ปริมาณการปล่อยก๊าซในโรงงานก๊าซชีวภาพ การผลิตก๊าซชีวภาพด้วยตนเอง

“การหมัก” มีเทนหรือชีวเมทาโนเจเนซิส ซึ่งเป็นกระบวนการเปลี่ยนชีวมวลให้เป็นพลังงาน ถูกค้นพบโดยชาวยุโรปในปี พ.ศ. 2319 โดยโวลตา ผู้สร้างการมีอยู่ของมีเทนในก๊าซหนองน้ำ ก๊าซชีวภาพที่ผลิตโดยกระบวนการนี้คือส่วนผสมของมีเทน 65% คาร์บอนไดออกไซด์ 30% ไฮโดรเจนซัลไฟด์ 1% และไนโตรเจน ออกซิเจน ไฮโดรเจน และคาร์บอนมอนอกไซด์ในปริมาณเล็กน้อย (อ. แซสสัน)
ข้อมูลแรกเกี่ยวกับการใช้ก๊าซชีวภาพในทางปฏิบัติที่ชาวยุโรปได้รับจากขยะทางการเกษตรนั้นย้อนกลับไปในปี 1814 เมื่อเดวี่รวบรวมก๊าซชีวภาพในขณะที่ศึกษาคุณสมบัติทางเคมีเกษตรของมูลโค เพื่อรวบรวมขยะเริ่มตั้งแต่ปี พ.ศ. 2424 มีการใช้ภาชนะปิดซึ่งหลังจากดัดแปลงเล็กน้อยเรียกว่า "ถังบำบัดน้ำเสีย" ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2438 โคมไฟถนนในพื้นที่แห่งหนึ่งของเมืองเอ็กซิเตอร์ (อังกฤษ) ได้รับการจัดหาก๊าซซึ่งได้มาจากการหมักน้ำเสีย ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2440 ได้มีการดำเนินการบำบัดน้ำในเมืองนี้ในภาชนะดังกล่าวซึ่งมีการรวบรวมและใช้ก๊าซชีวภาพเพื่อให้ความร้อนและแสงสว่าง
ปัจจุบันมีการรู้จักเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่มีการออกแบบหลากหลาย ซึ่งให้ความแข็งแรงของวัสดุที่ใช้สร้างการติดตั้ง อุปกรณ์สำหรับการผสมมวลและการถ่ายเทความร้อน การเตรียมและการทำความร้อนของสารตั้งต้นที่โหลด การบริโภคและการสะสมของก๊าซชีวภาพและการกำจัดตะกอน
ตั้งแต่วันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2543 Karaganda EcoMuseum ได้ดำเนินโครงการ "BIOGAS" เพื่อแนะนำเทคโนโลยีก๊าซชีวภาพในภูมิภาค Karaganda โครงการนี้เป็นประสบการณ์ครั้งแรกในการใช้เทคโนโลยีก๊าซชีวภาพในคาซัคสถานตอนกลาง ในระหว่างการดำเนินโครงการ พิพิธภัณฑ์นิเวศวิทยาได้สั่งสมประสบการณ์และข้อมูลมากมายเกี่ยวกับการก่อสร้าง การเริ่มต้น และการดำเนินงานของโรงงานก๊าซชีวภาพ และประสบการณ์นี้เชื่อมโยงกับสภาพท้องถิ่นของคาซัคสถานตอนกลาง ซึ่งไม่เคยมีเทคโนโลยีที่คล้ายกันมาก่อน ใช้แล้ว.
พนักงานของพิพิธภัณฑ์นิเวศวิทยา Karaganda ได้พัฒนาและใช้เทคโนโลยีหลายอย่างสำหรับการก่อสร้างโรงงานก๊าซชีวภาพซึ่งปรับให้เหมาะกับชาวนาและเกษตรกรในคาซัคสถาน

ทำไมเราถึงต้องการก๊าซชีวภาพ?
ก๊าซชีวภาพเป็นผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญของแบคทีเรียมีเทน ซึ่งเกิดขึ้นจากการย่อยสลายอินทรียวัตถุ
ก๊าซชีวภาพเป็นสื่อนำพลังงานคุณภาพสูงและสมบูรณ์ และสามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในครัวเรือนและธุรกิจขนาดกลางและขนาดเล็กได้หลายวิธี สำหรับการประกอบอาหาร ผลิตไฟฟ้า การทำความร้อนในที่พักอาศัยและโรงงานอุตสาหกรรม การต้ม การอบแห้ง และการทำให้เย็น ความร้อนจากการเผาไหม้เฉลี่ยอยู่ที่ 6.0 kW/h/cub.m
ขอบเขตที่ก๊าซชีวภาพสามารถทดแทนเชื้อเพลิงแบบเดิมได้ขึ้นอยู่กับปริมาณและประสิทธิภาพของโรงงาน ประสบการณ์ Karaganda ในการใช้ BGU แสดงให้เห็นว่าการติดตั้งที่มีปริมาตร 8 ลูกบาศก์เมตร ม. และการวิ่งบนมูลหมูสามารถทดแทนก๊าซโพรเพนที่ใช้ปรุงอาหารในครอบครัวที่มีสมาชิกห้าคนได้อย่างสมบูรณ์ BGU ที่มีปริมาตร 60 ลูกบาศก์เมตร สามารถใช้เพื่อให้ความร้อนแก่อาคารพักอาศัยที่มีพื้นที่ 200 ตร.ม. และสถานที่อุตสาหกรรมที่มีพื้นที่ 400 ตร.ม.
เมื่อดำเนินกิจการโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพ วัตถุดิบเหลือทิ้งยังเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ซึ่งสามารถปรับปรุงสภาพเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมของชาวนาหรือฟาร์มได้ Biosludge เป็นปุ๋ยคุณภาพสูง ซึ่งเป็นวัตถุดิบในการผลิตปุ๋ยหมักมูลไส้เดือน ซึ่งเป็นสารตั้งต้นในการเพาะเห็ด และด้วยพารามิเตอร์การติดตั้งที่เหมาะสมและการควบคุมการปฏิบัติตามระบบอุณหภูมิในการทำงาน BGU จึงเป็นอาหารเสริมสำหรับสัตว์ที่ต้องการโปรตีนจากสัตว์เพื่อการพัฒนาตามปกติ (หมู ไก่ ฯลฯ) และอาหารเสริมสำหรับปลาในฟาร์มปลา
โดยสรุป การใช้เทคโนโลยีก๊าซชีวภาพสามารถให้ประโยชน์ดังต่อไปนี้:

ประหยัดเวลาและแรงงาน
- ลดเวลาในการปรุงอาหาร
- ลดเวลาที่ใช้ในการล้างจาน
- ลดเวลาที่ใช้ในการทำความสะอาดห้องครัว
- เวลาที่ใช้ในการบำรุงรักษาเตาก็น้อยลง (ทำความสะอาดเตาจากเถ้า, กำจัดขี้เถ้า, นำเชื้อเพลิง, เติมน้ำมัน, จุดระเบิด, ตรวจสอบเตาและเติมเชื้อเพลิง)
- เวลาที่ใช้ในการรวบรวม ขนย้าย ตากแห้ง และเก็บมูลสัตว์ หรือค้นหา ขนย้าย และบรรจุถ่านหินใหม่ และค้นหา ซื้อ ตัด ตากแห้ง และเก็บฟืน
- ระยะเวลาในการกำจัดวัชพืชลดลง (เมล็ดตายในถังเก็บ)

ประหยัดเงิน
- ประหยัดเงินที่ใช้ในการทำความร้อนน้ำมันหรือไฟฟ้า
- ยืดอายุเครื่องครัว
- ประหยัดเงินในการซื้อปุ๋ยและยากำจัดวัชพืช

ความเป็นไปได้ในการรับเงินเพิ่มเติม
- คุณสามารถขายน้ำมันส่วนเกินให้กับเพื่อนบ้านหรือแลกเปลี่ยนเป็นบางอย่างได้
- คุณสามารถขายปุ๋ยหมักได้
- เมื่อใช้ปุ๋ยหมัก ผลผลิตพืชผลทางการเกษตรของคุณจะเพิ่มขึ้น และคุณสามารถสร้างรายได้มากขึ้นจากการขายพืชผลเหล่านั้น

ประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อม
- ลดการปล่อยก๊าซมีเทน (ก๊าซเรือนกระจก) ออกสู่ชั้นบรรยากาศ
- การลดปริมาณถ่านหิน ไม้ หรือเชื้อเพลิงที่ถูกเผาไหม้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และเป็นผลให้ลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (ก๊าซเรือนกระจก) ที่เกิดขึ้น และผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่เป็นอันตราย
- ลดการปล่อยน้ำเสียออกสู่สิ่งแวดล้อม
- การทำน้ำเสียให้บริสุทธิ์จากสารอินทรีย์และจุลินทรีย์
- การอนุรักษ์ป่าไม้จากการตัดไม้ทำลายป่า
- ลดความต้องการปุ๋ยเคมี
- ทำความสะอาดอากาศในบ้านและหมู่บ้านจากผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ถ่านหิน
- ลดมลพิษทางอากาศด้วยสารประกอบไนโตรเจน กำจัดกลิ่นในอากาศ

ประหยัดพื้นที่
- เพิ่มพื้นที่ว่างที่เคยครอบครองโดยถ่านหินหรือมูลสัตว์

สิ่งอำนวยความสะดวก
- ฟอกอากาศภายในบ้านและห้องครัว
- ปริมาณขยะที่ไม่ได้ใช้ลดลง (ขยะมีน้อย)
- มีการใช้ขยะอินทรีย์ทั้งหมด รวมถึงขยะในห้องน้ำ
- วัชพืชในสวนและทุ่งนามีน้อยลง เมล็ดของพวกมันตายในถังเก็บ
- กลิ่นมูลสัตว์ในสวนลดลง (ตัวสะสมทางชีวภาพเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจน คือ ไม่มีการสัมผัสกับอากาศ)
- ลดจำนวนแมลงวัน

มีสุขภาพที่ดี
- ลดความเสี่ยงในการติดโรคที่เกี่ยวข้องกับอากาศเสีย - โรคทางเดินหายใจและดวงตา
- สถานการณ์ทางระบาดวิทยาดีขึ้นจากการที่จุลินทรีย์ในอ่างเก็บน้ำตายและแหล่งเพาะพันธุ์แมลงลดลง
เพื่อที่จะทำความเข้าใจว่าการดำเนินงานของโรงงานก๊าซชีวภาพมีประโยชน์และผลกำไรอะไรบ้างที่สามารถนำเข้ามาในฟาร์มหรือกิจการชาวนาของคุณโดยเฉพาะ คุณต้องเข้าใจ:
1. ต้องใช้ต้นทุนเท่าใดในการก่อสร้างโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพ
2. ต้นทุนเหล่านี้จะลดลงได้อย่างไร?
3. และจะใช้เวลานานแค่ไหนในการชำระค่าใช้จ่ายเหล่านี้
สามารถรับคำตอบสำหรับคำถามที่ตั้งขึ้นโดยจัดทำแผนโดยละเอียดสำหรับการก่อสร้างการติดตั้งการดำเนินงานและการขายผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น

การติดตั้งก๊าซชีวภาพคืออะไร?
เพื่อความชัดเจน ต่อไปนี้เป็นคำจำกัดความบางส่วนของคำที่ใช้กันทั่วไปในบทนี้:

เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ- อ่างเก็บน้ำ (ภาชนะ ภาชนะ) ซึ่งมีการสร้างสภาวะเพื่อชีวิตของแบคทีเรียที่สร้างก๊าซมีเทน วรรณกรรมบางฉบับใช้คำว่า "เครื่องปฏิกรณ์", "ถังมีเทน", "ถังมีเทน", "ถังบำบัดน้ำเสีย" เป็นคำพ้องความหมายสำหรับคำว่า "เครื่องปฏิกรณ์" - ทั้งหมดนี้มีความหมายเหมือนกัน

ระบบทำความร้อน - ระบบทำความร้อนด้วยไอน้ำ (น้ำ) ที่ช่วยให้คุณรักษาอุณหภูมิการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพโดยเฉพาะในฤดูหนาว

อุปกรณ์ผสม - อุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่ภายในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพและอนุญาตให้ผสมมวลที่ผ่านการประมวลผลเพื่อเร่งการประมวลผลให้เสร็จสมบูรณ์
ช่องสำหรับขนถ่ายคือช่องเปิดในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่ใช้สำหรับการโหลดวัตถุดิบและชีวมวลที่ผ่านการแปรรูป
โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพทั้งหมดแบ่งออกเป็น 2 ประเภทตามรอบการดำเนินงาน ได้แก่ เปิดดำเนินการต่อเนื่องและเปิดดำเนินการเป็นระยะ
โรงงานก๊าซชีวภาพที่ดำเนินงานอย่างต่อเนื่องจะถูกโหลดด้วยวัตถุดิบอย่างต่อเนื่อง และในขณะเดียวกันก็ขนส่งชีวมวลที่แปรรูปแล้วด้วย ดังนั้นการทำงานของการติดตั้งจึงไม่หยุดชะงัก
โรงงานก๊าซชีวภาพที่ทำงานเป็นระยะหรือเป็นรอบจะถูกบรรจุจนสมบูรณ์จนถึงระดับปฏิบัติการและปิดผนึกอย่างแน่นหนา ในช่วงระยะเวลาหนึ่งโรงงานจะปล่อยก๊าซชีวภาพอย่างแข็งขัน หลังจากแปรรูปชีวมวลเสร็จสมบูรณ์แล้ว โรงงานก็จะถูกขนถ่ายและวงจรการทำงานซ้ำ
รูปร่างของเครื่องปฏิกรณ์และวัสดุก่อสร้างที่ใช้ ในระหว่างการดำเนินโครงการ ได้มีการพัฒนาโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพที่สามารถดำเนินการได้ในสภาพของคาซัคสถานตอนกลาง
โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพทรงกระบอกจะตั้งอยู่ในแนวนอนหากโรงงานมีการดำเนินงานต่อเนื่อง และในแนวตั้งหากโรงงานมีการดำเนินงานตามวงจร
โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพทรงรีมีรูปร่างใกล้เคียงกับรูปไข่ จากมุมมองของกระบวนการ biothanogenesis เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพรูปแบบนี้เป็นกระบวนการที่เหมาะสมที่สุด - กระบวนการผสมตามธรรมชาติเกิดขึ้นเช่นเดียวกับการกำจัดตะกอนและการไหลบ่าของตะกอน โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพที่มีรูปร่างคล้ายกันสร้างจากคอนกรีตหรือสร้างจากอิฐ
อุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตก๊าซชีวภาพ เพื่อเพิ่มผลผลิตก๊าซชีวภาพจากการติดตั้ง ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม:
1. ปั๊มน้ำเสียใช้สำหรับสูบชีวมวลที่แปรรูปออกมา และอำนวยความสะดวกอย่างมากในการบำรุงรักษาโรงงานก๊าซชีวภาพ
2. ปั๊มหมุนเวียนใช้ในระบบทำความร้อนของการติดตั้งและช่วยให้รักษาอุณหภูมิในการทำงานโดยใช้พลังงานน้อยลง
3. อุปกรณ์ผสมใช้ในการผสมชีวมวลที่ผ่านการแปรรูปแล้วภายในเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งจะเพิ่มผลผลิตในการติดตั้งและลดเวลาที่ต้องใช้ในการประมวลผลชีวมวล
4. จำเป็นต้องติดตั้งเช็ควาล์วในระบบไอเสียเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ
5. หม้อต้มน้ำร้อนด้วยแก๊สซึ่งเชื่อมต่อกับระบบทำความร้อนของการติดตั้งและใช้ก๊าซชีวภาพที่ปล่อยออกมาและใช้มากถึง 5% ของปริมาณก๊าซทั้งหมด

ผลผลิตบีเอสยู
ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตโดยโรงงานก๊าซชีวภาพ ได้แก่ ก๊าซชีวภาพและกากตะกอนชีวภาพ
ผลผลิตก๊าซชีวภาพ - ผลผลิตก๊าซชีวภาพ (m3) ต่อหน่วยของสารตั้งต้น (m3) ในช่วงระยะเวลาการหมัก
ผลผลิตก๊าซชีวภาพขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ต่อไปนี้:
- ปริมาตรของเครื่องปฏิกรณ์ของการติดตั้ง ยิ่งปริมาณการติดตั้งมากเท่าไร ปริมาณก๊าซก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
- อุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์ที่เกิดการหมัก แบคทีเรียที่สร้างก๊าซมีเทนในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจนสามารถปล่อยก๊าซได้ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 0C ถึง 70C อย่างไรก็ตาม ก๊าซชีวภาพจะถูกปล่อยออกมาอย่างเข้มข้นที่สุดในช่วงอุณหภูมิ 2 ช่วง ควรสังเกตว่าแบคทีเรียที่สร้างมีเทนประเภทต่างๆ “ทำงาน” ที่อุณหภูมิต่างกัน ช่วงแรก (มีโซฟิลิก เนื่องจากแบคทีเรียมีโซฟิลิกทำงาน) ตั้งแต่ 25C - 38C - อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดคือ 37C ช่วงที่สอง (เทอร์โมฟิลิกเนื่องจากแบคทีเรียเทอร์โมฟิลิกทำงาน) ตั้งแต่ 45C - 60C - อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดคือ 56C แต่ละช่วงเวลาเหล่านี้มีข้อดีและข้อเสียหลายประการ ซึ่งมีรายละเอียดด้านล่าง

ประเภทของการหมักแบบมีโซฟิลิก

ข้อดี
- ผลผลิตของก๊าซจะไม่ลดลงในทางปฏิบัติเมื่ออุณหภูมิเบี่ยงเบนไป 1-2oC จากอุณหภูมิที่เหมาะสม
- ต้องใช้ต้นทุนพลังงานน้อยลงเพื่อรักษาอุณหภูมิ

ข้อเสีย
- การปล่อยก๊าซมีความเข้มข้นน้อยกว่า
- ต้องใช้เวลานานกว่านั้นจนกว่าวัสดุพิมพ์จะสลายตัวโดยสมบูรณ์ - 25 วัน
- ตะกอนชีวภาพที่ได้รับในโหมดนี้ไม่ได้ผ่านการฆ่าเชื้ออย่างสมบูรณ์

ประเภทของการหมักด้วยความร้อน

ข้อดี
- การปล่อยก๊าซมีความเข้มข้นมากขึ้น
- ใช้เวลาน้อยลงจนกว่าวัสดุพิมพ์จะสลายตัวโดยสมบูรณ์ - 12 วัน
- กากตะกอนชีวภาพที่ได้รับในโหมดนี้จะผ่านการฆ่าเชื้ออย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นสารเติมแต่งอาหารสัตว์ได้

ข้อเสีย
- ผลผลิตของก๊าซลดลงอย่างมากเมื่ออุณหภูมิเบี่ยงเบนไป 1-2oC จากอุณหภูมิที่เหมาะสม
- ต้องใช้พลังงานมากขึ้นเพื่อรักษาอุณหภูมิ
- จากวัตถุดิบ. วัตถุดิบสำหรับ BGU อาจเป็นปุ๋ยคอกสัตว์ พืช และสารอินทรีย์อื่นๆ ผลผลิตของก๊าซชีวภาพจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัสดุพิมพ์ที่ใช้ ข้อมูลโดยประมาณแสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 ผลผลิตก๊าซชีวภาพขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้ระหว่างระยะเวลาการหมัก (Archea 2000, ประเทศเยอรมนี)

การดำเนินงานของโรงงานก๊าซชีวภาพ
1.การติดตั้งจะเริ่มต้นในหลายขั้นตอน
เริ่มแรกการติดตั้งจะเต็มไปด้วยวัตถุดิบสิ่งสำคัญมากของการกระทำนี้คือความชื้นของวัสดุพิมพ์ที่โหลด - ควรเป็น 85% ในฤดูหนาวและสูงถึง 92% ในฤดูร้อน การติดตั้งถูกโหลดจนถึงซีลน้ำ เพื่อเร่งการเริ่มต้นกระบวนการสร้างเมทาโนเจเนซิส จะมีการเทสตาร์ทเตอร์ (ตะกอนชีวภาพหรือซับสเตรตจากการติดตั้งใช้งาน) ลงในซับสเตรตที่โหลด หากไม่มีสารสตาร์ท มูลโคสดจะถูกเติมลงในสารตั้งต้น

ความถี่ของการโหลดสารตั้งต้นถูกกำหนดโดยการทดลองสำหรับโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพแต่ละแห่ง พารามิเตอร์นี้ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้หลายอย่าง เช่น อุณหภูมิของสารตั้งต้น ประเภทของสัตว์ที่ผลิตวัตถุดิบ ความชื้นของสารตั้งต้น ปริมาตรของการติดตั้ง ฯลฯ วัตถุดิบจะถูกทำให้มีความชื้นที่เหมาะสมก่อนบรรจุเข้าโรงงาน พื้นผิวจะเจือจางด้วยน้ำอุ่น (35-40 องศา) คนให้เข้ากันแล้วเทลงในช่องโหลดของการติดตั้ง ปริมาณความชื้นของวัตถุดิบจะกำหนดปริมาตรของก๊าซชีวภาพที่ส่งออก ระยะเวลาในการผลิตวัตถุดิบ และระดับการสลายตัว ในฤดูร้อนความชื้นที่เหมาะสมคือ 92% ในฤดูหนาวความชื้นที่เหมาะสมคือ 85%
3. การรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสม
ในสภาวะของคาซัคสถานตอนกลาง จำเป็นต้องให้ความร้อนแก่เครื่องปฏิกรณ์ที่กำลังทำงานอยู่ ในระหว่างการก่อสร้าง จะมีการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อภายในเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบการติดตั้ง โดยจะจ่ายให้กับระบบทำความร้อนด้วยไอน้ำของอาคารที่พักอาศัย (การติดตั้งในปริมาณน้อย) หรือไปยังหม้อต้มทำความร้อนอัตโนมัติที่ใช้ก๊าซชีวภาพ เพื่อลดการสูญเสียความร้อน พื้นผิวที่โหลดจะถูกเจือจางด้วยน้ำร้อน (อุณหภูมิไม่สูงกว่า 60°C)
4. การผสม
การผสมสารตั้งต้นภายในเครื่องปฏิกรณ์จะเพิ่มประสิทธิภาพของ BGU ได้อย่างมาก เนื่องจากจะป้องกันการก่อตัวของตะกอนและเปลือกโลกที่ลอยอยู่ และรับประกันการเคลื่อนที่ของมวลในเครื่องปฏิกรณ์
5. การสะสมก๊าซชีวภาพ
เนื่องจากมีการบริโภคก๊าซชีวภาพอย่างไม่สม่ำเสมอ และการติดตั้งทำให้เกิดก๊าซชีวภาพอย่างต่อเนื่อง คำถามเรื่องการสะสมจึงเกิดขึ้น สามารถเก็บก๊าซไว้ในถุงยางที่ใช้ในล้อเครื่องจักรกลการเกษตร
6. การใช้ก๊าซชีวภาพ
ก๊าซชีวภาพใช้สำหรับปรุงอาหาร ให้ความร้อนแก่ที่อยู่อาศัย ให้ความร้อนแก่โรงงานอุตสาหกรรม (โรงเรือน โรงเรือนสัตว์ปีก ฯลฯ)
7. การใช้กากตะกอนชีวภาพ
กากตะกอนชีวภาพถูกใช้เป็นปุ๋ยในทุ่งนา เมื่อสารตั้งต้นได้รับการประมวลผลอย่างสมบูรณ์ในเครื่องปฏิกรณ์พืช กากตะกอนชีวภาพสามารถใช้เป็นสารเติมแต่งในอาหารสุกรและสัตว์ปีกได้ หลังจากการแปรรูปตะกอนชีวภาพอย่างง่าย (การกรองและการอบแห้ง) ก็สามารถขายเพื่อวัตถุประสงค์ทางการค้าได้ ผู้ซื้อปุ๋ยชีวภาพที่มีศักยภาพ ได้แก่ ฟาร์มทำสวน สหกรณ์เดชา ฯลฯ
8. ข้อควรระวังด้านความปลอดภัย
ก๊าซชีวภาพประกอบด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และมีเทน มีเทนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของก๊าซชีวภาพแทบไม่เป็นพิษเลย เบากว่าอากาศ ติดไฟได้ และก่อให้เกิดส่วนผสมที่ระเบิดได้กับอากาศ (มีเทน 5-15%) หรือออกซิเจน ในกรณีที่มีการรั่วไหล หากมีการระบายอากาศ ก๊าซจะระเหยโดยไม่มีผลกระทบใดๆ ไฮโดรเจนซัลไฟด์แม้ว่าจะเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ แต่ก็พบได้ในปริมาณเล็กน้อยและตรวจพบได้ง่ายด้วยกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ เนื่องจากไฮโดรเจนซัลไฟด์หนักกว่าอากาศ จึงต้องระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าในระหว่างที่เกิดการรั่วไหล ก๊าซนี้จะไม่สะสมในช่องแคบ ที่ความเข้มข้นสูงจะทำให้การรับรู้กลิ่นแย่ลง ทำให้ยากต่อการตรวจจับและอาจนำไปสู่พิษร้ายแรงได้ แต่สังเกตอีกครั้งว่าสัดส่วนของไฮโดรเจนซัลไฟด์ในก๊าซชีวภาพมีขนาดเล็กมากและมีค่าไม่เกิน 1% . คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของก๊าซชีวภาพยังสามารถสะสมในช่องลึกได้ เนื่องจากหนักกว่าอากาศ ทำให้เกิดอันตรายต่อการหายใจไม่ออกหากมีการรั่วไหลในการติดตั้ง

