TECHNISCHES PAPIER #4
UNDERSTANDING BIOGAS-GENERATION
Durch
RICHARD MATTOCKS
Technische Rezensenten
J.B. Farrell
C. Gen Haugh
Daniel Ingold
Published Durch
VITA
1600 Wilson Boulevard, Zimmerflucht 500,
ARLINGTON, VIRGNIA 22209 USA
TEL:
703/276-1800. Fax: 703/243-1865
INTERNET:
pr-info@vita.org
Understanding Biogas-Generation
ISBN:
0-86619-204-2
[C]1984, Freiwillige in Technischer Hilfe,
PREFACE
Dieses Papier ist eine einer Folge, die von Freiwilligen in Technisch veröffentlicht wird,
Hilfe, eine Einführung für bestimmte Staat-von-der-Kunst bereitzustellen
Technologien von Interesse zu Leuten in Entwicklungsländern.
Die Dokumente werden beabsichtigt, als Richtlinien benutzt zu werden, um zu helfen
Leute wählen Technologien, die zu ihren Situationen geeignet sind.
Sie werden nicht beabsichtigt, Konstruktion oder Implementierung bereitzustellen
details. People werden gedrängt, VITA oder eine ähnliche Organisation zu verständigen
für weitere Informationen und technische Hilfe wenn sie
Fund, den eine besondere Technologie scheint, ihren Bedürfnissen zu entsprechen.
Die Dokumente in der Folge wurden geschrieben, wurden überprüft, und wurden illustriert
fast ganz von VITA Volunteer technische Experten auf ein rein
freiwilliger basis. , den Einige 500 Freiwillige in die Produktion verwickelt wurden,
von den ersten 100 Titeln, die ausgestellt werden, und trägt ungefähr bei
5,000 Stunden von ihrem time. VITA, die Personal Leslie Gottschalk einschloß,
als primärer Redakteur, Julie Berman Behandlung-typesetting und Anordnung,
und Margaret Crouch als Projekt-Manager.
Richard Mattocks, Autor dieses Papieres, ist ein Umwelt
Wissenschaftler mit Draper-Aden Associates, AG Er spezialisiert sich ins
Management von festen überflüssigen Materialien und dem Wiederfinden von Biomasse
Produkte, und forscht gegenwärtig verschiedene Verwendungen von Biogas
digester-Abwasser, insbesondere seine Verwendung als eine tierische Futter-Quelle.
Rezensenten J.B. Farrell, C. Gene Haugh, und Daniel Ingold sind auch
Spezialisten im area. Farrell sind ein chemischer Ingenieur, indem sie trainieren,
und Haupt vom Schlamm-Management-Teil von der U.S. Environmental
Die Städtische Umwelt Forschung von Schutz-Agentur
Laboratory. Haugh führt die Abteilung Landwirtschaftlichen Ingenieurwesens
bei Virginia Polytechnischem Institut.
Ingold, ein biophysicist, ist
ein Forschung-Ingenieur bei Geeigneter Technologie-Firma.
VITA ist ein Gefreiter, gemeinnützige Organisation, die Leute unterstützt,
das Arbeiten an technischen Problemen in Entwicklungsländern.
VITA Angebote
Informationen und Hilfe richteten bei behilflichen Individuen und
Gruppen auszuwählen und Gerät-Technologien eignen zu an ihr
situations. VITA behält einen internationalen Anfrage-Dienst bei, ein
spezialisiertes Dokumentation-Zentrum, und ein computerisierter Dienstplan von
Freiwilliger technische Berater; leitet langfristige Feld-Projekte;
und veröffentlicht eine Vielfalt von technischen Handbüchern und Dokumenten.
UNDERSTANDING BIOGAS-GENERATION
von VITA Freiwilliger Richard Mattocks
I. INTRODUCTION
GESCHICHTE
Biogas ist ein Nebenprodukt des biologischen Zusammenbruches-- unter Sauerstoff-frei
Zustände-- von organischen Verschwendungen wie Pflanzen, Ernte-Rückstände,
Holz und Rinde-Rückstände, und menschlicher und tierischer Dünger.
Interest in
Biogas als ein durchführbares Energie-Mittel hat sich ganz und gar ausgebreitet das
Globus in den vergangenen zwei Jahrzehnten.
Biogas Generatoren oder digesters
operieren Sie überall in Asien zum Beispiel mit mehr als 100,000
berichtete in Indien, ungefähr 30,000 in Korea, und mehrere Million in
China. Many mehr operieren im Mittleren Osten, Afrika,
Oceania, Europa, und der Americas.
Biogas wird von vielen Namen gewußt-- Sumpf-Gas, Sumpf-Gas, will " o' das
Fetzen, " gobar gas. , den Es 50 bis 60 prozentiges Methan ungefähr enthält, das
primärer Bestandteil von Erdgas.
Biogas wird natürlich produziert
von der Entwürdigung von Pflanzen in solchen Situationen als Reis
Reisfelder, Teiche, oder marshes. , Weil es auch produziert werden kann, und
sammelte unter gesteuerten Zuständen in einem luftdichten Container,
es kann eine wichtige Energie-Quelle sein.
Altes Chinesisch experimentierte mit dem Verbrennen des Gases, das abgegeben wird, wenn
Gemüse und Dünger waren übrig, in einem geschlossen vessel. More zu verrotten
vor kurzem arbeiteten Volto, Beachans, und Pasteur mit dem Biogas-produzieren
organisms. Bei der Drehung des 20 Jahrhunderts, Gemeinden in
England und Bombay, Indien, geneigt von Verschwendungen in geschlossenen Containern
und sammelte das resultierende Gas für das Kochen und das Beleuchten.
Deutschland, die Vereinigten Staaten, Australien, Algerien, Frankreich, und ander
Nationen konstruierten solchen Methan-digesters, um zu ergänzen
das Schwinden Energie-Vorräte während der zwei Welt-Kriege.
BEDÜRFNISSE, DIE VON DER TECHNOLOGIE GEDIENT WERDEN,
Biogas-Generatoren oder digesters geben zwei Produkte nach: das Biogas
sich, und ein Sattelschlepper-festes Nebenprodukt rief Abwasser oder Schlamm.
Biogas-Systeme sind für ihre Fähigkeit, Brennstoff zu produzieren höchst populär
von Produkten, die ansonsten verschwendet werden könnten ,-- Ernte-Rückstände,
Dünger, etc. , den Der Brennstoff ein feuergefährliches Gas für das Kochen geeignet ist,
beleuchtend, und das Betanken von Verbrennung-Motoren.
Die verdaute Verschwendung-- Schlamm-- ist ein hoher Qualität fertilizer. Das
Verdauung-Prozeß konvertiert den Stickstoff in den organischen Materialien
zu Ammonium, eine Form, die stabiler wird, wenn in gepflügt hat das
soil. Ammonium wird " bereitwillig " repariert (band) in Erde, damit es kann,
würde von plants. In Kontrast aufgenommen, roher Dünger hat seinen Stickstoff
oxydierte in Nitrate und nitrites, in denen " nicht gut reparieren,
Erde und wird bereitwillig weggespült.
Überdies bieten Biogas-Systeme einem Mittel an, wastes. Simply zu hygienisieren
setzen Sie, sind diese Systeme vom Zerstören der meisten Bakteria fähig und
schmarotzerhafte Eier in menschlichen und tierischen Verschwendungen, das Ermöglichen der verdauten
Schlamm, der sicher zu Ernten angewandt werden sollte.
Tests haben das gezeigt
Biogas-Systeme können so viel wie 90 bis 100 Prozent von hookworm töten
Eier, 35 bis 90 Prozent von ascarid (d.h., Spulwürmer und pinworms),
und 90 bis 100 Prozent von Blut-Zufällen (d.h., schistosome
Zufälle, die in Wasser-Schnecken gefunden werden, in denen im allgemeinen leben,
Reisfeld-Felder und Teiche).
Biogas-Systeme sind auch vom Verdauen von städtischem Abwasser fähig,
welche ist eine bedeutende Quelle von Verunreinigung.
Using Biogas-Systeme in
dieser Weg reduziert das Potential im wesentlichen für Umwelt
Verunreinigung.
Schließlich, landwirtschaftliche und tierische Verschwendungen, die bedeutenden rohen Materialien,
für Biogas-Produktion, ist normalerweise in ländlichen Gebieten reichlich.
Leute, die in ländlichen Gemeinden leben, zu denen oft unterworfen werden,
der Preis und die Versorgung-Schwankungen konventioneller Brennstoffe und
Dünger, kann direkt von Biogas-Systemen nützen.
Es sollte bemerkt werden, daß, während sich dieses Papier auf die Produktion konzentriert,
in einigen Anwendungen wird das Gas von Biogas für Brennstoff betrachtet
um das Nebenprodukt des Prozesses zu sein.
