Nhà máy khí sinh học cho nhà riêng: khuyến nghị sắp xếp một dự án tự chế

Một người chủ tiết kiệm mơ ước có được nguồn năng lượng rẻ, xử lý chất thải hiệu quả và thu được phân bón.Một nhà máy khí sinh học tự làm tại nhà là một cách rẻ tiền để biến ước mơ của bạn thành hiện thực.

Việc tự lắp ráp các thiết bị như vậy sẽ tốn một khoản tiền hợp lý và khí đốt sinh ra sẽ giúp ích rất nhiều cho gia đình: nó có thể được sử dụng để nấu ăn, sưởi ấm trong nhà và các nhu cầu khác.

Chúng ta hãy cố gắng tìm hiểu chi tiết cụ thể của thiết bị này, ưu điểm và nhược điểm của nó. Và liệu có thể tự xây dựng hầm khí sinh học được không và có hiệu quả hay không.

Đặc điểm sản xuất khí sinh học

Khí sinh học được hình thành do quá trình lên men của chất nền sinh học. Nó bị phân hủy bởi vi khuẩn thủy phân, axit và tạo metan. Hỗn hợp khí do vi khuẩn tạo ra rất dễ cháy vì chứa một lượng lớn khí metan.

Đặc tính của nó thực tế không khác gì khí đốt tự nhiên, được sử dụng cho nhu cầu công nghiệp và sinh hoạt.

Nếu muốn, mọi chủ nhà đều có thể mua một công trình khí sinh học công nghiệp, nhưng nó đắt tiền và khoản đầu tư sẽ thu hồi vốn trong vòng 7-10 năm. Vì vậy, thật hợp lý khi nỗ lực tạo ra lò phản ứng sinh học bằng chính đôi tay của bạn

Khí sinh học là loại nhiên liệu thân thiện với môi trường và công nghệ sản xuất khí sinh học không có nhiều tác động đến môi trường. Hơn nữa, các chất thải cần xử lý sẽ được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất khí sinh học.

Chúng được đặt trong lò phản ứng sinh học, nơi quá trình xử lý diễn ra:

• sinh khối tiếp xúc với vi khuẩn trong một thời gian. Thời gian lên men phụ thuộc vào khối lượng nguyên liệu thô;
• Do hoạt động của vi khuẩn kỵ khí, một hỗn hợp khí dễ cháy được giải phóng, bao gồm metan (60%), carbon dioxide (35%) và một số loại khí khác (5%). Quá trình lên men cũng giải phóng hydro sunfua nguy hiểm với số lượng nhỏ. Nó rất độc nên mọi người không nên tiếp xúc với nó;
• hỗn hợp khí từ lò phản ứng sinh học được tinh chế và cung cấp cho bình chứa khí, nơi nó được lưu trữ cho đến khi được sử dụng cho mục đích đã định;
• Khí từ bình chứa khí có thể được sử dụng giống như khí tự nhiên. Nó dành cho các thiết bị gia dụng - bếp ga, nồi hơi sưởi ấm, v.v.;
• Sinh khối bị phân hủy phải được loại bỏ thường xuyên khỏi thiết bị lên men. Đây là lao động bổ sung, nhưng nỗ lực sẽ được đền đáp. Sau khi lên men, nguyên liệu thô sẽ trở thành phân bón chất lượng cao được sử dụng trên đồng ruộng và vườn rau.

Nhà máy khí sinh học chỉ có lợi cho chủ sở hữu một ngôi nhà riêng nếu anh ta thường xuyên tiếp cận chất thải từ các trang trại chăn nuôi. Trung bình, từ 1 mét khối. Bạn có thể nhận được 70-80 mét khối chất nền. khí sinh học, nhưng việc sản xuất khí không đồng đều và phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt độ sinh khối. Điều này làm phức tạp việc tính toán.

Nhà máy khí sinh học là lý tưởng cho các trang trại. Chất thải động vật có thể cung cấp đủ khí đốt để sưởi ấm hoàn toàn khu dân cư và nhà phụ

Để quá trình sản xuất khí được ổn định và liên tục, tốt nhất nên xây dựng một số công trình khí sinh học và bổ sung chất nền cho các thiết bị lên men với sự chênh lệch về thời gian.Các cài đặt như vậy hoạt động song song và nguyên liệu thô được nạp vào chúng một cách tuần tự.

Điều này đảm bảo việc sản xuất khí liên tục để có thể cung cấp liên tục cho các thiết bị gia dụng.

Lý tưởng nhất là lò phản ứng sinh học nên được làm nóng. Cứ tăng 10 độ nhiệt sẽ tăng sản lượng khí lên một nửa. Mặc dù việc lắp đặt hệ thống sưởi đòi hỏi phải đầu tư nhưng nó mang lại hiệu quả thiết kế cao hơn

tự chế thiết bị khí sinh học, được lắp ráp từ vật liệu phế liệu, rẻ hơn nhiều so với lắp đặt sản xuất công nghiệp. Hiệu quả của nó thấp hơn, nhưng nó rất đáng để đầu tư. Nếu bạn có khả năng tiếp cận phân bón và mong muốn nỗ lực hết mình để lắp ráp và duy trì cấu trúc thì điều này mang lại rất nhiều lợi nhuận.

Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống

Công trình khí sinh học có nhiều ưu điểm nhưng cũng có rất nhiều nhược điểm, vì vậy trước khi bắt đầu thiết kế và xây dựng bạn nên cân nhắc mọi thứ:

• Tái chế. Nhờ có nhà máy khí sinh học, bạn có thể thu được lợi ích tối đa từ chất thải mà lẽ ra phải xử lý. Việc xử lý này ít nguy hiểm hơn cho môi trường so với việc chôn lấp.
• Khả năng tái tạo của nguyên liệu thô. Sinh khối không phải là than đá hay khí tự nhiên, việc khai thác chúng sẽ làm cạn kiệt tài nguyên. Khi trồng trọt, nguyên liệu xuất hiện liên tục.
• Lượng CO2 tương đối nhỏ. Khi khí được sản xuất, môi trường không bị ô nhiễm nhưng khi sử dụng sẽ thải ra một lượng nhỏ khí CO2 vào khí quyển. Nó không nguy hiểm và không có khả năng làm thay đổi nghiêm trọng môi trường, bởi vì... nó được thực vật hấp thụ trong quá trình sinh trưởng.
• Giải phóng lưu huỳnh vừa phải. Khi đốt khí sinh học, một lượng nhỏ lưu huỳnh được thải vào khí quyển.Đây là một hiện tượng tiêu cực nhưng có thể so sánh quy mô của nó: khi đốt khí đốt tự nhiên, ô nhiễm môi trường do lưu huỳnh oxit lớn hơn nhiều.
• Công việc ổn định. Sản xuất biogas ổn định hơn công việc Tấm năng lượng mặt trời hoặc tua-bin gió. Trong khi năng lượng mặt trời và năng lượng gió không thể kiểm soát được thì công trình khí sinh học lại phụ thuộc vào hoạt động của con người.
• Có thể sử dụng nhiều cài đặt. Gas luôn ẩn chứa những rủi ro. Để giảm thiệt hại tiềm tàng trong trường hợp xảy ra tai nạn, một số hầm khí sinh học có thể được phân tán khắp khu vực. Nếu một hệ thống gồm nhiều thiết bị lên men được thiết kế và lắp ráp đúng cách, nó sẽ hoạt động ổn định hơn một lò phản ứng sinh học lớn.
• Lợi ích cho nông nghiệp. Một số loại cây được trồng để lấy sinh khối. Bạn có thể chọn những loại cải thiện tình trạng của đất. Ví dụ, lúa miến làm giảm xói mòn đất và cải thiện chất lượng đất.

Khí sinh học cũng có nhược điểm. Mặc dù là loại nhiên liệu tương đối sạch nhưng nó vẫn gây ô nhiễm bầu không khí. Cũng có thể có vấn đề với việc cung cấp sinh khối thực vật.

Những người chủ thực vật vô trách nhiệm thường thu hoạch theo cách làm cạn kiệt đất đai và làm đảo lộn cân bằng sinh thái.

Tính toán lợi nhuận lắp đặt

Phân bò thường được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất khí sinh học. Một con bò trưởng thành có thể sản xuất đủ 1,5 mét khối. nhiên liệu; lợn – 0,2 mét khối; gà hoặc thỏ (tùy theo trọng lượng cơ thể) – 0,01-0,02 mét khối. Để hiểu đây là nhiều hay ít, bạn có thể so sánh nó với các loại tài nguyên quen thuộc hơn.

1 mét khối khí sinh học cung cấp cùng một lượng năng lượng nhiệt như:

• củi – 3,5 kg;
• than – 1-2 kg;
• điện – 9-10 kW/h.

Nếu bạn biết trọng lượng gần đúng của chất thải nông nghiệp sẽ có trong những năm tới và lượng năng lượng cần thiết, bạn có thể tính toán lợi nhuận của nhà máy khí sinh học.

Một trong những nhược điểm chính của sản xuất khí sinh học là mùi hôi. Khả năng sử dụng đống phân trộn nhỏ là một điểm cộng lớn, nhưng bạn sẽ phải chịu đựng sự bất tiện này và kiểm soát quá trình cẩn thận để không gây ra sự lây lan của mầm bệnh

Để đưa nó vào lò phản ứng sinh học, một chất nền được chuẩn bị, bao gồm một số thành phần theo tỷ lệ sau:

• phân bón (bò hoặc thịt lợn ngon nhất) – 1,5 t;
• chất thải hữu cơ (đây có thể là lá thối hoặc các thành phần khác có nguồn gốc thực vật) – 3,5 t;
• nước nóng đến 35 độ (lượng nước ấm được tính sao cho khối lượng của nó bằng 65-75% tổng lượng chất hữu cơ).

Việc tính toán chất nền được thực hiện cho một lần đặt trong sáu tháng, dựa trên mức tiêu thụ khí vừa phải. Sau khoảng 10-15 ngày, quá trình lên men sẽ cho kết quả đầu tiên: khí sẽ xuất hiện với số lượng nhỏ và bắt đầu lấp đầy kho chứa. Sau 30 ngày, bạn có thể mong đợi sản xuất đầy đủ nhiên liệu.

Thiết bị sản xuất khí sinh học vẫn chưa phổ biến ở nước ta. Điều này phần lớn là do nhận thức của người dân còn kém về ưu điểm, tính năng của hệ thống khí sinh học. Ở Trung Quốc và Ấn Độ, nhiều trang trại nhỏ được trang bị nhà máy tạm thời để sản xuất thêm nhiên liệu sạch

Nếu quá trình lắp đặt hoạt động chính xác, thể tích khí sinh học sẽ tăng dần cho đến khi chất nền bị thối rữa. Hiệu suất của cấu trúc phụ thuộc trực tiếp vào tốc độ lên men sinh khối, do đó liên quan đến nhiệt độ và độ ẩm của chất nền.

Hướng dẫn tự xây dựng

Nếu bạn không có kinh nghiệm trong việc lắp ráp các hệ thống phức tạp, bạn nên chọn trực tuyến hoặc phát triển bản vẽ đơn giản nhất về hầm khí sinh học cho nhà riêng.

Thiết kế càng đơn giản thì càng đáng tin cậy và bền. Sau này, khi bạn phát triển kỹ năng xây dựng và xử lý hệ thống, bạn có thể làm lại thiết bị hoặc cài đặt thêm.