บทสรุป
หากคุณสนใจข้อมูลนี้ในโบรชัวร์ของเรา และคุณตัดสินใจสร้างโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพในฟาร์มของคุณ ฉันอยากจะให้คำแนะนำและเคล็ดลับเพิ่มเติมแก่คุณ
เคล็ดลับ #1ก่อนที่จะสร้างโรงงาน ควรคิดอย่างรอบคอบเกี่ยวกับการใช้กากตะกอนชีวภาพ รูปร่างของเครื่องปฏิกรณ์และสภาวะอุณหภูมิขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ ในกรณีที่ใช้กากตะกอนชีวภาพเป็นปุ๋ย จะช่วยลดต้นทุนในการบำรุงรักษาและการก่อสร้าง ในกรณีของการใช้กากตะกอนชีวภาพเป็นวัตถุเจือปนอาหารสำหรับปศุสัตว์และสัตว์ปีก ต้นทุนจะเพิ่มขึ้น แต่ระยะเวลาคืนทุนลดลง ปศุสัตว์และสัตว์ปีกที่ได้รับอาหารเสริมดังกล่าวจะมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นเร็วขึ้น อัตราการเสียชีวิตลดลง เนื่องจากคุณสามารถทำกำไรในระบบเศรษฐกิจในบ้าน (ชาวนาหรือฟาร์ม)
เคล็ดลับ #2เมื่อตัดสินใจเกี่ยวกับรูปร่างและปริมาตรของเครื่องปฏิกรณ์แล้ว คุณสามารถเริ่มร่างประมาณการการก่อสร้างของคุณได้ เมื่อลากเส้น "รวม" แล้วอย่ารีบคว้าหัวจากจำนวนที่สูงทันที ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสามารถลดลงได้อย่างมากโดยใช้ในบางกรณี ของเสียหรือวัสดุก่อสร้างที่ "ผ่านการทดสอบตามเวลา"
เคล็ดลับ #3เมื่อเตรียมรายการวัสดุก่อสร้างที่จำเป็นแล้วคุณอาจไม่พบบางสิ่งในเมืองหรือพื้นที่ของคุณ ปรึกษาเรา เราสามารถบอกคุณได้ว่าวัสดุก่อสร้างชนิดใดที่สามารถนำมาใช้ทดแทนวัสดุก่อสร้างที่ไม่พบได้

ก๊าซชีวภาพเป็นก๊าซที่ผลิตได้โดยการหมักมีเทนจากชีวมวล การสลายตัวของชีวมวลเป็นส่วนประกอบเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแบคทีเรีย 3 ชนิด ในห่วงโซ่อาหาร แบคทีเรียที่ตามมาจะกินของเสียจากแบคทีเรียที่ตามมา ประเภทแรกคือแบคทีเรียไฮโดรไลติก ประเภทที่สองคือการสร้างกรด และประเภทที่สามคือการสร้างมีเทน ไม่เพียงแต่แบคทีเรียในกลุ่มมีทาโนเจนเท่านั้น แต่ทั้งสามสายพันธุ์ยังเกี่ยวข้องกับการผลิตก๊าซชีวภาพอีกด้วย

องค์ประกอบของก๊าซชีวภาพ

มีเทน 55% -75%, CO2 25% -45%, สิ่งเจือปนเล็กน้อยของ H2 และ H2S หลังจากทำความสะอาดก๊าซชีวภาพจาก CO2 จะได้ไบโอมีเทน ไบโอมีเทนเป็นก๊าซธรรมชาติที่คล้ายคลึงกันอย่างสมบูรณ์ ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือต้นกำเนิด

วัตถุดิบที่จะได้รับ

ขยะอินทรีย์: มูลสัตว์ เมล็ดพืชและชอล์กนิ่ง เมล็ดพืชที่ใช้แล้ว เนื้อบีทรูท กากตะกอนอุจจาระ ขยะจากปลาและโรงฆ่าสัตว์ (เลือด ไขมัน ลำไส้ อ้อย) หญ้า ขยะในครัวเรือน ขยะจากนม - แลคโตส หางนม ขยะจากการผลิตไบโอดีเซล - ทางเทคนิค กลีเซอรีนจากการผลิตไบโอดีเซลจากเรพซีด ของเสียจากการผลิตน้ำผลไม้ - เนื้อผลไม้ เยื่อเบอร์รี่ กากองุ่น สาหร่าย ของเสียจากการผลิตแป้งและกากน้ำตาล - เยื่อและน้ำเชื่อม ของเสียจากการแปรรูปมันฝรั่ง การผลิตมันฝรั่งทอด - การปอกเปลือก , หนัง, หัวเน่า

ผลผลิตก๊าซชีวภาพขึ้นอยู่กับปริมาณวัตถุแห้งและประเภทของวัตถุดิบที่ใช้ มูลโคหนึ่งตันผลิตก๊าซชีวภาพได้ 30-50 ลบ.ม. โดยมีปริมาณมีเทน 60 , ก๊าซชีวภาพ 150-500 ลบ.ม. จากพืชประเภทต่างๆ ที่มีปริมาณมีเทนสูงถึง 70% ปริมาณก๊าซชีวภาพสูงสุดคือ 1300 m3 โดยมีปริมาณมีเทนสูงถึง 87สามารถหาได้จากไขมัน

ในการคำนวณก๊าซชีวภาพ จะใช้แนวคิดเรื่องวัตถุแห้ง (DM หรือ TS ภาษาอังกฤษ) หรือกากแห้ง (CO) น้ำที่มีอยู่ในชีวมวลไม่ได้ผลิตก๊าซ

จากวัตถุแห้ง 1 กิโลกรัมจะได้ก๊าซชีวภาพ 300 ถึง 500 ลิตร

ในการคำนวณผลผลิตก๊าซชีวภาพจากวัตถุดิบเฉพาะ จำเป็นต้องดำเนินการทดสอบในห้องปฏิบัติการหรือดูข้อมูลอ้างอิงและพิจารณาปริมาณไขมัน โปรตีน และคาร์โบไฮเดรต เมื่อพิจารณาสิ่งหลัง สิ่งสำคัญคือต้องค้นหาเปอร์เซ็นต์ของการย่อยสลายอย่างรวดเร็ว (ฟรุกโตส น้ำตาล ซูโครส แป้ง) และสารที่ย่อยสลายยาก (เช่น เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส ลิกนิน) เมื่อพิจารณาเนื้อหาขององค์ประกอบแล้ว ปริมาณก๊าซจะถูกคำนวณสำหรับแต่ละองค์ประกอบแล้วจึงสรุปผล

ก่อนหน้านี้ เมื่อไม่มีวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับก๊าซชีวภาพและก๊าซชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับมูลสัตว์ จึงมีการใช้แนวคิดเรื่อง "หน่วยสัตว์" ปัจจุบันนี้เมื่อพวกเขาได้เรียนรู้ที่จะผลิตก๊าซชีวภาพจากสารอินทรีย์ใดๆ ก็ตาม แนวคิดนี้ก็ย้ายออกไปและเลิกใช้ไป

นอกจากของเสียแล้ว ก๊าซชีวภาพยังสามารถผลิตได้จากพืชพลังงานที่ปลูกเป็นพิเศษ เช่น ข้าวโพดหมักหรือซิลเฟียม ปริมาณก๊าซสามารถเข้าถึงได้สูงสุด 500 ลบ.ม. ต่อตัน

เรื่องราว

มนุษยชาติเรียนรู้ที่จะใช้ก๊าซชีวภาพมานานแล้ว ในสหัสวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพดึกดำบรรพ์มีอยู่แล้วในดินแดนของเยอรมนีสมัยใหม่ ชาว Alemans ซึ่งอาศัยอยู่ในพื้นที่ชุ่มน้ำของลุ่มน้ำ Elbe จินตนาการถึงมังกรในท่อนไม้ในหนองน้ำ พวกเขาเชื่อว่าก๊าซไวไฟที่สะสมอยู่ในหลุมในหนองน้ำคือลมหายใจเหม็นของมังกร เพื่อเอาใจมังกร จึงได้โยนเครื่องสังเวยและอาหารที่เหลือลงหนองน้ำ ผู้คนเชื่อว่ามังกรมาในเวลากลางคืนและลมหายใจยังคงอยู่ในหลุม ชาว Alemans มีความคิดที่จะเย็บกันสาดจากหนังเพื่อคลุมหนองน้ำด้วยการส่งก๊าซผ่านท่อหนังไปที่บ้านของพวกเขาและเผามันเพื่อทำอาหาร สิ่งนี้เป็นเรื่องที่เข้าใจได้เนื่องจากฟืนแห้งนั้นหายากและก๊าซหนองน้ำ (ก๊าซชีวภาพ) สามารถแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ในศตวรรษที่ 17 Jan Baptist Van Helmont ค้นพบว่าชีวมวลที่สลายตัวปล่อยก๊าซไวไฟออกมา Alessandro Volta ในปี พ.ศ. 2319 ได้ข้อสรุปว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณชีวมวลที่สลายตัวกับปริมาณก๊าซที่ปล่อยออกมา ในปี 1808 เซอร์ ฮัมฟรีย์ เดวี ค้นพบมีเทนในก๊าซชีวภาพ

โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพแห่งแรกที่ได้รับการจัดทำเอกสารสร้างขึ้นในเมืองบอมเบย์ ประเทศอินเดีย ในปี พ.ศ. 2402 ในปี พ.ศ. 2438 สหราชอาณาจักรใช้ก๊าซชีวภาพสำหรับไฟถนน ในปีพ.ศ. 2473 ด้วยการพัฒนาทางจุลชีววิทยา ได้มีการค้นพบแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพ

นิเวศวิทยา

การผลิตก๊าซชีวภาพช่วยป้องกันการปล่อยก๊าซมีเทนสู่ชั้นบรรยากาศ มูลสัตว์รีไซเคิลใช้เป็นปุ๋ยในการเกษตร ซึ่งจะช่วยลดการใช้ปุ๋ยเคมีและลดภาระของน้ำใต้ดิน

มีเทนมีผลกระทบต่อภาวะเรือนกระจกมากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 21 เท่า และยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานถึง 12 ปี การจับมีเทนเป็นวิธีระยะสั้นที่ดีที่สุดในการป้องกันภาวะโลกร้อน

การผลิต

ปัจจุบันมีการนำเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพประมาณ 60 ประเภทมาใช้หรือพัฒนาในโลก วิธีการที่พบบ่อยที่สุดคือการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนในเมตาแทงค์หรือคอลัมน์แบบไม่ใช้ออกซิเจน (คำนี้ไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้นในภาษารัสเซีย) พลังงานส่วนหนึ่งที่ได้รับจากการใช้ก๊าซชีวภาพถูกนำมาใช้เพื่อรักษากระบวนการ (มากถึง 15-20% ในฤดูหนาว) ในประเทศที่มีภูมิอากาศร้อน ไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนแก่ถังมีเทน แบคทีเรียจะเปลี่ยนชีวมวลเป็นมีเทนที่อุณหภูมิตั้งแต่ 25°C ถึง 70°C

ในการหมักวัตถุดิบบางประเภทในรูปแบบบริสุทธิ์ จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีสองขั้นตอนพิเศษ ตัวอย่างเช่น มูลนกและกากกลั่นจากโรงกลั่นจะไม่ถูกแปรรูปเป็นก๊าซชีวภาพในเครื่องปฏิกรณ์แบบธรรมดา ในการประมวลผลวัตถุดิบดังกล่าว จำเป็นต้องมีเครื่องปฏิกรณ์ไฮโดรไลซิสเพิ่มเติม เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวช่วยให้คุณสามารถควบคุมระดับความเป็นกรดได้ดังนั้นแบคทีเรียจึงไม่ตายเนื่องจากปริมาณกรดหรือด่างเพิ่มขึ้น

การผลิตก๊าซชีวภาพมีความสมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจเมื่อต้องจัดการกับของเสียที่ไหลอย่างต่อเนื่อง เช่น ในฟาร์มปศุสัตว์

ก๊าซฝังกลบเป็นก๊าซชีวภาพชนิดหนึ่ง ได้มาจากการฝังกลบจากขยะในครัวเรือนของเทศบาล

แอปพลิเคชัน

ก๊าซชีวภาพถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการผลิตไฟฟ้า ความร้อน หรือไอน้ำ หรือเป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานพาหนะ ในอินเดีย เวียดนาม เนปาล และประเทศอื่นๆ มีการสร้างโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพขนาดเล็ก (ครอบครัวเดี่ยว) ก๊าซที่ผลิตขึ้นมานั้นใช้สำหรับปรุงอาหาร

โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพสามารถติดตั้งเป็นโรงบำบัดน้ำเสียในฟาร์ม ฟาร์มสัตว์ปีก โรงกลั่น โรงงานน้ำตาล และโรงงานแปรรูปเนื้อสัตว์ โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพสามารถทดแทนโรงงานสัตวแพทย์และสุขาภิบาลได้ เหล่านั้น. ซากสัตว์สามารถนำไปรีไซเคิลเป็นก๊าซชีวภาพแทนการผลิตเนื้อสัตว์และกระดูกป่น

โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพขนาดเล็กจำนวนมากที่สุดตั้งอยู่ในประเทศจีน - มากกว่า 10 ล้านแห่ง (ณ สิ้นปี 1990) พวกเขาผลิตก๊าซชีวภาพประมาณ 7 พันล้าน ลบ.ม. ต่อปี ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงสำหรับชาวนาประมาณ 60 ล้านคน ในอินเดีย มีการติดตั้งโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพขนาดเล็ก 3.8 ล้านแห่งนับตั้งแต่ปี 1981

ณ สิ้นปี 2549 มีโรงงานก๊าซชีวภาพประมาณ 18 ล้านแห่งที่ดำเนินงานในประเทศจีน การใช้งานทำให้สามารถทดแทนเชื้อเพลิงเทียบเท่าได้ 10.9 ล้านตัน

ในบรรดาประเทศอุตสาหกรรม ผู้นำในการผลิตและการใช้ก๊าซชีวภาพในแง่ของตัวชี้วัดสัมพันธ์เป็นของประเทศเดนมาร์ก - ก๊าซชีวภาพครอบครองมากถึง 18% ในสมดุลพลังงานทั้งหมด ในแง่ที่แน่นอนเยอรมนีครองตำแหน่งผู้นำในด้านจำนวนการติดตั้งขนาดกลางและขนาดใหญ่ - 8,000,000 หน่วย ในยุโรปตะวันตก ฟาร์มสัตว์ปีกอย่างน้อยครึ่งหนึ่งได้รับความร้อนจากก๊าซชีวภาพ

Volvo และ Scania ผลิตรถโดยสารที่ใช้เครื่องยนต์ก๊าซชีวภาพ รถโดยสารดังกล่าวมีการใช้งานอย่างแข็งขันในเมืองต่างๆ ของสวิตเซอร์แลนด์: เบิร์น, บาเซิล, เจนีวา, ลูเซิร์น และโลซาน ตามการคาดการณ์ของ Swiss Gas Industry Association ภายในปี 2010 10% ของรถยนต์ของสวิสจะใช้ก๊าซชีวภาพ

แบคทีเรียไร้ออกซิเจน- สิ่งเหล่านี้คือจุลินทรีย์ที่ใช้ออกซิเจนในปริมาณน้อยที่สุดเพื่อการทำงานที่สำคัญ

โดยทั่วไปแล้ว สิ่งมีชีวิตจะใช้ออกซิเจนที่สูดเข้าไปเพื่อออกซิไดซ์สารอินทรีย์ (คาร์บอนจะถูกออกซิไดซ์ ออกซิเจนจะลดลง) อย่างไรก็ตาม ในพื้นที่ที่มีออกซิเจนต่ำ มีแบคทีเรียแอนแอโรบิกที่ทำโดยไม่มีออกซิเจนและใช้สารออกซิไดซ์อื่นๆ

จุลินทรีย์ไร้อากาศถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส หลุยส์ ปาสเตอร์ ในปี พ.ศ. 2404 การค้นพบนี้กลายเป็นที่ฮือฮาสำหรับนักชีววิทยาที่เชื่อว่าชีวิตเป็นไปไม่ได้หากไม่มีการหายใจและการใช้ออกซิเจน

ต่อมาปรากฎว่าแอนแอโรบีที่ก่อตัวเป็นสปอร์ไม่ใช่สิ่งมหัศจรรย์ที่หายาก แต่เป็นสิ่งมีชีวิตที่แพร่หลายมากทั่วทั้งพื้นผิวโลก การศึกษาครั้งต่อมาโดยนักจุลชีววิทยาหลายคนแสดงให้เห็นว่าสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่หลากหลาย รวมถึงสภาพแวดล้อมที่ปราศจากโมเลกุลออกซิเจนโดยสิ้นเชิงนั้นอาศัยอยู่โดยสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กจิ๋วหลายชนิดที่มีส่วนร่วมในวงจรของสารบนโลก

การศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับเมแทบอลิซึมของแอนแอโรบีทำให้สามารถใช้ในอุตสาหกรรมในฐานะผู้ผลิตสารประกอบจำนวนหนึ่งที่มีคุณค่าต่อเศรษฐกิจของประเทศ

ปัจจุบันพื้นที่อุตสาหกรรมและที่อยู่อาศัยก่อให้เกิดขยะจำนวนมากซึ่งจำเป็นต้องกำจัดและรีไซเคิล ก๊าซชีวภาพสามารถหาได้จากขยะอินทรีย์ ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน แบคทีเรียจะสลายสารตั้งต้นอินทรีย์ และก๊าซชีวภาพเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของการเผาผลาญ

ปัจจุบันมีการนำเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพประมาณ 60 ประเภทมาใช้หรือพัฒนาในโลก วิธีการที่พบบ่อยที่สุดคือการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนในเมตาแทงค์ (ถังแปรรูปทางชีวภาพ) โดยไม่ต้องเข้าถึงอากาศ หรือคอลัมน์แบบไม่ใช้ออกซิเจน พลังงานส่วนหนึ่งที่ได้จากการใช้ก๊าซชีวภาพถูกนำมาใช้เพื่อรักษากระบวนการ

แบคทีเรียจะเปลี่ยนชีวมวลเป็นก๊าซชีวภาพที่อุณหภูมิสูงกว่า 25°C ในประเทศที่มีภูมิอากาศร้อน ไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนกับเมตาแทงค์

กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการย่อยสลาย (เน่าเปื่อย) ภายใต้อิทธิพลของแบคทีเรียที่อยู่ในตระกูลกรดและเมทาโนเจนขนาดใหญ่สองตระกูล ขยะมูลฝอยที่คัดแยกล่วงหน้า (ขยะอินทรีย์ สิ่งสกปรกหนา) ในภาชนะโลหะที่ไม่มีอากาศเข้าถึงที่อุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ + 55°ซ. ก๊าซนี้ถูกจ่ายภายใต้ความกดดันให้กับระบบการทำให้บริสุทธิ์ จากนั้นจึงปล่อยออกเป็นสององค์ประกอบ ได้แก่ มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์

ก๊าซชีวภาพประกอบด้วยมีเทน 55-75% และคาร์บอนไดออกไซด์ 25-45% รวมถึงไฮโดรเจนซัลไฟด์จำนวนเล็กน้อย ระยะเวลาการก่อตัวของก๊าซชีวภาพคุณภาพสูงอยู่ระหว่าง 7 ถึง 15 วัน

กระบวนการสลายตัวเกิดขึ้นในสี่ขั้นตอน ซึ่งแต่ละขั้นตอนเกี่ยวข้องกับแบคทีเรียกลุ่มต่างๆ

ในระยะแรก แบคทีเรียแอโรบิกจะเปลี่ยนสารอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน เซลลูโลส) ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ให้เป็นสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เช่น โมโนแซ็กคาไรด์ กรดอะมิโน กรดไขมัน และน้ำ กระบวนการนี้เรียกว่าไฮโดรไลซิส

การสลายเพิ่มเติมจะดำเนินการโดยแบคทีเรียที่สร้างกรด กระบวนการนี้บางส่วนเกี่ยวข้องกับแบคทีเรียแบบไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งใช้ออกซิเจนที่เหลืออยู่ และทำให้เกิดสภาวะไร้ออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับแบคทีเรียมีเทน ในขั้นตอนนี้มีสิ่งต่อไปนี้เกิดขึ้น: กรด (อะซิติก, ฟอร์มิก, บิวทิริก, โพรพิโอนิก, ไนลอนและแลคติก), แอลกอฮอล์และคีโตน (เมทานอล, เอทานอล, โพรพานอล, บิวทานอล, กลีเซอรีนและอะซิโตน), ก๊าซ (คาร์บอนไดออกไซด์, คาร์บอน, ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และแอมโมเนีย) ระยะนี้เรียกว่าระยะออกซิเดชัน

หลังจากนั้น แบคทีเรียที่สร้างกรดจะสร้างผลิตภัณฑ์เริ่มต้นสำหรับการก่อตัวของมีเทนจากกรดอินทรีย์ ได้แก่ กรดอะซิติก คาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรเจน

ขั้นตอนสุดท้ายทำให้เกิดมีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ 90% ของมีเทนทั้งหมดผลิตได้ในขั้นตอนนี้ 70% มาจากกรดอะซิติก ดังนั้นการก่อตัวของกรดอะซิติก (นั่นคือขั้นตอนที่สามของการแยก) จึงเป็นปัจจัยที่กำหนดอัตราการก่อตัวของมีเทน

การผลิตก๊าซชีวภาพมีความสมเหตุสมผลในเชิงเศรษฐกิจเมื่อต้องจัดการกับของเสียที่ไหลอย่างต่อเนื่อง เช่น ในฟาร์มปศุสัตว์

รัสเซียสะสมขยะอินทรีย์เทียบเท่าแห้งได้มากถึง 300 ล้านตันต่อปี: 250 ล้านตันในการผลิตทางการเกษตร, 50 ล้านตันในรูปของขยะในครัวเรือน ของเสียเหล่านี้เป็นวัตถุดิบในการผลิตก๊าซชีวภาพ ปริมาณก๊าซชีวภาพที่อาจเกิดขึ้นต่อปีอาจอยู่ที่ 90 พันล้านลูกบาศก์เมตร ม.

ก๊าซชีวภาพจะถูกรวบรวมเพื่อป้องกันมลพิษทางอากาศ และใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการผลิตไฟฟ้า ความร้อน หรือไอน้ำ หรือเป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ เมื่อคำนึงถึงเงื่อนไขของรัสเซีย มีเทนที่ผลิตจากก๊าซชีวภาพหรือก๊าซชีวภาพในรูปแบบหลัก สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับโรงต้มน้ำขนาดเล็ก ยานพาหนะ และการผลิตไฟฟ้า

มีเทนที่แยกออกจากก๊าซชีวภาพเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่ามากมายของอุตสาหกรรมเคมี - เมทานอล, ฟอร์มาลดีไฮด์, อะเซทิลีน, คาร์บอนไดซัลไฟด์, คลอโรฟอร์ม, กรดไฮโดรไซยานิก, เขม่า

ปุ๋ยหมักคุณภาพสูงและปุ๋ยที่อุดมด้วยไนโตรเจนที่เหลือจะถูกขายให้กับผู้ประกอบการทางการเกษตรและบุคคลทั่วไป
เทคโนโลยีนี้ถือเป็นการผลิตที่ปราศจากขยะโดยสิ้นเชิง โดยแต่ละส่วนประกอบมีการใช้งานของตัวเอง

เนื้อหานี้จัดทำขึ้นตามข้อมูลจากโอเพ่นซอร์ส

โลกสมัยใหม่สร้างขึ้นจากการบริโภคที่เพิ่มมากขึ้น ดังนั้นทรัพยากรแร่และวัตถุดิบจึงหมดลงอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษ ในเวลาเดียวกัน ปุ๋ยคอกที่มีกลิ่นเหม็นหลายล้านตันสะสมเป็นประจำทุกปีในฟาร์มปศุสัตว์หลายแห่ง และใช้ทรัพยากรจำนวนมากในการกำจัด มนุษย์ยังตามทันการผลิตของเสียทางชีวภาพอีกด้วย โชคดีที่เทคโนโลยีได้รับการพัฒนาซึ่งช่วยให้เราสามารถแก้ไขปัญหาเหล่านี้ไปพร้อมๆ กัน: การใช้ขยะชีวภาพ (ปุ๋ยคอกเป็นหลัก) เป็นวัตถุดิบ การผลิตเชื้อเพลิงหมุนเวียนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม - ก๊าซชีวภาพ การใช้เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมดังกล่าวได้ก่อให้เกิดอุตสาหกรรมใหม่ที่มีแนวโน้มดี นั่นก็คือพลังงานชีวภาพ

ก๊าซชีวภาพคืออะไร

ก๊าซชีวภาพเป็นก๊าซระเหยที่ไม่มีสีและไม่มีกลิ่นโดยสิ้นเชิง ประกอบด้วยมีเทน 50-70 เปอร์เซ็นต์มากถึง 30 เปอร์เซ็นต์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ CO2 และอีก 1-2 เปอร์เซ็นต์เป็นสารก๊าซ - สิ่งเจือปน (เมื่อบริสุทธิ์จากพวกมันจะได้ไบโอมีเทนที่บริสุทธิ์ที่สุด)