Irgendein digesters in
China wird zum Beispiel hauptsächlich für das Behandeln von Abwasser benutzt und
beim Produzieren von Dünger, und nur zweitrangig für das Produzieren von Brennstoff.
II. OPERATING PRINZIPIEN
BASIS DER TECHNOLOGIE
Biogas-Generation ist ein Prozeß, in dem stattfindet, ein Sauerstoff-frei
environment. Es benutzt anaerobic-Bakteria-- Bakteria, die nur leben,
in der Abwesenheit von Sauerstoff-- komplexe organische Verbindungen zu zerlegen
in ziemlich gut-definierten Phasen.
, den Der Prozeß anaerobic genannt wird,
digestion. , den Es Biogas produziert, ein Gas setzte von ungefähr 50 zusammen
zu 60 prozentigem Methan, 40 bis 50 prozentiges Kohlenstoff-Dioxyd auch
als Wasser-Dunst und eine kleine Quantität von Stickstoff, Schwefel, und
andere Spur compounds. Biogas, der welche Marken sind, ist feuergefährlich
es nützlich, aber es hat einen relativ niedrigen Hitze-Inhalt ungefähr
6.1 Kalorien pro Liter (um 600 BTU pro kubischer Fuß).
Compare
dieses mit reinem Methan, das einen Hitze-Wert von 995 BTU hat,
pro kubischer Fuß, oder Erdgas mit über 1,000.
Nevertheless,
Biogas kann eine wichtige Brennstoff-Quelle für viele Anwendungen sein.
Ein Biogas-digester ist das Gerät in dem der Verdauung-Prozeß
occurs. , den Die organischen feedstock, die den substrate gerufen werden, dürfen,
bestehen Sie aus Nacht-Erde, Dünger, Ernte oder Küche-Rückständen, oder
ähnlicher materials. , den Der substrate normalerweise mit Wasser verdünnt wird,
und wird gründlich in einen slurry gemischt; Ernte-Rückstände und Vegetation
werden Sie normalerweise geschnitten oder werden Sie in klein gehackt, ganz Uniform
pieces. Es wird dann in den digester gefüttert und wird erlaubt, durchzumachen
Entwürdigung in einer luftdicht verschlossene Sauerstoff-freien Kammer.
, Wenn Verdauung ist,
vervollständigt, wird das Material geloschen, oder entfernte vom digester.
Das Biogas wird für direkte Verwendung gesammelt oder Druck für
nachfolgender use. , den Das geloschene Material Abwasser genannt wird, oder
Schlamm.
Der eigentliche Zusammenbruch organischen Materials im digester ist ein
drei-Abschnitt-Prozeß, der zur Produktion von Methan führt,
(Zahl 1).
ubg1x3.gif (600x600)
In der ersten Phase befreien zahlreiche Organismen Enzyme der
Angriff bestimmte Bande in komplexem Protein, Kohlenhydrat, und Lipoid
Verbindungen im ankommenden substrate.
Diese Phase von Entwürdigung
Bekehrte die Verbindungen in einfachere Moleküle.
noch Ein Satz von
Organismen fördern, erniedrigt die Moleküle, um kurz-Kette zu bilden
flüchtiger fettiger acids. Bei diesem Punkt, verschiedenes Methan-produzieren
Organismen (oder methanogens) benutzen Sie Kohlenstoff-Dioxyd oder flüchtig fettig
Säuren, Biogas zu produzieren (eine Mischung von Methan und Kohlenstoff-Dioxyd).
Die Prinzipien von anaerobic-Verdauung sind die Gleichen ohne Rücksicht auf
die Verdauung vessel. Organic Material wird in beladen ein ziemlich
warme, Temperatur-gesteuerte, Sauerstoff-freie Umgebung und Methan
wird nach Akklimatisation produziert.
Das Make-up oder die Qualität von
ankommendes Material verdaut zu werden, das Gefäß, und das Umgeben
Umgebung-Einfluß die digester-Tüchtigkeiten.
Die Produktion
von Gasen ist größer, wenn der digester bei operiert wird, ein relativ
hohe Temperatur, wenn der substrate gerührt wird, oder ansonsten
beunruhigte, und wenn System-Zustände constant. ziemlich behalten werden, EIN
ausführlichere Diskussion von diesen und anderem Faktoren Beeinflussen
digester-Tüchtigkeit folgt.
im allgemeinen, aber, das wichtig
objektiv, daran zu denken, wenn das Operieren eines Biogas-digester ist, das
Produktion vom größten Volumen von Biogas im kürzesten
mögliche Zeit.
FAKTOREN, DIE AUFFÜHRUNG UND GRÖßE VON BIOGAS DIGESTERS BEEINFLUSSEN,
Forscher gewinnen ein besseres Verständnis erst jetzt von das
Stoffwechsel Prozeß in Biogas-digesters.
, den Sie kennen, aber
das, das Organismen Methan-produziert, (rief methanogens) ziehen Sie " " zu vor
lenken Sie Energie, oder Kalorien (leitete durch das ankommend Zusammenbrechen her
substrate), zu Methan lieber als benutzen Sie die Energie, um zu konstruieren oder
stellen Sie innerere zellulare Bedürfnisse zufrieden.
Als solch, methanogens machen nicht
passen Sie sich gut an Änderungen in ihrer Umgebung an, die sie vielleicht erfordert,
ihre Zahlen zu vergrößern oder ihren innereren mechanisms. einzustellen Wenn
die Umwelt Änderungen sind bedeutungsvoll genug, der methanogens,
verlangsamen Sie vielleicht oder sogar Halt ihre Arbeit.
Änderungen, die vielleicht das Verhalten der Bakteria beeinflussen, und so das
Aufführung des digester schließt Variationen im substrate ein,
Gegenwart bestimmter giftiger Chemikalien, Gas-Druck, Temperatur,
und die Menge von Zeit die materiellen Überreste im digester.
Andere Faktoren, die eine bedeutende Wirkung auf das Operieren haben könnten,
Aufführung eines Biogas-digester schließt biologisches Gleichgewicht ein /
Säure, festen Körper-Konzentration, Agitation, feedstock, pretreatment,
und das Kohlenstoff-zu-Stickstoff-Verhältnis.
Die primären Faktoren, die die Größe eines Biogas-digester beeinflussen könnten,
schließen Sie die Art und die Menge von feedstock ein, die Rate bei dem
es wird beladen, und hydraulische Beibehaltung-Zeit.
Faktoren, die Digester Operating Aufführung beeinflussen,
Biologischer Balance/Acidity
Methanogens-- das Methan-produzieren von Organismen-- leben Sie in einem syntrophic,
oder komplementär, Beziehung mit bestimmten anderen Mikroorganismen
das konsumiert den feedstock und das Produkt einfache Säuren als Teil von
ihr metabolism. Die einfachsten Säuren sind zu wesentlich das Stoffwechsel
Prozesse des methanogens.
Als das Säure-produzieren von Organismen
tendieren Sie, in ihren eigenen essigsauren Nebenprodukten zu würgen, methanogens kooperieren
durch das Konsumieren dieser Nebenprodukte im Methan-produzieren
Prozeß.
Gegebene genügende Zeit, das richtige Verhältnis vom Methan-produzieren zu schaffen
Organismen zum Säure-produzieren von Organismen, ein homeostasis,
oder Stabilität, wird mit einem pH-Wert von ungefähr sieben in einem digester vorkommen.
Ein digester fütterte, Geflügel oder hohe Stickstoff-Verschwendung stabilisiert vielleicht bei ein
pH-Wert von Acht oder größer.
Das Objektiv hier sollte eine stabile arbeitende Beziehung schaffen
unter der mikrobiellen Bevölkerung im digester.
Dies deutet ans
brauchen Sie für ganz Konstante, die Temperaturen und feedstock operiert,
characteristics. Conversely, irgendwelche schnellen Variationen dieser Zustände,
werden Sie die mikrobielle Bevölkerung verursachen, dramatisch umzuschalten
und warf möglicherweise das gesamte System-Gleichgewicht im digester um.
Zum Beispiel, wenn die Methan-produzierenden Organismen schlafend werden,
wegen, sagen Sie, Temperatur-Schwankungen, der pH-Wert wird so niedrig fallen
als sie zu entmündigen.
Das Beibehalten eines stabilen pH-Wertes erfordert das Stabilisieren des feedstock als
gut als die operierende Temperatur im digester.
, Wenn dies beweist,
unpraktisch, das Hinzufügen von Kalk oder andere Pufferung setzt zu zusammen das
digester werden den pH-Wert hindern, zu fallen.
