A biodigestor Este un rezervor închis unde gazul metan și îngrășământul organic sunt generate din fermentația anaerobă a materiei organice. Baza biologică este descompunerea materiei organice prin acțiunea bacteriilor prin hidroliză, acidificare, acetanogeneză și metanogeneză..
Biodigestorul asigură condițiile controlate necesare procesului de biodigestie. După acest proces, biogaz (metan, dioxid de carbon, azot și hidrogen sulfurat), biosol (îngrășământ solid) și biol (îngrășământ lichid) sunt obținute ca produse finale..
Operația de bază începe de la adăugarea deșeurilor organice și a apei într-un recipient etanș, în care este generat procesul de fermentare anaerobă. Biogazul este apoi extras pentru depozitare, utilizare directă sau ca îngrășământ.
Cele trei tipuri de bază de biodigestori în funcție de sistemul lor de încărcare sunt discontinue, semi-continue și continue. Biodigestorii discontinui sunt încărcați cu deșeuri organice o singură dată în fiecare proces de producție, apoi îngrășământul este extras pentru a începe un alt ciclu.
Cele cu sarcină semi-continuă, sunt încărcate în perioade regulate, extragând cantitatea de îngrășământ echivalentă cu volumul încărcat. Sistemele continue sunt instalații industriale cu o încărcare permanentă de materie organică, precum și extracția de biogaz și îngrășăminte.
Printre avantajele biodigestorilor se numără permiterea gestionării corespunzătoare a deșeurilor organice, reciclarea acestora și reducerea riscurilor de mediu. În plus, se produc energie (biogaz) și îngrășăminte organice, ceea ce generează valoare economică și de mediu..
Cu toate acestea, există și anumite dezavantaje precum consumul de apă, dificultatea menținerii nivelurilor ideale de temperatură și prezența substanțelor nocive (hidrogen sulfurat, siloxeni). De asemenea, evidențiază acumularea de materii prime în apropierea zonei și riscurile de explozie.
Puteți construi un biodigestor de casă relativ ieftin și puteți procesa deșeurile organice din bucătărie. Acest lucru necesită doar un butoi cu capac ermetic și câteva materiale pentru instalații sanitare (țevi din PVC, robinete, printre altele)..
La o scară mai mare, în casele din zonele rurale, cel mai economic și relativ ușor de construit este mezelurile. Acest sistem constă practic dintr-o pungă de polietilenă sigilată cu conexiunile corespunzătoare..
Indice articol
Biodigestorii sunt alternative tehnologice foarte utile din perspectiva gestionării durabile a deșeurilor organice și a producției de energie regenerabilă. De exemplu, ele oferă o alternativă pentru reciclarea deșeurilor organice solide și lichide, care sunt transformate în materie primă pentru biodigester..
Reciclarea deșeurilor organice în acest mod reduce impactul poluant și generează economii în gestionarea sa. Biodigestorii sunt utilizați pentru tratarea apelor uzate, procesarea deșeurilor organice solide urbane și a deșeurilor agricole și zootehnice.
Procesul de digestie anaerobă generează biogaz și îngrășământ organic ca produse.
Biogazul are aproximativ 60% gaz metan, care este un combustibil caloric ridicat și poate fi utilizat pentru producerea de energie. Poate fi folosit pentru a găti, a genera electricitate (turbine cu gaz), a muta motoare sau a încălzi.
Biofertilizantele rezultate din biodigestori se obțin într-o stare (biosol) și lichid (biol) cu niveluri ridicate de macro și micronutrienți. Macronutrienții de bază (fosfor, azot și potasiu) pot fi obținuți izolat de biol prin procesele de ultrafiltrare și osmoză inversă..
Biol conține cantități semnificative de hormoni de creștere utili pentru dezvoltarea plantelor, cum ar fi acid indol-acetic, gibereline și citokinine, printre altele..
Biodigestorul funcționează generând un proces de biogazificare prin digestie anaerobă, de la descompunerea materiei organice hidratate și în absența aerului. Acest lucru are loc printr-un proces de fermentare ale cărui produse principale sunt gazul metan (CH4) și dioxidul de carbon (CO2)..
Se efectuează prin rezervorul de încărcare, care constă dintr-un rezervor în care materia organică este pregătită pentru a fi adăugată de către tubul de încărcare la biodigester..