ลักษณะทางกายภาพและเคมีเชิงคุณภาพของสารนี้ใกล้เคียงกับก๊าซธรรมชาติคุณภาพสูงทั่วไป จากการวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ ก๊าซชีวภาพมีคุณสมบัติความร้อนสูงมาก ตัวอย่างเช่น ความร้อนที่ปล่อยออกมาเมื่อเผาเชื้อเพลิงธรรมชาติหนึ่งลูกบาศก์เมตรจะเทียบเท่ากับความร้อนจากถ่านหินหนึ่งกิโลกรัมครึ่ง

การปล่อยก๊าซชีวภาพเกิดขึ้นเนื่องจากกิจกรรมที่สำคัญของแบคทีเรียชนิดพิเศษ - แบบไม่ใช้ออกซิเจนในขณะที่แบคทีเรีย mesophilic จะถูกกระตุ้นเมื่อสภาพแวดล้อมถูกทำให้ร้อนถึง 30-40 องศาเซลเซียส และแบคทีเรียที่ชอบความร้อนจะทวีคูณที่อุณหภูมิสูงขึ้น - สูงถึง +50 องศา

ภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ วัตถุดิบอินทรีย์จะสลายตัวพร้อมกับการปล่อยก๊าซชีวภาพ

วัตถุดิบสำหรับก๊าซชีวภาพ

ขยะอินทรีย์บางชนิดไม่เหมาะสำหรับการแปรรูปเป็นก๊าซชีวภาพ ตัวอย่างเช่น ปุ๋ยจากฟาร์มสัตว์ปีกและสุกรไม่สามารถใช้ในรูปแบบบริสุทธิ์ได้ เนื่องจากมีความเป็นพิษในระดับสูง เพื่อให้ได้ก๊าซชีวภาพจากพวกมันจำเป็นต้องเติมสารเจือจางลงในของเสียเช่น: มวลหญ้าหมัก, มวลหญ้าสีเขียวและมูลวัว ส่วนประกอบสุดท้ายคือวัตถุดิบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากวัวกินเฉพาะอาหารจากพืชเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ยังต้องได้รับการตรวจสอบปริมาณสิ่งเจือปนของโลหะหนัก ส่วนประกอบทางเคมี และสารลดแรงตึงผิว ซึ่งโดยหลักการแล้วไม่ควรมีอยู่ในวัตถุดิบ จุดสำคัญมากคือการควบคุมยาปฏิชีวนะและสารฆ่าเชื้อ การมีอยู่ของปุ๋ยคอกสามารถป้องกันกระบวนการสลายตัวของมวลวัตถุดิบและการก่อตัวของก๊าซระเหยได้

ข้อมูลเพิ่มเติมเป็นไปไม่ได้ที่จะทำโดยไม่ต้องฆ่าเชื้ออย่างสมบูรณ์เพราะ ไม่เช่นนั้นเชื้อราจะเริ่มก่อตัวบนชีวมวลภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง นอกจากนี้คุณควรตรวจสอบและทำความสะอาดปุ๋ยคอกจากสิ่งปนเปื้อนทางกล (ตะปู สลักเกลียว หิน ฯลฯ) ในเวลาที่เหมาะสม ซึ่งอาจทำให้อุปกรณ์ก๊าซชีวภาพเสียหายได้อย่างรวดเร็ว ความชื้นของวัตถุดิบที่ใช้ผลิตก๊าซชีวภาพต้องมีอย่างน้อย 80-90%

กลไกการเกิดก๊าซ

เพื่อให้ก๊าซชีวภาพเริ่มถูกปล่อยออกจากวัตถุดิบอินทรีย์ในระหว่างการหมักแบบไร้อากาศ (เรียกทางวิทยาศาสตร์ว่าการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน) จำเป็นต้องมีเงื่อนไขที่เหมาะสม: ภาชนะที่ปิดสนิทและอุณหภูมิสูงขึ้น หากทำอย่างถูกต้อง ก๊าซที่ผลิตได้จะเพิ่มขึ้นไปด้านบนซึ่งถูกเลือกใช้ และของแข็งที่เหลืออยู่คือปุ๋ยอินทรีย์ชีวภาพที่ดีเยี่ยม ซึ่งอุดมไปด้วยไนโตรเจนและฟอสฟอรัส แต่ไม่มีจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย สภาวะอุณหภูมิมีความสำคัญมากสำหรับกระบวนการที่เหมาะสมและสมบูรณ์

วงจรการแปลงมูลสัตว์เป็นเชื้อเพลิงสิ่งแวดล้อมครบวงจรมีตั้งแต่ 12 วันถึงหนึ่งเดือน ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัตถุดิบ จากปริมาตรเครื่องปฏิกรณ์ที่มีประโยชน์หนึ่งลิตรจะผลิตก๊าซชีวภาพได้ประมาณสองลิตร หากคุณใช้การติดตั้งที่ทันสมัยยิ่งขึ้น กระบวนการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจะถูกเร่งเป็น 3 วัน และการผลิตก๊าซชีวภาพจะเพิ่มขึ้นเป็น 4.5-5 ลิตร

ผู้คนเริ่มศึกษาและใช้เทคโนโลยีการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากแหล่งธรรมชาติอินทรีย์ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 18 และในอดีตสหภาพโซเวียตอุปกรณ์แรกสำหรับการผลิตก๊าซชีวภาพได้รับการพัฒนาย้อนกลับไปในทศวรรษที่ 40 ของศตวรรษที่ผ่านมา ปัจจุบันเทคโนโลยีเหล่านี้เริ่มมีความสำคัญและได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้น

ข้อดีและข้อเสียของก๊าซชีวภาพ

ก๊าซชีวภาพเป็นแหล่งพลังงานมีข้อดีที่ไม่อาจปฏิเสธได้:

• ทำหน้าที่ปรับปรุงสถานการณ์สิ่งแวดล้อมในพื้นที่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากควบคู่ไปกับการลดการใช้เชื้อเพลิงที่ก่อให้เกิดมลพิษ จึงมีการทำลายขยะชีวภาพและการฆ่าเชื้อโรคในน้ำเสียอย่างมีประสิทธิภาพ เช่น อุปกรณ์ก๊าซชีวภาพทำหน้าที่เป็นสถานีทำความสะอาด
• วัตถุดิบสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงอินทรีย์นี้สามารถหมุนเวียนได้และปลอดสารเคมี ตราบใดที่สัตว์ในฟาร์มได้รับอาหาร พวกมันจะผลิตชีวมวล และดังนั้นจึงเป็นเชื้อเพลิงสำหรับโรงงานก๊าซชีวภาพ
• การซื้อและใช้อุปกรณ์นั้นให้ผลกำไรเชิงเศรษฐกิจ - เมื่อซื้อแล้ว โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพจะไม่ต้องการการลงทุนใด ๆ อีกต่อไป และได้รับการบำรุงรักษาอย่างเรียบง่ายและราคาถูก ดังนั้นโรงงานก๊าซชีวภาพที่ใช้ในฟาร์มจึงเริ่มจ่ายเองภายในสามปีหลังจากเปิดตัว ไม่จำเป็นต้องสร้างระบบสาธารณูปโภคและสายส่งพลังงาน ค่าใช้จ่ายในการเปิดสถานีชีวภาพลดลง 20 เปอร์เซ็นต์
• ไม่จำเป็นต้องติดตั้งระบบสาธารณูปโภค เช่น สายไฟและท่อส่งก๊าซ
• การผลิตก๊าซชีวภาพที่สถานีโดยใช้วัตถุดิบอินทรีย์ในท้องถิ่นเป็นองค์กรปลอดขยะ เมื่อเทียบกับองค์กรที่ใช้แหล่งพลังงานแบบดั้งเดิม (ท่อส่งก๊าซ โรงต้มน้ำ ฯลฯ) ของเสียไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและไม่ต้องการพื้นที่จัดเก็บ
• เมื่อใช้ก๊าซชีวภาพ จะมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และกำมะถันจำนวนหนึ่งออกสู่ชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม ปริมาณเหล่านี้จะน้อยมากเมื่อเทียบกับก๊าซธรรมชาติชนิดเดียวกัน และถูกดูดซับโดยพื้นที่สีเขียวในระหว่างการหายใจ ดังนั้น การมีส่วนร่วมของเอทานอลต่อภาวะเรือนกระจกจึงน้อยมาก ;
• เมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งพลังงานทางเลือกอื่นๆ การผลิตก๊าซชีวภาพจะมีเสถียรภาพเสมอ เพื่อลดความเสี่ยงในการเกิดอุบัติเหตุ
• ในก๊าซไอเสียเมื่อใช้เชื้อเพลิงชีวภาพปริมาณคาร์บอนมอนอกไซด์จะลดลง 25 เปอร์เซ็นต์และไนโตรเจนออกไซด์ 15
• นอกจากปุ๋ยคอกแล้ว คุณยังสามารถใช้พืชบางชนิดเพื่อให้ได้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิงได้ เช่น ข้าวฟ่างจะช่วยปรับปรุงสภาพดิน
• เมื่อเติมไบโอเอทานอลลงในน้ำมันเบนซิน ค่าออกเทนจะเพิ่มขึ้น และตัวเชื้อเพลิงเองก็ต้านทานการระเบิดได้มากขึ้น และอุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองจะลดลงอย่างมาก

ก๊าซชีวภาพ– ไม่ใช่เชื้อเพลิงในอุดมคติ แต่และเทคโนโลยีสำหรับการผลิตก็ไม่ได้ไม่มีข้อเสียเช่นกัน:

• ความเร็วของการแปรรูปวัตถุดิบอินทรีย์ในอุปกรณ์สำหรับการผลิตก๊าซชีวภาพเป็นจุดอ่อนในเทคโนโลยีเมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งพลังงานแบบดั้งเดิม
• ไบโอเอทานอลมีค่าความร้อนต่ำกว่าเชื้อเพลิงปิโตรเลียม โดยปล่อยพลังงานน้อยกว่า 30 เปอร์เซ็นต์
• กระบวนการนี้ค่อนข้างไม่เสถียรเพื่อรักษาไว้ต้องใช้เอนไซม์จำนวนมากที่มีคุณภาพบางอย่าง (เช่นการเปลี่ยนแปลงอาหารของวัวส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพของมูลสัตว์)
• ผู้ผลิตชีวมวลที่ไร้ศีลธรรมสำหรับสถานีแปรรูปสามารถทำให้ดินหมดสิ้นลงอย่างมีนัยสำคัญด้วยการเพาะเมล็ดที่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้จะรบกวนความสมดุลทางนิเวศวิทยาของดินแดน
• ท่อและภาชนะที่มีก๊าซชีวภาพอาจถูกลดแรงดันซึ่งจะทำให้คุณภาพของเชื้อเพลิงชีวภาพลดลงอย่างมาก

ก๊าซชีวภาพใช้ที่ไหน?