Note, daß das korrekt
Menge und Art von Pufferung-Verbindung können nur auf bestimmt werden ein
Fall-durch-Fall-Basis.
Vier zusätzliche Faktoren, die das gesamte System beeinflussen könnten,
balancieren Sie im digester, ist:
1. Die Konzentration der ankommenden festen Verschwendung könnte variieren und
nehmen entweder zu oder verringern die Menge von Essen, die konsumiert werden sollte,
durch den digester.
2. Removing der slurry (die Mischung von Wasser und substrate
fügte zum digester hinzu) vom digester oder das Ersetzen davon
insgesamt, jeder Tag, wird das durchschnittliche Alter von verändern das
Organismen im digester.
3. Die durchschnittlichen Merkmale von das materiell werdend konsumiert
durch die mikrobielle Bevölkerung im digester wird sich in verändern
Antwort zu irgendwelchen Schwankungen in der Menge von feedstock
Material entfernte jeden Tag.
4. Die Temperatur, sowie die Inhalte des Wassers benutzten
, die ankommende Verschwendung zu verdünnen, wird die Natur von ändern das
Essen, das vom digester konsumiert werden sollte.
Das Operieren von Temperatur
Das Operieren von Temperatur ist noch ein Faktor, der digester beeinflußt,
efficiency. , den EIN digester in drei Temperatur-Auswahlen operieren kann,:
(1) die niedrige Temperatur, psycrophilic-Bakteria, die sind, schwanken
weniger als 35[degrees]C (90[degrees]F); (2) die mittlere Temperatur, mesophilic,
Bakteria, die 29 bis 40[degrees]C sind, schwanken (85 bis 105[degrees]F); und (3) das
hohe Temperatur, thermophilic-Bakteria, zu denen 50 sind, schwanken
55[degrees]C (135 bis 140[degrees]F).
Organic Material erniedrigt schneller bei
höhere Temperaturen, weil die volle Auswahl von Bakterias bei ist,
work. Thus, ein digester, der bei einer höheren Temperatur operiert, kann sein
erwartete, größere Quantitäten von Biogas zu produzieren.
Der Nachteil
von einem heben-Temperatur-digester ist das sogar klein
Änderungen in System-Zuständen könnten digester-Tüchtigkeit ausgleichen oder
productivity. Moreover, eine zusätzliche Quelle von Energie wird wahrscheinlich
würde erfordert, die digester-Inhalte bei einer Konstante beizubehalten
höhere Temperatur.
Obwohl das Operieren von Temperatur kritisch ist und die Temperatur stabilisiert,
und das Behalten davon stabilisierte, ist noch wichtiger.
Variations
von Plus oder minus 1[degree]C in einem Tag zwingt vielleicht das Methan-produzieren
Organismen in Perioden von Schlafzustand.
Diese Organismen
konsumieren Sie Säuren, und werden Säuren sich sich ohne sie ansammeln und der pH-Wert
werden Sie fallen und werden Sie die Effektivität des ganzen Biogas-Systems hindern.
In nördlichen Breiten oder kälteren Klimas, das Volumen von Methan
werden Sie im wesentlichen weniger sein, außer wenn bestimmte Proviant zu gemacht werden,
wärmen Sie den ankommenden substrate vor und behalten Sie die digester-Temperatur bei.
So in kälteren Klimas werden größere digesters wahrscheinlich sein
required. Moreover, die Menge von digester-Oberfläche konstruierte
über Boden sollte reduziert werden, wenn Temperaturen niedrig sind.
Ein Weg, das Problem niedrigerer Temperaturen zu überwältigen ist zu
verdünnen Sie das tägliche ankommende überflüssige Material mit, wärmte vor (solar-geheizt)
water. Oder Sie können ein Gewächshaus oder einen Kompost-Haufen konstruieren
um den digester.
Bemerken Sie, daß die Menge und die Art von Verschwendung, die erniedrigt werden sollten, sowie
die operierende Temperatur ist zwei wichtiges Faktoren Regieren
digester sortieren nach der Größe.
Festen Körper-Konzentration
Der Feuchtigkeit-Inhalt des Verdauung-Alkoholes (Verschwendung, die ist,
verdünnte) sollte in der Auswahl von 5 bis 12 prozentigen totalen festen Körper sein.
Der Prozentsatz totaler festen Körper sollte ein Minimum von anorganisch einschließen
Sande und soils. Incoming, die überflüssige Produkte vielleicht zu sein haben,
verdünnte zu einer Beständigkeit etwas dicker Sahne.
EINE Regel von Daumen
für das Verdünnen von Vieh-Verschwendung ist 2.5 Teile-Wasser für jeden einen Teil
von relativ trockener Verschwendung oder man Teil-Wasser für jeden einen Teil von
frischer Dünger.
Das Rühren des Digester Contents
Die Mikroorganismen, die das überflüssige Material erniedrigen, leben, das Metabolisieren
Kreaturen, die ihre eigenen Stoffwechsel Nebenprodukte produzieren.
Um die Bakteria zu hindern, in ihren eigenen überflüssigen Produkten zu stagnieren,
und so eine schnellere Verdauung zu fördern, rühren Sie oder beunruhigen Sie
der digester stellt durch Paddel zufrieden, Spachtel, Kolben, oder in mehr
kultivierte Rahmen, durch Gas-recirculation.
Agitation hilft auch, die Verdichtung von innerer faserig zu minimieren
Schaum oben auf dem Verdauung-Alkohol.
Failure, den Schaum zu brechen
resultieren Sie vielleicht in übermäßigen Gas-Drucken, die substrate aus zwingen,
die Öffnungen statt des Erlauben des Gases, durch Gas zu entkommen
transportieren Sie lines. , den Der Schaum vielleicht auch den digester. Digesters verstopft,
das wird gefüttert, höhere Volumen faseriger Verschwendung erfordern vielleicht besondere
entwerfen Sie Überlegungen.
Feedstock Pretreatment
Feedstocks fordern manchmal von pretreatment, das Methan zu vergrößern
geben Sie im anaerobic-Verdauung-Prozeß nach.
Pretreating der feedstock
(mit alkalischen oder ätzenden Behandlungen, zum Beispiel) bricht zusammen
die komplexen organischen Strukturen in einfachere Moleküle, die sind,
dann anfälliger zu mikrobieller Entwürdigung.
Sie wollen vielleicht, so irgendeinen ankommenden substrate vorzubehandeln wessen
flüchtige festen Körper sind bereitwillig nicht abbaubar.
Note der Mikroorganismen
wirken Sie bereitwillig auf die Rumpfe von Reis oder das Sägemehl nicht.
Faserige Verschwendungen erfordern auch besondere Behandlung.
Wastes mit lang
Fasern wie Stroh sollten gehackt werden oder sollten gebrochen werden.
Irgendeine gegebene Verschwendung
werden Sie schneller verdauen, und möglicherweise noch ganz, wenn
eingebrochen in bits. Thus, das feiner die Verschwendung wird zerfetzt, erden Sie,
oder zerdrückte, das leichter der Verdauung-Prozeß wird sein.
Wissenschaftliche Forschung hat diese Minimum-Niveaus von Nickel bestimmt,
Kobalt, und von Eisen wird für methanogens gefordert, organisch zu erniedrigen
Verschwendungen mehr efficiently. , den Dies von kleiner unmittelbarer Folge ist,
zu meisten Bauern, als von chemischer Analyse gefordert wird, zu bestimmen,
ob Zusatz dieser Elemente hilfreich wäre.
Kohlenstoff-zu-Stickstoff-Verhältnis
Wenn das Kohlenstoff-zu-Stickstoff-Verhältnis entweder zu hoch ist oder muht auch, oder
schwankt im wesentlichen, der Verdauung-Prozeß wird verlangsamen oder wird glätten
stop. , effizient auf den substrate zu wirken, Mikroorganismen brauchen ein
20-30:1 Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff, mit dem größten Prozentsatz,
vom Kohlenstoff-Sein bereitwillig abbaubar.
Digesters haben effizient
operierte auf Geflügel-Verschwendung mit einem 5-7:1 Verhältnis.
Der Schlüssel
hier sollte die Quantität sowie die Merkmale von behalten
die ankommende substrate-Konstante.
Man Notiz von Vorsicht: einige Kohlenstoff-Verbindungen widersetzen sich werdend gebrochen
zum Beispiel benutzen down. Lignin, die alles Land einpflanzt, um zu helfen
werden Sie steif und unterstützen Sie sich, ist am wenigsten bereitwillig abbaubar
Kohlenstoff compound. Die Menge von lignin-Zunahmen proportional
mit Pflanze age. Thus, altes Gras enthält mehr lignin als neu
Gras, und Holz enthält mehr davon als macht Blätter.
