自分の手でバイオリアクターを作る方法

自己構築のための指示

複雑なシステムを組み立てた経験がない場合は、ネットで拾うか、民家用のバイオガスプラントの最も簡単な図面を作成するのが理にかなっています。

デザインがシンプルであるほど、信頼性と耐久性が高くなります。後で、構築とシステム処理のスキルが利用可能になると、機器を作り直したり、追加の設備を取り付けたりすることが可能になります。

高価な産業構造には、バイオマス混合システム、自動加熱、ガス精製などが含まれます。家庭用機器はそれほど難しくありません。簡単なインストールを組み立ててから、発生する必要のある要素を追加することをお勧めします。

発酵槽の体積を計算するときは、5立方メートルに注目する価値があります。このような設置により、ガスボイラーまたはストーブが熱源として使用されている場合、50平方メートルの面積の民家を暖房するために必要な量のガスを得ることができます。

これは平均的な指標です。バイオガスの発熱量は通常6000kcal/m3以下です。

発酵プロセスが多かれ少なかれ安定して進行するためには、正しい温度レジームを達成する必要があります。これを行うには、バイオリアクターを土の穴に設置するか、信頼性の高い断熱材を事前に検討します。発酵槽のベースの下に水加熱パイプを配置することにより、基質の一定の加熱を確保することができます

バイオガスプラントの建設 いくつかの段階に分けることができます。

ステージ1-バイオリアクター用のピットの準備

バイオガスプラントのほぼ全体が地下にあるため、ピットの掘り起こしと仕上げ方法に大きく依存します。壁を強化し、ピットを密閉するためのいくつかのオプションがあります-プラスチック、コンクリート、ポリマーリング。

最良の解決策は、底が空白の既製のポリマーリングを購入することです。それらは即興の材料よりも費用がかかりますが、追加のシーリングは必要ありません。ポリマーは機械的ストレスに敏感ですが、湿気や化学的に攻撃的な物質を恐れません。修理はできませんが、必要に応じて簡単に交換できます。

基質の発酵の強度とガス出力は、バイオリアクターの壁と底の準備に依存するため、ピットは慎重に強化され、断熱され、密閉されています。これは、最も困難で時間のかかる作業段階です。

ステージ2-ガス排水の配置

バイオガスプラント用の特別な攪拌機の購入と設置には費用がかかります。ガスドレナージを装備することで、システムのコストを削減できます。縦に設置されたポリマー下水管で、多くの穴が開けられています。

排水管の長さを計算するときは、バイオリアクターの計画された充填深さによって導かれる必要があります。パイプの上部はこのレベルより上にある必要があります。

ガス排水には、金属パイプまたはポリマーパイプを選択できます。前者はより強力ですが、後者は化学的攻撃に対してより耐性があります。なぜなら、ポリマーを優先する方が良いからです。金属はすぐに錆びて腐ります

基質は、完成したバイオリアクターにすぐにロードできます。発酵過程で放出されるガスにわずかな圧力がかかるように、フィルムで覆われています。ドームの準備が整うと、出口パイプからのバイオメタンの正常な供給が保証されます。

ステージ3-ドームとパイプの設置

最も単純なバイオガスプラントを組み立てる最終段階は、ドームトップの設置です。ドームの最高点にガス出口管を設置し、ガスタンクに引き込みます。これは必須です。

バイオリアクターの容量は、しっかりした蓋で閉じられます。バイオメタンと空気の混合を防ぐために、ウォーターシールが装備されています。また、ガスを浄化するのに役立ちます。発酵槽内の圧力が高すぎる場合に機能するリリースバルブを提供する必要があります。

この材料で肥料からバイオガスを作る方法についてもっと読む。

バイオリアクターの空きスペースはある程度ガス貯蔵の機能を果たしますが、これはプラントの安全な運転には十分ではありません。ガスは常に消費する必要があります。そうしないと、ドームの下の過圧による爆発が発生する可能性があります