ประการแรก เชื้อเพลิงชีวภาพเชิงนิเวศนี้ถูกใช้เพื่อตอบสนองความต้องการของครัวเรือนของประชากร เพื่อทดแทนก๊าซธรรมชาติในการทำความร้อนและปรุงอาหาร องค์กรต่างๆ สามารถใช้ก๊าซชีวภาพเพื่อเริ่มวงจรการผลิตแบบปิด การใช้ก๊าซชีวภาพในกังหันก๊าซมีประสิทธิผลเป็นพิเศษ ด้วยการตั้งค่าที่เหมาะสมและการผสมผสานกังหันดังกล่าวกับโรงงานผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอย่างสมบูรณ์ ต้นทุนจึงแข่งขันกับพลังงานนิวเคลียร์ที่ถูกที่สุดได้

ประสิทธิภาพการใช้ก๊าซชีวภาพนั้นคำนวณได้ง่ายมาก ตัวอย่างเช่น จากวัวหนึ่งหน่วย คุณจะได้ปุ๋ยคอกได้มากถึง 40 กิโลกรัม ซึ่งใช้ผลิตก๊าซชีวภาพได้ 1.5 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งเพียงพอที่จะผลิตไฟฟ้าได้ 3 กิโลวัตต์/ชั่วโมง

เมื่อพิจารณาความต้องการไฟฟ้าของครัวเรือนแล้ว จึงจะสามารถกำหนดได้ว่าจะใช้โรงไฟฟ้าก๊าซชีวภาพชนิดใด หากมีวัวจำนวนน้อย วิธีที่ดีที่สุดคือผลิตก๊าซชีวภาพที่บ้านโดยใช้โรงงานผลิตก๊าซชีวภาพพลังงานต่ำแบบง่ายๆ

หากฟาร์มมีขนาดใหญ่มากและก่อให้เกิดขยะชีวภาพจำนวนมากอย่างต่อเนื่อง การติดตั้งระบบก๊าซชีวภาพอัตโนมัติประเภทอุตสาหกรรมจะเป็นประโยชน์

ใส่ใจ!เมื่อออกแบบและตั้งค่า คุณจะต้องได้รับความช่วยเหลือจากผู้เชี่ยวชาญที่มีคุณสมบัติเหมาะสม

การออกแบบโรงงานก๊าซชีวภาพ

การติดตั้งทางชีวภาพใด ๆ ประกอบด้วยส่วนหลักดังต่อไปนี้:

• เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่เกิดการย่อยสลายทางชีวภาพของส่วนผสมมูลสัตว์
• ระบบจ่ายเชื้อเพลิงอินทรีย์
• หน่วยกวนมวลชีวภาพ
• อุปกรณ์สำหรับสร้างและรักษาระดับอุณหภูมิที่ต้องการ
• ถังสำหรับวางก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้น (ผู้ถือก๊าซ)

• ภาชนะสำหรับวางเศษส่วนที่เป็นของแข็งที่เกิดขึ้นที่นั่น

นี่คือรายการองค์ประกอบทั้งหมดสำหรับการติดตั้งอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ในขณะที่การติดตั้งก๊าซชีวภาพสำหรับบ้านส่วนตัวได้รับการออกแบบที่เรียบง่ายกว่ามาก

เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพจะต้องปิดสนิท เช่น การเข้าถึงออกซิเจนเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ นี่อาจเป็นภาชนะโลหะในรูปทรงกระบอกที่ติดตั้งบนพื้นผิวดินถังเชื้อเพลิงเดิมที่มีความจุ 50 ลูกบาศก์เมตรเหมาะสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบถอดประกอบได้สำเร็จรูปได้รับการติดตั้ง/รื้อถอนอย่างรวดเร็ว และเคลื่อนย้ายไปยังตำแหน่งใหม่ได้อย่างง่ายดาย

หากมีการวางแผนสถานีก๊าซชีวภาพขนาดเล็ก แนะนำให้วางเครื่องปฏิกรณ์ไว้ใต้ดินและทำให้มันอยู่ในรูปของถังอิฐหรือคอนกรีต เช่นเดียวกับถังโลหะหรือพีวีซี คุณสามารถวางเครื่องปฏิกรณ์พลังงานชีวภาพดังกล่าวไว้ในอาคารได้ แต่จำเป็นต้องให้แน่ใจว่ามีการระบายอากาศอย่างต่อเนื่อง

บังเกอร์สำหรับการเตรียมวัตถุดิบชีวภาพเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นของระบบเพราะก่อนเข้าเครื่องปฏิกรณ์จะต้องเตรียม: บดเป็นอนุภาคขนาดไม่เกิน 0.7 มิลลิเมตรแล้วแช่ในน้ำเพื่อให้ความชื้นของวัตถุดิบอยู่ที่ 90 เปอร์เซ็นต์ .

ระบบจ่ายวัตถุดิบประกอบด้วยตัวรับวัตถุดิบ ระบบจ่ายน้ำ และปั๊มสำหรับจ่ายมวลที่เตรียมไว้ให้กับเครื่องปฏิกรณ์

หากเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพถูกสร้างขึ้นใต้ดิน ภาชนะสำหรับวัตถุดิบจะถูกวางบนพื้นผิวเพื่อให้สารตั้งต้นที่เตรียมไว้ไหลเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์อย่างอิสระภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง นอกจากนี้ยังสามารถวางตัวรับวัตถุดิบไว้ที่ด้านบนของบังเกอร์ได้ ซึ่งในกรณีนี้จำเป็นต้องใช้ปั๊ม

รูระบายของเสียตั้งอยู่ใกล้กับด้านล่างมากขึ้น ตรงข้ามกับทางเข้าวัตถุดิบ ตัวรับสำหรับเศษส่วนที่เป็นของแข็งทำในรูปแบบของกล่องสี่เหลี่ยมซึ่งมีท่อทางออก เมื่อส่วนใหม่ของพื้นผิวชีวภาพที่เตรียมไว้เข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ขยะมูลฝอยกลุ่มหนึ่งที่มีปริมาตรเท่ากันจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องรับ ต่อมาใช้ในฟาร์มเพื่อเป็นปุ๋ยชีวภาพที่ดีเยี่ยม

ก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นจะถูกเก็บไว้ในที่เก็บก๊าซ ซึ่งโดยปกติจะวางไว้บนเครื่องปฏิกรณ์และมีรูปทรงกรวยหรือโดม ถังแก๊สทำจากเหล็กและทาสีน้ำมันหลายชั้น (ช่วยป้องกันการกัดกร่อนจากการกัดกร่อน) ในการติดตั้งทางชีวภาพทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ภาชนะบรรจุก๊าซชีวภาพถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของถังแยกที่เชื่อมต่อกับเครื่องปฏิกรณ์

เพื่อให้มีคุณสมบัติติดไฟได้ของก๊าซจำเป็นต้องกำจัดไอน้ำออกไป เชื้อเพลิงชีวภาพจะถูกส่งผ่านถังเก็บน้ำ (ซีลไฮดรอลิก) หลังจากนั้นจึงสามารถจ่ายเชื้อเพลิงชีวภาพผ่านท่อพลาสติกโดยตรงเพื่อการบริโภค

บางครั้งคุณจะพบที่วางแก๊สรูปถุงพิเศษที่ทำจากพีวีซี ตั้งอยู่ใกล้กับการติดตั้ง เมื่อถุงเต็มไปด้วยก๊าซชีวภาพ ถุงจะเปิดออกและปริมาตรจะเพิ่มขึ้นเพียงพอที่จะรับก๊าซที่ผลิตได้ทั้งหมด

เพื่อให้กระบวนการหมักชีวภาพมีประสิทธิภาพเกิดขึ้น จำเป็นต้องคนสารตั้งต้นอย่างต่อเนื่อง เพื่อป้องกันการก่อตัวของเปลือกโลกบนพื้นผิวของชีวมวลและทำให้กระบวนการหมักช้าลงจึงจำเป็นต้องผสมให้เข้ากันอย่างต่อเนื่อง ในการทำเช่นนี้ เครื่องกวนแบบจุ่มใต้น้ำหรือแบบเอียงจะติดตั้งที่ด้านข้างของเครื่องปฏิกรณ์ในรูปแบบของเครื่องผสมสำหรับการผสมเชิงกลของมวล สำหรับสถานีขนาดเล็ก สถานีเป็นแบบแมนนวล ส่วนสถานีอุตสาหกรรมจะถูกควบคุมโดยอัตโนมัติ

อุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับกิจกรรมสำคัญของแบคทีเรียแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะถูกรักษาไว้โดยใช้ระบบทำความร้อนอัตโนมัติ (สำหรับเครื่องปฏิกรณ์แบบอยู่กับที่) โดยจะเริ่มให้ความร้อนเมื่อความร้อนลดลงต่ำกว่าปกติและจะปิดโดยอัตโนมัติเมื่อถึงอุณหภูมิปกติ คุณยังสามารถใช้ระบบหม้อไอน้ำ เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า หรือติดตั้งเครื่องทำความร้อนแบบพิเศษพร้อมวัตถุดิบที่ด้านล่างของภาชนะ ในเวลาเดียวกันจำเป็นต้องลดการสูญเสียความร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพโดยห่อด้วยชั้นใยแก้วหรือมีฉนวนกันความร้อนอื่น ๆ เช่นจากโฟมโพลีสไตรีน

ก๊าซชีวภาพที่ทำเอง

สำหรับบ้านส่วนตัว การใช้ก๊าซชีวภาพในปัจจุบันมีความสำคัญมาก - จากปุ๋ยคอกที่แทบจะไม่มีอิสระ คุณสามารถรับก๊าซสำหรับใช้ในครัวเรือนและให้ความร้อนแก่บ้านและฟาร์มของคุณได้ การติดตั้งก๊าซชีวภาพของคุณเองเป็นการรับประกันไฟฟ้าดับและราคาก๊าซที่สูงขึ้น ตลอดจนวิธีการรีไซเคิลขยะชีวภาพและกระดาษที่ไม่จำเป็นได้อย่างดีเยี่ยม

สำหรับการก่อสร้างเป็นครั้งแรก การใช้โครงร่างที่เรียบง่ายนั้นสมเหตุสมผลที่สุด โครงสร้างดังกล่าวจะมีความน่าเชื่อถือมากกว่าและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า ในอนาคตการติดตั้งสามารถเสริมด้วยชิ้นส่วนที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ สำหรับบ้านที่มีพื้นที่ 50 ตารางเมตร จะได้รับก๊าซในปริมาณที่เพียงพอโดยมีปริมาตรถังหมัก 5 ลูกบาศก์เมตร เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิคงที่ที่จำเป็นสำหรับการหมักที่เหมาะสม คุณสามารถใช้ท่อทำความร้อนได้

ในขั้นตอนแรกของการก่อสร้างพวกเขาขุดคูน้ำสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพซึ่งผนังจะต้องมีความเข้มแข็งและปิดผนึกด้วยพลาสติกส่วนผสมคอนกรีตหรือแหวนโพลีเมอร์ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขามีก้นแข็ง - จะต้องเปลี่ยนเป็นระยะตามที่เป็นอยู่) ใช้แล้ว).

ขั้นตอนที่สองประกอบด้วยการติดตั้งระบบระบายน้ำก๊าซในรูปแบบของท่อโพลีเมอร์ที่มีรูจำนวนมาก ในระหว่างการติดตั้ง ควรคำนึงว่าส่วนบนของท่อต้องเกินความลึกในการเติมที่วางแผนไว้ของเครื่องปฏิกรณ์ เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อทางออกไม่ควรเกิน 7-8 เซนติเมตร

ขั้นต่อไปคือการแยกตัว หลังจากนั้นคุณสามารถเติมสารตั้งต้นที่เตรียมไว้ลงในเครื่องปฏิกรณ์ได้ หลังจากนั้นจึงห่อด้วยฟิล์มเพื่อเพิ่มความดัน

ในขั้นตอนที่สี่ มีการติดตั้งโดมและท่อทางออก ซึ่งวางไว้ที่จุดสูงสุดของโดมและเชื่อมต่อเครื่องปฏิกรณ์เข้ากับถังแก๊ส ที่วางแก๊สสามารถปูด้วยอิฐได้มีตาข่ายสแตนเลสติดตั้งอยู่ด้านบนและปิดด้วยปูนปลาสเตอร์

ฟักวางไว้ที่ส่วนบนของที่วางแก๊สซึ่งปิดอย่างแน่นหนาและถอดท่อแก๊สที่มีวาล์วปรับความดันออกจากท่อ

สำคัญ!ก๊าซที่เกิดขึ้นจะต้องถูกกำจัดออกและบริโภคอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากการเก็บรักษาในระยะยาวในส่วนที่ว่างของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพสามารถกระตุ้นให้เกิดการระเบิดจากแรงดันสูงได้ จำเป็นต้องจัดให้มีซีลน้ำเพื่อไม่ให้ก๊าซชีวภาพผสมกับอากาศ

เพื่อให้ความร้อนแก่ชีวมวลคุณสามารถติดตั้งคอยล์ที่มาจากระบบทำความร้อนของบ้านซึ่งให้ผลกำไรเชิงเศรษฐกิจมากกว่าการใช้เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า สามารถให้ความร้อนภายนอกได้โดยใช้ไอน้ำ ซึ่งจะช่วยป้องกันความร้อนสูงเกินไปของวัตถุดิบเหนือปกติ

โดยทั่วไปโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพแบบทำเองนั้นไม่ใช่โครงสร้างที่ซับซ้อน แต่เมื่อจัดวางคุณจะต้องใส่ใจกับรายละเอียดที่เล็กที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงไฟไหม้และการทำลายล้าง

ข้อมูลเพิ่มเติมการก่อสร้างแม้แต่การติดตั้งทางชีวภาพที่ง่ายที่สุดจะต้องได้รับการจัดทำอย่างเป็นทางการด้วยเอกสารที่เหมาะสม คุณต้องมีแผนภาพเทคโนโลยีและแผนที่การติดตั้งอุปกรณ์ คุณต้องได้รับการอนุมัติจากสถานีสุขาภิบาลและระบาดวิทยา บริการดับเพลิงและก๊าซ