Remember, keine,
substrate, die einen hohen Prozentsatz von lignin enthalten, werden nicht
bereitwillig zerlegen Sie auch im Biogas-digester oder als ganz
als substrates, der kleine Mengen enthält.
Thus, Pferd-Mist und
reifes vegetatives überflüssiges Material ist wahrscheinlich keine gute feedstocks,
weil sie einen hohen Bruch von unabbaubar enthalten,
lignin.
Gegenwart Bestimmter Gifte
Bestimmte Medikamente (z.B. füttern Antibiotika, die in Tier benutzt werden, oder
spritzte in Tiere), füttern Sie Zusatzmittel, Pestizide, und Pflanzenvertilgungsmittel
haben Sie vielleicht ungünstige Wirkungen auf anaerobic-Bakteria insbesondere
der methanogens. zum Beispiel, lincomycin (häufig benutzte in
die Behandeln von Schweinen) und monensin (oft benutzte im Behandeln von Vieh) ist
zwei Antibiotika, die diese Bakteria verletzen werden, und sofort
halten Sie Methan-Produktion an.
Faktoren, die Digester Größe beeinflussen,
Digester Design verläßt sich im Grunde auf die Erhältlichkeit und die Art
von Verschwendung zum digester gefüttert zu werden, sowie die Menge von Gas
und/oder Dünger required. Large, den digesters generell entworfen werden,
nach dem Schaffen von System, das Zustände durch operiert,
Laboratorium analysis. Small, den Verdauung-Pflanzen generell entworfen werden,
basierte auf vergangenen Erfahrungen mit einem besonderen substrate.
Ein verschiedener Vorteil kleinen digesters über großen ist das
ihre Inhalte erfordern weniger kräftiges und weniger häufiges Rühren
(nur mehrere Zeiten pro Tag) Schaum-Zunahme zu verhindern und so
vergrößern Sie die Produktion von Biogas.
EIN Haupt Nachteil von
dieser digesters ist andererseits, daß ihr Operieren,
Temperaturen tendieren, öfter zu schwanken und zu ein viel größer
Grad.
Trotzdem, das Füttern eines Biogas-digester-- ohne Rücksicht auf seiner Größe-- keine
Anzahl von Individuen oder kombinierte feedstocks oder organische Materialien
werden Sie in der Produktion von Biogas resultieren so lang wie das
richtige Zustände existieren und werden ganz stabil behalten.
Diese Zustände
anfangs für Abwasser-Behandlung geforscht geworden, pflanzt ein und
in jüngster Zeit ist das Thema intensiver Untersuchung zu
den überflüssigen Management-Bedürfnissen von verschieden landwirtschaftlich entsprechend und
spezialisierte Industrien.
Art und Erhältlichkeit Rohen Überflüssigen Materials
Landwirtschaft-Übungen können die Quantitäten von Dünger verfügbar beeinflussen
für Verwendung im digester. zum Beispiel, Vieh in Weide-Willen
verstreuen Sie ihre Verschwendung über einem großen streifenden Gebiet und macht überflüssig
Sammlung difficult. Conversely, eine Herde, von der das meisten ausgibt, das
Tag in einem eingesperrten Gebiet (z.B., ein Korral) wird Verschwendung in einzahlen ein
konzentriertes Gebiet, beim Machen davon möglich, um Verschwendung mehr zu sammeln,
easily. Moreover, Dünger, der direkt im Feld eingezahlt wird, wird
enthalten Sie viel Erde wahrscheinlich oder knirschen Sie das sich schließlich verstopfen wird
der digester, und ist so für die Produktion von nicht geeignet
Biogas.
Die Menge von Dünger produzierte pro Tier pro Tag varies. Für
Beispiel, man erwartet vielleicht ungefähr sechs Pfund pro Tag von einem 1,000
schlagen Sie Rindfleisch oder Molkerei-Vieh und ungefähr neun oder 10 Pfund pro Tag
von 1,000 Pfund Grill-Hähnchen.
Remember, zugenommenes Gas,
Produktion ist direkt zur Menge von flüchtig verhältnismäßig
festen Körper in der rohen Verschwendung, die benutzt wird.
Unter optimalen Sammlung-Zuständen (d.h., wenn Tier eingesperrt wird,),
Sie bekommen:
4 Pfund Dünger pro 100-Pfund Schaf
80 Pfund Dünger pro 1,000-Pfund Molkerei-Vieh
60 Pfund Dünger pro 1,000-Pfund Rindfleisch-Vieh
10 Pfund Dünger pro 200-Pfund Schwein
45 Pfund Dünger pro 1,000-Pfund Pferd
0.2 Pfund Dünger pro 4-Pfund Geflügel-Schicht
Die Regel von Daumen hier ist, daß das überflüssige Material von zwei Erwachsenem
Vieh wird das Gas, das für das Kochen von Essen für erfordert wird, normalerweise liefern
eine Familie von four. Comparable, die Quantitäten anderer Verschwendung vielleicht produzieren,
etwas mehr oder etwas weniger Gas.
Wenn Sie das Verlassen auf der Verwendung einer bedeutungsvollen Menge betrachten,
von pflanzlicher Verschwendung in Ihrem digester müssen Sie wissen wenn solch
Material wird in den größten Quantitäten verfügbar sein.
zum Beispiel,
Wasser-Hyazinthe ist vielleicht verfügbare Jahr-Runde in einigen Klimas,
während Korn-Stroh oder andere Ernte-Rückstände höchst reichlich sein werden,
nur bei Ernte.
Welkte oder Sattelschlepper-trocknete, Vegetation erfordert vielleicht den Zusatz von Wasser
um optimale festen Körper-Konzentration beizubehalten.
Freshly-cut
junge Vegetation erfordert vielleicht weniger Verdünnung als schneiden Sie frisch älter
Pflanze-Material.
Organische beladende Rate
Die organische beladende Rate bezieht sich auf die Zahl, die erhalten wird, wenn das
Gewicht der flüchtigen festen Körper belud jeden Tag in den digester
wird vom Volumen des digester geteilt.
(" Flüchtige festen Körper "
bezieht sich auf den Teil von organischen materiellen festen Körper, die sein können,
digested. Der Rest der festen Körper sind fixed. Die festen festen Körper
und ein Teil der flüchtigen festen Körper ist nicht-degradable. Organisch
Material enthält vielleicht auch eine beträchtliche Menge von Wasser.)
Das Beladen von Rate ist ein wichtiger Parameter, weil es uns erzählt, das
Menge flüchtiger festen Körper, die jeden Tag in den digester gefüttert werden sollte.
Bei hohen beladenden Raten muß die Fütterung beinahe ununterbrochen sein
(vielleicht stündlich) . At niedrigere beladende Raten, das Biogas,
digester muß erst einmal pro Tag gefüttert werden.
Digesters werden entworfen, um zu bekommen und von 0.1 bis 0.4 zu behandeln
Pfund flüchtiger festen Körper pro kubischer Fuß von digester-Volumen.
Obwohl die eigentliche beladende Rate von der Art von Verschwendungen abhängt,
fütterte zum digester, 0.2 Pfund flüchtiger festen Körper pro kubischer Fuß,
von digester-Volumen (ungefähr 3 kg pro kubischer Meter) ist ein
häufig benutzter Design-Parameter.
, den Dies bedeutet, daß ein digester zu benutzte,
verarbeiten Sie hauptsächlich, Dünger sollte entworfen werden, um von 20 unterzubringen
zu 120 kubischen Füßen von digester-Volumen pro 1,000 Pfund von leben Sie
animal. (Die eigentliche Menge variiert von Spezies zu Spezies.)
Hier ist es wichtig zu erinnern, daß ein digester entworfen werden muß,
auf der Basis von der Menge von Verschwendung, die gesammelt werden kann,
und fütterte eigentlich zum digester, nicht auf der Quantität von Verschwendung,
produzierte.
Für Abbildung sind die folgenden Schätzungen nützlich:
1 Pfund flüchtiger festen Körper pro 200-Pfund Schwein pro Tag
1 Pfund flüchtiger festen Körper pro 1-Pfund Schaf pro Tag
0.04 Pfund flüchtiger festen Körper pro 4-Pfund Geflügel-Schicht pro Tag
6 Pfund flüchtiger festen Körper pro 1,000-Pfund Rindfleisch oder Molkerei-Vieh pro Tag
9 zu 10 Pfund flüchtigen festen Körper pro 1,000 Pfund Geflügel-Schicht
Der Prozentsatz von Wasser in Tier-Verschwendung auf einer Einheit-Volumen-Basis ist
um 75 bis 95 percent. der festen Körper in der Verschwendung, ungefähr 70
Prozente sind volatile. Percentage von Wasser in Gemüse und Pflanze
Verschwendungen variieren von 40 bis 95 Prozent.