一般原理

バイオガスは、有機物を分解して得られる製品です。腐敗/発酵の過程で、あなたがあなた自身の経済のニーズを満たすことができる収集することによって、ガスが放出されます。このプロセスが行われる装置は「バイオガスプラント」と呼ばれます。

場合によっては、ガスの排出量が多すぎて、ガスタンクに貯蔵され、量が不足している期間に使用されます。ガスプロセスを適切に構成すると、ガスが多すぎる可能性があり、その余剰分を売ることができます。もう一つの収入源は発酵した残り物です。これは非常に効果的で安全な肥料です-発酵の過程で、ほとんどの微生物が死に、植物の種子は発芽能力を失い、寄生虫の卵は生存できなくなります。このような肥料の畑への輸出は、生産性にプラスの効果をもたらします。

ガス生産の条件

バイオガスの生成過程は、廃棄物自体に含まれるさまざまな種類のバクテリアの活力によって発生します。しかし、彼らが積極的に「働く」ためには、湿度と温度という特定の条件を作り出す必要があります。それらを作成するために、バイオガスプラントが建設されています。これは装置の複合体であり、その基礎となるのはバイオリアクターであり、そこでは廃棄物の分解が起こり、ガスの形成が伴います。

肥料と植物廃棄物をバイオガスに処理するサイクルの編成

肥料をバイオガスに処理する方法は3つあります。

• サイコフィリックモード。バイオガスプラントの温度は+5°Cから+20°Cです。このような条件下では、分解プロセスが遅く、ガスが多く生成され、その品質は低くなります。
• 中温性。ユニットは+30°Cから+40°Cの温度でこのモードに入ります。この場合、中温性細菌は活発に増殖します。この場合、より多くのガスが生成され、処理プロセスにかかる時間は10日から20日と短くなります。
• 好熱性。これらのバクテリアは+50°C以上の温度で増殖します。このプロセスは最も速く（3〜5日）、ガスの収量は最大です（理想的な条件下では、1 kgの配送で最大4.5リットルのガスを得ることができます）。処理からのガス収量に関するほとんどの参照表は、このモード専用に提供されているため、他のモードを使用する場合は、調整する価値があります。

バイオガスプラントで最も難しいのは、好熱性レジームです。これには、バイオガスプラントの高品質の断熱、暖房、および温度制御システムが必要です。しかし、出力では、最大量のバイオガスが得られます。好熱性処理のもう1つの特徴は、リロードが不可能なことです。残りの2つのモード（向精神性と中温性）を使用すると、準備された原材料の新鮮な部分を毎日追加できます。しかし、好熱性モードでは、処理時間が短いため、バイオリアクターをゾーンに分割して、異なる負荷時間の原材料のシェアを処理することができます。

バイオリアクターの動作原理

バイオガスプラントの概略図バイオリアクターは有機性廃棄物を処理するため、その継続的な運用には、肥料やその他の農業廃棄物が常に存在する必要があります。プラントで生成されるバイオガスは生物学的にクリーンな燃料であり、その性能の点では天然ガスに似ています。

バイオリアクターの仕事は、有機性廃棄物をガスと肥料に処理することです。これを行うために、それらは嫌気性細菌がバイオマスを処理するバイオリアクタータンクにロードされます。適切な発酵を得るために、空気がタンクに入らないようにする必要があります。処理時間は、廃棄物の量によって異なります。排出されるガスは、メタンが60％、二酸化炭素が35％です。その他の不純物は5％を占めています。得られたガスは精製され、家電製品で使用できるようになります。

原材料の追加要件

バイオガス生産のための最新の設備を設置している農場が直面する深刻な問題は、原材料に固形物が含まれていてはならないことです。石、ナット、ワイヤーまたはボードが誤って大量に侵入すると、パイプラインが詰まり、高価な糞便が無効になります。ポンプまたはミキサー。