ปัจจุบันการใช้แหล่งพลังงานทดแทนกำลังได้รับแรงผลักดัน ในหมู่พวกเขา ภาคย่อยพลังงานชีวภาพมีแนวโน้มที่ดีอย่างมาก นั่นคือการผลิตก๊าซชีวภาพจากขยะอินทรีย์ เช่น ปุ๋ยคอกและหญ้าหมัก สถานีผลิตก๊าซชีวภาพ (อุตสาหกรรมหรือบ้านขนาดเล็ก) สามารถแก้ปัญหาการกำจัดของเสีย การได้รับเชื้อเพลิงและความร้อนจากสิ่งแวดล้อมตลอดจนปุ๋ยทางการเกษตรคุณภาพสูง

วีดีโอ

ปัจจุบันมีการนำเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพประมาณ 60 ประเภทมาใช้หรือพัฒนาในโลก วิธีการที่พบบ่อยที่สุดคือการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนในเครื่องย่อยโดยไม่ต้องเข้าถึงอากาศ หรือในคอลัมน์แบบไม่ใช้ออกซิเจน พลังงานส่วนหนึ่งที่ได้จากการใช้ก๊าซชีวภาพถูกนำมาใช้เพื่อรักษากระบวนการ ในประเทศที่มีภูมิอากาศร้อนไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนแก่บ่อย่อย แบคทีเรียจะเปลี่ยนชีวมวลเป็นมีเทนที่อุณหภูมิ 25 ถึง 200°C กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการย่อยสลาย (เน่าเปื่อย) ภายใต้อิทธิพลของแบคทีเรียที่อยู่ในสองตระกูลใหญ่: acidogens และ methanogens, ขยะมูลฝอยที่คัดแยกล่วงหน้า (ขยะอินทรีย์, สิ่งสกปรกหนา) ในภาชนะโลหะที่ไม่มีอากาศเข้าถึงได้ที่อุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ +55 องศาเซลเซียส ก๊าซที่ได้จะถูกจ่ายภายใต้ความกดดันไปยังระบบการทำให้บริสุทธิ์ จากนั้นจึงปล่อยออกเป็นสององค์ประกอบ SCC (มีเทน) และ CO 2 (คาร์บอนไดออกไซด์) ก๊าซชีวภาพประกอบด้วยมีเทน CH4 55-75%, CO 2 25-45% รวมถึงสิ่งเจือปนเล็กน้อยของ H 2, H 2 S และสารอินทรีย์ ระยะเวลาการก่อตัวของก๊าซชีวภาพคุณภาพสูงคือ 7-15 วัน

การผลิตก๊าซชีวภาพช่วยป้องกันการปล่อยก๊าซมีเทนสู่ชั้นบรรยากาศ มีเทนมีผลกระทบ (ภาวะเรือนกระจก) แรงกว่า CO 2 ถึง 21 เท่า และยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานถึง 12 ปี การจับและการใช้มีเทนเป็นวิธีระยะสั้นที่ดีที่สุดในการป้องกันภาวะโลกร้อน

รัสเซียสะสมขยะอินทรีย์เทียบเท่าแห้งได้มากถึง 300 ล้านตันต่อปี: 250 ล้านตันในการผลิตทางการเกษตร, 50 ล้านตันในรูปของขยะในครัวเรือน ของเสียเหล่านี้เป็นวัตถุดิบในการผลิตก๊าซชีวภาพ ปริมาณก๊าซชีวภาพที่อาจเกิดขึ้นต่อปีอาจอยู่ที่ 90 พันล้านลูกบาศก์เมตร

ก๊าซชีวภาพจะถูกรวบรวมเพื่อป้องกันมลพิษทางอากาศ และใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้า ความร้อน หรือไอน้ำ หรือเป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ ในอินเดีย เวียดนาม เนปาล และประเทศอื่นๆ มีการสร้างโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพขนาดเล็ก (ครอบครัวเดี่ยว) ก๊าซที่ผลิตขึ้นมานั้นใช้สำหรับปรุงอาหาร ในตอนท้ายของปี 1990 จีนผลิตก๊าซชีวภาพได้ประมาณ 7 พันล้านลูกบาศก์เมตรต่อปี ในปี 2549 ปริมาณนี้เพิ่มขึ้นเป็น 15 พันล้านลูกบาศก์เมตร

ในบรรดาประเทศอุตสาหกรรม เดนมาร์กเป็นผู้นำในการผลิตและการใช้ก๊าซชีวภาพ - ก๊าซชีวภาพครอบครองมากถึง 18% ของสมดุลพลังงานทั้งหมด ในยุโรปตะวันตก ฟาร์มสัตว์ปีกอย่างน้อยครึ่งหนึ่งได้รับความร้อนจากก๊าซชีวภาพ

Volvo และ Scania ผลิตรถโดยสารที่ใช้เครื่องยนต์ก๊าซชีวภาพ รถโดยสารดังกล่าวมีการใช้งานอย่างแข็งขันในเมืองต่างๆ ของสวิตเซอร์แลนด์: เบิร์น, บาเซิล, เจนีวา, ลูเซิร์น และโลซาน ตามการคาดการณ์ของ Swiss Gas Industry Association ภายในปี 2010 รถยนต์ของสวิส 10% จะใช้ก๊าซชีวภาพ

เมื่อคำนึงถึงเงื่อนไขของเรา มีเทนที่ผลิตจากก๊าซชีวภาพหรือก๊าซชีวภาพในรูปแบบหลัก สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับโรงต้มน้ำขนาดเล็ก ยานพาหนะ และการผลิตไฟฟ้าได้ ถัดจากโรงงานแปรรูปขยะมูลฝอยมีแผนจะสร้างโมดูล - เรือนกระจกสำหรับปลูกพืชเกษตรผักและสมุนไพร

มีเทนที่แยกออกจากก๊าซชีวภาพเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่ามากมายของอุตสาหกรรมเคมี - เมทานอล, ฟอร์มาลดีไฮด์, อะเซทิลีน, คาร์บอนไดซัลไฟด์, คลอโรฟอร์ม, กรดไฮโดรไซยานิก, เขม่า

จากขยะชุมชนที่เป็นของแข็งและของเหลว 1 ตันโดยใช้เทคโนโลยีการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน (HSAD) จะได้ก๊าซชีวภาพ 521 ลบ.ม. มีเทนบริสุทธิ์มีค่าความร้อนประมาณ 35.9 MJ/m 3 ที่ 0°C และ 101.3 kPa 1 ล้านหน่วยความร้อนบริติช Btu (MJ) สอดคล้องกับ 293 kWh

ลองพิจารณาตัวอย่างการคำนวณผลผลิตก๊าซตามเทคโนโลยี HSAD การย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนของสหรัฐอเมริกา มีขยะชุมชน 100 ตัน:

• ของเสียเพื่อการย่อยอาหาร 45% (กากตะกอน ขยะในครัวเรือน กระดาษแข็ง)
• ขยะจากการคัดแยก 55% (แก้ว โลหะ พลาสติก ไม้ แร่ธาตุ)
• ขยะ 45 ตัน = ก๊าซชีวภาพ 18,800 ลบ.ม. (มาตรฐานหมุนเวียน 80%)
• มีเทน 11,300 ลบ.ม. (60%) หรือ 398 ล้าน Btu;
• 5400 ม. 3 C0 2 (30%)

ที่ประสิทธิภาพ 35% มีเทน 60% ผลิตได้ 139 ล้านบีทียูหรือ 40,727 กิโลวัตต์ต่อวัน

จากขยะ 137 ตัน สามารถผลิตได้ดังต่อไปนี้:

• ปุ๋ยหมัก 2525600 ตันต่อปี
• มีเทน 22.9 ล้านลิตร หรือ 17 ตันต่อวัน (65% ของมวลก๊าซทั้งหมดที่ผลิตได้ 30% - CO 2)
• 810 ล้านบีทียูต่อวัน

ผลผลิตก๊าซชีวภาพต่อวัตถุแห้งอย่างแน่นอน 1 ตัน ขึ้นอยู่กับประเภทของวัตถุดิบที่ใช้ การมีก๊าซชีวภาพจากของเสียจากฟาร์มปศุสัตว์มีความสมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจมากที่สุด มูลโคหนึ่งตันผลิตก๊าซชีวภาพ 200-350 m 3 โดยมีปริมาณมีเทน 60%, ก๊าซชีวภาพ 300-630 m 3 จากพืชประเภทต่างๆ ที่มีปริมาณมีเทนสูงถึง 70%

การคำนวณก๊าซชีวภาพยังใช้แนวคิด "หน่วยสัตว์" เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบปริมาณก๊าซชีวภาพที่เกิดจากมูลสัตว์ต่างๆ ได้ สัตว์หนึ่งหน่วยผลิตก๊าซชีวภาพประมาณ 0.5 ลบ.ม. ต่อวัน หน่วยสัตว์หนึ่งตัวประกอบด้วยวัวโต 1 ตัว / ลูกวัว 5 ตัว / หมู 6 ตัว / ไก่ 250 ตัว

วัตถุดิบสำหรับการแปรรูปเป็นก๊าซชีวภาพ: ของเสียจากอุตสาหกรรมเนื้อสัตว์ ของเสียชุมชนที่เป็นของเหลว ของเสียทางการเกษตร เศษไม้ กระดาษแข็ง เศษอาหาร ขยะอินทรีย์ - หญ้า ฟาง ใบไม้ เข็มสน ปุ๋ยคอก ตะกอนอุจจาระ ขยะในครัวเรือน กระดาษแข็ง ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการแปรรูป: ก๊าซชีวภาพ ปุ๋ยหมักคุณภาพสูง

ปัจจุบันปริมาณมีเทนในบรรยากาศทั้งหมดประมาณ 4,600-5,000 Tg (Tg = 1,012 กรัม หรือมีเทน 1 Tg เท่ากับคาร์บอนไดออกไซด์ 1,012 กรัม) เนื่องจากมีเทนก่อให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกที่รุนแรงกว่าคาร์บอนไดออกไซด์อย่างแน่นอน การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจึงถูกเปรียบเทียบโดยการคำนวณผลกระทบของมีเทนและผลกระทบของ CO? โดยใช้สิ่งที่เรียกว่า CO เทียบเท่า? (มีเทนที่ปล่อยออกมาหนึ่งตันเทียบเท่ากับการปล่อย CO2 23 ตันในช่วงเวลา 100 ปี) ในซีกโลกใต้ ความเข้มข้นของมีเทนจะต่ำกว่าในซีกโลกเหนือเล็กน้อย ความแตกต่างนี้มักเกิดจากแหล่งมีเทนที่มีพลังงานน้อยกว่าในซีกโลกใต้ เชื่อกันว่าแหล่งที่มาหลักของมีเทนนั้นตั้งอยู่ในทวีปต่างๆ และมหาสมุทรไม่ได้มีส่วนสำคัญต่อการไหลของมีเทนทั่วโลก อายุของมีเทนในบรรยากาศคือ 8-12 ปี

มีเทนเข้าสู่ชั้นบรรยากาศจากทั้งแหล่งธรรมชาติและแหล่งของมนุษย์ พลังของแหล่งมานุษยวิทยาในปัจจุบันมีมากกว่าพลังของธรรมชาติอย่างมาก แหล่งที่มาตามธรรมชาติของมีเทน ได้แก่ หนองน้ำ ทุ่งทุนดรา อ่างเก็บน้ำ แมลง (ส่วนใหญ่เป็นปลวก) มีเทนไฮเดรต กระบวนการธรณีเคมี (การปะทุของภูเขาไฟ); การกระทำของมนุษย์ - นาข้าว เหมืองแร่ สัตว์ การสูญเสียระหว่างการผลิตก๊าซและน้ำมัน การเผาไหม้ชีวมวล การฝังกลบ

ความเข้มข้นของก๊าซมีเทนที่ปล่อยออกมาจากหนองน้ำมีความแตกต่างกันไปมาก การปล่อยก๊าซมีเทนจากหนองน้ำไซบีเรียตะวันตก ซึ่งเป็นตัวแทนโดยทั่วไปของหนองน้ำทางตอนเหนือ ซึ่งพิจารณาโดยใช้วิธีแก๊สโครมาโตกราฟี จะมีปริมาณมีเทนประมาณ 9 มิลลิกรัมต่อชั่วโมง/ตารางเมตร โดยเฉลี่ยแล้ว การปล่อยก๊าซมีเทนจากหนองน้ำไซบีเรียสามารถสูงถึง 20 Tg/ปี ซึ่งถือว่าค่อนข้างมากเมื่อเทียบกับปริมาณก๊าซมีเทนทั้งหมดจากหนองน้ำ (50-70 Tg)

จำนวนวัวในโลกมีประมาณ 1.5 พันล้านตัว วัวตัวหนึ่งผลิตมีเทนบริสุทธิ์ประมาณ 250 ลิตรต่อวัน มีเทนปริมาณนี้เพียงพอที่จะต้มน้ำได้ 20 ลิตร ในประเทศที่พัฒนาแล้วขยะประมาณ 1.8 กิโลกรัมต่อวันต่อคนถูกทิ้งในหลุมฝังกลบในรัสเซียคือ 0.6 กิโลกรัมตามลำดับ ประมาณ 10% ของมวลนี้สามารถแปลงเป็นมีเทนได้ ส่งผลให้รัสเซียผลิตมีเทนได้ 60 กรัมต่อวันต่อคน

