تم عرض الأساس النظري لإنتاج غاز الميثان من الكتلة الحيوية عن طريق الهضم اللاهوائي.

تم شرح دور البكتيريا في التحول التدريجي للمواد العضوية، مع وصف الظروف اللازمة لإنتاج الغاز الحيوي بكثافة. ستقدم هذه المقالة تطبيقات عملية لمحطات الغاز الحيوي، مع وصف لبعض التصاميم محلية الصنع.

نظرًا لارتفاع أسعار الطاقة، والعديد من أصحاب مزارع الماشية والمزارع الصغيرة يواجهون مشاكل في التخلص من النفايات، أصبحت المجمعات الصناعية لإنتاج الغاز الحيوي ومحطات الغاز الحيوي الصغيرة للمنازل الخاصة متاحة للبيع. باستخدام محركات البحث، يمكن لمستخدم الإنترنت العثور بسهولة على حل جاهز ميسور التكلفة بحيث يلبي مصنع الغاز الحيوي وسعره الاحتياجات، ويتواصل مع موردي المعدات ويتفق على بناء مولد للغاز الحيوي في المنزل أو في المزرعة.

المجمع الصناعي لإنتاج الغاز الحيوي

مفاعل حيوي - أساس مصنع الغاز الحيوي

تسمى الحاوية التي يحدث فيها التحلل اللاهوائي للكتلة الحيوية مفاعل حيويأو التخمير أو خزان الميثان. يمكن أن تكون المفاعلات الحيوية محكمة الغلق تمامًا، بقبة ثابتة أو عائمة، ولها تصميم جرس الغوص. المفاعلات الحيوية الجرسية (التي لا تتطلب تسخين) لها شكل خزان مفتوح به كتلة حيوية سائلة، حيث يتم غمر حاوية على شكل أسطوانة أو جرس، حيث يتم جمع الغاز الحيوي.

يضغط الغاز الحيوي المتجمع على الأسطوانة، مما يؤدي إلى ارتفاعها فوق الخزان. وبالتالي، يعمل الجرس أيضًا كحامل للغاز - وهو عبارة عن منشأة تخزين مؤقتة للغاز المتولد.

مفاعل حيوي ذو قبة عائمة

عيب تصميم الجرس لمفاعل الغاز الحيوي هو استحالة خلط الركيزة وتسخينها خلال فترات البرد من العام. من العوامل السلبية أيضًا الرائحة القوية والظروف غير الصحية بسبب السطح المكشوف لجزء من الركيزة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن جزءًا من الغاز الناتج سوف يتسرب إلى الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تلويث البيئة. ولذلك، تُستخدم هذه المفاعلات الحيوية فقط في محطات الغاز الحيوي الحرفية في البلدان الفقيرة ذات المناخ الحار.

مثال آخر على المفاعل الحيوي ذو القبة العائمة

لمنع التلوث البيئي والقضاء على الروائح الكريهة، تم تصميم المفاعلات في محطات الغاز الحيوي للمنازل والصناعات الكبيرة بقبة ثابتة. شكل الهيكل في عملية تكوين الغاز ليس له أهمية كبيرة، ولكن عند استخدام اسطوانة ذات سقف على شكل قبة، يتم تحقيق وفورات كبيرة في مواد البناء. تم تجهيز المفاعلات الحيوية ذات القبة الثابتة بأنابيب لإضافة أجزاء جديدة من الكتلة الحيوية واختيار الركيزة المستهلكة.

نوع من المفاعلات الحيوية ذات القبة الثابتة

الأنواع الرئيسية لمحطات الغاز الحيوي

وبما أن التصميم الأكثر قبولاً هو القبة الثابتة، فإن معظم حلول المفاعلات الحيوية الجاهزة هي من هذا النوع. اعتمادًا على طريقة التحميل، يكون للمفاعلات الحيوية تصميمات مختلفة وتنقسم إلى:

• يعتمد على الأجزاء، مع تحميل كل الكتلة الحيوية لمرة واحدة، ثم التفريغ الكامل بعد معالجة المواد الخام. العيب الرئيسي لهذا النوع من المفاعلات الحيوية هو الإطلاق غير المتكافئ للغاز أثناء معالجة الركيزة؛
• التحميل والتفريغ المستمر للمواد الخام، وبالتالي تحقيق إطلاق موحد للغاز الحيوي. بفضل تصميم المفاعل الحيوي، أثناء التحميل والتفريغ، لا يتوقف إنتاج الغاز الحيوي ولا تحدث أي تسربات، حيث أن الأنابيب التي يتم من خلالها إضافة وإزالة الكتلة الحيوية مصنوعة على شكل ختم مائي يمنع تسرب الغاز.

مثال على مفاعل حيوي دفعة

يمكن أن يكون لمفاعلات الغاز الحيوي المجمعة أي تصميم يمنع تسرب الغاز. على سبيل المثال، في وقت ما في أستراليا، كانت خزانات قناة الميثان ذات السقف المرن القابل للنفخ شائعة، حيث أدى الضغط الزائد الطفيف داخل المفاعل الحيوي إلى تضخيم فقاعة مصنوعة من مادة البولي بروبيلين المتينة. عند الوصول إلى مستوى ضغط معين داخل المفاعل الحيوي، يتم تشغيل الضاغط، لضخ الغاز الحيوي المنتج.

المفاعلات الحيوية القناة مع حامل الغاز المرن

يمكن أن يكون نوع التخمير في مصنع الغاز الحيوي هذا من النوع المتوسط ​​(تسخين منخفض). نظرًا للمساحة الكبيرة للقبة المنتفخة، لا يمكن تركيب المفاعلات الحيوية للقناة إلا في غرف دافئة أو في المناطق ذات المناخ الحار. ميزة التصميم هي أنه ليست هناك حاجة لجهاز استقبال وسيط، ولكن العيب الكبير هو تعرض القبة المرنة للضرر الميكانيكي.

مفاعل حيوي ذو قناة كبيرة مع خزان غاز مرن

في الآونة الأخيرة، اكتسبت المفاعلات الحيوية المجمعة مع التخمير الجاف للسماد دون إضافة الماء إلى الركيزة شعبية. نظرًا لأن السماد له رطوبة خاصة به، فسيكون كافيًا لحياة الكائنات الحية، على الرغم من أن شدة التفاعلات ستنخفض.

تبدو المفاعلات الحيوية من النوع الجاف وكأنها مرآب مغلق بأبواب مغلقة بإحكام. يتم تحميل الكتلة الحيوية في المفاعل باستخدام مُحمل أمامي وتبقى على هذه الحالة حتى تكتمل دورة تكوين الغاز الكاملة (حوالي ستة أشهر)، دون الحاجة إلى إضافة مادة أساسية أو مزجها.

دفعة مفاعل حيوي مع التحميل من خلال باب مغلق بإحكام

مصنع الغاز الحيوي DIY

تجدر الإشارة إلى أنه في معظم المفاعلات الحيوية، كقاعدة عامة، يتم إغلاق منطقة تكوين الغاز فقط، وتكون الكتلة الحيوية السائلة عند المدخل والمخرج تحت الضغط الجوي. الضغط الزائد داخل المفاعل الحيوي يزيحجزء من الركيزة السائلة في الفوهات، وهذا هو السبب في أن مستوى الكتلة الحيوية فيها أعلى قليلا من داخل الحاوية.