原料からの最大ガス収量に関する所与のデータは、理想的な実験室条件に対応していると言わなければなりません。実際の生産でこれらの数値に近づくためには、必要な温度を維持する、細かく粉砕された原材料を定期的に混合する、発酵を活性化する添加剤を加えるなど、いくつかの条件を観察する必要があります。 「自分の手でバイオガスを入手する」に関する記事の推奨事項に従って組み立てられたその場しのぎの設備では、最大レベルの20％に達することはほとんどなく、ハイテク設備は60〜95％の値を達成できます。

さまざまな種類の原材料のバイオガスの最大収量に関する十分に客観的なデータ

メーカーとモデル

ロシアのメーカーの最も人気のあるモデルの概要を簡単に説明しました。これは、外国のメーカーと変わらないためです。

さらに、完全に自律的なバイオガスプラントを作成するために必要なコンポーネントの完全なリストを提供しているメーカーもあれば、バイオリアクターといくつかの関連デバイスのみを製造しているメーカーもあります。

BioMash-20

クリーモフ設計局のバイオガスプラントは、寝具材料（最大20重量％）を追加して、含水率が90％以下、総重量が1日あたり300〜700kgの肥料/糞を処理するのに適しています。

バイオリアクターはポリエチレン製であるため、メンテナンスや修理は必要ありません。

反応器と一緒に、メインガスホルダーとそのポンプ用ポンプ（最大圧力2.8MPa）が供給されます。このような高圧のおかげで、ガスは通常のガスボンベにポンプで送ることができます。

キットにも含まれています：

• 1日あたり100kWを生成するガス熱発生器。
• 11kWの容量のメタン発電機;
• 蒸解缶を加熱するための機器の完全なセット。
• パイプラインの完全なセット。

シリーズ「BIO」

Agrobiogasによって製造されたこれらのユニットは、1日あたり10〜350トンの重さの肥料/糞を処理するように設計されています（モデルによって異なります）。

このシリーズの利点は比較的低価格ですが、パッケージには最小限の機器セットしか含まれていないため、ガスタンクなどを個別に購入する必要があります。

シリーズ「SBG」

この一連のバイオガス複合体は、Kirov社のSelkhozBioGazによって製造されています。

各クライアントへの個別のアプローチのおかげで、同社は既製のキットだけでなく、特定の条件のためのそのような製品の製造も提供しています。

モデル範囲には、1日あたり100キログラムから1000トンの排泄物を処理できる設備が含まれています。

パッケージには、肥料のガスへの処理と製品の精製のための本格的なラインの展開に必要なすべての機器が含まれています。

シリーズ「BUG」

一連のバイオガスプラント「BUG」は、企業協会「BMP」によって製造されています。このシリーズには、1〜2 m3の容量のガスホルダーを備えた少量（0.5〜12 m3）のバイオリアクターが含まれています。

したがって、肥料と肥料を生産するためのこの一連のバイオガスプラントの主な購入者は、小さな農場または鳥/家畜の数が多い世帯です。

シリーズ「BGR」

一連のバイオガスプラント「BGR」は、ヤランスクにある企業「BioGasRussia」によって生産されています。このシリーズの最小ユニット（BGR-12）は、1日あたり500〜900 kgの排泄物を処理でき、そのバイオリアクターの容量は12m3です。

このシリーズの大型プラントのリアクターの容量と1日の肥料摂取量は個別に交渉され、そのおかげで顧客は自分のニーズに最適な装置またはプラントを受け取ることができます。

大容量プラントの一部として、垂直消化槽と水平消化槽の両方を含めることができます。これについては、注文時に説明します。

さらに、BioGasRussiaは必要な機器の全範囲を提供します。そのおかげで、バイオガスプラントは電気またはガスネットワークに接続されていなくても完全に自律モードで動作できます。

設備に暖房を装備する方法

バイオリアクターに加熱を設置する方法はいくつかあります。

• それらの1つは、ステーションを暖房システムに接続することです。これはコイルの形で行われます。その設置は、原子炉の下で実行する必要があります。
• 別の方法は、タンクの底に電気加熱要素を設置することを含みます。
• 加熱を組織化する別の方法は、タンクを加熱するために電気加熱システムを使用することを含む。

