Mocskos Építészet


Gáz II – Biogáz képződés
október 10, 2010, 8:50 du.
Filed under: diploma ötlet, infrastruktúra | Címkék: , , , , , , ,

<Közepes, kicsi, nagy; A biogáz előállítás különböző léptékek esetén is lehet gazdaságos csak a megfelelő technológiát kell megválasztani hozzá>

Jövő héten, ha minden igaz, eljutok egy biogáz üzembe. Korábban már utánanéztem, hogy mi is a biogáz előállítás technológiai folyamata, és ez a poszt arról fog szólni. Első ötletem az volt, hogy a diplomatervem majd a csatornagázt fogja begyűjteni, de mivel oxigénmentes lebomlás szükséges a megfelelő összetételű gáz létrehozásához, így saját kis érlelőt kell építeni a házba/fölé/alá/valahova.

Érdekes lesz összehasonlítani az elméleti folyamatot a valós tapasztalatokkal.

A cikk Barótfi István “Környezettechnika” című, a Tankönyvtárban elérhető e-könyve alapján készült, annak idevágó fejezeteinek összefoglalását tartalmazza. Nem a teljes folyamatot adom közre, hanem csak azt, ami befolyásolhatja a technológiát, és így az építészeti tervezést. Jó dolog ez a tankönyvtár; mindenkinek ajánlom.

Alapok

A biogáz képződés körülményeit az anaerob (oxigénmentes) lebomlás jellemzi, az eljárás számára kedvez, elsősorban közepes (30…37,5 °C) hőmérséklet-tartományban. Hasonló anaerob lebomlás termofil (melegkedvelő) mikroorganizmusokkal is végbemegy, mégpedig gyorsabban, mint mezofil (közepes hőmérsékletet kedvelő) tenyészettel. Azonban az anaerob bomlás nem exoterm, hanem endoterm folyamat, ezért a lebontandó anyagtömeg melegítésére van szükség, amelynek gazdaságossági hatásai miatt a mezofil lebontás előnyösebb.

A biogáz képződés teljes folyamata alapvetően két szakaszra osztható:

  • az első egy fermentációs biokémiai folyamat (savas erjedés), amely nagy molekulájú szerves anyagok lebontását, feltárását jelenti. A lebontást savképző baktériumok és gombák (tejsav, propionsav és vajsavbaktériumok) végzik,
  • a második szakaszban további baktériumcsoportok az egyszerűbb molekulákat építik le. Így ezek a baktériumok a szerves anyagokat oldható zsírsavakra, alkoholokra, szén-dioxidra, hidrogénre, hidrogén-szulfidra baktériumok vesznek részt.

A folyamat végeredménye a főleg metánból és szén-dioxidból álló, energetikai célokra hasznosítható biogáz.

Feltételek

A tápanyagellátásra nagyon sokféle szerves anyag alkalmas. A biogáz termelés szempontjából az a lényeges, hogy a fermentorba (érlelő) kerülő keverék állandó összetételű legyen, ez a biztosítéka a kiegyensúlyozott mikrobiológiai tevékenységnek.

Egy adott mikroorganizmus (faj) élettevékenységéhez szükséges a biotikus környezeti tényező. A biogáz előállítása szempontjából pedig a legfontosabb rendezőfaktor. Ismeretes a mezofil (optimális hőmérséklet: 30–35 °C) és a termofil (optimális hőmérséklet: 50–65 °C) eljárás. Ez utóbbi esetén a folyamat gyorsabb és 10…20%-kal termelékenyebben zajlik le ugyanolyan szerves anyag lebontása esetén. Ennek viszont az az ára, hogy műszakilag bonyolultabb megoldásokat kell alkalmazni, mivel a termofil mikroorganizmusok érzékenyebbek a külső körülményekre.

Fűtőérték:

A biogáz energiaértékét a tiszta metán részaránya határozza meg, amely az egyes eljárások és a feldolgozott hulladékok függvényében 50–70% között mozog.

A zárt rendszerű üzemi biogáz termelő berendezésekben a feldolgozott anyagféleség függvényében 1 kg szerves anyagból 0,25–0,5 m3 hasznosítható biogáz nyerhető. A biogáz fűtőértéke 21–25 MJ/m3 érték körül alakul.

A biogáz előállítás lényegében kétféle eljárással valósítható meg:

  • biogáz előállítás adott mesterséges reaktorban,
  • biogáz kinyerés szeméttelepeken természetes reaktorokban.

Anyag-előkészítés

A fáziselválasztás a víztartalom csökkentését, a szervesanyag-tartalom növelését jelenti. A tisztítás és fáziselválasztás eszközei: a szűrőrácsok, rosták, homokfogók, ülepítők, ívszita, centrifuga, mágneses vaskiválasztó.

