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Installations pour la production de biogaz

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Installations pour la production de biogaz

Qu'est-ce que le biogaz?
Récemment, de plus en plus d'attention a été attirée vers des sources non traditionnelles, d'un point de vue technique, les sources d'énergie: le rayonnement solaire, les marées et les vagues et bien plus encore. Certains d'entre eux, comme le vent, ont été largement utilisés dans le passé et, aujourd'hui, ils connaissent une seconde naissance. L'un des types de matières premières "oubliées" est le biogaz, utilisé dans la Chine ancienne et encore "ouvert" à notre époque.
Qu'est-ce que le biogaz? Ce terme désigne un produit gazeux obtenu anaérobie, c'est-à-dire sans accès à l'air, fermentation (ligature) de substances organiques d'origines diverses. Dans toute l'agriculture paysanne au cours de l'année, une quantité importante de fumier est recueilli, les feuilles des plantes, divers déchets. Habituellement, après décomposition, ils sont utilisés comme engrais organique. Cependant, très peu de gens savent combien de biogaz et de chaleur sont libérés pendant la fermentation. Mais cette énergie peut aussi faire du bon travail pour les villageois.

Le biogaz est un mélange de gaz. Ses composants principaux sont le méthane (CH4) - 55-70% et le dioxyde de carbone (CO2) - 28-43%, ainsi que de très petites quantités d'autres gaz, par exemple le sulfure d'hydrogène (H2S).
En moyenne, 1 kg de matière organique, biodégradable à 70%, produit 0,18 kg de méthane, 0,32 kg de dioxyde de carbone, 0,2 kg d'eau et 0,3 kg d'un résidu indissoluble.
Facteurs affectant la production de biogaz.
La décomposition des déchets organiques étant due à l'activité de certains types de bactéries, l'environnement a un impact significatif sur celui-ci. Ainsi, la quantité de gaz produite dépend dans une large mesure de la température: plus elle est chaude, plus la vitesse et le degré de fermentation des matières premières organiques sont élevés. C'est pourquoi, probablement, les premières usines de biogaz sont apparues dans des pays à climat chaud. Cependant, l'utilisation d'une isolation thermique fiable, parfois aussi d'eau chaude, permet de maîtriser la construction de générateurs de biogaz dans des régions où la température descend à -20 ° C en hiver. Il existe certaines exigences pour les matières premières: elles doivent être adaptées au développement de bactéries, contenir des matières organiques biodégradables et en grande quantité d'eau (90-94%). Il est souhaitable que le milieu soit neutre et sans substances qui interfèrent avec l'action des bactéries: par exemple, du savon, des lessives en poudre, des antibiotiques.

Pour produire du biogaz, vous pouvez utiliser les déchets végétaux et ménagers, le fumier, les eaux usées, etc. En cours de fermentation, le liquide dans le réservoir a tendance à être divisé en trois fractions. Supérieure - une croûte formée de grosses particules entraînées par des bulles de gaz montantes, peut au bout d'un certain temps devenir assez solide et empêcher la libération de biogaz. Le liquide s'accumule dans la partie centrale du fermenteur, et la fraction inférieure, boueuse, précipite.
Les bactéries sont les plus actives dans la zone médiane. Par conséquent, le contenu du réservoir doit être mélangé périodiquement - au moins une fois par jour, et de préférence - jusqu'à six fois. L'agitation peut être réalisée au moyen de dispositifs mécaniques, de moyens hydrauliques (recirculation sous l'action de la pompe), sous la pression du système pneumatique (recyclage partiel du biogaz) ou par différentes méthodes d'auto-agitation.
Installations pour la production de biogaz.
En Roumanie, les générateurs de biogaz sont largement utilisés. Une des premières installations individuelles (figure 1A) a été mise en service en décembre 1982. Depuis lors, il a fourni avec succès du gaz à trois familles voisines, chacune disposant d'une cuisinière à gaz conventionnelle avec trois brûleurs et un four. Le fermenteur est situé dans une fosse d'un diamètre d'environ 4 m et d'une profondeur de 2 m (volume d'environ 21 m3), posé de l'intérieur par du fer à souder, soudé deux fois: d'abord par soudage électrique. Pour la protection anticorrosion, la surface intérieure du réservoir est recouverte de résine. En dehors du bord supérieur du fermenteur, une gorge annulaire en béton d'une profondeur d'environ 1 m est réalisée remplissant la fonction d'étanchéité à l'eau; Dans cette rainure, remplie d'eau, la partie verticale de la cloche qui ferme le réservoir glisse.
La cloche fait environ 2,5 m de haut - elle est en tôle d'acier de deux millimètres. Dans la partie supérieure de celui-ci, le gaz est collecté.
L'auteur de ce projet a choisi l'option de collecter du gaz à la différence des autres installations en utilisant un tuyau situé à l'intérieur du fermenteur et ayant trois branches souterraines - à trois fermes. En outre, l'eau dans la rainure du joint hydraulique coule, ce qui empêche le givrage en hiver. Le fermenteur est chargé d'environ 12 m3 de fumier frais, sur lequel l'urine de vache se déverse (sans ajouter de l'eau, le générateur commence à fonctionner 7 jours après le remplissage.






