Bioodigester Apa itu, Jenis, Kelebihan, Kekurangan

A Biodigester Ia adalah tangki tertutup di mana gas metana dan baja organik dihasilkan daripada penapaian anaerobik bahan organik. Asas biologi adalah penguraian bahan organik oleh tindakan bakteria melalui hidrolisis, pengasidan, acetagenesis dan metanogenesis.

Biodigester menyediakan syarat terkawal yang diperlukan untuk proses biodigestion. Selepas proses ini, mereka diperolehi sebagai produk akhir biogas (metana, karbon dioksida, nitrogen dan asid sulfida), biosol (baja pepejal) dan biol (baja cecair).

Sistem Biogas. Sumber: Renergon International AG [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)]

Fungsi asas bermula dari menambahkan sisa organik dan air ke bekas hermetik, di mana proses penapaian anaerobik dihasilkan. Kemudian biogas diekstrak untuk penyimpanan, penggunaan langsung atau sebagai baja.

Tiga jenis asas biodigester mengikut sistem kargo mereka tidak berterusan, semikinuus dan berterusan. Biodigesters tidak berterusan dimuatkan dengan sisa organik hanya sekali dalam setiap proses pengeluaran, maka baja diekstrak untuk memulakan kitaran lain.

Pemuatan Semicontino dimuatkan dalam tempoh tetap dengan mengekstrak jumlah baja yang setara dengan jumlah yang dimuatkan. Sistem yang berterusan adalah loji perindustrian dengan beban bahan organik tetap, serta pengekstrakan biogas dan baja.

Antara kelebihan biodigesters membolehkan pengurusan sisa organik yang betul, mengitar semula mereka dan mengurangkan risiko alam sekitar. Di samping itu, tenaga (biogas) dan baja organik dihasilkan, yang menghasilkan nilai ekonomi dan alam sekitar.

Walau bagaimanapun, terdapat juga kelemahan tertentu seperti penggunaan air, kesukaran mengekalkan tahap suhu yang sesuai dan kehadiran bahan berbahaya (sulfida, asid siloxenic). Ia juga menyoroti pengumpulan bahan mentah berhampiran kawasan dan risiko letupan.

Biodigester buatan sendiri boleh dibina dengan kos rendah dan proses sisa organik dari dapur. Untuk ini, hanya tudung hermetik dan beberapa bahan paip (tiub PVC, kata laluan, antara lain) diperlukan, antara lain).

Pada skala yang lebih besar, di kawasan luar bandar sistem pembinaan yang paling menjimatkan dan agak mudah adalah sosej. Sistem ini pada dasarnya terdiri daripada beg polietilena yang dimeteraikan dan dengan sambungan yang sepadan.

[TOC]

Untuk apa itu

- Rawatan dan kitar semula sisa organik

Biodigesters adalah alternatif teknologi yang sangat berguna di bawah optik pengurusan sisa organik yang mampan dan pengeluaran tenaga boleh diperbaharui. Sebagai contoh, mereka menyediakan alternatif untuk kitar semula sisa organik pepejal dan cecair, yang diubah menjadi bahan mentah untuk biodigester.

Oleh itu, kitar semula sisa organik mengurangkan kesan mencemarkan mereka dan menjana simpanan pada pengendalian mereka. Biodigesters digunakan untuk rawatan air sisa, pemprosesan sisa organik bandar dan sisa pertanian dan ternakan.

- Pengeluaran biogas dan biofertilizers

Proses pencernaan anaerobik menjana sebagai biogas dan produk baja organik.

Biogas

Biogas mempunyai kira -kira 60% gas metana yang merupakan bahan bakar kuasa kalori yang tinggi dan boleh digunakan untuk pengeluaran tenaga. Ia boleh digunakan untuk memasak, menjana elektrik (turbin gas), gerakkan enjin atau panas.

Biofertilizantes

Biofertilizers yang terhasil daripada biodigestero diperolehi dalam keadaan (biosol) dan cecair (biol) dengan tahap makro dan mikronutrien yang tinggi. Dari biol mereka boleh diperolehi secara berasingan makronutrien asas (fosforus, nitrogen dan kalium) melalui proses ultrafiltrasi dan osmosis terbalik. 

BIOL mengandungi sejumlah besar hormon pertumbuhan berguna untuk pembangunan tumbuhan seperti asid indol-asetik, gibberelin dan sitokinin antara lain.