自動化されたシステムを使用して加熱を整理する場合、冷たいバイオマスが反応器に入るときに、あなたの助けなしにデバイスがオンになります。原材料が設定温度まで温まると、加熱システムがオフになります。

自分の手で高品質のバイオガスプラントを作るためには、作業を始める前に図面を作成する必要があります。これは、作業を行うときに焦点を当てる必要があります。発熱体は温水ボイラーに取り付けることができるので、必要なガス設備の購入には注意が必要です。

生成されるバイオガスの量を増やすために、加熱に加えて、バイオマスを混合するための装置を植物に装備することもできます。これを行うには、時間をかけて、通常の家庭用ミキサーと同じように機能するデバイスを作成する必要があります。シャフトの助けを借りて、それは動き始めます。後者は、蓋の穴から引き出す必要があります。

自分の手でバイオリアクター（インスタレーション）を作る方法

肥料からガスを抽出するバイオガスプラントは、自分のサイトで自分の手で簡単に組み立てることができます。肥料処理用のバイオリアクターを組み立てる前に、図面を描き、すべてのニュアンスを注意深く研究する価値があります。大量の爆発性ガスを含む容器は、誤って使用された場合、または設備の設計に誤りがある場合、大きな危険の原因となる可能性があります。

バイオガススキーム

バイオリアクターの容量は、メタンの生成に使用される原材料の量に基づいて計算されます。運転条件を最適化するために、原子炉容器は少なくとも3分の2の廃棄物で満たされています。これらの目的のために、深い穴が使用されます。気密性を高めるために、ピットの壁はコンクリートで補強したり、プラスチックで補強したりします。ピットにコンクリートリングを設置することもあります。壁の表面は防湿液で処理されています。締まり具合は、設備を効率的に運用するために必要な条件です。コンテナの断熱性が高いほど、生成されるガスの質と量が高くなります。さらに、廃棄物の崩壊生成物は有毒であり、漏れると健康に害を及ぼす可能性があります。

廃棄物容器には攪拌機が設置されています。発酵中に廃棄物を混合し、原材料の不均一な分布とクラストの形成を防ぐ役割を果たします。攪拌機に続いて、排水構造が肥料ガス化装置に取り付けられ、貯蔵タンクへのガスの除去を容易にし、漏れを防ぎます。安全上の理由からガスを除去する必要があります。また、処理が完了した後に反応器に残っている肥料の品質を向上させる必要があります。反応器の下部には、使用済み原料を排出するための穴が開けられています。装置が気密に保たれるように、穴にはタイトなカバーが装備されています。

バイオマス活動を確保する方法

適切なバイオマス発酵のためには、混合物を加熱するのが最善です。南部地域では、気温が発酵の開始に寄与しています。もし あなたは生きています 北または中央の車線では、追加の発熱体を接続できます。

プロセスを開始するには、38度の温度が必要です。それを提供するいくつかの方法があります：

• 加熱システムに接続された反応器の下のコイル。
• タンク内の発熱体;
• 電気ヒーターによるタンクの直接加熱。

生物学的塊には、バイオガスを生成するために必要なバクテリアがすでに含まれています。気温が上がると起きて活動を始めます。

自動加熱システムでそれらを加熱するのが最善です。コールドマスが反応器に入るとオンになり、温度が目的の値に達すると自動的にオフになります。このようなシステムは給湯ボイラーに設置されており、ガス機器店で購入できます。

30〜40度に加熱すると、処理に12〜30日かかります。それは、質量の組成と体積に依存します。 50度に加熱すると、細菌の活動が増加し、処理には3〜7日かかります。このような設置の欠点は、高温を維持するためのコストが高いことです。それらは受け取った燃料の量に匹敵するため、システムは非効率的になります。

嫌気性菌を活性化する別の方法は、バイオマス混合です。ボイラーにシャフトを個別に取り付け、必要に応じてハンドルを外側に持ってマスをかき混ぜることができます。しかし、あなたの参加なしに質量を混合する自動システムを設計する方がはるかに便利です。