Un arrangement similaire a une autre installation (figure 1B). Son fermenteur est réalisé dans une fosse de section 2x2 et d'une profondeur d'environ 2,5 m. La fosse est revêtue de dalles de béton armé de 10 à 12 cm d'épaisseur, enduites de ciment et recouvertes d'une résine d'étanchéité. La rainure du joint d'étanchéité d'une profondeur d'environ 50 cm est également en béton, la cloche est soudée à la toiture et peut glisser librement sur quatre «oreilles» le long de quatre guides verticaux montés sur un réservoir en béton. La hauteur de la cloche est d'environ 3 m, dont 0,5 m est immergé dans la rainure.
Au premier remplissage, 8 m3 de fumier de vache fraîche ont été chargés dans le fermenteur et 400 litres d'urine de vache ont été remplis. Après 7-8 jours, l'installation a déjà fourni aux propriétaires du gaz.

Un générateur similaire a un générateur de biogaz, conçu pour recevoir 6 m3 de fumier mixte (provenant de vaches, de moutons et de porcs). Cela était suffisant pour assurer le fonctionnement normal de la cuisinière à gaz avec trois brûleurs et un four.

Une autre installation diffère de tout autre détail constructif: trois grandes chambres de tracteur raccordées à l'aide d'un tuyau en T sont reliées au fermenteur, reliées entre elles (figure 2). La nuit, lorsque le biogaz n'est pas utilisé et s'accumule sous la cloche, il y a un risque que celui-ci se renverse en raison d'une surpression. Le réservoir en caoutchouc sert de réservoir supplémentaire. Fermenteur de taille 2h2x1,5 m est suffisant pour l'utilisation de deux brûleurs, et avec une augmentation du volume utile de l'installation à 1 m3, vous pouvez obtenir la quantité de biogaz, suffisante pour chauffer la maison.
La particularité de cette variante de l'installation est un dispositif de sonnerie de 138 cm de hauteur et de 150 cm de hauteur à partir d'un tissu caoutchouté utilisé pour la fabrication de bateaux gonflables. Le fermenteur est un réservoir métallique de 140x380 cm et a un volume de 4,7 m3. La cloche est introduite dans le fumier fermenté à une profondeur d'au moins 30 cm pour fournir une barrière hydraulique à la sortie du biogaz dans l'atmosphère. Dans la partie supérieure du réservoir de gonflement, une grue reliée au tuyau est fournie; sur le gaz vient à la cuisinière à gaz avec trois brûleurs et une colonne pour chauffer l'eau. Pour assurer des conditions optimales pour le fermenteur, le fumier est mélangé à de l'eau chaude.
Les meilleurs résultats ont été obtenus avec une teneur en humidité de 90% et une température de 30-35 °.

Pour chauffer le fermenteur, l'effet de la serre est également utilisé. Au-dessus du conteneur est construit un cadre en métal recouvert d'un film de polyéthylène: dans des conditions météorologiques défavorables, il retient la chaleur et permet d'accélérer considérablement le processus de décomposition des matières premières.