Bagaimanakah ia berfungsi

Biodigester berfungsi dengan menghasilkan proses berbasikal oleh pencernaan anaerobik, dari menguraikan bahan organik terhidrat dan tanpa adanya udara. Ini berlaku melalui proses penapaian yang mempunyai produk utama gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2).

- Beban bioodigester dan agitasi

Ia dijalankan melalui tangki beban, yang terdiri daripada deposit di mana bahan organik disediakan untuk ditambah oleh tiub beban ke biodigester.

Bahan organik dan pemprosesan beban

Biodigester mesti diberi makan secara berkala dengan bahan organik dan air yang mencukupi untuk kapasiti bebannya. Dalam pengertian ini, 25% daripada jumlah biodigester percuma mesti ditinggalkan untuk pengumpulan gas yang dihasilkan.

Sebaliknya, jenis dan kualiti bahan organik juga akan mempengaruhi produktiviti dan penggunaan atau bukan sisa pepejal dan cair sebagai baja. Beberapa sisa organik dapat menghasilkan masalah dalam proses penapaian, seperti sisa buah sitrus yang dapat mengasingkan medium terlalu banyak.

Ia dapat melayani anda: hutan basah tropika

Bahan mesti dihancurkan atau dikurangkan kepada saiz yang paling rendah, dan untuk memudahkan penapaian dan campuran mesti mengandungi 75% air dan 25% bahan organik. Ia mesti diganggu secara berkala untuk menjamin homogenitas proses penapaian dalam campuran.

Suhu dan masa pengekalan

Masa pengekalan bahan organik dalam biodigester untuk mencapai jumlah penapaiannya bergantung kepada jenis ini dan suhu. Pada suhu bilik yang lebih tinggi, lebih cepat akan menjadi penapaian (contohnya pada 30 ºC ia boleh mengambil masa kira -kira 20 hari untuk mengisi semula biodigester).

- Pencernaan anaerobik

Pencernaan anaerobik. Sumber: Tilley, E., Ulrich, l., Lüthi, c., Reymond, Ph., Zurbrügg, c. [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0)]

Dalam proses mereka bertindak bakteria yang memerlukan keadaan persekitaran yang mencukupi seperti ketiadaan udara, suhu lebih besar daripada 20 ° C (ideal 30-35 ºC) dan medium yang tidak terlalu berasid. Di bawah syarat -syarat ini tiga fasa dibangunkan:

Hydrolysis

Dalam proses ini, bakteria hidrolisis bertindak yang merembeskan enzim ekstraselular. Oleh itu, rantai kompleks karbohidrat, protein dan lipid dalam kepingan kecil larut (gula, asid amino dan lemak) dipecahkan)).

Pengasidan atau tahap penapaian

Sebatian larut fasa sebelumnya ditapai kepada asid lemak yang tidak menentu, alkohol, hidrogen dan CO2.

Acethanogenesis

Bakteria acetoogenik dimainkan yang mengoksidakan asid organik sebagai sumber karbon. Mereka menghasilkan asid asetik (CH3COOH), hidrogen (H2) dan karbon dioksida (CO2) dan bau yang tidak menyenangkan dihasilkan kerana kehadiran asid sulfidrik.

Pembentukan metana atau fasa metanogenik

Pada fasa terakhir mereka bertindak bakteria metanogenik yang menguraikan produk asetonogenesis yang menghasilkan metana. Secara semula jadi bakteria ini bertindak di rawa, persekitaran akuatik dan perut ruminan.

Pada akhir fasa ini campuran mengandungi metana (45 hingga 55%), karbon dioksida (40 hingga 50%), nitrogen (2 hingga 3%) dan asid sulfida (1.5 hingga 2%).

- Pelepasan biodigester

Kadar pengeluaran biogas dan baja bergantung kepada biodigester jenis, bahan organik yang memakannya dan suhu. Biogas berkumpul di bahagian atas biodigester dan diekstrak oleh paip ke deposit penyimpanan.

Setelah penapaian selesai, lumpur diekstrak (campuran pepejal dan cecair) oleh paip. Pelepasan ini dihasilkan oleh prinsip kapal berkomunikasi, iaitu, ketika memuat bahan baru tekanan membuat lebihan dari seberang.

Perkadaran antara jumlah bahan yang diperkenalkan (sisa organik dan air) dan produk output (biosol dan biol) hampir 1: 0.9. Ini bersamaan dengan hasil 90%, di mana bahagian tertinggi sepadan dengan biol (cecair).

