אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל היסודות של טכנולוגיות ביו-גז. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מקורות אנרגיה חלופיים מהו מפעל ביוגז? מפעל ביו-גז, ככלל, הוא מיכל אטום הרמטית שבתוכו, בטמפרטורה מסוימת, תוסס המסה האורגנית של פסולת, שפכים וכו'. עם ייצור ביוגז. עקרון הפעולה של כל מפעלי הביו-גז זהה: לאחר איסוף והכנת חומרי גלם, המורכבים מהבאתם לתכולת הלחות הרצויה במיכל מיוחד, הוא מוכנס לכור, שם נוצרים תנאים לייעל את העיבוד של חומרי גלם. תהליך קבלת ביוגז ודשן ביולוגי מחומרי גלם נקרא תסיסה או תסיסה. תסיסה של חומרי גלם מתבצעת עקב פעילות חיונית של חיידקים מיוחדים. במהלך התסיסה מופיע קרום על פני חומר הגלם אותו יש להרוס על ידי ערבוב חומר הגלם. הערבוב מתבצע באופן ידני או בעזרת מכשירים מיוחדים בתוך הכור ומקדם את שחרור הביוגז הנוצר מחומר הזנה. הביוגז שנוצר, לאחר הניקוי, נאסף ומאוחסן עד למועד השימוש במיכל הגז. ממיכל הגז למקום השימוש במכשירים ביתיים או אחרים, ביוגז מתבצע דרך צינורות גז. חומרי הגלם המעובדים בכור של מפעל הביוגז, הופכים לדשנים ביולוגיים, נפרקים דרך פתח הפריקה ומושמים על הקרקע או משמשים כתוסף מזון לבעלי חיים.
אופטימיזציה של עיבוד חומרי הגלם התנאים הדרושים לעיבוד פסולת אורגנית בתוך הכור של מפעל ביו-גז, בנוסף לשמירה על משטר נטול חמצן, כוללים:
סוגי מפעלי ביוגז ישנם עיצובים רבים ושונים של מפעלי ביוגז. הם נבדלים בשיטת העמסת חומרי הגלם, במראהם ובמרכיבי המבנה והחומרים מהם הם בנויים. על פי שיטת העמסת חומרי הגלם, נבדלים התקנות של טעינה אצווה ורציפה, הנבדלים בזמן התסיסה ובסדירות העמסת חומרי הגלם. היעילים ביותר מבחינת ייצור ביו-גז וייצור דשן ביולוגי הם מפעלי העמסה רציפה. מבחינת המראה, המתקנים שונים בהתאם לשיטת הצבירה והאחסון של ביוגז. ניתן לאסוף את הגז בחלקו המוצק העליון של הכור, מתחת לכיפה גמישה, או במחזיק גז מיוחד, צף או עומד בנפרד מהכור. יתרונות השימוש בטכנולוגיות ביו-גז מפעל ביוגז מתפקד היטב מביא מספר יתרונות לבעליו, לחברה ולסביבה בכלל: לחסוך כסף:
הזדמנות לקבל כסף נוסף:
החזר מהיר של התקנות:
חיסכון בזמן, מקום ועבודת נשים:
הטבות סביבתיות:
עוד על ביוגז ביוגז נוצר על ידי חיידקים במהלך פירוק חומר אורגני בתנאים אנאירוביים (ללא גישה לאוויר) והוא תערובת של מתאן וגזים אחרים בפרופורציות הבאות: טבלה 1. הרכב ביוגז הערך הקלורי של מטר מעוקב ביוגז אחד, בהתאם לתכולת המתאן, הוא 20-2S MJ/m3, השווה לשריפת 0,6 - 0,8 ליטר בנזין; 1,3 - 1,7 ק"ג עצי הסקה או שימוש ב-5 - 7 קילוואט חשמל'3. תהליך תסיסה ביולוגי במהלך התסיסה של חומרי גלם במפעלי ביו-גז, חיידקים המייצרים מתאן מפרקים חומר אורגני ומחזירים את תוצרי הפירוק בצורת ביו-גז ורכיבים נוספים לסביבה. הכרת תהליך העיכול חיונית לתכנון, הקמה ותפעול של מפעלי ביו-גז. הרכב חומרי הזנה וייצור ביוגז באופן עקרוני, כל החומרים האורגניים נתונים לתהליכי תסיסה ופירוק. עם זאת, במפעלי ביו-גז פשוטים, עדיף לעבד רק פסולת אורגנית הומוגנית ונוזלית: צואה ושתן של בעלי חיים, חזירים וציפורים, צואת אדם. במפעלי ביו-גז מורכבים יותר, ניתן לעבד סוגים אחרים של פסולת אורגנית - שאריות צמחים ופסולת מוצקה. כמות הביו-גז המופקת תלויה בסוג החומר המשמש ובטמפרטורה של תהליך העיכול. שימוש בביוגז