これは何ですか？

環境にやさしい燃料であるバイオガスは、単一の技術サイクルに組み合わされた技術的構造と装置の複合体であるバイオガスプラント、ユニットで得られます。

バイオガスプラントの完全なセットは、その容量、原材料の種類、および熱エネルギーまたは電気エネルギーの形で得られる最終製品、両方の種類のエネルギー、またはで使用されるバイオガスのみに応じて異なる場合があります 家庭用ガスストーブ そして車の燃料として。

標準インストールは、次のコンポーネントとアセンブリで構成されています。

• バイオガス生産に使用される原材料が蓄積される貯蔵タンク。
• さまざまな設計のミキサーとミル。原材料の大部分を小さなものに分割します。
• ガスホルダー、結果として生じるガスの貯蔵タンクとして機能する密閉容器。
• バイオ燃料形成のプロセスが行われる反応器、容器またはタンク。
• プラントの原子炉に原材料を供給するためのシステム。
• 得られた燃料を原子炉およびガスホルダーから、さらに処理および他のタイプのエネルギーへの変換の段階に移すためのシステム。
• ガスおよびその処理製品の生産のための自動化、保護および制御システム。

上の図は、従来、液体および固体の原材料を使用したバイオガス生産の技術サイクルと、熱および電気エネルギーのさらなる処理と生産を示しています。

バイオテクノロジーを使用する利点

さまざまな天然資源からバイオ燃料を入手する技術は新しいものではありません。この分野の研究は18世紀の終わりに始まり、19世紀に成功裏に発展しました。ソビエト連邦では、最初のバイオエネルギープラントが前世紀の40年代に作成されました。

バイオテクノロジーは多くの国で長い間使用されてきましたが、今日では特に重要です。地球上の環境状況の悪化とエネルギーコストの高さから、多くの人が代替のエネルギー源と熱源に目を向けています。

肥料をバイオガスに加工する技術により、大気中への有害なメタン排出量を削減し、追加の熱エネルギー源を得ることができます。

もちろん、肥料は非常に貴重な肥料であり、農場に2頭の牛がいれば、その使用に問題はありません。もう1つのことは、大規模および中規模の家畜がいる農場の場合です。この農場では、毎年大量の腐敗した生物学的物質が形成されます。

肥料を高品質の肥料に変えるためには、一定の温度管理のある地域が必要であり、これらは追加費用がかかります。そのため、多くの農家が必要に応じて保管し、畑に持ち帰っています。

1日あたりに発生する原材料の量に応じて、設備の寸法と自動化の程度を選択する必要があります。

貯蔵条件が守られない場合、最大40％の窒素とリンの主要部分が肥料から蒸発し、品質指標を大幅に悪化させます。また、メタンガスは大気中に放出され、地球の生態系に悪影響を及ぼします。

現代のバイオテクノロジーは、環境に対するメタンの有害な影響を中和するだけでなく、かなりの経済的利益を引き出しながら、それを人間の利益のために役立てることを可能にします。肥料処理の結果、バイオガスが生成され、そこから数千kWのエネルギーを得ることができ、生産廃棄物は非常に貴重な嫌気性肥料です。

生物学的方法の長所と短所

バイオガスプラントの設計は責任ある段階であるため、最終決定を下す前に、この方法の長所と短所を比較検討することをお勧めします。

このような生産の利点は次のとおりです。

1. 有機性廃棄物の合理的な利用。インストールのおかげで、環境を汚染する単なるゴミであるはずの行動を起こすことができます。
2. 原材料の無尽蔵。天然ガスと石炭は遅かれ早かれ枯渇するでしょうが、自分たちの経済を持っている人にとっては、必要な廃棄物が絶えず現れます。
3. 少量の二酸化炭素。バイオガスを使用すると大気中に放出されますが、二酸化炭素は生態系に悪影響を与えることはありません。
4. バイオガスプラントの中断のない効率的な運用。太陽集熱器や風車とは異なり、バイオガスの生産は外部条件に依存しません。
5. 複数のインストールを使用することでリスクを軽減します。大型のバイオリアクターは常に大きな脅威ですが、複数の発酵槽のシステムを作ることで排除できます。
6. 高品質の肥料を手に入れる。
7. 小さなエネルギー節約。