Biodigestorul trebuie alimentat periodic cu materie organică și apă suficientă pentru capacitatea sa de încărcare. În acest sens, 25% din volumul biodigestorului trebuie lăsat liber pentru acumularea gazului produs..
La rândul său, tipul și calitatea materiei organice vor influența, de asemenea, productivitatea și utilizarea sau nu a deșeurilor solide și lichide ca îngrășământ. Unele deșeuri organice pot provoca probleme în procesul de fermentare, cum ar fi reziduurile de citrice care pot acidifica mediul prea mult.
Materialul trebuie zdrobit sau redus la cea mai mică dimensiune posibilă și, pentru a facilita fermentarea, amestecul trebuie să conțină 75% apă și 25% materie organică. Trebuie agitat periodic pentru a garanta omogenitatea procesului de fermentare în amestec..
Timpul de reținere a materiei organice în biodigestor pentru a atinge fermentația completă va depinde de tipul acesteia și de temperatură. Cu cât temperatura ambiantă este mai mare, cu atât fermentația va fi mai rapidă (de exemplu la 30 ° C poate dura aproximativ 20 de zile pentru a reîncărca biodigestorul).
Bacteriile care necesită condiții de mediu adecvate, cum ar fi absența aerului, temperaturi peste 20 ° C (ideal 30-35 ° C) și un mediu nu foarte acid acționează în proces. În aceste condiții, se dezvoltă trei faze:
În acest proces, acționează bacteriile hidrolitice care secretă enzime extracelulare. Prin urmare, lanțurile complexe de carbohidrați, proteine și lipide sunt împărțite în bucăți solubile mai mici (zaharuri, aminoacizi și grăsimi).
Compușii solubili din faza anterioară sunt fermentați în acizi grași volatili, alcooli, hidrogen și CO2.
Intră în joc bacteriile acetogene care oxidează acizii organici ca sursă de carbon. Acestea generează acid acetic (CH3COOH), hidrogen (H2) și dioxid de carbon (CO2), iar mirosurile neplăcute sunt produse de prezența hidrogenului sulfurat..
În ultima fază, acționează bacteriile metanogene care descompun produsele acetanogenezei, generând metan. În natură, aceste bacterii acționează în mlaștini, medii acvatice și în stomacul rumegătoarelor.
La sfârșitul acestei faze amestecul conține metan (45 până la 55%), dioxid de carbon (40 până la 50%), azot (2 până la 3%) și hidrogen sulfurat (1,5 până la 2%).
Rata de producție a biogazului și a îngrășămintelor depinde de tipul de biodigestor, de materia organică care îl alimentează și de temperatură. Biogazul se acumulează în partea superioară a biodigestorului și este extras prin conducte către rezervoarele de stocare.
Odată ce fermentația este terminată, nămolul (un amestec de solide și lichide) este extras prin conducte. Descărcarea este produsă de principiul vaselor comunicante, adică atunci când se încarcă material nou, presiunea face ca surplusul să iasă pe partea opusă.
Raportul dintre cantitatea de material introdus (deșeuri organice și apă) și produsul rezultat (biosol și biol) este de aproape 1: 0,9. Acest lucru este echivalent cu un randament de 90%, unde cea mai mare proporție corespunde biolului (lichid).
Gazul produs trebuie purificat pentru a elimina sau reduce conținutul de hidrogen sulfurat și apă folosind capcane pentru a prinde ambii compuși. Acest lucru este necesar pentru a reduce riscul de deteriorare a echipamentelor datorită puterii corozive a acestor componente..
Apa transportată de biogaz precipită atunci când conducta este deschisă într-un spațiu mai mare și gazul continuă printr-o altă constricție. Această conductă se termină într-un recipient mare și ermetic pentru a conține apa care este extrasă ulterior de un cocos în partea inferioară..
Procesul de extragere a sulfurii de hidrogen din biogaz este similar cu cel al capcanei de apă, dar capcana introdusă în calea conductei trebuie să conțină așchii de fier sau bureți. Când biogazul trece prin patul de fier, hidrogenul sulfurat reacționează cu acesta și precipită.
Amestecul de biosol și biol este supus unui proces de decantare pentru a separa ambele componente. Biosolul poate fi utilizat singur sau urmează un proces de amestecare cu compostare pentru utilizarea ulterioară ca îngrășământ solid.
Biol este utilizat ca îngrășământ foliar lichid sau adăugat în apa de irigare, făcându-l foarte util în sistemele hidroponice..
Biodigestorii sunt clasificați în funcție de periodicitatea de încărcare și forma structurală. Datorită frecvenței sale de încărcare avem:
Sistemul discontinuu o lot Se compune dintr-un rezervor etanș care este complet încărcat și nu este reîncărcat până nu a încetat să producă biogaz. Gazul se acumulează într-un colector plutitor atașat la partea superioară a rezervorului (gazometru).
Acest tip de biodigestor este utilizat atunci când disponibilitatea deșeurilor organice este intermitentă.
Spre deosebire de sistemul discontinuu, încărcarea și descărcarea se efectuează în anumite momente din timpul procesului de producție a biogazului. Conform sistemului său de construcție, există trei tipuri de bază:
De asemenea, se numește taiwanez și constă dintr-o groapă plană, căptușită cu beton, unde este instalat un sac sau cilindru din polietilenă. Conexiunile pentru intrarea deșeurilor organice și ieșirea biogazului trebuie instalate în acest sac..
Cilindrul este umplut cu apă și aer și ulterior se adaugă încărcătura de deșeuri organice.
Este așa-numitul biodigestor chinezesc și constă dintr-un tanc subteran construit din cărămidă sau beton. Rezervorul este un cilindru vertical cu capete rotunjite sau convexe și are un sistem de încărcare și descărcare.
Biogazul se acumulează într-un spațiu stabilit în acest scop sub cupola superioară. Biodigestorul funcționează cu o presiune variabilă a biogazului în funcție de producția sa.
Denumit biodigestor hindus, este format dintr-un rezervor cilindric subteran cu un sistem de încărcare și descărcare. Este construit din cărămidă sau beton și în partea sa superioară există un rezervor plutitor (gazometru) în care se acumulează biogazul.
Gasometrul din fibră de sticlă acoperit cu oțel inoxidabil sau plastic plutește deasupra amestecului datorită biogazului acumulat. Are avantajul de a menține o presiune constantă a gazului.
Ulterior, gazometrul crește și coboară în funcție de nivelul amestecului și de cantitatea de biogaz. Prin urmare, sunt necesare șinele laterale sau o tijă de ghidare centrală pentru a evita fricțiunea cu pereții..
În acest caz, încărcarea și descărcarea biodigestorului este un proces continuu, care necesită disponibilitatea permanentă a deșeurilor organice. Sunt mari sisteme industriale utilizate în general pentru prelucrarea apelor uzate comunitare..
Pentru aceasta, se folosesc sisteme de rezervoare de colectare, pompe pentru transfer la biodigestori și extracția îngrășămintelor. Biogazul este supus unui sistem de filtrare și distribuit prin compresie pentru a garanta distribuția acestuia către utilizatori..
Instalarea unui biodigestor permite reciclarea deșeurilor organice, reducând astfel poluarea mediului și obținând produse utile. În cazul zonelor rurale, este deosebit de important pentru gestionarea excrementelor animale în sistemele de creștere a animalelor..
Biogazul reprezintă o sursă de energie eficientă și economică, în principal în zonele în care disponibilitatea altor surse de energie nu este accesibilă. În zonele rurale ale țărilor deprimate economic, gătitul se face cu lemne de foc, ceea ce afectează mediul.
Disponibilitatea biogazului poate contribui la reducerea cererii de lemn de foc și, prin urmare, poate avea un impact pozitiv asupra conservării biodiversității.
Prin intermediul biodigestorilor se obțin îngrășăminte organice solide (biosol) și lichide (biol). Acești îngrășăminte au un impact mai mic asupra mediului și reduc costurile producției agricole.
Permițând o gestionare adecvată a deșeurilor organice, riscurile pe care acestea le prezintă pentru sănătate sunt reduse. S-a stabilit că 85% dintre agenții patogeni nu supraviețuiesc procesului de biodigestie.
De exemplu, coliformele fecale la 35 ° C sunt reduse cu 50-70% și ciupercile cu 95% în 24 de ore. Prin urmare, deoarece este un proces închis, mirosurile rele sunt reduse.
Sistemul este exigent în ceea ce privește disponibilitatea apei, deoarece este necesar un amestec. Pe de altă parte, biodigestorul trebuie să fie aproape de sursa de materie primă și de locul consumului de biogaz..
Biodigestorul trebuie să mențină o temperatură constantă aproape de 35 ° C și într-un interval cuprins între 20 și 60 ° C. Prin urmare, poate fi necesară o intrare externă de căldură.