ข้างต้นเป็นตัวอย่างเทคโนโลยีการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนของอเมริกา ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่ดีในแง่ของผลผลิตก๊าซชีวภาพ ประสบการณ์ภายในประเทศแสดงให้เห็นว่าโดยเฉลี่ยแล้ว การสลายตัวของขยะมูลฝอยหนึ่งตันสามารถผลิตก๊าซชีวภาพได้ 100-200 ลบ.ม. ขึ้นอยู่กับปริมาณมีเธน ค่าความร้อนที่ต่ำกว่าของก๊าซชีวภาพฝังกลบคือ 18-24 MJ/m3 (ประมาณครึ่งหนึ่งของค่าความร้อนของก๊าซธรรมชาติ)

การปล่อยก๊าซมีเทนในแต่ละปีจากหลุมฝังกลบทั่วโลกเทียบได้กับพลังของแหล่งมีเทนที่มีชื่อเสียง เช่น หนองน้ำ เหมืองถ่านหิน เป็นต้น ทุกวันนี้ มีปัญหาร้ายแรงในการรักษาเสถียรภาพความเข้มข้นในบรรยากาศของก๊าซนี้อย่างหนึ่ง ของแหล่งกำเนิดดาวเคราะห์หลักของปรากฏการณ์เรือนกระจก ดังนั้นการใช้ก๊าซชีวภาพจากขยะในครัวเรือนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดการปล่อยก๊าซมีเทนจากการกระทำของมนุษย์ นอกจากนี้มีเธนยังทำให้เกิดการเผาไหม้ของคราบฝังกลบที่เกิดขึ้นเองเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับอากาศทำให้เกิดสารผสมที่ติดไฟและระเบิดได้ซึ่งนำไปสู่มลภาวะอย่างรุนแรงในชั้นบรรยากาศด้วยสารพิษ

เนื่องจากกระบวนการย่อยสลายของเสียดำเนินไปเป็นเวลาหลายทศวรรษ การฝังกลบจึงถือได้ว่าเป็นแหล่งก๊าซชีวภาพที่มีเสถียรภาพ การปล่อยก๊าซชีวภาพจากการฝังกลบ ขึ้นอยู่กับปริมาณของมวลการฝังกลบ อาจมีตั้งแต่หลายสิบลิตร/วินาที (การฝังกลบขนาดเล็ก) ไปจนถึงหลายลูกบาศก์เมตร/วินาที (การฝังกลบขนาดใหญ่) ขนาดและความเสถียรของการก่อตัว ตำแหน่งในพื้นที่เมือง และต้นทุนการผลิตที่ต่ำ ทำให้ก๊าซชีวภาพที่ผลิตในหลุมฝังกลบขยะเป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานที่มีแนวโน้มสำหรับความต้องการของท้องถิ่น ดังที่แสดงไว้ข้างต้น การใช้ก๊าซชีวภาพในพื้นที่ฝังกลบขยะมูลฝอยจำเป็นต้องมีการจัดการทางวิศวกรรมของการฝังกลบ (การสร้างตะแกรงฉนวน บ่อน้ำก๊าซ ระบบรวบรวมก๊าซ ฯลฯ) ในขณะเดียวกันภารกิจหลักของการปกป้องสิ่งแวดล้อมในพื้นที่เมืองก็ได้รับการแก้ไข - รับประกันความบริสุทธิ์ของอากาศในบรรยากาศและป้องกันมลพิษทางน้ำใต้ดิน

ก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นจากสถานที่ฝังกลบตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 มีการขุดอย่างเข้มข้นในหลายประเทศ ปัจจุบันปริมาณก๊าซชีวภาพที่ใช้ทั้งหมดอยู่ที่ประมาณ 1.2 พันล้าน ลบ.ม./ปี ซึ่งเทียบเท่ากับมีเทน 429,000 ตัน หรือคิดเป็น 1% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลก

ในประเทศเยอรมนี พื้นที่ฝังกลบขยะเทศบาลขนาดใหญ่ 409 แห่งมีจุดรวบรวมก๊าซชีวภาพที่เกิดจากการย่อยสลายส่วนประกอบอินทรีย์ของขยะ โดยเฉลี่ยแล้ว ก๊าซชีวภาพประมาณ 100 ลบ.ม. ผลิตจากขยะ 1 ตันที่ฝังกลบในประเทศเยอรมนี ด้วยปริมาณก๊าซชีวภาพรวมที่ถูกปล่อยออกจากหลุมฝังกลบจำนวน 4 พันล้าน ลบ.ม. ต่อปี (ซึ่งเทียบเท่ากับก๊าซธรรมชาติ 2 พันล้าน ลบ.ม. ) ทำให้ปริมาณการใช้ที่เป็นประโยชน์ประมาณ 400 ล้าน ลบ.ม. ต่อปี ก๊าซชีวภาพหลังจากการทำให้บริสุทธิ์จะถูกใช้เพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าและความร้อนที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมและในระบบทำความร้อน ปริมาณก๊าซชีวภาพที่เกิดขึ้นในการฝังกลบมีตั้งแต่ 10 ถึง 1200 ลบ.ม./ชม. กำลังการติดตั้งเพื่อผลิตไฟฟ้าจากก๊าซชีวภาพมีตั้งแต่หลายสิบกิโลวัตต์ไปจนถึงหลายพันกิโลวัตต์ ซึ่งทำให้สามารถจ่ายพลังงานจากบ้านหลายหลังไปจนถึงหมู่บ้านเล็กๆ ได้ ก๊าซชีวภาพมักถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ต้นทุนพลังงานที่ได้รับจากเครื่องยนต์สันดาปนั้นต่ำกว่าค่าไฟฟ้าสำหรับประชากรประมาณ 2-2.5 เท่า

ในสหรัฐอเมริกา ปริมาณการผลิตก๊าซชีวภาพในปัจจุบันอยู่ที่ 500 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อปี ก๊าซชีวภาพส่วนสำคัญถูกส่งไปยังโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงก๊าซ พลังงานไฟฟ้ารวมของโรงงานที่ใช้ก๊าซชีวภาพประมาณ 200 เมกะวัตต์ นอกจากนี้ ก๊าซชีวภาพยังถูกจ่ายให้กับเครือข่ายก๊าซสาธารณะมากขึ้นอีกด้วย

ในสหราชอาณาจักร มีการผลิตก๊าซชีวภาพประมาณ 200 ล้าน ลบ.ม./ปี กำลังการผลิตรวมของระบบพลังงานชีวภาพของสหราชอาณาจักรอยู่ที่ประมาณ 80 เมกะวัตต์

ในประเทศฝรั่งเศส มีการผลิตก๊าซชีวภาพประมาณ 40 ล้าน ลบ.ม./ปี ที่หลุมฝังกลบแห่งหนึ่งใกล้กรุงปารีส มีการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนชีวภาพโดยใช้ก๊าซชีวภาพ ซึ่งมีการปล่อยก๊าซ 1,500 ลบ.ม. ต่อวัน

ในยูเครน ขยะในครัวเรือนประมาณ 10 ล้านตันถูกสร้างขึ้นทุกปีในเมืองต่างๆ ขยะมูลฝอยมากกว่า 90% ถูกขนส่งไปยังสถานที่ฝังกลบและฝังกลบ 655 แห่ง โดย 140 แห่งเหมาะสำหรับการสกัดและการใช้ก๊าซฝังกลบ ศักยภาพของก๊าซฝังกลบประมาณ 400 ล้าน ลบ.ม./ปี

การใช้ก๊าซชีวภาพมีแนวโน้มที่ดีสำหรับรัสเซีย เนื่องจากประมาณ 97% ของขยะที่เกิดขึ้น 30 ล้านตันต่อปีถูกฝังอยู่ในหลุมฝังกลบและหลุมฝังกลบที่มีการจัดระเบียบ มีการฝังกลบขยะมูลฝอยมากกว่า 1,300 แห่งในรัสเซีย การปล่อยก๊าซมีเทนต่อปีจากหลุมฝังกลบในรัสเซียอยู่ที่ประมาณ 1.1 พันล้านลูกบาศก์เมตร (788,000 ตัน) ซึ่งเกือบสองเท่าของการบริโภคในปัจจุบันในโลก

ปัจจุบันรัสเซียไม่ได้ใช้ก๊าซชีวภาพแบบฝังกลบในทางปฏิบัติ เป็นส่วนหนึ่งของโครงการรัสเซีย-ดัตช์ในช่วงปี พ.ศ. 2538-2540 ที่หลุมฝังกลบ Dashkovka และ Kargashino ซึ่งตั้งอยู่ในภูมิภาคมอสโก มีการสร้างการติดตั้งนำร่องสองแห่งสำหรับการผลิตและการใช้ก๊าซชีวภาพ ผลที่ได้แสดงให้เห็นว่าที่พื้นที่ฝังกลบโดยเฉลี่ยในภูมิภาคมอสโก จะเกิดก๊าซชีวภาพได้สูงถึง 600-800 ลบ.ม./ชม. ซึ่งทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในปริมาณ 3,500-4400 MWh/ปี การคำนวณทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ที่ดำเนินการบนพื้นฐานของข้อมูลการทดลองได้ยืนยันประสิทธิผลของการผลิตมีเทนจากหลุมฝังกลบในรัสเซียซึ่งสามารถดำเนินโครงการที่ทำกำไรทางเศรษฐกิจได้หลายร้อยโครงการ

ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก มีขยะมูลฝอยเกิดขึ้นประมาณ 5 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อปี ซึ่งประมาณ 80% ถูกกำจัดในหลุมฝังกลบที่มีอยู่สามแห่ง การฝังกลบขยะที่ต้องการมากที่สุดสำหรับการใช้ก๊าซชีวภาพคือ การฝังกลบ Volkhonsky PTO-1 ซึ่งเป็นหนึ่งในการฝังกลบที่ใหญ่ที่สุดในรัสเซีย พื้นที่ฝังกลบนี้กำจัดขยะในครัวเรือนเป็นหลัก มีการวางแผนงานการถมทะเลซึ่งสามารถใช้ร่วมกับการสร้างระบบก๊าซชีวภาพได้ การคำนวณแสดงให้เห็นว่าการปล่อยก๊าซมีเทนที่คาดหวังจะเพียงพอที่จะดำเนินการโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขนาด 2,000 กิโลวัตต์เป็นเวลา 20-25 ปี นอกจากนี้ในภูมิภาคเลนินกราดยังมีสถานที่ฝังกลบ 55 แห่งซึ่งมีการกำจัดขยะมูลฝอยประมาณ 1 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อปี แม้จะมีการกำจัดขยะในปริมาณค่อนข้างน้อย แต่การผลิตก๊าซชีวภาพจากการฝังกลบจำนวนมากสามารถทำกำไรได้เนื่องจากมีต้นทุนเชื้อเพลิงสูง

ข้าว. 72.

การสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนของอินทรียวัตถุในหลุมฝังกลบเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแบคทีเรียที่มีก๊าซมีเทนและนำไปสู่การปล่อยมีเทนซึ่งคิดเป็น 5-20% ของการปล่อยก๊าซทั่วโลกสู่ชั้นบรรยากาศทั้งหมด

ตามที่ระบุไว้แล้วการก่อตัวของก๊าซที่หลุมฝังกลบ (การฝังกลบ) ของขยะในครัวเรือนมีความสัมพันธ์กับการเกิดปฏิกิริยาทางจุลชีววิทยาแบบไม่ใช้ออกซิเจนกับส่วนประกอบอินทรีย์ของขยะในครัวเรือน ก๊าซเหล่านี้ประกอบด้วยมีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ และไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ นอกจากนี้ก๊าซที่มีกลิ่นเหม็นยังเกิดขึ้น - ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2 S), เมอร์แคปแทน (R-SH), อัลดีไฮด์ (R-CHO) ในความเข้มข้นที่แตกต่างกัน องค์ประกอบของก๊าซขึ้นอยู่กับระยะเวลาการเก็บรักษาและระยะการหมัก ระยะแอโรบิกเกิดขึ้นในช่วงหลายสัปดาห์ ในขณะที่การหมักกรดแบบไม่ใช้ออกซิเจน (การเน่าเปื่อย) สามารถดำเนินต่อไปได้หลายปี ในรูป 72 แสดงแต่ละขั้นตอนของการหมัก การปล่อยก๊าซเฉพาะที่สถานที่ฝังกลบในเยอรมนีอยู่ที่ประมาณ 60-180 ม.3 /ตันของเสีย

ข้าว. 73. หนึ่งในแผนการออกซิเดชั่นของขยะอินทรีย์