الخطوط الحمراء في الرسم البياني تشير إلى الفرق في المستويات في المفاعل الحيوي والأنابيب

تحظى هذه التصميمات للمفاعلات الحيوية محلية الصنع بشعبية كبيرة بين الحرفيين الشعبيين الذين يقومون بشكل مستقل بتصنيع محطات الغاز الحيوي بأيديهم للمنزل، مما يسمح بالتحميل والتفريغ اليدوي المتكرر للركيزة. عند صنع المفاعلات الحيوية بأيديهم، يقوم العديد من الحرفيين بتجربة حاويات مغلقة تمامًا باستخدام عدة أنابيب مطاطية من إطارات المركبات الكبيرة كحامل للغاز.

رسم حامل غاز مصنوع من الأنابيب الداخلية للجرار

في الفيديو أدناه، يثبت أحد المتحمسين لإنتاج الغاز الحيوي محلي الصنع، باستخدام البراميل المملوءة بفضلات الطيور كمثال، إمكانية إنتاج غاز قابل للاحتراق في المنزل عن طريق معالجة نفايات بيوت الدواجن وتحويلها إلى سماد مفيد. الشيء الوحيد الذي يمكن إضافته إلى التصميم الموضح في هذا الفيديو هو أنك تحتاج إلى تركيب مقياس ضغط وصمام أمان على مفاعل حيوي محلي الصنع.

حسابات إنتاجية المفاعل الحيوي

يتم تحديد كمية الغاز الحيوي من خلال كتلة ونوعية المواد الخام المستخدمة. يمكنك العثور على الإنترنت على جداول تشير إلى كمية النفايات التي تنتجها الحيوانات المختلفة، ولكن بالنسبة للمالكين الذين يتعين عليهم إزالة السماد كل يوم، فإن هذه النظرية لا فائدة منها، لأنهم بفضل ممارستهم الخاصة يعرفون كمية وكتلة النفايات. الركيزة المستقبلية. واستنادا إلى توفر المواد الخام المتجددة يوميا، فمن الممكن حساب الحجم المطلوب للمفاعل الحيوي واليومي إنتاج الغاز الحيوي.

جدول للحصول على كمية السماد من بعض الحيوانات مع حساب تقريبي لإنتاج الغاز الحيوي

بعد إجراء الحسابات والموافقة على تصميم المفاعل الحيوي، يمكن البدء في بنائه. يمكن أن تكون المادة عبارة عن حاوية خرسانية مسلحة يتم سكبها في الأرض، أو طوب محكم الغلق بطبقة خاصة تستخدم لمعالجة حمامات السباحة.

ومن الممكن أيضًا بناء الخزان الرئيسي لمصنع الغاز الحيوي المنزلي من الحديد المطلي بمادة مقاومة للتآكل. غالبًا ما تُصنع المفاعلات الحيوية الصناعية الصغيرة من خزانات بلاستيكية كبيرة الحجم مقاومة للمواد الكيميائية.

بناء مفاعل حيوي من الطوب

في محطات الغاز الحيوي الصناعية، يتم استخدام أنظمة التحكم الإلكترونية والكواشف المختلفة لتصحيح التركيب الكيميائي للركيزة ومستوى حموضتها، وتضاف مواد خاصة إلى الكتلة الحيوية - الإنزيمات والفيتامينات التي تحفز التكاثر والنشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة داخل المفاعل الحيوي. . في عملية تطوير علم الأحياء الدقيقة، يتم إنشاء سلالات أكثر وأكثر استقرارا وفعالة من بكتيريا الميثانوجين، والتي يمكن شراؤها من الشركات العاملة في إنتاج الغاز الحيوي.

يوضح الرسم البياني أنه باستخدام الإنزيمات، يحدث الحد الأقصى لإنتاج الغاز الحيوي بسرعة مضاعفة

الحاجة إلى ضخ وتنقية الغاز الحيوي

يؤدي إنتاج الغاز المستمر في مفاعل حيوي من أي تصميم إلى الحاجة إلى ضخ الغاز الحيوي. يمكن لبعض محطات الغاز الحيوي البدائية حرق الغاز الناتج مباشرة في موقد مثبت بالقرب منه، ولكن عدم استقرار الضغط الزائد في المفاعل الحيوي يمكن أن يؤدي إلى اختفاء اللهب مع إطلاقه لاحقًا غاز سام. إن استخدام مثل هذه التركيبات البدائية للغاز الحيوي المتصلة بالموقد أمر غير مقبول على الإطلاق بسبب احتمال التسمم بالمكونات السامة للغاز الحيوي غير المنقى.

يجب أن يكون لهب الموقد عند حرق الغاز الحيوي نظيفًا ومستقرًا.

ولذلك، فإن أي مخطط لتركيب الغاز الحيوي تقريبًا يشتمل على صهاريج تخزين الغاز ونظام تنقية الغاز. كمجمع تنظيف محلي الصنع، يمكنك استخدام مرشح مياه وحاوية محلية الصنع مملوءة بنشارة معدنية، أو شراء أنظمة ترشيح احترافية. يمكن تصنيع حاوية للتخزين المؤقت للغاز الحيوي من الأنابيب الداخلية للإطارات، والتي يتم ضخ الغاز منها من وقت لآخر بواسطة ضاغط إلى أسطوانات البروبان القياسية للتخزين والاستخدام اللاحق.

وفي بعض البلدان الأفريقية، تُستخدم حوامل الغاز القابلة للنفخ على شكل وسادة لتخزين ونقل الغاز الحيوي

يمكن اعتبار المفاعل الحيوي المحسن ذو القبة العائمة بديلاً للاستخدام الإلزامي لخزان الغاز. يتكون التحسين من إضافة حاجز متحد المركز، والذي يشكل جيبًا مائيًا، يعمل كختم مائي ويمنع الكتلة الحيوية من ملامسة الهواء. يعتمد الضغط داخل القبة العائمة على وزنها. من خلال تمرير الغاز من خلال نظام التنظيف ومخفض السرعة، يمكن استخدامه في الموقد المنزلي، وتنفيسه بشكل دوري من المفاعل الحيوي.

مفاعل حيوي ذو قبة عائمة وجيب مائي

طحن وخلط الركيزة في مفاعل حيوي

يعد تحريك الكتلة الحيوية جزءًا مهمًا من عملية إنتاج الغاز الحيوي، مما يوفر للبكتيريا إمكانية الوصول إلى العناصر الغذائية التي قد تتجمع في قاع الهضم. لكي يتم خلط جزيئات الكتلة الحيوية بشكل أفضل في المفاعل الحيوي، يجب سحقها ميكانيكيًا أو يدويًا قبل تحميلها في خزان الميثان. حاليًا، في محطات الغاز الحيوي الصناعية والمنزلية، يتم استخدام ثلاث طرق لخلط الركيزة:

1. أدوات تحريك ميكانيكية، تُدار بواسطة محرك كهربائي أو يدويًا؛
2. خلط الدورة الدموية باستخدام مضخة أو مروحة تضخ الركيزة داخل المفاعل الحيوي؛
3. خلط الفقاعات باستخدام تطهير الكتلة الحيوية السائلة مع الغاز الحيوي الموجود. عيب هذه الطريقة هو تكوين الرغوة على سطح الركيزة.