Davon, der Prozentsatz von
flüchtige festen Körper variieren von 50 bis 95 Prozent.
Die Menge von
Biogas produzierte von Gemüse, und Pflanze-Verschwendung variiert weil
verschiedene Ernten haben das Unterscheiden Biomasse-Produktion-Raten.
Mit Zeit, dauernder Temperatur, und einem uniformen ankommenden substrate,
ein digester-Wille stabilize. Die Regeln von Daumen für keine
digester schließen ein:
1. Ankommende substrate 5 bis 12 prozentige totale festen Körper;
2. 0.2 zu 0.5 Pfund flüchtigen Säuren pro kubischer Fuß von digester
Volumen;
3. 1 zu 2 Pfund rohem Dünger pro kubischer Fuß von digester-Raum
pro Tag; und
4. 0.2 bis 1.0 Einheit-Volumen von Biogas produzierte pro Einheit-Volumen von
DIGESTER.
Die eigentliche Menge von Biogas, das produziert werden wird, kann bestimmt werden
durch Experimentieren unter Zuständen ähnlich zu jenen bei das
site. Eine sollte mit verschiedenen Arten von Verschwendung experimentieren, das
Menge von Wasser hat früher eine ankommende Verschwendung verdünnt und hat früher operiert
Temperatur, und das Füttern (das Beladen) Häufigkeit.
Eine Quelle potentieller Verwirrung im Bestimmen von digester-Größe ist
die Mittel, Gas-Produktion zu messen.
, Als das Lesen von Literatur auf,
Biogas-digesters, stellen Sie sicher, daß die Gas-Produktion unter Diskussion
ist in vergleichbarem units. Gas produziert in einem digester, ist Biogas,
von dem 50 bis 60 Prozent Methan sind; der Rest ist
Kohlenstoff-Dioxyd und andere Gase.
Biogas Volumen sind von verschieden
Methan volumes. Other, den Wege vom Quantifizieren von Gas einschließen,:
Gas
Volumen pro Volumen von digester, Gas-Volumen pro 1,000 Pfund von
lebendes Gewicht einer tierischen Spezies, Gas-Volumen pro Pfund von flüchtig
festen Körper fügten hinzu, und Gas-Volumen pro Pfund flüchtiger festen Körper
zerstörte.
Hydraulische Beibehaltung Time
Hydraulische Beibehaltung-Zeit (HRT) ist die durchschnittliche Anzahl von Tagen ein
Einheit-Volumen von substrate sollte im digester bleiben.
Put noch ein
Weg, HRT ist schon das Volumen von Material im digester
teilte durch die durchschnittliche Menge ankommenden täglichen feedstock, oder das
durchschnittliches Alter der digester-Inhalte.
, den Der HRT von 10 variieren wird,
zu 60 Tagen, und ist ein wichtiger Parameter, weil es beeinflußt,
die Tüchtigkeit des Biogas-digester.
Eng werden gesteuerte digesters den Durchschnitt ungefähr von 20 bis 25 Tagen ermitteln
Beibehaltung time. Shorter, von dem Beibehaltung-Zeiten das Risiko schaffen werden,
Niete, ein Zustand, aus wo aktive Biogas-Bakteria ausgewaschen werden,
vom digester bei zu jung ein Alter, beim Machen der Bevölkerung von,
Bakteria instabil und potentiell inaktiv.
Daily Umwandlung von
organisches Material zu Methan wird fortsetzen, pro Einheit zuzunehmen
Zunahme von Gewicht (d.h., Alter) von Bakterias bis zu einem bestimmten Punkt.
Danach wird Methan-Produktion pro Einheit-Gewicht abfallen (oder
Alter) von Bakterias.
Bemerken Sie, daß eine längere Beibehaltung-Zeit einen größeren digester erfordert, und
mehr Kapital für seine Konstruktion.
Recall aber, daß das
kleiner das Verdauung-Gefäß, das weniger Zeit das Methan-produzieren
Bakteria werden auf den verfügbaren substrate zu wirken haben und so das
wahrscheinlicher das Biogas-System machte Funktionsstörung ein.
Eine sollte
betrachten Sie all diese Faktoren vorsichtig vor dem Wählen eines Systems.
III. DESIGN VARIATIONEN
Es gibt zwei allgemeine Design-Merkmale von digesters:
Ladung
füttern Sie und ununterbrochener feed. , den Der Ladung-digester beladen wird, luftdicht verschlossene,
und nach einer Periode von Gas-Sammlung, leerte.
EIN Ladung-digester
können Sie im Grunde irgendein angemessen großer Container sein oder können Sie tanken das kann
würde gesiegelt und tailliert mit einem Mittel den biogas. zu sammeln Das
ununterbrochener Futter-digester bekommt substrate auf ein ununterbrochen oder
tägliche Basis mit einer ziemlich gleichwertigen Menge von Abwasser, die entfernt wird.
Es gibt viele mögliche Design-Variationen für ununterbrochenes Futter
digesters.
UNUNTERBROCHENES FUTTER DIGESTERS
Die Design-Variationen für ununterbrochenen Futter-digesters können geteilt werden
in vier verschiedene Arten: das indische Design, die Chinesen,
entwerfen Sie, die Abwasser-Behandlung-Pflanze, und der hybride design. Jedes
von diesen Arten, zusammen mit Preis und Konstruktion-Überlegungen,
wird in den Teilen beschrieben, die folgen.
Indisches Design
Der Inder, oder Khadi, Design (Zahl 2) wird auf dem Prinzip gegründet
ubg2x12.gif (600x600)
dieses Gas, das produziert wird, wird eine glockenförmige Kuppel heben, die oben gefunden wird, das
Verdauung vat. Substrate betritt eine Seite des digester und
verschiebt Abwasser aus der anderen Seite.
Als Gas wird produziert, es ist
sammelte unter der Kuppel und zwang es, sich zu erheben.
, den Die Kuppel herunterkommt,
als Gas aus dem digester in den Gas-Transport gezwungen wird,
Linien.
Chinesisch Design
Die Gas-Lagerung-Kammer im chinesischen Design typischerweise
hat eine feste Spitze (Zahl 3) . Substrate betritt eine Seite; Abwasser
ubg3x13.gif (600x600)
Ausgänge der andere side. Gas produzierte, sammelt sich unter der Kuppel an und
über dem Gefäß verschieben contents. Increases in Gas-Volumen
digester stellt in die Verlagerung zufrieden oder läuft über, Kammer.
Die Materialien, die in die Verlagerung-Kammer gezwungen werden, werden, durch
Tugend von Schwerkraft, versuchen Sie, zurück in den digester. zu fließen Das
versuchen Sie durch den verschobenen Alkohol, um zurück in die Verdauung zu fließen
Gefäß schafft den Druck, um das Gas in den Gas-Transport zu zwingen
line. Als das Gas wird benutzt, Materialien verschoben ins
Verlagerung-Kammer wird zurück ins Gefäß fließen.
Abwasser-Behandlung-Pflanze
Obwohl die Designs mit dem Behandeln von Abwasser assoziierten, oder industriell
Verschwendungen folgen den gleichen Grund Prinzipien vom Inder und chinesisch
Designs, sie sind viel komplexer und tüchtiger.
Das
digester-Inhalt wird entweder von Paddel oder Gas-recirculation gerührt.
Temperatur-Kontrollen sind viel strenger und digester
Inhalt sind vielleicht heated. , Das Abwasser geht die Pflanze hinaus und wird dicker gemacht
letztem disposal. Gas vorausgehend wird vom digester angezapft,
möglicherweise Druck, und gebraucht für das Heizen von Zwecken oder flackerte; es
wird vielleicht für Prozeß-Hitze im digester benutzt.
Die Abwasser-Behandlung
Pflanze-Prinzipien werden vielleicht auf einem viel kleineren Maßstab beschäftigt
mit niedrigeren Niveaus von Technologie.
Figure 4 Shows eine Hochtechnologie
ubg4x14.gif (600x600)
Abwasser-Behandlung-Pflanze.
Hybride Designs
Hybride digesters imitieren die Prinzipien, die in anderen Designs beschäftigt werden,
außer diesen Verdauung-Gefäßen passen Sie sich zum am wenigsten teuren an,
am bereitwilligsten verfügbare Konstruktion-Materialien.
, den Sie sein können,
baute von verfügbaren Stückchen-Materialien, plastische Taschen, oder deckte
troughs. EIN sehr einfaches Design ist die Ende-zu-Spitze, die von 55 schweißt ,-
Gallone Öl trommelt, um zu schaffen ein lang, verengen Sie sich, klein-Band ununterbrochen
füttern Sie digester. Mit hybridem digesters, Sorge muß genommen werden
um keine Konstruktion-Wirtschaft zu lassen digester-Tüchtigkeit ausgleichen oder
productivity. Figure 5 Shows eine niedrig-Technologie hybrider digester.
ubg5x16.gif (600x600)
Vergleich Ununterbrochenen Futters Digesters
Die kultivierteren Biogas-digesters erfordern geschickte Leute zu
bauen Sie, operieren Sie, und behalten Sie sie bei.
Such digesters werden wahrscheinlich sein
wirtschaftlicher durchführbar, wenn sie benutzt werden, um groß zu verarbeiten,
Quantitäten von waste. , Obwohl ein Hochtechnologie-digester macht,
produzieren Sie mehr Gas als den Inder beachtlich oder das
Chinesisch entwirft, es hat höheres Kapital und das Operieren von Preisen und
erfordert vorsichtiges Überwachen auf einer täglichen Basis.
Die indischen und chinesischen Designs sind zu weniger teuer und leichter
bauen Sie und operieren Sie, aber jene Nutzen werden ziemlich durch gekontert
ineffizientes Gas production. Moreover, Auslaufen wird vielleicht ein Problem
wenn die digesters nicht gut beibehalten werden.
Obwohl der Inder
Design produziert etwas mehr Gas als das chinesische Design, es ist
etwas teuerer und hat die hinzugefügten Aufrechterhaltung-Anforderungen
assoziierte mit der schwimmenden Kuppel.
ANWENDUNGEN
Biogas kann direkt als ein Brennstoff für das Kochen verbrannt werden und kann beleuchtet werden,
das Heizen, Wasser Pumpen, oder Korn Mahlen, und kann auch zu benutzt werden
betanken Sie Verbrennung engines. In größeren Anwendungen, wo schuppen, und
Fähigkeiten gewährleisten, Biogas kann unter Druck gesetzt werden und kann gelagert werden, reinigte
für Verkauf zu kommerziellen Gas-Lieferanten, oder konvertierte zu Elektrizität
und verkauft Gitter anzutreiben, um Höhepunkt-Energie-Bedürfnissen zu entsprechen.
Gas-Transport-Linien werden zur Gas-Sammlung-Kammer verbunden
vom digester (die schwimmende Kuppel des indischen Stil-digester).
Das Gas hat einen hohen Feuchtigkeit-Inhalt.
Es ist notwendig auszudenken ein
Weg, die Feuchtigkeit zu entfernen, bevor das Gas benutzt wird.
, zu dem ein Weg ist,
neigen Sie die Transport-Linie zurück zum digester damit das
Feuchtigkeit wird zurück die Linie entlang in den Tank fließen.
, Wenn dies ist,
nicht praktisch, es wird notwendig sein, eine Ölwanne zu installieren, oder Kammer,
in der Gas-Linie die Feuchtigkeit zu sammeln.
Biogas ist auch sehr zerstörend.
, den Es vielleicht gefährliche Mengen enthält,
von Wasserstoff-sulfide, ein giftiges feuergefährliches Gas, das produziert, ein
sehr zerstörende Säure wenn gemischt mit Wasser.
aus diesem Grund, Gas
Transport-Linien müssen Korrosion immun sein.
Polyvinyl Chlorid
(PVC) plastische Leitung ist eine gute Auswahl für Gas-Linien, weil es ist,
dauerhaft, Korrosion immun, und normalerweise ökonomisch.
Weil das
Gas ist so zerstörend, es hat vielleicht gereinigt zu werden, bevor es ist,
gebraucht, insbesondere in Motoren.
Während Biogas ein ausgezeichneter Brennstoff ist, hat es ein ganz niedrig
Energie-Wert für sein Volumen-- 500-600 Btus pro kubischer Fuß-- und das
setzen Sie in die Verteilung-Linien unter Druck, ist vielleicht niedrig.
Lamps, Herde, Kühlschränke,
und andere Vorrichtungen erfordern entworfen Düsenflugzeuge besonders
um den niedrigen Energie-Wert und das niedrige Gas pressure. Zu auszugleichen
stabilisieren Sie die Flamme auf einem cookstove zum Beispiel das Düsenflugzeug energisch
Keime das Biogas auf durch und aus dem Brenner.
Jets
kann entweder gekauft werden oder kann leicht von örtlich verfügbar gebaut werden
Materialien.
Die Menge von Methan, die täglich pro Haushalt erfordert wird, wird variieren.
Ungefähr wird 0.5 bis 1.0 kubischer Meter Biogas pro Familie erfordert
Mitglied für Essen-Vorbereitung allein, und ungefähr ein kubischer Meter von
Biogas wird pro 1,000 Pfund Tier produziert.
Meeting eine Familie
die kochenden Anforderungen von Mitglied dann erfordern zwei oder drei
gesunde Molkerei oder Rindfleisch schüchtert ein, oder acht bis 10 Schweine (das Wiegen von 150 zu
250 Pfund jedes), oder über 500 Hähnchen.
Die Menge von Verschwendung
Material, das von diesen Tieren produziert wird, variiert mit ihrer Gesundheit und
Nahrung und wird die Anzahl von Tieren beeinflussen, die erfordert wird.
Collecting
mehr als 30 bis 40 Pfund von Verschwendung täglich pro 1,000 Pfund von
lebendes Gewicht pro tierisch wird die Menge von Gas vergrößern, die produziert wird,
pro Tier.
Das Abwasser, das den digester am Ende der Verdauung verläßt,
Periode wird auf Ackerland viel als der unverdaute Dünger gestrichen, und so weiter,
ist, used. Research ist auf dem Benutzen des digester-Abwassers aufgeführt worden
Vieh zu füttern oder algal-Wuchs in Fisch-Teichen zu fördern,
wie in einigen chinesischen aquaculture-Installationen gemacht wird.
KONSTRUKTION-MATERIALIEN
Die Ausrüstung und die Materialien erforderten für digester-Konstruktion
verlassen Sie sich auf das Niveau von Technologie, das beschäftigt wird.
Die Grund Chinesen
Design erfordert Zement, Sand, Ton, Kalk, und Backsteine.
Sulfate-resistant
Zement sollte benutzt werden wenn verfügbar wegen des Korrosion verursachende Stoff
Natur vom Gas und dem slurry.
, den Das indische Design diese erfordert,
gleiche Materialien, plus irgendeines Schweißen und eiserne Arbeiten.
Das höher
Technologie-Designs erfordern vielleicht irgendeine bestimmte Maschinerie und eine Elektronik.
Das folgende wird Beispiele von den Arten und den Quantitäten verallgemeinert
von Materialien erforderte ähnliches großes Chinesisch zu bauen-oder
Indisch-Stil-digesters.
Eine Stütze Forschung Institut Veröffentlichung (1976) Berichte das folgende
Materialien für einen Indisch-Stil, 3-kubischer Meter digester der
sollen Sie genügendes Gas für die kochenden Bedürfnisse einer Familie produzieren
von sechs bis acht Mitgliedern:
* , den 9 Meter eisernes Laken galvanisierten,
* 3,200 kleine Konstruktion-Backsteine
* 25 50-kg Taschen von Zement
* 12 kubische Meter Sand
* verschiedene Winkel-Eisen, eiserne Leitungen, und so weiter
Der Khadhi und der Dorf Industrien Beauftragen in Bombay, Indien,
Listen (in Teil) die folgenden Materialien für einen 3-kubischen Meter
waagerechter digester:
* 2,870 Backsteine
* 3.2 kubische Meter Sand
* 1.9 kubische Meter von 1/2 " bis 3/4 " Stein
* 24 Taschen von Zement
* 7.5 Meter Laken-Stahl
* verschiedene Winkel-Eisen, Leitungen, beim Verstärken von Stäben.
Eine Mauerwerk-Mauer chinesischer Stil-digester von 8 kubische Meter Anrufen für:
* 400 kg von Zement
* 1,000 kg von Sand
* 1,000 Backsteine
* verschiedene plastische Rohre für Gas-Lieferung.
Kleinangelegt, können nonpermanent-digesters von Öl konstruiert werden
Trommeln oder gleichmäßig-unterstützte plastische Taschen.
Die oben erwähnten Materialien werden nur für Demonstration-Zwecke bedeutet.
Eigentliche Art und Quantität von Materialien, die erfordert werden, hängen von Design ab.
Aber, bemerkt, daß kleinere Biogas-digesters generell gebaut werden,
mit bereitwillig verfügbaren Materialien.
FÄHIGKEITEN ERFORDERTEN, ZU PRODUZIEREN UND EIN BIOGAS DIGESTER ZU OPERIEREN
Die Kerne der Sache eines digester können schöpferisch durch fähig angepaßt werden,
örtlicher craftspeople, der mit örtlich verfügbaren Materialien arbeitet.