もう一つのプラスは、土壌の状態への可能な利益です。一部の植物は、特にバイオマスのために敷地内に植えられています。この場合、土壌の質を向上させることができるものを選択することができます。例として、侵食を減らすソルガムがあります。

各タイプの代替ソースには欠点があります。バイオガスプラントも例外ではありません。欠点は次のとおりです。

• 機器のリスクの増加;
• 原材料の処理に必要なエネルギーコスト。
• 国内システムの量が少ないため、バイオガスの排出量はごくわずかです。

最も難しいのは、最も効率的で好熱性のレジーム用に設計されたバイオガスプラントを作ることです。この場合のコストは深刻であることが約束されています。バイオガスプラントのそのような設計は、専門家に任せるのが最善です。

バイオインスタレーションはどのような条件を作り出す必要がありますか？

メタン生成菌の活動に最も快適な条件を提供する最も重要な条件は次のとおりです。

• 酸素供給の欠如（気密性）;
• 反応器で発生するプロセスのタイプに対応する一定温度。
• 新鮮な材料の調整可能な流入;
• 液体と固体のフラクションについて、ガスと廃棄物を別々に調整可能に除去します。
• 内容物の定期的な混合、固体と液体の画分への分離を防ぎます。

バイオリアクターの内容物は非常に攻撃的な物質であるため、気密性と内部空間の保守および修理の可能性を組み合わせる必要があります。

ほとんどの場合、屋外の温度を大幅に超える十分な温度を作り出すために、蒸解缶は断熱され、発熱体が装備されています。

メタンの高レベルな生産のためには、このプロセスの廃棄物、すなわち工業用水とスラッジ（腐泥）をタイムリーに除去する必要があります。これは、発生したガスの流出を防ぐパイプや油圧シール、またはその他のロック装置を使用して行われます。

攪拌は機械的に行われ、蒸解缶の内容物全体が円形および垂直方向の動きになります。これにより、異なる密度の分離された層が混合し、任意の領域で同じ水分含有量の単一層を形成します。

バイオガスとは何ですか？どのように使用できますか？

家庭用区画の所有者は、野菜の原材料、鳥の糞、肥料を組み合わせると、しばらくすると貴重な有機肥料を手に入れることができることを知っています。しかし、バイオマスがそれ自体では分解せず、さまざまなバクテリアの影響下にあることを知っている人はほとんどいません。

生物学的基質を処理するこれらの小さな微生物は、ガス混合物を含む廃棄物を放出します。そのほとんど（約70％）はメタンです。これは、家庭用ストーブや暖房ボイラーのバーナーで燃焼するのと同じガスです。

さまざまな家庭のニーズにこのようなエコ燃料を使用するというアイデアは新しいものではありません。その抽出のための装置は古代中国で使用されていました。バイオガスを使用する可能性は、前世紀の60年代にソビエトのイノベーターによっても調査されました。しかし、このテクノロジーは2000年代初頭に真の復活を遂げました。現在、バイオガスプラントはヨーロッパやアメリカで家庭用暖房やその他のニーズに積極的に使用されています。

推奨されるバイオリアクターの容量

バイオマスを処理するために必要な反応器の容量を決定するには、日中に生成される肥料の量を計算する必要があります。使用する原材料の種類、設置時に維持される温度レジームを考慮する必要があります。使用するタンクは、その容量の85〜90％まで満たす必要があります。残りの10％は、得られた生物学的ガスの蓄積に必要です。

処理サイクルの期間は必然的に考慮されます。温度を+35℃に保つと12日です。使用する原材料は、原子炉に送る前に水で希釈することを忘れてはなりません。したがって、タンクの容量を計算する前に、その量が考慮されます。