يشير السهم إلى المسمار تداول الخلط في مفاعل حيوي محلي الصنع

يمكن إجراء الخلط الميكانيكي للركيزة داخل المفاعل الحيوي يدويًا أو تلقائيًا عن طريق تشغيل المحرك الكهربائي باستخدام مؤقت إلكتروني. لا يمكن إجراء خلط الماء النفاث أو فقاعات الكتلة الحيوية إلا باستخدام محركات كهربائية يتم التحكم فيها يدويًا أو باستخدام خوارزمية برمجية.

تم تجهيز هذا المفاعل الحيوي بجهاز خلط ميكانيكي.

تسخين الركيزة في محطات الغاز الحيوي المتوسطة والمحبة للحرارة

درجة الحرارة المثلى لتكوين الغاز هي درجة حرارة الركيزة في حدود 35-50 درجة مئوية. للحفاظ على درجة الحرارة هذه، مختلفة أنظمة التدفئة- الماء والبخار والكهرباء. يجب أن يتم التحكم في درجة الحرارة باستخدام منظم الحرارة أو المزدوجات الحرارية المتصلة بمحرك ينظم تسخين المفاعل الحيوي.

عليك أيضًا أن تتذكر أن اللهب المكشوف سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة جدران المفاعل الحيوي، وسوف تحترق الكتلة الحيوية الموجودة بالداخل. سوف تقلل الركيزة المحترقة من نقل الحرارة وجودة التسخين، وسوف ينهار الجدار الساخن للمفاعل الحيوي بسرعة. أحد أفضل الخيارات هو تسخين المياه من أنبوب الإرجاع لنظام التدفئة المنزلية. من الضروري تركيب نظام من الصمامات الكهربائية لتتمكن من إيقاف تسخين المفاعل الحيوي أو توصيل تسخين الركيزة مباشرة من المرجل إذا كان الجو باردًا جدًا.

نظام تسخين الماء والكهرباء للمفاعل الحيوي

لن يكون تسخين الركيزة في مفاعل حيوي باستخدام عناصر التسخين مفيدًا إلا إذا توفرت كهرباء بديلة، يتم الحصول عليها من مولد الرياح أو الألواح الشمسية. في هذه الحالة، يمكن توصيل عناصر التسخين مباشرة بمولد أو بطارية، مما يلغي محولات الجهد باهظة الثمن من الدائرة. لتقليل فقدان الحرارة وتقليل تكلفة تسخين الركيزة في مفاعل حيوي، من الضروري عزلها قدر الإمكان باستخدام مواد العزل المختلفة.

عزل المفاعل الحيوي بمواد عازلة للحرارة

التجارب العملية لا مفر منها عند بناء محطات الغاز الحيوي بيديك

بغض النظر عن مقدار الأدب الذي يقرأه المتحمسين المبتدئين للإنتاج الذاتي للغاز الحيوي، وبغض النظر عن عدد مقاطع الفيديو التي يشاهدها، سيتعين عليه في الممارسة العملية أن يتعلم الكثير بمفرده، وستكون النتائج، كقاعدة عامة، بعيدة كل البعد عن تلك المحسوبة.

لذلك، يتبع العديد من الحرفيين المبتدئين طريق التجارب المستقلة في إنتاج الغاز الحيوي، بدءًا من الحاويات الصغيرة، وتحديد كمية الغاز التي ينتجها مصنع الغاز الحيوي التجريبي الصغير الخاص بهم من المواد الخام المتاحة. إن أسعار المكونات، وإنتاج غاز الميثان، والتكاليف المستقبلية لبناء مصنع كامل للغاز الحيوي، ستحدد ربحيته وجدواه.

في الفيديو أعلاه، يوضح المعلم قدرات تركيب الغاز الحيوي الخاص به، حيث يقوم بقياس كمية الغاز الحيوي التي يتم إنتاجها في يوم واحد. في حالته، عندما يتم ضخ ثمانية أجواء في جهاز استقبال الضاغط، فإن حجم الغاز الناتج بعد إعادة الحساب مع الأخذ في الاعتبار حجم الحاوية سعة 24 لترًا سيكون حوالي 0.2 متر مربع.

هذا الحجم من الغاز الحيوي الذي يتم الحصول عليه من برميل سعة مائتي لتر ليس كبيرًا، ولكن، كما هو موضح في الفيديو التالي لهذا المعلم، فإن هذه الكمية من الغاز تكفي لمدة ساعة من حرق موقد واحد (15 دقيقة مضروبة في أربعة أجواء) من اسطوانة، وهو ضعف حجم المتلقي).

وفي فيديو آخر أدناه، يتحدث المعلم عن إنتاج الغاز الحيوي والأسمدة النقية بيولوجيًا عن طريق معالجة النفايات العضوية في مصنع الغاز الحيوي. ويجب أن يؤخذ في الاعتبار أن قيمة الأسمدة البيئية قد تتجاوز تكلفة الغاز الناتج، ومن ثم سيصبح الغاز الحيوي منتجًا ثانويًا مفيدًا لعملية إنتاج الأسمدة عالية الجودة. خاصية أخرى مفيدة للمواد الخام العضوية هي القدرة على تخزينها لفترة معينة لاستخدامها في الوقت المناسب.

يحاول المجتمع الحديث بشكل متزايد استخدام مصادر بديلة للطاقة الكهربائية، وهذا يساعد على التعامل مع مشكلة الحفاظ على الموارد في العالم، ويسمح لنا أيضًا بتقليل تكاليف هذا النوع أو ذاك من العمل. لتحقيق أهدافهم، تكيف الناس على استخدام طاقة العناصر الطبيعية: الماء والرياح والتربة والشمس، بالإضافة إلى استخدام أنواع الوقود غير القياسية، والتي تحل محل الوقود التقليدي بسهولة.

سيسمح لك مصنع الغاز الحيوي في منزلك بالحصول على مصدر الطاقة المنتجة – الغاز الحيوي – بنفسك. سيجد هذا الوقود تطبيقه في الحياة اليومية لأي شخص. دعونا نتعرف على المزايا الرئيسية لهذا التصميم، ولأي أغراض يمكن استخدامه، وكيفية إنشاء مصنع بسيط للغاز الحيوي بيديك.

منطقة التطبيق

ما هو مثل هذا الجهاز يستخدم ل؟ لإنتاج الوقود البيئي، الغاز الحيوي، والذي يمكن استخدامه في المزارع، وفي الحياة اليومية، وفي المؤسسات.

يمكن استخدام الغاز الحيوي لتوليد الحرارة والكهرباء كوقود للسيارات. يحتوي تكوين ومحتوى التثبيت على العديد من الاختلافات، اعتمادًا على الطاقة المطلوبة لكل حالة محددة، ونوع المواد الخام الأولية المستخدمة والمنتج النهائي الذي تم الحصول عليه. يمكنك على الإنترنت دراسة الصور المختلفة لمحطات الغاز الحيوي التي تختلف عن بعضها البعض في معايير معينة.

إن مبدأ تشغيل محطة الغاز الحيوي واضح للغاية، لذا فإن استخدامه مسموح به دائمًا وفي كل مكان. العامل الرئيسي الذي يؤثر على ضرورة وجدوى إنشاء وحدة في موقع معين هو توفير كمية كافية من المواد الخام العضوية للعمل، والتي ستكون ضرورية في هذه العملية.