ביוגז יכול לשמש בכל מכשירי גז, בדיוק כמו שמשתמשים בגז טבעי. השימוש היעיל ביותר בביוגז הוא לבישול, חימום חלל, ייצור חשמל ותדלוק כלי רכב. לגבי דשנים ביולוגיים בקירגיזסטן, כמו במדינות מתפתחות רבות אחרות, יש קשר ישיר בין בעיית הדשנים והשחתת הקרקע, כמו גם בעיית כריתת היערות עקב הביקוש הרב לעצי הסקה. באזורים כפריים, לרוב שורפים זבל מיובש (גללים) ופסולת אורגנית לצורך בישול וחימום של דירות. שימוש זה בפסולת אורגנית גורם לאובדן משמעותי של חומרי הזנה מהצומח, שהחקלאות זקוקה להם כל כך כדי לשמור על פוריות הקרקע. השימוש בטכנולוגיות ביו-גז יבטיח ניצול מירבי של המשאבים העומדים לרשות האוכלוסייה הכפרית: הבוצה הביולוגית שנותרה לאחר הפקת הביוגז היא דשן יעיל המשפר את איכות הקרקע הכוללת ומעלה את התפוקה. תכונות של דשנים ביולוגיים הדשן הביולוגי מכיל מספר חומרים אורגניים התורמים להגברת החדירות וההיגרוסקופיות של הקרקע, ובמקביל מונעים שחיקה ושיפור תנאי הקרקע הכלליים. חומר אורגני הוא גם הבסיס להתפתחותם של מיקרואורגניזמים הממירים חומרים מזינים לצורה שיכולה להיספג בקלות על ידי צמחים. תרגול מראה כי התשואה של צמחים בשימוש בדשנים ביולוגיים גדלה באופן משמעותי. היסטוריה של פיתוח טכנולוגיות ביו-גז מקרים בודדים של שימוש בטכנולוגיות ביו-גז פרימיטיביות תועדו בסין, הודו, אשור ופרס, החל מהמאה ה-3,5 לפני הספירה. עם זאת, מחקר מדעי שיטתי על ביוגז החל רק במאה ה-XNUMX לספירה, לאחר כמעט XNUMX אלף שנה.
ב-1764, בנג'מין פרנקלין, במכתבו לג'וזף פריסטלי, תיאר ניסוי בו הצליח להצית את פני אגם ביצתי רדוד בניו ג'רזי, ארה"ב. ההצדקה המדעית הראשונה להיווצרות גזים דליקים בביצות ובמשקעי אגמים ניתנה על ידי אלכסנדר וולטה בשנת 1776, תוך ביסוס נוכחות של מתאן בגז הביצות. לאחר גילוי הנוסחה הכימית של מתאן על ידי דלתון בשנת 1804, מדענים אירופאים עשו את הצעדים הראשונים במחקר על היישום המעשי של ביו-גז. גם מדענים רוסים תרמו את תרומתם לחקר היווצרות ביוגז. השפעת הטמפרטורה על כמות הגז המשתחררת נחקרה על ידי פופוב ב-1875. הוא גילה שמשקעי נהרות מתחילים לשחרר ביוגז בטמפרטורות סביב 6 מעלות צלזיוס. עם עליית הטמפרטורה ל-50 מעלות צלזיוס, כמות הגז המשתחררת עלתה משמעותית, ללא שינוי בהרכבו - 65% מתאן, 30% פחמן דו חמצני, 1% מימן גופרתי וכמות קטנה של חנקן, חמצן, מימן ופחמן חד חמצני. ו.ל. אומליאנסקי חקר בפירוט את אופי התסיסה האנאירובית ואת החיידקים המעורבים בה. זמן קצר לאחר מכן, ב-1881, החלו מדענים אירופאים להתנסות בשימוש בביוגז לחימום חלל ותאורת רחוב. החל משנת 1895 סופקו לפנסי הרחוב באחד ממחוזות אקסטר גז, שהתקבל כתוצאה מהתסיסה של שפכים ונאסף במיכלים סגורים. שנתיים לאחר מכן התקבל דיווח על הפקת ביו-גז בבומביי, שם נאסף הגז בקולט ושימש כדלק מנוע במנועים שונים. בתחילת המאה ה-1914 נמשך מחקר בתחום הגדלת כמות הביוגז על ידי הגדלת טמפרטורת התסיסה. המדענים הגרמנים אימהוף ובלנק בשנים 1921-XNUMX. רשם פטנט על מספר חידושים, אשר כללו הכנסת חימום מתמיד של מכולות. במהלך מלחמת העולם הראשונה החלה התפשטות מפעלי ביו-גז באירופה, הקשורה למחסור בדלק. חוות עם מתקנים כאלה היו בתנאים נוחים יותר, אם כי המתקנים עדיין לא היו מושלמים והם השתמשו רחוק מלהיות אופטימליים. אחד הצעדים המדעיים החשובים