En Roumanie, les générateurs de biogaz sont également utilisés dans les fermes étatiques ou coopératives. Voici l'un d'entre eux. Il a deux fermenteurs d'une capacité de 203 m3, fermés avec un cadre avec un film de polyéthylène (Figure 3). En hiver, le fumier est chauffé à l'eau chaude. La capacité de l'usine est de 300-480 m3 de gaz par jour. Ce montant est suffisant pour répondre à tous les besoins du complexe agro-industriel local.
Conseils pratiques.
Comme déjà noté, le rôle décisif. le développement du processus de fermentation est joué par la température: le chauffage des matières premières avec 15? jusqu'à 20 ° peut doubler la production d'énergie. Par conséquent, les générateurs ont souvent un système spécial pour chauffer les matières premières, mais la plupart des installations ne sont pas équipées; ils n'utilisent que la chaleur dégagée au cours de la décomposition des substances organiques. L'une des conditions les plus importantes pour le fonctionnement normal du fermenteur est la disponibilité d'une ISOLATION THERMIQUE fiable. De plus, il est nécessaire de minimiser les pertes de chaleur lors du nettoyage et du remplissage du bac de fermentation.

Parfois, le taux de production des bactéries par les acides est supérieur au taux de leur consommation par les bactéries du deuxième groupe, l'acidité de la masse augmente alors et la production de biogaz est réduite. La situation peut être corrigée soit en réduisant la part journalière des matières premières, soit en augmentant sa solubilité (si possible en eau chaude), soit en ajoutant une substance neutralisante, par exemple du lait de chaux, du linge ou de la soude.

La production de biogaz peut être réduite par la violation du rapport carbone / azote. Dans ce cas, des substances contenant de l'azote, de l'urine ou une petite quantité de sel d'ammonium, généralement utilisées comme engrais chimiques (50-100 g pour 1 m3 de matière première), sont introduites dans le fermenteur.

Il convient de rappeler qu'une forte humidité et la présence de sulfure d'hydrogène (dont la teneur en biogaz peut atteindre 0,5%) stimulent une corrosion accrue des parties métalliques de la centrale. Par conséquent, l'état de tous les autres éléments du fermenteur doit être régulièrement surveillé et soigneusement protégé sur les sites endommagés: il est préférable d'utiliser du plomb en une ou deux couches, puis avec deux autres couches de peinture à l'huile.

En tant que canalisation pour le transport du biogaz du tuyau de branchement de sortie dans la partie supérieure de la cloche de l'installation au consommateur, les deux tuyaux (métal ou plastique) et les tuyaux en caoutchouc peuvent être utilisés. Il est souhaitable de conduire dans une tranchée profonde pour éviter les ruptures dues à la congélation en hiver de l'eau condensée. Si le transport du gaz au moyen d'un tuyau est effectué par l'air, un dispositif spécial est nécessaire pour évacuer le condensat.








Le circuit le plus simple d'un tel dispositif est un tube en U attaché au tuyau à son point le plus bas (Figure 4). La longueur de la branche libre du tube (x) doit être supérieure à la pression du biogaz exprimée en millimètres de colonne d'eau. Au fur et à mesure que le condensat s'écoule dans le tube du pipeline, de l'eau s'écoule par son extrémité libre sans fuite de gaz.
Dans la partie supérieure de la cloche, il est également conseillé de prévoir une buse pour l'installation d'un manomètre afin de juger de la quantité de biogaz accumulée par la quantité de pression.

L'expérience de fonctionnement des usines a montré que l'utilisation d'un mélange de différentes substances organiques comme matière première donne plus de biogaz que lorsque le fermenteur est chargé avec l'un des composants. Il est recommandé que la teneur en humidité de la matière première soit légèrement réduite en hiver (88-90%) et augmentée en été (92-94%). L'eau utilisée pour la dilution doit être chaude (de préférence 35 à 40 °).


Les matières premières sont servies par portions, au moins une fois par jour. Après le premier chargement du fermenteur, le biogaz est souvent produit en premier, qui contient plus de 60% de dioxyde de carbone et ne brûle donc pas. Ce gaz est évacué dans l'atmosphère et après 1 à 3 jours, l'installation commencera à fonctionner normalement.