Các thiết kế công nghiệp đắt tiền bao gồm hệ thống trộn sinh khối, sưởi ấm tự động, lọc khí, v.v. Thiết bị gia dụng không quá phức tạp. Tốt hơn là tập hợp một bản cài đặt đơn giản, sau đó thêm các phần tử cần thiết

Khi tính toán thể tích của thiết bị lên men, bạn nên tập trung vào 5 mét khối. Việc lắp đặt này cho phép bạn có được lượng khí cần thiết để sưởi ấm một ngôi nhà riêng có diện tích 50 mét vuông, nếu nồi hơi hoặc bếp gas được sử dụng làm nguồn nhiệt.

Đây là con số trung bình vì Hàm lượng calo của khí sinh học thường không cao hơn 6000 kcal/m3.

Để quá trình lên men diễn ra ổn định ít nhiều thì cần phải đạt được điều kiện nhiệt độ chính xác. Để làm điều này, lò phản ứng sinh học được lắp đặt trong hố đất hoặc cách nhiệt đáng tin cậy đã được nghĩ ra trước. Có thể đảm bảo sự gia nhiệt liên tục của chất nền bằng cách đặt ống đun nước nóng dưới đế của thiết bị lên men

Việc xây dựng hầm khí sinh học có thể được chia thành nhiều giai đoạn.

Giai đoạn 1 - chuẩn bị hố cho lò phản ứng sinh học

Hầu như toàn bộ công trình khí sinh học đều nằm dưới lòng đất nên phụ thuộc rất nhiều vào cách đào và hoàn thiện hố. Có một số lựa chọn để gia cố tường và bịt kín hố - các vòng nhựa, bê tông, polymer.

Giải pháp tối ưu là mua các vòng polyme làm sẵn có đáy chắc chắn. Chúng sẽ đắt hơn các vật liệu sẵn có nhưng không cần phải niêm phong thêm. Polyme nhạy cảm với tải trọng cơ học, nhưng không sợ độ ẩm và các chất có tác dụng hóa học. Chúng không thể được sửa chữa, nhưng nếu cần thiết, chúng có thể dễ dàng thay thế.

Cường độ lên men của chất nền và sự giải phóng khí phụ thuộc vào việc chuẩn bị thành và đáy lò phản ứng sinh học, do đó hố được gia cố, cách nhiệt và bịt kín cẩn thận. Đây là giai đoạn khó khăn và tốn thời gian nhất của công việc

Giai đoạn 2 - bố trí thoát khí

Mua và lắp đặt các máy trộn đặc biệt cho các công trình khí sinh học là một đề xuất tốn kém. Hệ thống có thể được làm rẻ hơn bằng cách lắp đặt hệ thống thoát khí. Nó bao gồm polymer được lắp đặt theo chiều dọc ống cống, trong đó có nhiều lỗ được tạo ra.

Khi tính toán chiều dài ống thoát nước, bạn nên tập trung vào độ sâu lấp đầy theo kế hoạch của lò phản ứng sinh học. Đỉnh của đường ống phải cao hơn mức này.

Để thoát khí, bạn có thể chọn ống kim loại hoặc polymer. Cái trước mạnh hơn, và cái sau có khả năng chống chịu ảnh hưởng hóa học tốt hơn. Tốt hơn là nên ưu tiên cho polyme, bởi vì kim loại sẽ nhanh chóng rỉ sét và mục nát

Bạn có thể nạp ngay chất nền vào lò phản ứng sinh học đã hoàn thiện. Nó được phủ một lớp màng để khí thoát ra trong quá trình lên men chịu áp suất nhẹ. Khi mái vòm đã sẵn sàng, điều này sẽ đảm bảo cung cấp biomethane bình thường qua đường ống thoát.

Giai đoạn 3 - lắp đặt mái vòm và đường ống

Công đoạn cuối cùng của việc lắp ráp hầm biogas đơn giản nhất là lắp đặt phần mái vòm. Tại điểm cao nhất của mái vòm, lắp đặt ống xả khí và kéo dài đến giữ khí, điều mà bạn không thể làm được nếu không có.