Poate produce hidrogen sulfurat (H2S), care este toxic și coroziv, și siloxeni derivați din silicon conținuți în produsele cosmetice și în amestecul de deșeuri organice. Acești siloxeni generează SiO2 (dioxid de siliciu), care este abraziv pentru mașini și componente..
Prezența și concentrația acestor subproduse depinde de materia primă utilizată, proporția de apă și substrat solid, printre alți factori..
Este necesară acumularea deșeurilor în apropierea biodigestorului, ceea ce aduce cu sine probleme logistice și sanitare care trebuie abordate.
Deoarece este un sistem generator de gaz combustibil, implică un anumit risc de explozie dacă nu se iau măsurile de precauție adecvate..
Deși întreținerea și funcționarea biodigestorului sunt relativ ieftine, costurile inițiale de instalare și construcție pot fi relativ ridicate.
Un biodigestor necesită ca elemente de bază și un rezervor pentru fermentarea, încărcarea și descărcarea țevilor cu robinetele lor respective. În plus, sunt necesare rezervoare pentru biogaz și îngrășăminte..
Este important de reținut că întregul sistem trebuie să fie etanș la aer pentru a preveni scurgerile de gaz. În plus, sistemul trebuie să fie construit din materiale inoxidabile precum PVC sau oțel inoxidabil pentru a evita deteriorarea apei și a hidrogenului sulfurat..
Se poate utiliza un butoi sau un rezervor de plastic, a cărui capacitate va depinde de cantitatea de deșeuri organice care urmează să fie procesată. Acest rezervor trebuie să aibă un capac etanș sau, în caz contrar, capacul trebuie etanșat cu adeziv din plastic rezistent la temperaturi ridicate..
Rezervorul trebuie să aibă patru găuri și toate instalațiile realizate în ele trebuie să fie sigilate cu silicon la temperatură ridicată.
Această gaură se află în centrul capacului rezervorului, trebuie să aibă o lungime de cel puțin 4 inci și trebuie să fie instalat un dop sanitar filetat. Această mufă va fi conectată la un tub din PVC de 4 inci care va intra în rezervor vertical cu până la 10 cm înainte de fund..
Această intrare va servi la încărcarea deșeurilor organice mărunțite sau mărunțite anterior.
Este important să ne amintim că 25% din spațiul rezervorului trebuie lăsat liber pentru acumularea de gaz, deci trebuie deschisă o gaură în lateral la acel nivel. În această gaură, va fi instalat un adaptor pentru rezervor cu un segment de țeavă din PVC de 2 inci, lungă de 15 cm, cu un robinet..
Funcția acestei scurgeri este de a permite biolului supernatant să scape odată ce rezervorul este reîncărcat prin capacul de încărcare. Biol trebuie păstrat în recipiente adecvate pentru utilizare ulterioară..
Acest al doilea dren trebuie să meargă la fundul rezervorului pentru a extrage cea mai densă parte a produsului fermentat (biosol). De asemenea, va fi utilizat un segment de țeavă din PVC de 2 inci, cu o lungime de 15 cm, cu robinet..
O gaură de 1/2 inch va fi tăiată în partea superioară a rezervorului pentru a instala o conductă din PVC cu diametru egal folosind un adaptor pentru rezervor. Această conductă va avea un robinet la priză.
Conducta de evacuare a biogazului trebuie să aibă o lungime de cel puțin 1,5 m, pentru a introduce sistemele de extracție a apei și a hidrogenului sulfurat în calea sa. Acest tub poate fi apoi extins dacă este necesar pentru a transfera gazul la locul său de depozitare sau utilizare..
Pentru a scoate apa de la priză, conducta trebuie întreruptă la 30 cm pentru a introduce un recipient din plastic sau sticlă cu capac ermetic. Tubul de transfer al gazului trebuie să aibă un bypass printr-o conexiune T, astfel încât gazul să intre în container.
În acest fel, gazul umple recipientul, apa se condensează și gazul își continuă drumul prin conductă..
După capcana de apă, un segment de țeavă de 4 inci este introdus în următorii 30 cm folosind reducerile corespunzătoare. Acest segment trebuie umplut cu așchii de fier sau bureți metalici comerciali..
Sulfura de hidrogen va reacționa cu metalul și va precipita, în timp ce biogazul își va continua călătoria până la recipientul de stocare sau la locul de utilizare..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.