ביותר בהיסטוריה של פיתוח טכנולוגיות ביו-גז הוא הניסויים המוצלחים של Buswell בשילוב סוגים שונים של פסולת אורגנית עם זבל כחומר גלם בשנות ה-30 של המאה העשרים. מפעל הביוגז הראשון בקנה מידה גדול נבנה בשנת 1911 בעיר בירמינגהם האנגלית ושימש לחיטוי בוצת הביוב של העיר. הביוגז שהופק שימש לייצור חשמל. לפיכך, מדענים בריטים הם חלוצים ביישום המעשי של הטכנולוגיה החדשה. כבר ב-1920 הם פיתחו כמה סוגים של מתקני טיהור שפכים. מפעל הביוגז הראשון בגודל 10 מ"ר לפסולת מוצקה תוכנן על ידי איסמן ודוסלייר ונבנה באלג'יר ב-3. במהלך מלחמת העולם השנייה, כאשר משאבי אנרגיה היו חסרים מאוד, בגרמניה ובצרפת, הושם דגש על השגת ביוגז מפסולת חקלאית, בעיקר זבל בעלי חיים. בצרפת, עד אמצע שנות ה-40, פעלו כ-2 מפעלי ביו-גז לעיבוד זבל. באופן טבעי, החוויה הזו התפשטה למדינות שכנות. בהונגריה היו מפעלים לייצור ביו-גז. כך מציינים חיילי הצבא הסובייטי, בעיקר מאזורים כפריים של ברית המועצות, ששחררו את הונגריה מהחיילים הגרמניים והופתעו מכך שבחוות איכרים, זבל הבקר לא שכב בערימות, אלא הוטען לתוך מכולות סגורות, משם דליק. התקבל גז. מתקנים אירופיים של התקופה שלפני המלחמה לא עמדו בתחרות בתקופה שלאחר המלחמה ממקורות אנרגיה זולים (דלק נוזלי, גז טבעי, חשמל) ופורקו. דחף חדש לפיתוחם על בסיס חדש היה משבר האנרגיה של שנות ה-70, כאשר החלה ההחדרה הספונטנית של מפעלי ביו-גז במדינות דרום מזרח אסיה. צפיפות אוכלוסין גבוהה ושימוש אינטנסיבי בכל שטחי האדמה המתאימים לגידול יבולים, כמו גם אקלים חם מספיק הדרוש לשימוש במפעלי ביו-גז בגרסה הפשוטה ביותר ללא חימום מלאכותי של חומרי גלם היוו את הבסיס לתוכניות לאומיות ובינלאומיות שונות. להכנסת טכנולוגיות ביו-גז. כיום, טכנולוגיות ביו-גז הפכו לסטנדרט לטיפול ועיבוד שפכים של פסולת חקלאית ומוצקה והן נמצאות בשימוש ברוב מדינות העולם. המדינות המפותחות ברוב המדינות המפותחות, עיבוד של פסולת אורגנית במפעלי ביו-גז משמש לעתים קרובות יותר לייצור חום וחשמל. האנרגיה המופקת בדרך זו היא כ-3-4% מכלל האנרגיה הנצרכת במדינות אירופה. בפינלנד, שוודיה ואוסטריה, המעודדות שימוש באנרגיה ביומסה ברמת המדינה, חלקה של אנרגיית ביומסה מגיע ל-15-20% מכלל האנרגיה הנצרכת. השימוש בחשמל ובחום המופק על ידי עיבוד אנאירובי של ביומסה באירופה מרוכז בעיקר באוסטריה, פינלנד, גרמניה, דנמרק ובריטניה. כיום ישנם כ-2000 מפעלי עיכול אנאירוביים גדולים בגרמניה. מספר מפעלי ביו-גז עם נפחי כורים מעל 2000 מ"ק כל אחד באוסטריה עומד כיום על למעלה מ-3, עם כ-120 מפעלים בתכנון ובנייה. איור 4 מציג מפעל תעשייתי בעיירה ריבה, המעבד מדי שנה 164 אלף טון ביומסה ומייצר 5.5 מיליון מ"ק ביוגז, הנמכר למפעל ה-CHP של העיר השכנה להסקה וייצור חשמל. זבל מסופק מדי יום על ידי חקלאים הפועלים על בסיס חוזה ומעוניינים לקבל זבל שכבר מעובד בצורה של דשנים ביולוגיים. רמה גבוהה של פיתוח שוק לטכנולוגיות ביו-גז ניתן למצוא בתחומי פינוי שפכים עירוניים, טיפול בשפכים תעשייתיים ופינוי פסולת חקלאית. בשוודיה, אנרגיית ביומסה מספקת 50% מהאנרגיה התרמית הנדרשת. באנגליה, במולדתו של כור הביוגז התעשייתי הראשון, ניתן היה לכסות את כל עלויות האנרגיה בחקלאות בעזרת ביו-גז כבר ב-1990. בלונדון יש את אחד ממפעלי טיהור שפכים ביתיים מהגדולים בעולם.