كيف يعمل

من أجل فهم مبدأ التشغيل، فمن الضروري أن نفهم هيكل محطة الغاز الحيوي. تشتمل الوحدة القياسية على المكونات والأجزاء والأجزاء التالية:

• حاوية للمواد الخام العضوية الأولية؛
• كسارات من المواد الخشنة جدًا (خلاطات ومطاحن مختلفة) مما يسمح بالحصول على أجزاء أصغر من المواد الخام ؛
• حامل الغاز - حاوية يتم فيها تجميع الغاز الحيوي المنتج؛
• الخزان، الحاوية، المفاعل الذي تتم فيه عملية إنتاج الوقود؛
• الأنابيب التي يتم من خلالها تسليم المواد الخام الأولية إلى خزان إنتاج الوقود الحيوي؛
• نظام يسمح لك بنقل الغاز الحيوي من الخزان إلى خزان الغاز وإلى المراحل التالية من المعالجة؛
• الأنظمة الآلية وأنظمة الأمن ومراقبة العمليات.

لكي تصبح أكثر دراية بهيكل الوحدة، يمكنك دراسة المخططات والرسومات الخاصة بمحطات الغاز الحيوي، والتي ستعرض بوضوح جميع مكونات ومكونات المعدات.

يعتمد مبدأ التشغيل على التخمير والتحلل اللاحق للمواد الخام الأولية (والتي يمكن أن تكون نفايات زراعية أو صناعية مختلفة، على سبيل المثال، السماد ومنتجات الغابات) في المفاعل الحيوي للمنشأة. تحدث هذه العملية تحت تأثير البكتيريا الخاصة.

ونتيجة للعمليات التي تتم في المكمن يتم إنتاج الغاز الحيوي الذي يتكون من الميثان وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون والأمونيا والنيتروجين وغيرها.

المراحل الرئيسية للعمليات التي تحدث في الجهاز:

• توريد المواد الخام العضوية في الحاويات؛
• طحن ونقل النفايات المحملة إلى المفاعل، والتسخين المتزامن للكتلة الحيوية؛
• بداية عملية التحلل في مفاعل حيوي مغلق، درجة الحرارة المثالية لتشغيله: +40 درجة مئوية؛
• تكوين الغاز الحيوي (في حامل الغاز) والأسمدة الحيوية (في خزان مفاعل منفصل خاص)؛
• إدخال الغاز الحيوي في نظام التنقية واستخدامه المقصود من قبل البشر (للاستهلاك المنزلي أو التدفئة أو توليد الكهرباء)؛
• استخدام الأسمدة الحيوية من المفاعل للغرض المقصود منه.

كيف تفعل ذلك بنفسك

يمكن إنشاء محطة غاز حيوي للاستخدام الزراعي أو المنزلي بواسطة شخص لديه الأدوات اللازمة والمعرفة بالسباكة ومهارات اللحام الأساسية.

سيكون تسلسل الإجراءات المتخذة كما يلي:

• تصنيع جسم المفاعل الحيوي الذي يستخدم لإجراء عملية التخمير (يمكن أن تكون الحاوية مصنوعة من المعدن أو الخرسانة)؛
• تركيب الأغطية أعلى الخزان والثقوب الموجودة في الجدران الجانبية اللازمة للتحميل وبالتالي تفريغ المواد الخام ؛
• تركيب خزان الغاز
• بناء خط أنابيب من خزان الغاز إلى مكان استهلاك المنتج النهائي (يجب أن يشمل هذا التصميم الصمامات وعناصر الحماية - الصمامات المختلفة والصمامات وما إلى ذلك).

إن تركيب مصنع للغاز الحيوي في داشا أو في منزل ريفي أو في مزرعة أو في الإنتاج لن يسمح لك بالحصول على فوائد اقتصادية فحسب، بل سيحقق أيضًا نتائج إيجابية أخرى، وبالتحديد في الجوانب البيئية والطاقة.

باستخدام مثل هذا الجهاز، لن يحصل المستهلك على الوقود الصديق للبيئة وأنواع عديدة من الطاقة والأسمدة البيولوجية فحسب، بل سيقلل أيضًا بشكل كبير من تكاليف الفرصة البديلة التي كان من الممكن تكبدها في حالة عدم وجود مثل هذه الوحدة.

صورة لمصنع الغاز الحيوي

مرحباً بجميع قراء وزوار مدونة "بناء منزل". أتذكر في إحدى المقالات التي "اخترعنا فيها" وعدت بإخبارك عن كيفية الحصول عليها الغاز الحيوي في المنزل. حسنًا، لقد وعدت، لذا عليك أن تفي به، حتى لا يتم إرسالك إلى أحد الأماكن السيئة.

ماذا نعرف عن مصنع الغاز الحيوي؟ في الوقت الحالي، لدى الكثيرين فكرة غامضة حول هذا الموضوع، ومعظمهم لا يعرفون شيئًا على الإطلاق عن ماهيته - الفكرة الكاملة لتزويد منزلك بالطاقة تتلخص في دفع فواتير الغاز أو الطاقة الأخرى الموارد في الوقت المناسب. إلا أن الزيادة التي لا نهاية لها في تكاليف الطاقة تدفع بعض العقول الفضولية للبحث عن حلول بديلة والبحث عن طرق الإنتاج مثلا معدات لإنتاج الغاز الحيوي في المنزل من النفايات العضوية. علاوة على ذلك، هناك أيضًا Kulibins الذين تمكنوا من صنع 2 في 1 مرة واحدة - الجمع بين خزان الصرف الصحي ومحطة الغاز الحيوي. هل تعتقد أنها مزحة؟ مُطْلَقاً. في عالمنا هذا غير ممكن.

لذلك، لن يوفر مصنع الغاز الحيوي طاقة رخيصة للطهي وتدفئة المنزل فحسب، بل سيوفر أيضًا سمادًا عالي الجودة.

مصنع الغاز الحيوي المنزلي باستخدام السماد - رسم تخطيطي

يعد إنتاج الغاز الحيوي من النفايات نوعًا صديقًا للبيئة من الوقود. من حيث خصائصه، فهو ليس أدنى من الغاز الطبيعي بأي حال من الأحوال. إنه فقط لا يتم استخراجه من الأرض، ولكن عن طريق تخمير النفايات العضوية.

يمكن تخيل تقنية استخراج الغاز الحيوي على النحو التالي: في منشأة تجميع خاصة تسمى المفاعل الحيوي، تتم عملية معالجة النفايات وتخميرها. ونتيجة لذلك، ينطلق خليط من الغازات يتكون من 60% ميثان، و35% ثاني أكسيد الكربون، و5% مواد غازية أخرى. تتم إزالة الغاز المستخرج باستمرار من المفاعل الحيوي، وبعد التنقية، يتم استخدامه للأغراض المنزلية.

رسم تخطيطي لمبدأ تشغيل محطة الغاز الحيوي

النفايات النفاياتوتحول إلى سماد من الدرجة الأولى، ويتم استخراجها بشكل دوري ونقلها إلى الحقول.

ملحوظة: أثبتت الدراسات أن الحقل المعالج بالأسمدة المتخمرة لاهوائياً يعطي محصولاً بنسبة 20-30% أكثر من الحقل المخصب بالطريقة المعتادة.