- Biogas: Pembersihan

Gas yang dihasilkan mesti disucikan untuk menghapuskan atau mengurangkan kandungan sulfida dan asid air menggunakan perangkap untuk menangkap kedua -dua sebatian. Ini adalah perlu untuk mengurangkan risiko kerosakan peralatan dengan kuasa menghakis komponen -komponen ini.

Perangkap air

Air yang diseret oleh biogas mendahului apabila paip dibuka ke ruang yang lebih besar dan gas berterusan dengan penyempitan yang lain. Paip ini membawa kepada bekas yang luas dan hermetik untuk mengandungi air yang kemudiannya diekstrak oleh kunci pembersihan di bahagian bawah.

Perangkap asid sulfhydric

Proses untuk mengekstrak asid sulfideri dari biogas adalah serupa dengan perangkap air, tetapi perangkap yang diselingi dalam trajektori paip mesti mengandungi cip atau span besi. Apabila biogas melintasi katil besi, asid sulfida bertindak balas dengan ini dan mendahului.

- Baja: pemisahan dan pengkomposan

Campuran biosol dan biol menjalani proses penyingkiran untuk memisahkan kedua -dua komponen. Biosol boleh digunakan secara bersendirian atau mengikuti proses pengkomposan untuk kegunaan kemudian sebagai baja pepejal.

Biol digunakan sebagai cecair atau baja foliar yang ditambah dalam air pengairan, jadi sangat berguna dalam sistem hidroponik.

Lelaki

Pengeluaran Biogas di Jerman. Sumber: Volker Thies (Asdrubal) [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/]]

Biodigesters diklasifikasikan mengikut tempoh beban dan bentuk struktur mereka. Untuk berkala caj yang kita ada:

- Tidak berterusan

Sistem yang tidak berterusan atau Batch Ia terdiri daripada tangki hermetik yang penuh dan tidak dimuat semula sehingga berhenti menghasilkan biogas. Gas berkumpul dalam pemungut terapung yang dilekatkan di bahagian atas tangki (gasometer).

Biodigester jenis ini digunakan apabila ketersediaan sisa organik berselang -seli.

- Semi-berterusan

Tidak seperti sistem yang tidak berterusan, beban dan pelepasan dijalankan dalam istilah tertentu semasa proses pengeluaran biogas. Menurut sistem konstruktifnya terdapat tiga jenis asas:

Ia boleh melayani anda: Sumber semula jadi dari Argentina

Biodigestor Globe atau Salchicha

Ia juga dipanggil Taiwan dan terdiri daripada kubur konkrit berlapis rata di mana beg polietilena atau silinder dipasang. Beg ini mesti dipasang sambungan untuk kemasukan sisa organik dan output biogas.

Silinder dipenuhi dengan air dan udara dan seterusnya beban sisa organik ditambah.

Biodigester kubah tetap

Ia adalah biodigester Cina yang dipanggil dan terdiri daripada tangki bawah tanah yang dibina dalam batu bata atau konkrit. Tangki adalah silinder menegak dengan cembung atau hujung bulat dan mempunyai sistem beban dan pelepasan lain.

Biogas berkumpul di ruang yang ditubuhkan untuk tujuan ini di bawah kubah atas. Biodigester berfungsi dengan tekanan biogas berubah mengikut pengeluarannya.

Biodigester kubah terapung

Dipanggil Biodigester Hindu, ia terdiri daripada tangki silinder bawah tanah dengan sistem pemuatan dan pemunggahan. Ia dibina dalam batu bata atau konkrit dan di bahagian atasnya terdapat tangki terapung (gasometer) di mana biogas berkumpul.

Gasometer gentian kaca yang ditutup dengan plastik atau keluli tahan karat terapung pada campuran terima kasih kepada biogas yang terkumpul. Ia mempunyai kelebihan bahawa ia mengekalkan tekanan gas yang berterusan.

Selanjutnya, gasometer naik dan jatuh bergantung pada tahap pencampuran dan kuantiti biogas. Oleh itu, landasan sampingan atau rod panduan pusat yang mengelakkan geseran dengan dinding diperlukan.

- Berterusan

Dalam kes ini, pemuatan dan pelepasan biodigester adalah proses yang berterusan, jadi ia memerlukan ketersediaan sisa organik tetap. Mereka adalah sistem perindustrian yang besar yang biasanya digunakan untuk pemprosesan kumbahan komuniti.

