmenuje se hinduistický biodigester a skládá se z podzemní válcové nádrže se systémem nakládání a vykládání. Je postaven z cihel nebo betonu a v jeho horní části je plovoucí nádrž (plynoměr), ve které se hromadí bioplyn.
Plynoměr ze skleněných vláken z nerezové oceli nebo z plastu se vznáší na vrcholu směsi díky nahromaděnému bioplynu. Výhodou je udržování konstantního tlaku plynu.
Následně plynoměr stoupá a klesá v závislosti na úrovni směsi a množství bioplynu. Proto jsou nutné boční kolejnice nebo střední vodicí tyč, aby se zabránilo tření o stěny..
V tomto případě je nakládka a vykládka biodigesteru nepřetržitý proces, který vyžaduje trvalou dostupnost organického odpadu. Jsou to velké průmyslové systémy obecně používané pro zpracování komunálních splašků..
K tomu se používají systémy sběrných nádrží, čerpadla pro přepravu na biologické digestoře a extrakce hnojiv. Bioplyn je podroben filtračnímu systému a distribuován kompresí, aby byla zaručena jeho distribuce uživatelům..
Instalace biodigesteru umožňuje recyklaci organického odpadu, čímž se snižuje znečištění životního prostředí a získávají se užitečné produkty. V případě venkovských oblastí je to zvláště důležité pro nakládání s výkaly zvířat v systémech chovu hospodářských zvířat..
Bioplyn představuje efektivní a ekonomický zdroj energie, zejména v oblastech, kde není dostupná dostupnost dalších zdrojů energie. Ve venkovských oblastech ekonomicky depresivních zemí se vaření vaří na palivovém dříví, které má dopad na životní prostředí.
Dostupnost bioplynu může pomoci snížit poptávku po palivovém dříví, a mít tak pozitivní dopad na zachování biologické rozmanitosti.
Prostřednictvím biodigesterů se získávají pevná organická hnojiva (biosol) a kapalina (biol). Tato hnojiva mají menší dopad na životní prostředí a snižují náklady na zemědělskou výrobu.
Umožněním správného nakládání s organickým odpadem se snižují rizika, která představují pro zdraví. Bylo zjištěno, že 85% patogenů nepřežije proces biologického trávení.
Například fekální koliformní bakterie při 35 ° C se za 24 hodin sníží o 50-70% a houby o 95%. Jelikož se jedná o uzavřený proces, snižují se nepříjemné pachy.
Systém je náročný na dostupnost vody, protože je nutná směs. Na druhé straně musí být biodigester blízko zdroje suroviny a místa spotřeby bioplynu..
Biodigester musí udržovat konstantní teplotu blízkou 35 ° C a v rozmezí 20 až 60 ° C. Proto může být vyžadován externí tepelný příkon.
Může produkovat sirovodík (H2S), který je toxický a korozivní, a siloxeny odvozené od silikonu obsažené v kosmetických přípravcích a ve směsi organického odpadu. Tyto siloxeny generují SiO2 (oxid křemičitý), který je abrazivní pro stroje a součásti..
Přítomnost a koncentrace těchto vedlejších produktů závisí mimo jiné na použité surovině, podílu vody a pevného substrátu..
Je nutné hromadit odpad v blízkosti biologického odpadu, což s sebou přináší logistické a hygienické problémy, které je třeba řešit.
Jelikož se jedná o systém generující topný plyn, znamená to, že nebudou přijata příslušná preventivní opatření, určité riziko výbuchů..
Ačkoliv je údržba a provoz biodigesteru relativně levná, počáteční náklady na instalaci a konstrukci mohou být relativně vysoké.
Biodigester vyžaduje jako základní prvky a nádrž pro fermentaci, nakládku a vykládku potrubí s příslušnými uzavíracími kohouty. Kromě toho jsou nutné nádrže na bioplyn a hnojiva..
Je důležité si uvědomit, že celý systém musí být vzduchotěsný, aby se zabránilo úniku plynu. Kromě toho musí být systém vyroben z nerezových materiálů, jako je PVC nebo nerezová ocel, aby nedošlo k poškození vodou a sirovodíkem..
Lze použít plastový sud nebo nádrž, jejichž kapacita bude záviset na množství organického odpadu, který má být zpracován. Tato nádrž musí mít vzduchotěsné víko nebo, pokud to není možné, musí být víko utěsněno plastovým lepidlem odolným proti vysoké teplotě..
Nádrž musí mít čtyři otvory a všechna zařízení v nich vyrobená musí být utěsněna vysokoteplotním silikonem.
Tento otvor je ve středu víčka nádrže, musí být alespoň 4 palce dlouhý a musí být nainstalována hygienická zátka se závitem. Tato zástrčka bude připojena k 4palcové trubici z PVC, která vstoupí do nádrže vertikálně až 10 cm před dnem..
Tento vchod bude sloužit k naložení organického odpadu, který byl dříve drcen nebo drcen.
Je důležité si uvědomit, že 25% prostoru v nádrži musí být ponecháno volných pro akumulaci plynu, takže na této úrovni musí být v boku otevřen otvor. V tomto otvoru bude nainstalován adaptér nádrže se segmentem 2palcové trubky z PVC o délce 15 cm s uzavíracím kohoutem..
Funkcí tohoto odtoku je umožnit únik supernatantu biol, jakmile je nádrž znovu naplněna plnicím víkem. Biol musí být skladován ve vhodných nádobách pro pozdější použití..
Tento druhý odtok musí jít na dno nádrže, aby se získala nejhustší část fermentovaného produktu (biosol). Podobně bude použit segment 2palcového PVC potrubí o délce 15 cm s uzavíracím kohoutem..
V horní části nádrže bude vyříznut otvor o průměru 1/2 palce, aby bylo možné pomocí adaptéru nádrže instalovat trubku z PVC o stejném průměru. Tato trubka bude mít na výstupu uzavírací kohout.
Výstupní potrubí bioplynu musí být nejméně 1,5 m dlouhé, aby se do jeho cesty vložil systém extrakce vody a sirovodíku. Tuto trubici lze poté v případě potřeby prodloužit, aby se plyn přenesl na místo skladování nebo použití..
Pro odstranění vody z výstupu musí být potrubí přerušeno ve vzdálenosti 30 cm, aby bylo možné vložit plastovou nebo skleněnou nádobu s hermetickým víkem. Trubice pro přenos plynu musí mít obtok přes T připojení, aby plyn vstupoval do nádoby.
Tímto způsobem plyn naplní nádobu, voda kondenzuje a plyn pokračuje v cestě potrubím..
Po odlučovači vody je do následujících 30 cm vložen 4palcový trubkový segment pomocí příslušných redukcí. Tento segment musí být vyplněn železnými hoblinami nebo komerčními kovovými houbami..
Sírovodík bude reagovat s kovem a vysráží se, zatímco bioplyn bude pokračovat ve své cestě do skladovacího kontejneru nebo na místo použití..
Zatím žádné komentáře