محطات الغاز الحيوي للمنزل – هل تشتريها أم تصنعها بنفسك؟

إذا كان المزارعون الكبار قادرين على شراء تركيبات الغاز الحيوي التي تم إنشاؤها في الظروف الصناعية، فمن المرجح أن تتمكن المؤسسات الصغيرة، وحتى أصحاب المنازل الخاصة، من عدم الشراء، ولكن تركيب منشآت أقل قوة بأيديهم والتي تعمل وفقًا لـ نفس الطريقة من المواد الخردة. لكن عليك أولاً أن تفهم الحجم بالضبط، والأهم من ذلك، نوع التثبيت الذي تريد الحصول عليه على موقعك.

مخطط التثبيت لإنتاج الغاز الحيوي للمؤسسات والمزارع

أنواع المنشآت، مثل أنواع تخمير المواد العضوية، هناك نوعان فقط - مع إمداد الهواء (الهوائي) وبدونه (اللاهوائي). في التخمير الهوائيأثناء تحلل الكتلة الحيوية، يتأكسد الهيدروجين إلى الماء، والكربون إلى ثاني أكسيد الكربون. علاوة على ذلك، في هذه اللحظة يتم إطلاق كمية كبيرة - تسخن الكتلة الحيوية المخمرة بشكل كبير.

أثناء التخمير اللاهوائي 60-70% من الكربون يتحول إلى ميثانوالباقي منه - إلى هيدروجين وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين. موقد الغاز العادي مناسب تمامًا لحرق الميثان.

مصنع الغاز الحيوي بالقرب من حظيرة المزرعة الجماعية

الطريقة الهوائية للحصول على الطاقة أسهل وأبسط من الطريقة اللاهوائية. لا يتطلب إنتاج غرف تخمير محكمة الغلق وتحكم. تسمى المنشآت الهوائية BTS(محطات الطاقة الحرارية الحيوية). واللاهوائية - بس(محطات الطاقة الحيوية أو الغاز الحيوي). أي منتج زراعي عضوي مناسب كمادة خام للتخمير. على سبيل المثال، قدمت إحدى الشركات الإسرائيلية مصنعًا صغيرًا لإنتاج الغاز الحيوي يعمل حصريًا على تقشير الفواكه والخضروات.

مصنع الغاز الحيوي المنزلي من HomeBioGas

يمكن لتركيبة الغاز الحيوي التي طورتها شركة HomeBioGas الإسرائيلية لإنتاج الغاز في المنزل، بأبعادها المتواضعة (123 × 165 × 100 سم) ووزنها الذي لا يزيد عن 40 كجم، أن تضمن تشغيل موقد بلاط واحد بأقصى حرارة لمدة ساعة.

Homebiogas - مصنع الغاز الحيوي لشركة إسرائيلية

بالإضافة إلى ذلك، ينتج هذا التثبيت ما يصل إلى 8 لترات الأسمدة السائلة يومياعند أقصى حمولة للخزان (6 كجم).

وتشير التقديرات إلى أن مؤسسة زراعية صغيرة يمكنها معالجة حوالي طن من النفايات العضوية سنويًا باستخدام هذه المنشأة. صحيح أن التثبيت مصمم للعمل عند متوسط ​​درجة حرارة يومية تبلغ +20 درجة مئوية. ومع ذلك، أريد أن أخبرك بكيفية إنشاء تركيب غاز حيوي منزلي يعمل بشكل مثالي في المنطقة المناخية بوسط روسيا. من حيث المبدأ، لا يوجد شيء معقد بشكل خاص في هذا الشأن.

محطة الغاز الحيوي المنزلية

إذا أراد أصحاب المنشأة إنتاج 0.7-0.9 م 3 من الغاز الحيوي يوميًا (بما يكفي لطهي الطعام لشخصين)، فيجب عليهم القيام بما يلي.

1. قم بتحميل غرفة التخمير بحجم 1 م 3 مع النفايات العضوية المفرومة جيدًا والمخففة في الماء (دعني أذكرك - قشور الفاكهة والخضروات) بنسبة وزن 1: 10 - 1: 5.
2. أغلقه بإحكام وتأكد من ثبات درجة الحرارة من +25 إلى +30 درجة مئوية.

للحفاظ على درجة حرارة ثابتة في الغرفة، من خلالها من الضروري تشغيل ملف الماء الساخنيتم تسخينه بواسطة الغاز الناتج عن نفس التركيب. يجب تركيب صنبورين على خط أنابيب الغاز: أحدهما عند موقد الغاز والآخر عند مخرج المفاعل.

ملحوظة: لقد كان سكان الريف الأذكياء لدينا يفكرون منذ فترة طويلة، وقد طبق البعض ذلك موضع التنفيذ، للحصول على الغاز لتدفئة المنزل من برازهم - أي أنهم يجمعون بين خزان للصرف الصحي ومحطة للغاز الحيوي. إذا بحثت جيدًا في الإنترنت، يمكنك أيضًا العثور على الرسوم البيانية.

جامع الغازأو حامل الغاز- ثاني أهم عنصر في مصنع الغاز الحيوي بعد مصنع التخمير. يتكون من سفينتين فولاذيتين (أحدهما مقلوب رأسًا على عقب) يمكن دخولهما بسهولة إلى بعضهما البعض. يُسكب الماء في الوعاء الخارجي، مما يشكل ختمًا هيدروليكيًا لدخول الغاز الحيوي إلى تجويف الوعاء المقلوب. تبلغ الفجوة الحلقية بين جدران الأوعية حوالي 50 ملم. يمكنك توصيل كلا الخزانين باستخدام أنابيب قطرها ½ بوصة. يأخذ خط أنابيب الغاز نفسه الغاز من وعاء مقلوب ويسلم غاز الميثان إلى موقد غاز تقليدي. يوصى بتغطية الجزء الخارجي من حامل الغاز بخيمة معزولة.

يستخدم الغاز على نطاق واسع في الصناعة، بما في ذلك الصناعة الكيميائية (على سبيل المثال، المواد الخام لإنتاج البلاستيك) وفي الحياة اليومية. في الظروف المنزلية، يستخدم الغاز لتدفئة المباني السكنية الخاصة والشقق، والطهي، وتسخين المياه، كوقود للسيارات، وما إلى ذلك.

من وجهة نظر بيئية، يعد الغاز أحد أنظف أنواع الوقود. بالمقارنة مع أنواع الوقود الأخرى، فهو يحتوي على أقل كمية من الانبعاثات الضارة.

أما إذا تحدثنا عن الغاز فإننا نعني تلقائياً الغاز الطبيعي المستخرج من أحشاء الأرض.

ذات يوم عثرت على مقال في إحدى الصحف يحكي كيف قام أحد الأجداد بتجميع تركيب بسيط ويحصل على الغاز من السماد. هذا الموضوع أثار اهتمامي كثيرا. وأود أن أتحدث عن هذا البديل للغاز الطبيعي - الغاز الحيوي. أعتقد أن هذا الموضوع مثير للاهتمام ومفيد جدًا للأشخاص العاديين وخاصة المزارعين.

في مزرعة أي مزرعة فلاحية، لا يمكنك استخدام طاقة الرياح والشمس فحسب، بل أيضًا الغاز الحيوي.

الغاز الحيوي- الوقود الغازي، وهو نتاج التحلل الميكروبيولوجي اللاهوائي للمواد العضوية. تعد تقنية إنتاج الغاز طريقة صديقة للبيئة وخالية من النفايات لمعالجة وإعادة تدوير وتطهير النفايات العضوية المختلفة ذات الأصل النباتي والحيواني.