A homogenitás eszközei általában a keverők, csigaszivattyúk és keringtető szivattyúk.

az alapanyagnak megfelelő hőmérséklet beállítását jelenti. Ez történhet felmelegítéssel, esetleg hűtéssel.

Erjesztés

Az erjesztő-tankban játszódik le az eljárás biokémiai folyamata. A tanknak nagyon sok követelménynek kell megfelelnie. Ezek a következők:

  • a megfelelő keverés,
  • a gázkilépés és a maradékanyag-kiürítés minden szempontból hatékony megoldása,
  • gondoskodni kell a reaktor megfelelő hőmérsékleten tartásáról is, mivel ez a gázképződésre és az eljárás energiamérlegére egyaránt méretének, alakjának, szigetelésének és az erjesztendő anyag jellegének legjobban megfelelő fűtőrendszer kiválasztásával érhető el.
  • a karbantartás egyszerűsége, a korrózióállóság üzemviteli szempontból fontos. A reaktorok kivitelezési változatait az 5.34. táblázat tartalmazza.

Aszerint, hogy a fermentatív és a metános erjesztést külön-külön vagy együtt valósul meg:

  • egylépcsős,
  • kétlépcsős

eljárásokat különböztetünk meg.

A technológia üzemmódját( folyamatos, szakaszos) csak a feldolgozandó hulladék szárazanyag-tartalmának függvényében lehet megválasztani

A szuszpenziós eljárás reaktorai gázbiztosan zárt edények

A nedveseljárás viszonylag új megoldás. Ebben az esetben a reaktor alsó részén lép be a tápfolyadék, ez lassan felfelé áramolva érintkezik az iszapággyal, majd az erjedő iszappal együtt tovahalad, és végül a reaktor felső részén távozik. Az eljárás nagy előnye, hogy folyamatos üzemű, igen termelékeny, maga a reaktor egyszerű felépítésű.

A reaktorból kikerülő anyag hasznosítható eredeti állapotban takarmányként ,talajjavító szerves trágyaként is, vagy szárítva szemcsézve és csomagolva.

A biogázt kondenzáltatást követően a nyers-gáztartályban tárolják. A további gázkezelési – tisztítási feladatok szén-dioxid és kén-hidrogén eltávolítást, esetenként komprimálást jelentenek. A gyakorlatban a széndioxidot mésztejes kezeléssel, a hidrogénszulfidot vas-oxid-aktívszén rétegen történő átvezetéssel távolítják el.

A biogáz energetikai felhasználása lehet:

  • közvetlen elégetés (gáztisztítás nélkül vagy tisztítással) hőhasznosítással,
  • gázmotorok üzemeltetése, elektromos energia és hőenergia együttes hasznosítása.

A reaktoros biogáz berendezések –a mezofil eljárások és a korszerű hőszigetelési megoldások kifejlesztéséig – főleg a melegebb éghajlatú országokban terjedtek el (Kína, India)

A reaktoros biogáz energiafelhasználása során a következő gyakorlati problémák merülnek fel:

  • a berendezés működése folyamatos, a hőszükséglet szakaszos,
  • a téli, hűvösebb időszakban a reaktor fűtése is energiát igényel.

Ezeket az alkalmazási feltételeket egy adott telepítés esetén külön-külön meg kell vizsgálni.

A korszerű energiahatékonysági fejlesztések eredményeképpena biogáz energetikai hatásfoka javult és számos nyugat európai eredményről lehet ma már hírt kapni. A hazai alkalmazás kérdéseinél az energiatermelés gazdaságosságát:

  • adott hulladék más technológiával történő ártalmatlanítási költségeivel szemben,
  • az ökológiai elemzés teljes ciklusában lehet csak értékelni.

A kinyert biogáz és a maradékanyag hasznosítási lehetőségeit szemlélteti az 5.87. ábra.


Advertisements

1 hozzászólás so far
Hozzászólás

[…] nyolc év verejtékes tapasztalatát osztották meg velem. A biogázképződés elméletével az előző poszt […]

Visszajelzés Szerző: Gáz III – Biogáz erőmű « Mocskos Építészet




Vélemény, hozzászólás?

Adatok megadása vagy bejelentkezés valamelyik ikonnal:

WordPress.com Logo

Hozzászólhat a WordPress.com felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Twitter kép

Hozzászólhat a Twitter felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Facebook kép

Hozzászólhat a Facebook felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Google+ kép

Hozzászólhat a Google+ felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Kapcsolódás: %s



%d blogger ezt kedveli: