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Plantes de biogaz

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Plantes de biogaz

Qu'est-ce que le biogaz?
Récemment, de plus en plus d'attention a été attirée par des sources non traditionnelles, du point de vue technique, des sources d'énergie: rayonnement solaire, marées et vagues et bien plus encore. Certains d'entre eux, comme le vent, ont été largement utilisés dans le passé, et aujourd'hui ils vivent une deuxième naissance. L'un des types de matières "oubliées" est le biogaz, qui a été utilisé dans la Chine ancienne et à nouveau «ouvert» à notre époque.
Qu'est-ce que le biogaz? Ce terme se réfère à un produit gazeux obtenu à la suite d'un anaérobie, c'est-à-dire qui se produit sans accès à l'air, fermentation (piégeage) de substances organiques d'origine très différente. Dans toute agriculture paysanne au cours de l'année, une quantité importante de fumier, de feuilles de plantes, de divers déchets est collectée. Habituellement, après la décomposition, ils sont utilisés comme engrais organique. Cependant, très peu de gens savent combien de biogaz et de chaleur est libérée pendant la fermentation. Mais cette énergie peut également servir un bon service pour les résidents des régions rurales.

Le biogaz est un mélange de gaz. Ses principaux composants sont le méthane (CH4) - 55-70% et le dioxyde de carbone (CO2) - 28-43%, et aussi en très petites quantités d'autres gaz, par exemple - hydrogène sulfuré (H2S).
En moyenne, 1 kg de matière organique, biodégradable de 70%, produit 0,18 kg de méthane, 0,32 kg de dioxyde de carbone, 0,2 kg d'eau et 0,3 kg de résidu indissoluble.
Facteurs affectant la production de biogaz.
Étant donné que la décomposition des déchets organiques est 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 en grande partie de la température: le plus chaud, plus le taux et le degré de fermentation des matières premières organiques sont élevés. C'est pourquoi, probablement, les premières plantes biogaz apparaissaient dans des pays où le climat était chaud. Cependant, l'utilisation d'une isolation thermique fiable, et parfois aussi d'eau chauffée, permet de maîtriser la construction de générateurs de biogaz dans les régions où la température baisse à -20 ° C en hiver. Il existe certaines exigences pour les matières premières: elle devrait convenir au développement de bactéries, contenir de la matière organique biodégradable 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, des savons, des poudres détergentes, des antibiotiques.

Pour la production de biogaz, les déchets de plantes et de ménages, le fumier, les eaux usées, etc. peuvent être utilisés. Pendant la fermentation, le liquide dans le réservoir a tendance à être divisé en trois fractions. Supérieur - une croûte formée de grandes particules entraînées par la montée des bulles de gaz, après un certain temps peut devenir assez solide et empêchera la libération de biogaz. Le liquide s'accumule dans la partie centrale du fermenteur, et la fraction inférieure de la boue se précipite.
Les bactéries sont les plus actives dans la zone du milieu. 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 effectuée au moyen de dispositifs mécaniques, par des moyens hydrauliques (recirculation sous l'action de la pompe), sous la pression du système pneumatique (recyclage partiel du biogaz) ou par diverses méthodes d'auto-agitation.
Installations pour la production de biogaz.
En Roumanie, les générateurs de biogaz se sont répandus. L'une des premières installations individuelles (figure 1A) a été mise en service en décembre 1982. Depuis, il a fourni avec succès du gaz à trois familles voisines, chacune ayant un cuisinière à gaz classique avec trois brûleurs et un four. Le fermenteur est situé dans un puits d'un diamètre d'environ 4 m et d'une profondeur de 2 m (volume d'environ 21 m3), qui est posé par l'intérieur par un fer à repasser, soudé deux fois: d'abord par soudage électrique, puis, pour la fiabilité, le gaz. Pour la protection anticorrosion, la surface intérieure du réservoir est recouverte de résine. À l'extérieur du bord supérieur du fermenteur, une rainure annulaire est en béton d'une profondeur d'environ 1 m, remplissant la fonction d'un joint d'étanchéité; Dans cette rainure, remplie d'eau, la partie verticale de la cloche qui ferme les glissières du réservoir.
La cloche mesure environ 2,5 m de hauteur - elle est en tôle d'acier de deux millimètres. Dans la partie supérieure, les gaz sont collectés.
L'auteur de ce projet a choisi de collecter des gaz en différence par rapport aux autres installations 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 les urines de vache se répandent (sans addition d'eau, le générateur commence à fonctionner 7 jours après le remplissage).






Une disposition similaire a une autre installation (figure 1B). Son fermenteur est fabriqué dans une fosse de section carrée de 2 x 2 et d'une profondeur d'environ 2,5 m. La fosse est doublée de dalles de béton armé de 10 à 12 cm d'épaisseur, plâtré de ciment et recouvert d'une résine pour étanchéité. La rainure du joint hydraulique d'une profondeur d'environ 50 cm est également en béton, la cloche est soudée à partir de toit 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 environ 400 litres d'urine de vache ont été remplis. Après 7 à 8 jours, l'installation a déjà fourni aux propriétaires des gaz.

Le générateur de biogaz, conçu pour recevoir 6 m3 de fumier mélangé (à partir de vaches, moutons et cochons) a une construction similaire. Cela a été suffisant pour assurer le fonctionnement normal de la cuisinière à gaz avec trois brûleurs et un four.

Une autre installation diffère de tout détail structurel poussiéreux: à côté du fermenteur se trouvent trois grandes chambres de tracteur qui lui sont connectées au moyen d'un tuyau en T, 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 ce dernier se renverse en raison de la surpression. Le réservoir en caoutchouc sert de réservoir supplémentaire. La taille du fermenteur 2h2x1.5 m suffit pour le fonctionnement 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 appareil à cloche de 138 cm de hauteur et 150 cm de haut 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 du fermenteur 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 gonflant, une grue connectée au tuyau est prévue; Sur ce, le gaz est fourni à un cuisinière à gaz avec trois brûleurs et une colonne pour chauffer l'eau. Pour assurer des conditions optimales pour que le fermenteur fonctionne, 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 à 35 °.

Pour chauffer le fermenteur, l'effet de la serre est également utilisé. Au-dessus du récipient, on 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 d'État ou coopératives. Voici l'un d'entre eux. Il a deux fermenteurs d'une capacité de 203 m3, fermé avec un cadre avec un film de polyéthylène (Figure 3). En hiver, le fumier est chauffé par de l'eau chaude. La capacité de l'usine est de 300-480 m3 de gaz par jour. Ce montant suffit pour répondre à tous les besoins du complexe agro-industriel local.
Conseils pratiques.
Comme déjà mentionné, le rôle décisif. Le développement du processus de fermentation se fait par la température: chauffage des matières premières avec 15? Jusqu'à 20 ° peut doubler la production d'énergie. Par conséquent, souvent, les générateurs disposent d'un système spécial pour le chauffage des matières premières, mais la plupart des installations ne sont pas équipées de celui-ci; Ils utilisent uniquement la chaleur dégagée lors de la très 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. En outre, il est nécessaire de minimiser la perte de chaleur lors du nettoyage et du remplissage du bunker de fermenteur.

Il est également nécessaire de se rappeler de la nécessité d'assurer l'équilibre biochimique. Parfois, le taux de production de bactéries par les acides est plus élevé que le taux de consommation par les bactéries du deuxième groupe. Dans ce cas, l'acidité de la masse augmente et la production de biogaz est réduite. La situation peut être corrigée soit en réduisant la part quotidienne des matières premières, soit en augmentant sa solubilité (si possible, l'eau chaude), soit, enfin, en ajoutant une substance neutralisante - par exemple, le lait de chaux, le lavage ou la consommation de soda.

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

Il convient de rappeler que l'humidité élevée et la présence de sulfate d'hydrogène (dont la teneur en biogaz peut atteindre 0,5%) stimulent une corrosion accrue des parties métalliques de la plante. Par conséquent, l'état de tous les autres éléments du fermenteur doit être régulièrement surveillé et soigneusement protégé sur les sites de dégâts: il est préférable d'utiliser le plomb dans 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 sortie dans la partie supérieure de la cloche de l'installation au consommateur, on peut utiliser des tuyaux (en métal ou en plastique) et des tuyaux en caoutchouc. Il est souhaitable de les conduire dans une tranchée profonde pour éviter les ruptures en raison de la congélation en hiver d'eau condensée. Si le gaz est transporté par voie aérienne à l'aide d'un tuyau, un appareil spécial est nécessaire pour évacuer le condensat.








Le circuit le plus simple d'un tel dispositif est un tube en U fixé au tuyau au 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. À mesure que le condensat s'écoule dans le tube de la canalisation, l'eau s'écoule par son extrémité libre sans fuite de gaz.
Dans la partie supérieure de la cloche, il est également conseillé de fournir une buse pour installer un manomètre afin de juger la quantité de biogaz accumulée par la quantité de pression.

L'expérience d'exploitation des plantes 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. La teneur en humidité de la matière première devrait être légèrement réduite en hiver (jusqu'à 88-90%) et augmentée en été (92-94%). L'eau utilisée pour la dilution doit être chaude (de préférence de 35 à 40 °).


Les matières premières sont desservies 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 retiré dans l'atmosphère et après 1 à 3 jours, l'installation commencera à fonctionner normalement.