المواد الخام لإنتاج الغاز الحيوي هي السماد العادي والأوراق والعشب بشكل عام وأي نفايات عضوية: القمم ونفايات الطعام والأوراق المتساقطة.

والغاز الناتج، الميثان، هو نتيجة النشاط الحيوي لبكتيريا الميثان. يشكل الميثان، الذي يُطلق عليه أيضًا غاز المستنقعات أو المناجم، 90-98% من الغاز الطبيعي الذي يستخدم في الحياة اليومية.

تركيب إنتاج الغاز سهل التصنيع للغاية. نحتاج إلى حاوية رئيسية، يمكنك طهيها بنفسك أو استخدام حاوية جاهزة، يمكن أن تكون أي شيء. يجب تركيب عازل حراري على جوانب الحاوية لاستخدام الوحدة في موسم البرد. نصنع بضع فتحات في الأعلى. من أحدهم نقوم بتوصيل الأنابيب لإزالة الغاز. لإجراء عملية تخمير مكثفة وإطلاق الغاز، يجب تقليب الخليط بشكل دوري. لذلك، تحتاج إلى تثبيت جهاز الخلط. بعد ذلك، يجب جمع الغاز وتخزينه أو استخدامه للغرض المقصود منه. لتجميع الغاز، يمكنك استخدام غرفة السيارة العادية، وبعد ذلك، إذا كان لديك ضاغط، قم بضغطه وضخه في اسطوانات.

مبدأ التشغيل بسيط للغاية: يتم تحميل السماد من خلال فتحة واحدة. في الداخل، تتحلل هذه الكتلة الحيوية بواسطة بكتيريا الميثان الخاصة. لجعل العملية أكثر كثافة، يجب تحريك المحتويات ويفضل تسخينها. للتدفئة، يمكنك تركيب أنابيب بداخلها يجب أن يدور الماء الساخن من خلالها. ويدخل غاز الميثان المنطلق نتيجة النشاط الحيوي للبكتيريا إلى حجرات السيارة عبر أنابيب، وعندما تتراكم كمية كافية منه، يتم ضغطه باستخدام ضاغط وضخه في أسطوانات.

في الطقس الدافئ أو عند استخدام التدفئة الاصطناعية، يمكن أن ينتج التثبيت كمية كبيرة إلى حد ما من الغاز، حوالي 8 م 3 / يوم.

ومن الممكن أيضًا الحصول على الغاز من النفايات المنزلية من مدافن النفايات، لكن المشكلة تكمن في المواد الكيميائية المستخدمة في الحياة اليومية.

توجد بكتيريا الميثان في أمعاء الحيوانات وبالتالي في السماد. ولكن لكي يبدأوا العمل، من الضروري الحد من تفاعلهم مع الأكسجين، لأنه يثبط وظائفهم الحيوية. ولهذا السبب من الضروري إنشاء منشآت خاصة حتى لا تتلامس البكتيريا مع الهواء.

في الغاز الحيوي الناتج، يكون تركيز الميثان أقل قليلاً منه في الغاز الطبيعي، وبالتالي، عند حرقه، فإنه سينتج حرارة أقل قليلاً. عند حرق 1 م 3 من الغاز الطبيعي، يتم إطلاق 7-7.5 جيجا كالوري، ثم عند حرق الغاز الحيوي - 6-6.5 جيجا كالوري.

هذا الغاز مناسب للتدفئة (لدينا أيضًا معلومات عامة حول التدفئة) وللاستخدام في المواقد المنزلية. تكلفة الغاز الحيوي منخفضة، وفي بعض الحالات تساوي الصفر تقريبًا، إذا كان كل شيء مصنوعًا من مواد خردة وتحتفظ، على سبيل المثال، بقرة.

النفايات الناتجة عن إنتاج الغاز هي السماد الدودي - وهو سماد عضوي يتعفن فيه كل شيء من بذور الحشائش أثناء عملية التحلل دون الوصول إلى الأكسجين، ولا تبقى سوى العناصر الدقيقة المفيدة الضرورية للنباتات.

بل إن هناك طرقًا لإنشاء رواسب الغاز الاصطناعي في الخارج. تبدو هكذا. نظرًا لأن نسبة كبيرة من النفايات المنزلية التي يتم التخلص منها هي مواد عضوية يمكن أن تتعفن وتنتج الغاز الحيوي. لكي يبدأ إطلاق الغاز، من الضروري حرمان المادة العضوية من التفاعل مع الهواء. ولذلك، يتم لف النفايات في طبقات، وتكون الطبقة العليا من مادة مقاومة للماء للغاز، مثل الطين. ثم يقومون بحفر الآبار واستخراج الغاز كما لو كان من رواسب طبيعية. ويتم حل العديد من المشاكل في نفس الوقت، مثل التخلص من النفايات وتوليد الطاقة.

تحت أي ظروف يتم إنتاج الغاز الحيوي؟

شروط الحصول على وقيمة الطاقة للغاز الحيوي

من أجل تجميع منشأة صغيرة الحجم، عليك أن تعرف من أي المواد الخام وبأي تكنولوجيا يمكن الحصول على الغاز الحيوي.

يتم الحصول على الغاز أثناء تحلل (تخمر) المواد العضوية دون الوصول إلى الهواء (عملية لاهوائية): فضلات الحيوانات المنزلية، والقش، والقمم، والأوراق المتساقطة، والنفايات العضوية الأخرى المتولدة في المنازل الفردية. ويترتب على ذلك أنه يمكن الحصول على الغاز الحيوي من أي نفايات منزلية يمكن أن تتحلل وتتخمر في حالة سائلة أو رطبة.

تتم عملية التحلل (التخمير) على مرحلتين:

1. تحلل الكتلة الحيوية (التمهيد)؛
2. التغويز (إطلاق الغاز الحيوي).

تحدث هذه العمليات في جهاز التخمير (مصنع الغاز الحيوي اللاهوائي).

الحمأة التي يتم الحصول عليها بعد التحلل في محطات الغاز الحيوي تزيد من خصوبة التربة وتزيد الإنتاجية بنسبة 10-50٪. وبالتالي يتم الحصول على الأسمدة الأكثر قيمة.

يتكون الغاز الحيوي من خليط من الغازات:

• الميثان -55-75%؛
• ثاني أكسيد الكربون - 23-33%؛
• كبريتيد الهيدروجين-7%.

تخمير الميثان هو عملية تخمير معقدة للمواد العضوية - وهي عملية بكتيرية. الشرط الرئيسي لحدوث هذه العملية هو وجود الحرارة.

أثناء تحلل الكتلة الحيوية، يتم توليد الحرارة، وهي كافية لمواصلة العملية؛ ومن أجل الاحتفاظ بهذه الحرارة، يجب عزل جهاز التخمير حرارياً. عندما تنخفض درجة الحرارة في جهاز التخمير، تقل شدة تطور الغاز، حيث تتباطأ العمليات الميكروبيولوجية في الكتلة العضوية. لذلك، يعد العزل الحراري الموثوق به لمصنع الغاز الحيوي (المخمر الحيوي) أحد أهم الشروط لتشغيله بشكل طبيعي. عند تحميل السماد في جهاز التخمير، يجب خلطه بالماء الساخن عند درجة حرارة 35-40 درجة مئوية. وهذا سيساعد على ضمان وضع التشغيل اللازم.