Thùng phản ứng sinh học được đóng kín bằng nắp đậy. Để ngăn khí mêtan sinh học trộn với không khí, người ta lắp đặt một con dấu nước. Nó cũng phục vụ cho việc lọc khí. Phải cung cấp van xả để hoạt động nếu áp suất trong thiết bị lên men quá cao.

Đọc thêm về cách làm khí sinh học từ phân bón trong tài liệu này.

Không gian trống của lò phản ứng sinh học ở một mức độ nào đó đóng vai trò là nơi lưu trữ khí, nhưng điều này là không đủ để vận hành an toàn quá trình lắp đặt. Gas phải được tiêu thụ liên tục, nếu không có thể xảy ra vụ nổ do áp suất dư thừa dưới mái vòm

Phương pháp làm nóng lò phản ứng sinh học

Các vi sinh vật xử lý chất nền liên tục hiện diện trong sinh khối, nhưng để sinh sản mạnh mẽ, chúng cần nhiệt độ từ 38 độ trở lên.

Để sưởi ấm trong thời kỳ lạnh giá, bạn có thể sử dụng cuộn dây kết nối với hệ thống sưởi ấm gia đình hoặc lò sưởi điện. Phương pháp đầu tiên tiết kiệm hơn nên được sử dụng thường xuyên hơn.

Công trình khí sinh học không nhất thiết phải chôn xuống đất mà có các phương án bố trí khác. Một ví dụ về hoạt động của hệ thống được lắp ráp từ thùng được hiển thị trong video bên dưới.

Cách dễ nhất để bố trí hệ thống sưởi từ bên dưới là đặt một đường ống từ hệ thống sưởi, nhưng hiệu suất của bộ trao đổi nhiệt như vậy tương đối thấp. Tốt hơn là bố trí hệ thống sưởi bên ngoài, lý tưởng nhất là xông hơi để sinh khối không bị quá nóng.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Mặc dù việc lắp ráp, bố trí thiết bị biogas không có gì phức tạp nhưng bạn cần phải cực kỳ chú ý đến từng chi tiết. Những sai sót là không thể chấp nhận được, bởi vì có thể dẫn tới cháy nổ và hủy diệt. Chúng tôi cung cấp các hướng dẫn bằng video giúp bạn hiểu thiết kế của cây, lắp ráp chúng một cách chính xác và bổ sung các thiết bị hữu ích để sử dụng khí sinh học thuận tiện hơn.

Video mô tả cách vận hành và hoạt động của một công trình khí sinh học tiêu chuẩn:

Một ví dụ về hầm khí sinh học tự chế. Video hướng dẫn cách thiết lập hệ thống bằng chính đôi tay của bạn:

Video hướng dẫn lắp ráp hầm biogas từ thùng:

Mô tả quy trình sản xuất máy trộn chất nền:

Mô tả chi tiết hoạt động của kho chứa khí tự chế:

Cho dù việc lắp đặt khí sinh học được chọn cho một ngôi nhà riêng có đơn giản đến mức nào, bạn cũng không nên tiết kiệm chi phí. Nếu có thể, tốt hơn hết bạn nên mua một lò phản ứng sinh học công nghiệp có thể gập lại.

Nếu không, hãy làm nó từ vật liệu chất lượng cao và bền vững: polyme, bê tông hoặc thép không gỉ. Điều này sẽ cho phép bạn tạo ra một hệ thống cung cấp khí đốt thực sự đáng tin cậy và an toàn tại nhà.

Bạn có thắc mắc về chủ đề của bài viết, tìm thấy bất kỳ thiếu sót nào hoặc có thông tin có giá trị mà bạn có thể chia sẻ với độc giả của chúng tôi? Hãy để lại ý kiến, đặt câu hỏi, chia sẻ kinh nghiệm của bạn.