Untuk ini, sistem tangki koleksi, bom untuk biodigesters dan pengekstrakan baja digunakan. Biogas tertakluk kepada sistem penapisan dan diedarkan dengan mampatan untuk menjamin pengedarannya kepada pengguna.

Kelebihan

Kitar semula dan pencemaran

Pemasangan biodigester membolehkan kitar semula sisa organik, dengan itu mengurangkan pencemaran alam sekitar dan mendapatkan produk yang berguna. Dalam kes persekitaran luar bandar, sangat penting bagi pengurusan excreta haiwan dalam sistem ternakan.

Mendapatkan biogas

Biogas mewakili sumber tenaga yang cekap dan ekonomi, terutamanya di kawasan di mana ketersediaan sumber tenaga lain tidak dapat diakses. Di kawasan luar bandar negara -negara yang tertekan dari segi ekonomi dimasak dengan kayu api, yang memberi kesan kepada alam sekitar.

Ketersediaan biogas dapat membantu mengurangkan permintaan kayu api dan oleh itu mempunyai kesan positif terhadap pemuliharaan biodiversiti.

Pengeluaran baja

Melalui biodigesters, baja organik pepejal (biosol) dan cecair (biol) diperoleh. Baja ini mempunyai kesan alam sekitar yang lebih rendah dan mengurangkan kos pengeluaran pertanian.

Kesihatan

Dengan membenarkan pengurusan sisa organik yang betul, risiko yang mereka wakili untuk kesihatan dikurangkan. Telah ditentukan bahawa 85% patogen tidak dapat bertahan dalam proses biodigestion.

Sebagai contoh, koliform fecal pada suhu 35 ° C dikurangkan sebanyak 50 dan 70% dan kulat sebanyak 95% dalam 24 jam. Oleh itu, menjadi proses tertutup, bau buruk dikurangkan.

Kekurangan

Ketersediaan air

Sistem ini menuntut dari segi ketersediaan air, kerana campuran diperlukan. Sebaliknya, biodigester mesti dekat dengan sumber bahan mentah dan tapak pengguna Biogas.

Suhu

Biodigester mesti mengekalkan suhu malar hampir 35 ° C dan dalam julat antara 20 dan 60 ° C. Oleh itu, sumbangan haba luaran mungkin diperlukan.

Damos oleh -produk

Asid sulfhydric (H2S) boleh berlaku, yang beracun dan menghakis, dan silikon yang berasal dari silikon yang terkandung dalam produk kosmetik dan campuran sisa organik. Siloxenos ini menjana SiO2 (silikon dioksida), yang kasar untuk jentera dan komponen.

Kehadiran dan kepekatan ini oleh -produk bergantung kepada bahan mentah yang digunakan, perkadaran air dan substrat pepejal antara faktor lain.

Pengumpulan sisa

Ia dikehendaki mengumpulkan sisa berhampiran biodigester, yang membawa logistik dan masalah kesihatan yang mesti ditangani.

Risiko letupan

Menjadi sistem yang menjana gas bahan api, ia menyiratkan risiko letupan tertentu jika langkah berjaga -jaga tidak diambil.

Kos

Walaupun penyelenggaraan dan pengurusan biodigester agak ekonomi, pemasangan awal dan kos pembinaan boleh agak tinggi

Boleh melayani anda: diasstrophisme: sebab, jenis, akibatnya

Cara membuat biodigester buatan sendiri

Biodigester buatan sendiri. Sumber: Kevisooryan [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]

Biodigester memerlukan elemen asas dan tangki penapaian, pemuatan dan pemunggahan paip dengan kunci laluan masing -masing. Di samping itu, deposit untuk biogas dan baja diperlukan.

Penting untuk diingat bahawa seluruh sistem mestilah hermetik untuk mengelakkan kebocoran gas. Sebaliknya, sistem mesti dibina dengan bahan tahan karat seperti PVC atau keluli tahan karat untuk mengelakkan kerosakan pada asid air dan sulfidorik.

- Tank penapaian

Tangki Tompok atau plastik boleh digunakan yang kapasitinya bergantung kepada jumlah sisa organik yang akan diproses. Deposit ini mesti mempunyai tudung hermetik atau, gagal itu, tudung mesti dimeteraikan dengan suhu plastik tahan suhu tinggi.

Tangki mesti mempunyai empat lubang dan semua kemudahan yang dijalankan di dalamnya mesti dimeteraikan dengan silikon suhu tinggi.