عند إعادة التحميل، يجب تقليل فقدان الحرارة إلى الحد الأدنى.المساعدة الهندسية للغاز الحيوي

للحصول على تسخين أفضل للمخمر، يمكنك استخدام "تأثير الاحتباس الحراري". للقيام بذلك، يتم تثبيت إطار خشبي أو معدني خفيف فوق القبة ومغطى بفيلم بلاستيكي. يتم تحقيق أفضل النتائج عند درجة حرارة المادة الخام التي يتم تخميرها عند 30-32 درجة مئوية ورطوبة تتراوح بين 90-95%. وفي مناطق المنطقة الوسطى والشمالية، يجب إنفاق جزء من الغاز المنتج خلال الفترات الباردة من العام على تسخين إضافي للكتلة المتخمرة، مما يعقد تصميم محطات الغاز الحيوي.

من السهل إنشاء التركيبات في المزارع الفردية على شكل أجهزة تخمير خاصة لتخمير الكتلة الحيوية. المادة الخام العضوية الرئيسية للتحميل في جهاز التخمير هي السماد.

عند تحميل روث الماشية لأول مرة، يجب أن تستمر عملية التخمير لمدة 20 يومًا على الأقل، وبالنسبة لسماد لحم الخنزير 30 يومًا على الأقل. يمكنك الحصول على المزيد من الغاز عند تحميل خليط من المكونات المختلفة مقارنة بتحميل، على سبيل المثال، روث الماشية.

على سبيل المثال، ينتج خليط من روث الماشية وروث الدواجن، عند معالجته، ما يصل إلى 70% من غاز الميثان في الغاز الحيوي.

بعد استقرار عملية التخمير، من الضروري تحميل المواد الخام كل يوم بما لا يزيد عن 10٪ من كمية الكتلة المعالجة في جهاز التخمير.

أثناء التخمير، بالإضافة إلى إنتاج الغاز، يتم تطهير المواد العضوية. تتخلص النفايات العضوية من البكتيريا المسببة للأمراض وتزيل الروائح الكريهة.

ويجب تفريغ الحمأة الناتجة بشكل دوري من جهاز التخمير، حيث يتم استخدامها كسماد.

عندما يتم ملء مصنع الغاز الحيوي لأول مرة، لا يحترق الغاز المستخرج، ويحدث هذا لأن الغاز الأول المنتج يحتوي على كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، حوالي 60%. لذلك، يجب إطلاقه في الغلاف الجوي، وبعد 1-3 أيام سوف يستقر تشغيل محطة الغاز الحيوي.

جدول رقم 1- كمية الغاز التي يتم الحصول عليها يوميا أثناء تخمير فضلات الحيوان الواحد

من حيث كمية الطاقة المنطلقة، فإن 1 م 3 من الغاز الحيوي يعادل:

• 1.5 كجم من الفحم
• 0.6 كجم كيروسين
• 2 كيلو واط/ساعة من الكهرباء؛
• 3.5 كجم من الحطب
• 12 كيلو جرام من قوالب السماد.

تصميم محطات الغاز الحيوي صغيرة الحجم

الشكل 1 - رسم تخطيطي لأبسط مصنع للغاز الحيوي بقبة هرمية: 1 - حفرة للسماد. 2 - الأخدود - ختم الماء. 3 - جرس لتجميع الغاز. 4، 5 - أنبوب مخرج الغاز؛ 6- مقياس الضغط .

وفقا للأبعاد المبينة في الشكل 1، تم تجهيز الحفرة 1 والقبة 3. الحفرة مبطنة بألواح خرسانية مسلحة بسماكة 10 سم، والتي يتم تلبيسها بملاط أسمنتي ومغطاة بالراتنج للتضييق. يتم لحام الجرس الذي يبلغ ارتفاعه 3 أمتار من حديد التسقيف، حيث يتراكم الغاز الحيوي في الجزء العلوي منه. لحمايته من التآكل، يتم طلاء الجرس بشكل دوري بطبقتين من الطلاء الزيتي. ومن الأفضل أولاً طلاء الجزء الداخلي من الجرس بالرصاص الأحمر. وفي الجزء العلوي من الجرس تم تركيب ماسورة رقم 4 لإزالة الغاز الحيوي ومقياس ضغط رقم 5 لقياس ضغطه. يمكن أن يكون أنبوب مخرج الغاز 6 مصنوعًا من خرطوم مطاطي أو أنبوب بلاستيكي أو معدني.

حول حفرة التخمير، يتم تثبيت الأخدود الخرساني - ختم الماء 2. مملوء بالماء، حيث يتم غمر الجانب السفلي من الجرس بمقدار 0.5 متر.

الشكل 2 - جهاز إزالة المكثفات: 1 - خط أنابيب لإزالة الغاز؛ 2 - أنبوب على شكل حرف U للمكثفات. 3 - المكثفات.

ويمكن إمداد الغاز، على سبيل المثال، إلى موقد المطبخ من خلال أنابيب معدنية أو بلاستيكية أو مطاطية. ولمنع الأنابيب من التجمد بسبب تجمد الماء المتكثف في الشتاء، استخدم جهازًا بسيطًا كما هو موضح في الشكل 2: يتم توصيل الأنبوب 2 على شكل حرف U بخط الأنابيب 1 عند أدنى نقطة. يجب أن يكون ارتفاع الجزء الحر أكبر من ضغط الغاز الحيوي (بالملمتر عمود الماء). يتم تصريف المكثفات 3 من خلال الطرف الحر للأنبوب، ولن يكون هناك أي تسرب للغاز.

الشكل 3 - رسم تخطيطي لأبسط مصنع للغاز الحيوي ذو قبة مخروطية: 1 - حفرة للسماد. 2 - القبة (الجرس)؛ 3 - الجزء الموسع من الأنبوب. 4 - أنبوب مخرج الغاز. 5 - الأخدود - ختم الماء.

في التثبيت الموضح في الشكل 3، يتم تبطين الحفرة 1 بقطر 4 مم وعمق 2 متر من الداخل بحديد التسقيف، حيث تكون صفائحها ملحومة بإحكام. السطح الداخلي للخزان الملحوم مطلي بالراتنج للحماية ضد التآكل. على الجانب الخارجي للحافة العلوية للخزان الخرساني يتم تركيب أخدود دائري بعمق 5 إلى 1 متر يتم ملؤه بالماء. يتم تثبيت الجزء الرأسي من القبة 2، الذي يغطي الخزان، بحرية فيه. وبالتالي، فإن الأخدود الذي يتم سكب الماء فيه بمثابة ختم مائي. يتم تجميع الغاز الحيوي في الجزء العلوي من القبة، حيث يتم إمداده من خلال أنبوب المخرج رقم 3 ومن ثم عبر خط الأنابيب رقم 4 (أو الخرطوم) إلى مكان الاستخدام.

يتم تحميل حوالي 12 مترًا مكعبًا من الكتلة العضوية (يفضل السماد الطازج) في الخزان الدائري 1، والذي يتم ملؤه بالجزء السائل من السماد (البول) دون إضافة الماء. بعد أسبوع من ملئه، يبدأ المخمر في العمل. تبلغ سعة جهاز التخمير في هذا التثبيت 12 مترًا مكعبًا، مما يجعل من الممكن بناءه لعدد 2-3 عائلات تقع منازلها في مكان قريب. يمكن بناء مثل هذا التثبيت في مزرعة إذا كانت الأسرة تقوم، على سبيل المثال، بتربية الثيران أو الاحتفاظ بعدة أبقار.