Das chinesische Design erfordert die Fähigkeiten von einem fähigen mason. Das
Indisches Design erfordert die Fähigkeiten eines fähigen Maurers sowie
ein eiserner Arbeiter und ein Schweißer.
Kultiviertere digesters für größere Maßstab-Anwendungen erfordern
Klempner und electricians. Careful, die Planung erfordert wird,
dem Bauen von solchen Einrichtungen vorausgehend.
Sobald konstruiert hat, der digester erfordert die tägliche Aufmerksamkeit von ein
semiskilled individual. Jeden Tag müssen die digester gefüttert werden und
beunruhigte, und das Abwasser ordnte richtig von an. Ebenso wie ein Hausmeister
tendiert zu einer Herde von Tieren, das Individuum verantwortlich für
die digester müssen die betriebsbereiten Verfahren verstehen.
Dieses
Person muß nicht nur die physische Pflanze des digester 's beibehalten, aber
auch stellt sicher, daß der Gas-Transport füttert, und Gas-Verwendung-System
ist wirksam und in guter Reparatur.
PREISE
Preise für Konstruktion werden vom Niveau von Technologie regiert
beschäftigte. Sie schwanken von einigen Dollarn für digesters, der von gebaut wird,
bereitwillig verfügbares Stückchen zu einigen hundert Dollarn für ein klein
Familie, Chinesisch-Stil-digester, und von mehreren Hunderten von
Dollar für einen kleinangelegten Indisch-Stil-digester zu mehreren Hunderten
von Tausenden von Dollarn für eine großangelegte Bedienung.
EINE Regel
von Daumen für vergleichbaren großen digesters ist, daß der Chinesisch-Stil
digester kostet Seite das von einem " drum"-Stil indischer digester. EIN
kultiviertere digester werden drei Male wenigstens kosten der
von einem Indisch-Stil-digester vergleichbaren Volumens.
Eigentliche Preise verlassen sich auf die Erhältlichkeit von Ressourcen.
Large
Anzahlen Sattelschlepper-geschickter Arbeiter schlagen diese Konstruktion zum Beispiel vor
von einem Chinesisch-Stil-digester wäre ökonomischer.
Andererseits, obwohl ein Indisch-Stil-digester-Preise
anfangs zu konstruieren, ist es trotzdem tüchtiger,
erfordert weniger Aufrechterhaltung und produziert mehr Gas als einen Chinesisch-Stil
digester. Larger, kultiviertere digesters erfordern
merklich kostet höheres anfängliches Kapital als kleiner, weniger komplex
units. However, sie sind in Hinsicht auf der Gesamtsumme tüchtiger
Volumen von organischem Material, von dem pro Einheit-Volumen gehandhabt werden kann,
digester, und sie produzieren mehr Gas pro Einheit organischen Materials
handled. , einen gründlichen Preis zu machen Analyse eine muß in nehmen
Konto solch zerlegt als Inflation, Zinssätze, beim Operieren,
Preise, Aufrechterhaltung-Aufwendungen, wirtschaftliche Preise, und der Wert vom Ersetzen
konventionelle Brennstoffe (z.B., ölen Sie, Gas) mit Biogas.
TÜCHTIGKEIT
Die Menge von Biogas variiert von 30 zu beinahe 100 kubischen Füßen pro
1,000 Pfund lebenden Körper-Gewichtes.
Thus, es gibt kein universal
Formel, Biogas-Tüchtigkeit zu bestimmen.
zu machen damit, man muß betrachten
viele Faktoren.
Zum Beispiel variiert Biogas-Tüchtigkeit und hängt auf ab wie das
Biogas ist, used. Biogas pflanzt ein, benutzen Sie organische Verschwendungen der, wenn nicht
zu einem digester gefüttert, ist am besten bei gestrichen über Land oder bei schlechtesten
direkt burned. Obwohl direkte Verbrennung von Mist oder Gräsern
Erträge bei besten 10 Prozent der verfügbaren Energie, der Nährstoff,
Werte solcher Verschwendungen werden schwerwiegend reduziert.
Biogas Systeme geben nach
40 bis 50 Prozent, oder besser, vom thermalen Potential von organisch
Verschwendungen und gibt einen Dünger überlegener Qualität nach.
Composting
stellt ausgezeichneten Dünger ohne Gas bereit.
Other, viel mehr
kultivierte Verfahren sind auch für tüchtiger verfügbar
Entfernung von Energie von Verschwendung.
Überdies variiert Tüchtigkeit mit der Art von digester, das Operieren,
Zustände, und die Art von Material belud in den digester.
Total anderer Gleichgestellter, der Chinesisch-Stil-digester produziert ungefähr
Hälfte so viel Gas wie der Indisch-Stil-digester der dann
Erträge weniger als Hälfte vom Gas von kultivierterem units. Das
Chinesisch entwirft, das indische Design, und die Hochtechnologie entwirft,
beziehungsweise, geben Sie 0.2 bis 0.3, 0.5 bis 0.7, und 1.0 ungefähr nach
zu 2.0 Volumen von Biogas pro Volumen von digester.
Und, im allgemeinen,
digesters produzieren mehr Gas mit Geflügel-Verschwendung (ungefähr 100 oder damit
kubische Füße von Biogas pro 1,000 Pfund lebenden Geflügel-Gewichtes)
als sie mit Vieh-Verschwendung machen, (25 bis 30 kubische Füße pro 1,000
Pfund lebenden Vieh-Gewichtes).
Außer diesen Faktoren ist der Schlüssel zum Beibehalten von Tüchtigkeit zu
füttern Sie dem digester einen uniformen feedstock täglich, um eine Konstante beizubehalten,
beim Operieren von Temperatur, und die Inhalte regelmäßig zu beunruhigen.
AUFRECHTERHALTUNG-ANFORDERUNGEN
Biogas-digesters erfordern vorsichtige Aufrechterhaltung.
Operators sollte sein
verantwortlich für die folgenden Aufrechterhaltung-Aktivitäten:
* Daily Activities:
Sammeln Sie und bereiten Sie den feedstock vor, und
beladen es in den digester. Collect das flüssige Abwasser
vom digester. Es wird vielleicht über Feldern gestrichen, gebraucht zu
befruchten Fisch-Teiche, oder trockneten für spätere Verwendung.
* Periodic (bei regulären Intervallen) Aktivitäten:
Entfernen Sie das
digester Inhalte, einschließlich irgendwelcher festen Körper, die sich angesammelt haben,
beim Boden vom digester. wegen das
potentiell zerstörende Natur der digester-Inhalte
(slurry sowie Gas), überprüfen Sie alle Metall-Bestandteile von
der digester zu sehen, ob sie neu belegt werden müssen,
(z.B., die Metall-Kuppel des Indisch-Stil-digester).
* Occasional (bei unregelmäßigen oder seltenen Intervallen) Aktivitäten:
Check der digester, insbesondere Chinesisch-Stil,
digesters, für irgendein Gas leaks. Also, untersuchen Sie Bestandteile in
Hochtechnologie Einheiten wie Pumpen und Mixer der
erfordern gelegentliche Reparatur oder Ersatz.
Schließlich, das Hindern von Sand, Erde, und Kies, mit Mist zu mischen
als es gesammelt wird, und das Schützen der Kuppel des digester
mit einem Metall oder einem Asphalt-Überzug, wird Zeit dazwischen verlängern
Aufrechterhaltung.
IV. DAS VERGLEICHEN DER ALTERNATIVEN
AKTUELLE FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Biogas-Generation-Technologie
Umfangreiche Forschung setzt mit der verschieden Biogas-Generation fort
Pflanzen, die worldwide. Various Institutionen ganz und gar operieren, das
Welt führt Forschung zum Machen von maximaler Verwendung von das
Biogas produced. Dies bringt das Zusammenpassen von Energie mit sich, muß begasen
Produktion, und das Benutzen von Ausrüstung, die das Gas brennt oder konvertiert,
mehr efficiently. Additional Forschung wird mit digester-Designs fertig
und Design-Parameter; hier, Hitze-Verluste und das Beibehalten ein
adäquate, stabile Temperatur im digester ist von erst Interesse
zu Forschern in ihren Anstrengungen, Methan-Produktion zu maximieren.
Andere Forschung-Anstrengungen konzentrieren auf Verbesserungen in der Verwendung von
digester-Abwasser, maximalen Wuchs von Algen zu fördern, fischen Sie,
aquatische Vegetation, und Bauernhof-Tiere.