Tutup beban

Lubang ini berada di tengah -tengah tudung tangki, ia mesti mempunyai sekurang -kurangnya 4 inci dan memasang topi kebersihan dengan benang. Palam ini akan disambungkan ke tiub PVC 4 -inci yang akan memasuki secara menegak dalam tangki sehingga 10 cm sebelum bahagian bawah.

Entri ini akan berfungsi untuk memuat sisa organik sebelum ini runtuh atau dihancurkan.

Lubang 1 saliran efluen

Adalah penting untuk diingat bahawa 25% ruang tangki mesti dibiarkan bebas untuk pengumpulan gas, jadi lubang mesti dibuka di sisi pada tahap tersebut. Dalam penggerudian ini penyesuai untuk tangki akan dipasang dengan segmen tiub PVC 2 -inci panjang 15 cm dengan kunci petikan.

Saliran ini adalah untuk membolehkan output biol supernatan apabila tangki dicas semula oleh penutup beban. BIOL mesti disimpan dalam bekas yang mencukupi untuk kegunaan berikutnya.

Lubang longkang efluen 2

Parit kedua ini mesti pergi di bahagian bawah tangki untuk mengekstrak bahagian paling padat produk yang ditapai (biosol). Segmen tiub PVC 2 -inci panjang 15 cm juga akan digunakan dengan kata laluan dengan kunci langkah.

Output biogas

Lubang 1/2 inci akan dibuka pada penutup tangki untuk memasang paip PVC yang sama diameter menggunakan penyesuai tangki. Paip ini akan mempunyai kunci petikan di pintu keluar.

- Sistem output dan pembersihan biogas

Tiub output biogas mestilah sekurang -kurangnya 1.5 m panjang, dapat mengekstrakan air dan sistem berasid sulfida dalam trajektorinya. Maka tiub ini dapat dilanjutkan jika perlu memindahkan gas ke tempat penyimpanan atau penggunaannya.

Pengekstrakan air

Untuk mengeluarkan air, paip mesti terganggu pada 30 cm untuk memintal bekas plastik atau kaca dengan penutup hermetik. Tiub pemindahan gas mesti mempunyai terbitan melalui sambungan t, supaya gas menembusi bekas.

Dengan cara ini gas mengisi bekas, air mengalir dan gas mengikuti jalannya melalui paip.

Pengekstrakan asid sulfhydric

Selepas perangkap air, pada 30 cm seterusnya segmen paip 4 -inci diselingi melalui pengurangan yang sepadan. Segmen ini mesti dipenuhi dengan kerepek besi atau span logam komersial.

Asid sulfhydric akan bertindak balas dengan logam dan mendakan, sementara biogas akan meneruskan laluan ke bekas penyimpanan atau tapak penggunaan.

Rujukan

1. Aparcana-Robles S Y Jansen A (2008). Kaji mengenai nilai baja produk proses penapaian anaerobik untuk pengeluaran biogas. Germna Profec. 10 p.
2. Corona-Zúñiga I (2007). Biodigesters. Monograf. Institut Sains Asas dan Kejuruteraan, Universiti Autonomi Negeri Hidalgo. Mineral Reforma, Hidalgo, Mexico. 64 p.
3. Many-loh C, Mamphweli S, Meyer E, Okoh A, Makaka G dan Simon M (2013). Pencernaan anaerobik mikroba (bio-diges) sebagai pendekatan terhadap dekontaminasi haiwan. Jurnal Antarabangsa Penyelidikan Alam Sekitar dan Kesihatan Awam 10: 4390-4417.
4. Olaya-Arboleda dan González-Salcedo Lo (2009). Asas untuk Reka Bentuk Biodigester. Modul untuk subjek pembinaan pertanian. Fakulti Kejuruteraan dan Pentadbiran, Universiti Kebangsaan Colombia, Ibu Pejabat Palmira. Palmira, Colombia. 31 p.
5. Pérez-Medel JA (2010). Kajian dan reka bentuk biodigester untuk permohonan di petani kecil dan tenusu. Ingatan. Jabatan Kejuruteraan Mekanikal, Fakulti Sains Fizikal dan Matematik, Universiti Chile. Santiago de Chile, Chile. 77 p.
6. Yen-Phi VT, Clemens J, Rembenburg A, Vinneras B, Lenßen C dan Kistemann T (2009). Efek kebersihan dan pengeluaran gas plastik bio-digeser di bawah kekeliruan tropika. Jurnal Air dan Kesihatan 7: 590-596.