الشكل 4 - مخططات المتغيرات لأبسط المنشآت: 1 - توريد النفايات العضوية. 2 - حاوية للنفايات العضوية. 3 - منطقة تجميع الغاز تحت القبة؛ 4 - أنبوب مخرج الغاز. 5 - تصريف الحمأة. 6 - مقياس الضغط. 7 - قبة مصنوعة من فيلم البولي ايثيلين. 8 - ختم الماء و؛ 9 - البضائع. 10- كيس بولي ايثيلين قطعة واحدة ملتصق.

يظهر الشكل 4 التصميم والرسوم البيانية التكنولوجية لأبسط المنشآت صغيرة الحجم. تشير الأسهم إلى الحركات التكنولوجية للكتلة العضوية الأولية والغاز والحمأة. من الناحية الهيكلية، يمكن أن تكون القبة صلبة أو مصنوعة من فيلم البولي إيثيلين. يمكن صنع قبة صلبة بجزء أسطواني طويل للانغماس العميق في الكتلة المعالجة، أو الطفو، الشكل 4، د، أو إدخالها في مانع تسرب هيدروليكي، الشكل 4، هـ. يمكن إدخال قبة فيلمية في مانع تسرب هيدروليكي، الشكل 4، ه، أو مصنوعة على شكل كيس كبير ملتصق بسلاسة، الشكل 4 و. في الإصدار الأخير، يتم وضع وزن 9 على كيس الفيلم حتى لا ينتفخ الكيس كثيرًا، وأيضًا لخلق ضغط كافٍ تحت الفيلم.

يتم إمداد الغاز الذي يتم تجميعه تحت القبة أو الفيلم عبر خط أنابيب الغاز إلى مكان الاستخدام. لتجنب انفجار الغاز، يمكن تركيب صمام مضبوط على ضغط معين على أنبوب المخرج. ومع ذلك، فإن خطر انفجار الغاز غير مرجح، لأنه مع زيادة كبيرة في ضغط الغاز تحت القبة، سيتم رفع الأخير في الختم الهيدروليكي إلى ارتفاع حرج وسوف ينقلب، ويطلق الغاز.

قد ينخفض ​​إنتاج الغاز الحيوي نتيجة لتشكل قشرة على سطح المادة الخام العضوية في جهاز التخمير أثناء عملية التخمير. وللتأكد من أنه لا يعيق خروج الغاز يتم تكسيره عن طريق خلط الكتلة في جهاز التخمير. لا يمكنك الخلط باليد، ولكن عن طريق ربط شوكة معدنية بالقبة من الأسفل. ترتفع القبة في الختم الهيدروليكي إلى ارتفاع معين عندما يتراكم الغاز وينخفض ​​عند استخدامه.

بفضل الحركة المنتظمة للقبة من الأعلى إلى الأسفل، فإن الشوكات المتصلة بالقبة سوف تدمر القشرة.

تساهم الرطوبة العالية ووجود كبريتيد الهيدروجين (حتى 0.5٪) في زيادة تآكل الأجزاء المعدنية في محطات الغاز الحيوي. لذلك يتم مراقبة حالة جميع العناصر المعدنية للمخمر بشكل منتظم وحماية المناطق المتضررة بعناية، ويفضل أن يتم ذلك باستخدام الرصاص الرصاص في طبقة أو طبقتين، ثم دهانها في طبقتين بأي طلاء زيتي.

الشكل 5. رسم تخطيطي لمصنع غاز حيوي ساخن: 1 - جهاز تخمير. 2 - درع خشبي. 3 - حشو العنق؛ 4 - خزان الميثان. 5 - النمام. 6 - أنبوب فرعي لاختيار الغاز الحيوي؛ 7 - طبقة العزل الحراري. 8 - صر. 9 - صمام تصريف للكتلة المعالجة؛ 10 — قناة لتزويد الهواء. 11 - منفاخ .

مصنع الغاز الحيوي مع تسخين الكتلة المخمرة بالحرارة , يتم إطلاقه أثناء تحلل السماد في جهاز تخمير هوائي، كما هو موضح في الشكل 5. وهو يشتمل على خزان هضم - حاوية معدنية أسطوانية مع عنق حشو 3. صمام تصريف 9. محرك ميكانيكي 5 وفوهة 6 لاختيار الغاز الحيوي.

يمكن عمل المخمر 1 بشكل مستطيل و 3 مواد خشبية. لتفريغ السماد المعالج، تكون جدران العصير قابلة للإزالة. أرضية جهاز التخمير شبكية، ويتم نفخ الهواء عبر القناة التكنولوجية 10 من منفاخ 11. الجزء العلوي من جهاز التخمير مغطى بألواح خشبية 2. لتقليل فقدان الحرارة، يتم تصنيع الجدران والقاع بطبقة عازلة للحرارة 7.

التثبيت يعمل مثل هذا. يتم سكب السماد السائل المُجهز مسبقًا بمحتوى رطوبة بنسبة 88-92٪ في خزان الميثان 4 من خلال الرأس 3، ويتم تحديد مستوى السائل من خلال الجزء السفلي من عنق الحشو. يتم ملء جهاز التخمير الهوائي 1 من خلال الجزء الافتتاحي العلوي بسماد الفراش أو خليط من السماد مع حشو عضوي جاف سائب (القش، نشارة الخشب) بمحتوى رطوبة يتراوح بين 65-69%. عندما يتم توفير الهواء من خلال القناة التكنولوجية في جهاز التخمير، تبدأ الكتلة العضوية في التحلل ويتم إطلاق الحرارة. يكفي لتسخين محتويات خزان الميثان. ونتيجة لذلك، يتم إطلاق الغاز الحيوي. يتراكم في الجزء العلوي من خزان الهاضم. من خلال الأنبوب 6 يتم استخدامه للاحتياجات المنزلية. أثناء عملية التخمير، يتم خلط السماد الموجود في الهاضم بالخلاط 5.

مثل هذا التثبيت سوف يدفع ثمنه في غضون عام واحد فقط بسبب التخلص من النفايات في المنازل الشخصية. وترد القيم التقريبية لاستهلاك الغاز الحيوي في الجدول 2.

جدول رقم 2 – القيم التقريبية لاستهلاك الغاز الحيوي

ملاحظة: يمكن أن يعمل التثبيت في أي منطقة مناخية.

الشكل 6 - رسم تخطيطي لمصنع الغاز الحيوي الفردي IBGU-1: 1 - عنق الحشو؛ 2 - النمام. 3 - أنابيب أخذ عينات الغاز. 4 - طبقة العزل الحراري. 5 - أنبوب بصنبور لتفريغ الكتلة المعالجة. 6- ميزان الحرارة .

محطة غاز حيوي فردية (IBGU-1) لعائلة بها 2 إلى 6 أبقار أو 20-60 خنزير، أو 100-300 دواجن (الشكل 6). يمكن للمنشأة معالجة ما بين 100 إلى 300 كجم من السماد يوميًا وتنتج 100-300 كجم من الأسمدة العضوية الصديقة للبيئة و3-12 م3 من الغاز الحيوي.