בשנות ה-30, הניסיון של אירופה הועבר לארה"ב. מפעל הביוגז לעיבוד פסולת בעלי חיים נבנה בשנת 1939 ופועל בהצלחה כבר למעלה מ-30 שנה. ב-1954 נבנה המפעל הראשון לעיבוד פסולת עירונית עם הפקת ביו-גז בפורט דודג', איווה, ארה"ב. ביוגז הוזן למנוע בעירה פנימית להפקת חשמל במחולל כוח של 175 קילוואט. ישנם כיום כמה מאות מפעלי ביו-גז גדולים בארצות הברית המעבדים פסולת של בעלי חיים ואלפי מפעלים המשתמשים בשפכים עירוניים. ביוגז משמש בעיקר לייצור חשמל, חימום בתים וחממות. עלייה בפליטת גזי חממה, שימוש מוגבר וזיהום מים, ירידה בפוריות הקרקע, ניהול פסולת לא יעיל ובעיות כריתת יערות גוברת הן חלק ממערכת בלתי ברת קיימא של שימוש במשאבי טבע ברחבי העולם. טכנולוגיות ביו-גז הן אחד המרכיבים החשובים בשרשרת האמצעים למאבק בבעיות הנ"ל. תחזית הצמיחה לתרומת הביומסה כמקור לאנרגיה מתחדשת בעולם מניחה שתגיע ל-23,8% מצריכת האנרגיה הכוללת עד 2040, ועד 2010 מתכננות מדינות האיחוד להגדיל את התרומה הזו ל-12%.
מדינות מתפתחות חלקה של האנרגיה המופקת מביומסה במדינות מתפתחות הוא כ-30-40% מכלל האנרגיה הנצרכת, ובמדינות מסוימות (בעיקר באפריקה) מגיע ל-90%24. בקרב מדינות מתפתחות מקובל לייצר אנרגיה וחום באמצעות עיבוד פסולת במפעלי ביו-גז קטנים. כ-16 מיליון בתי אב ברחבי העולם משתמשים באנרגיה לתאורה, חימום ובישול המיוצרת במפעלי ביו-גז. זה כולל 12 מיליון חוות בסין, 3,7 מיליון חוות בהודו ו-140 חוות בנפאל. בסין הכפרית, יותר מ-50 מיליון אנשים משתמשים כיום בביוגז כדלק. למפעל ביוגז טיפוסי יש נפח כור של כ-6-8 מ"ק, מייצר 3 מ"ק ביוגז בשנה, פועל בין 300 ל-3 חודשים בשנה, ועולה כ-3-8 דולר, תלוי במחוז. רוב המפעלים פשוטים מאוד ולאחר הכשרה מסוימת החקלאים בונים ומתפעלים את המפעלים בעצמם. מאז 200, ממשלת סין סיפקה כ-250 מיליון דולר בשנה לתמיכה בבניית מפעלי ביו-גז. הסבסוד לכל התקנה הוא כ-2002% מהעלות הממוצעת. כך, הממשלה השיגה גידול שנתי במספר מפעלי הביו-גז למיליון בשנה. כמה אלפי מתקנים בינוניים וגדולים פועלים על בסיס תעשייתי בסין, ומתוכנן להגדיל את מספרם. בהודו החל פיתוח של מפעלי ביו-גז פשוטים לבתי מגורים כפריים בשנות ה-50. עד כה פועלים בהודו כ-3,7 מיליון מפעלי ביו-גז. משרד מקורות האנרגיה הבלתי קונבנציונליים של הודו מיישם מפעלי ביו-גז מאז שנות ה-1980 ונתן סובסידיות ומימון לבנייה ותפעול של מפעלי ביו-גז, הכשרת חקלאים ופתיחה ותפעול של מרכזי שירות. גיזוז והפקת אנרגיה תרמית ממפעלי ביו-גז היא תעשייה צומחת במדינות מתפתחות רבות. בפיליפינים, מפעלי ביו-גז מייצרים גז להנעת מנועים הטוחנים אורז ומפעילים השקיה מאז שנות ה-1980. השימוש בביוגז על ידי חברות מסחריות קטנות בהודו, אינדונזיה, סרי לנקה (למשל בתעשיית הטקסטיל או לייבוש תבלינים, לבנים, גומי) השתלם תוך פחות מעונה. ברית המועצות, חבר העמים וקירגיזסטן בברית המועצות נחקרו היסודות המדעיים של תסיסת מתאן מאז שנות ה-40. לאורך כל קיומה של ברית המועצות השתתפו מכוני מערכת האקדמיה למדעים במחקר תיאורטי, ומחקר יישומי בוצע באקדמיה לשירותים ציבוריים. פנפילוב ומכוני מחקר ועיצוב חקלאיים, כגון: המכון לכל האיגוד לחשמול החקלאות (VIESH), מכון המחקר והעיצוב האוקראיני של המתחם האגרו-תעשייתי (UkrNIIgiproselkhoz) ואחרים. המרכז העיקרי לפיתוח תכנונים למפעלי ביו-גז ביתיים (כמו גם מכונות אחרות לעיבוד פסולת חקלאית) היה המכון לתכנון וטכנולוגיה של זפורוז'יה להנדסה חקלאית (KTISM). הנתונים שנאספו על ידי מדענים היוו את הבסיס ליצירת מספר מתקני מעבדה ופיילוט, אולם רק תכנון אחד, KOBOS-1, הותר למבחני הקבלה של המדינה. יחידת KOBOS-1 נוסתה בהצלחה על בסיס מעבדת רפת ניסיונית ואושרה לייצור סדרתי במפעל בעיר שומיכא, אזור קורגן (צפון אוראל). הוא נבנה על פי התוכנית לשליטה בטכנולוגיה של עיבוד פסולת אנאירובית כגרסה של מתקנים סדרתיים עבור חוות בקר בינוניות - רפתות ל-400 פרות חולבות או חוות חזירים בגודל בינוני ל-4000 חזירים. המפעל ייצר 10 סטים של ציוד, אך לאחר קריסת ברית המועצות, המימון נפסק. מתוך 10 היחידות שיוצרו, שלוש הופצו באוקראינה ובבלרוס, חמש נשלחו למרכז אסיה (שתיים מהן נשלחו לקירגיזסטן), ושתיים נשלחו לרוסיה. אבל רק אחד מהם הוצג - בחוות בקר במחוז קמנצקי במחוז ברסט שבבלרוס. המפעל מעבד 1 מ"ק. זבל ומייצר 50...3 מ"ק ביוגז ליום.
אחד המתקנים שהגיעו לקירגיזסטן צויד מחדש על ידי ה- Fluid PF של התאחדות האיכרים והותקן על בסיס חוות החזירים BEKPR OsOO ל-4000 ראשים, בכפר לבדינובקה, אזור צ'וי בשנת 2003, השני משמש כקולט מים במגזר הפרטי של חבל אוש. מחברים: Vedenev A.G., Vedeneva T.A. ראה מאמרים אחרים סעיף מקורות אנרגיה חלופיים. תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה. חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה: עור מלאכותי לחיקוי מגע
15.04.2024 פסולת חתולים של Petgugu Global
15.04.2024 האטרקטיביות של גברים אכפתיים
14.04.2024
עוד חדשות מעניינות: ▪ ווסתי מיתוג באק יעילות גבוהה ▪ מקרן Casio XJ-UT310WN Ultra Short Throw ▪ הקלטה מגנטית רב-שכבתית המבוססת על סקירמיונים עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה
חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית: ▪ חלק של האתר ספק כוח. מבחר מאמרים ▪ מאמר מסור צייתן. טיפים למאסטר הבית ▪ איך אנשי מערות הציתו אש? תשובה מפורטת ▪ מאמר עבודה עם חרמש ידני. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה ▪ מאמר מודול ניפוי באגים עבור KR1816BE35. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל ▪ מאמר ספיגת ריח על ידי חומרים נקבוביים. ניסיון כימי כל השפות של דף זה בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר www.diagram.com.ua |