Das Konkurrieren Technologien
Kultiviertere und teure Biomasse-Umwandlung-Technologien
existieren Sie, um organisches Material zu Kohle zu konvertieren, Produzent-Gas,
rohes Öl, einfache Zucker, Alkohol, Plastiken, oder andere Chemikalien.
Pyrolyse, die vielleicht benutzt wird, um rohes Öl zu produzieren, zum Beispiel,
oder Destillation, die Äthyl-Alkohol nachgibt, sind Beispiele von
diese technologies. , in denen Diese Technologien eingeführt worden sind,
viele Entwicklungsländer, aber weitere Forschung wird vorher erfordert
sie können überall angewandt werden.
VERGLEICH VON TECHNOLOGIEN
Dieses Papier konzentriert sich auf biogasification als ein Mittel vom Produzieren
betanken Sie von Material, das ansonsten verschwendet werden könnte, oder das hat
nur eine einzelne Ende-Verwendung zum Beispiel als Dünger.
Die Alternative
Biomasse-Umwandlung-Technologien verbrennen rohe Verschwendung, um zu bekommen
befreien Sie davon und kompostiert, Destillation, beim Verbrennen von roher Verschwendung, um bereitzustellen,
Prozeß oder anderer Schlag, Vergasung, und Pyrolyse.
zu vergleichen
all diese Technologien, Sie müssen jede Technologie untersuchen
getrennt, das Wiegen seiner Vorteile und benachteiligt und das Nehmen
in Konto solch zerlegt als die Erhältlichkeit und der Preis von Kapital,
Energie-Preise, der verhältnismäßige Wert einer besonderen rohen Verschwendung,
und die Ende-Produkte, die es produziert, die Erhältlichkeit von Menschen und
materielle Ressourcen, und die Wirkung der Technologie auf das
environment. Die Diskussion unter Geschenken einige Beispiele von das
Arten von Faktoren, die Sie im Balancieren von einer Technologie betrachten müssen,
gegen noch ein.
Wenn das einzige Objektiv Verschwendung reduzieren sollte und rohe Verschwendung verbrennt, dürfen Sie
seien Sie eine gute Auswahl, vorausgesetzt es genug trocken ist, Luft-Verunreinigung,
wird kontrolliert und es gibt ein Mittel, dem ash. Eine loszuwerden
Nachteil vom Verbrennen von roher Verschwendung denn Beseitigung ist, daß es ist, ein
sehr ineffiziente Verwendung von Energie.
, den Die Energie produzierte, indem er brannte, ist
wasted. In einigen Situationen, das Machen des überflüssigen Materials einfach
Leuten, die es für das Kochen von Brennstoff benutzen können, verfügbar ist vielleicht ein mehr
wirksame Mittel von Beseitigung.
Und es hilft, zu sichern, daß das
heizen Sie, Energie wird gesetzt werden, um zu benutzen.
Das Kompostieren ist ein ausgezeichneter Weg, überflüssige Produkte zu werden ein
Ware-- Dünger-- einfach und wirtschaftlich.
ein Nachteil
vom Kompostieren ist, daß einige der Nährstoffe in der rohen Verschwendung--
insbesondere Stickstoff, Phosphor, und Kalium-- konvertieren Sie zu ein
begasen Sie, verdunsten Sie, und wird zur Atmosphäre verloren, oder sie filtern hinaus durch
durch den soil. Moreover das Kompostieren wird zum Produzieren begrenzt
nur Dünger.
Wenn Sie mehr mit roher Verschwendung machen wollen, als das Kompostieren, oder gerade
es loswerdend-- das ist, wenn Sie die Energie anschirren wollen,
vom rohen überflüssigen Material Brennstoffe oder andere Produkte zu produzieren--
Sie werden brauchen, zusätzliche Anlagen in Kapital zu machen, Materialien,
und labor. , Als wir in diesem Papier, ein Biogas-digester, gesehen haben,
Erträge sowohl ein Brennstoff-Gas als auch ein hoher Qualität Dünger.
Unlike
kompostierend, der Verdauung-Prozeß behält und glättet, verbessert das
nahrhafter Wert des originalen feedstock.
Mit biogasification,
rohe Verschwendungen können verdaut werden, und kamen zur Umgebung in zurück
die Form von Dünger und betankt, ohne die Umgebung zu erniedrigen.
Behalten Sie Verstand aber drinnen, daß die Ausrüstung (z.B., ein digester,
Systeme, Pumpen) notwendig für biogasification werden Sie generell
seien Sie teuerer als die Ausrüstung (z.B. stattete ein Fuhrwerk mit aus
ein Ladeprogramm, ein Dünger-Spachtel) notwendig für das Kompostieren.
Das Bleiben vier Biomasse-Umwandlung -Technologien-- Destillation,
kontrollierte das Brennen, um Prozeß oder andere Hitze bereitzustellen, Vergasung,
und Pyrolyse-- produzieren Sie gemeinschaftlich eine noch breitere Auswahl von
Produkte als biogasification.
Distillation roher Verschwendungen produziert
Zucker und Alkohol, zum Beispiel; gesteuertes Brennen produziert
heizen Sie zu, sagen Sie, ein boiler. Pyrolysis produziert biofuels wie
Kohle und rohes Öl; und Vergasung produziert noch ander
biofuels wie niedrig-und mittler-Schwung-Gas (oft rief Produzenten
Gas) . These vier Technologien unterscheiden sich hauptsächlich in ihr
Ausrüstung-Anforderungen (d.h., beim Abhängen von der Technologie, das
Hardware kann so einfach wie ein cookstove oder eine schlagfertige Erwiderung sein oder als kompliziert
als eine Destillation-Pflanze), in ihren Techniken (d.h., einige
Techniken sind komplexer als andere und resultieren in höher
Produkt gibt nach), und in Preisen.
In Summe, das Vergleichen von einer Biomasse-Umwandlung-Technologie mit noch ein
muß auf welchen Ende-Produkten gegründet werden, die Sie von der Technologie wollen,
enden Sie Produkt-Benutzer, wieviel Sie bereit auszugeben sind, verhältnismäßig,
Wirtschaften von Maßstab, Fähigkeit planiert, Erhältlichkeit roher Verschwendung
Materialien, Umwelt Wirkung, und viele andere Faktoren.
V. CHOOSING DIE TECHNOLOGIE DIREKT FÜR SIE
WIRTSCHAFTLICHE WIRKUNG
Wirtschaftswissenschaften sind ein bedeutender Faktor im Entscheiden ob oder nicht einzuführen
ein Biogas system. , die Wirtschaftswissenschaft so ein Systems zu bestimmen,
Sie müssen solche Faktoren als Erhältlichkeit und Preis betrachten
von Biogas (basierte auf BTU), Preis von Ausrüstung, Kapital kostet, Arbeit
Preise, Energie-availability/needs/cycles, materielle Erhältlichkeit,
und Preise, und erwartete Gewinne.
Remember auch zu zerlegen
in die Preis-Analyse-Inflation und die Kapitalisierung expenses. Alle
kosten Sie, werden Faktoren und die resultierende Analyse von Land zu variieren
Land.
SOCIAL/CULTURAL IMPACT
Bestimmte social/cultural-Fragen müssen adressiert werden.
zum Beispiel,
ist täglich überflüssige Behandlung akzeptabel oder tabu? Überdies, zu
seien Sie erfolgreich, eine Biogas-Technologie muß mit bestehenden Übungen einbinden:
Dose bestehende überflüssige Management-Übungen würden angepaßt, für
Beispiel, um einen digester und eine Abwasser-Beseitigung einzuschließen? Das, was passiert,
zum sehr Armen haben wer Vieh traditionell gesammelt
Mist frei für Brennstoff zu benutzen, wenn der Mist in einem digester benutzt wird,
und der Brennstoff steht jenen, die dafür bezahlen können, nur zur Verfügung?
Wer
Kontrollen die Verteilung des Gases in einem Gemeinde-System?
ERHÄLTLICHKEIT VON RESSOURCEN
Technische Mittel-Überlegungen schließen das Berücksichtigen ein das
Erhältlichkeit einer Konstante, hochwertige Versorgung organischen Materials,
die Eignung der Umgebungs Temperatur, die Erhältlichkeit,
von gut-Qualität-Wasser mit dem den feedstock zu verdünnen,
ob das Biogas, das produziert wird, effizient benutzt werden kann, und ob
der Raum ist für Abwasser-Beseitigung und usage. Moreover genügend,
denken Sie das Bedürfnis für eine Biogas-Pflanze daran wessen Konstruktion
und Bedienung verläßt sich auf die Erhältlichkeit von Kapital,
Personal (geschickt und semiskilled), und Materialien.
REGULIERUNGEN
Konsultieren Sie örtliche Beamte über irgendwelche örtlichen Regulierungen und Gesetze der
hindern Sie Sie vielleicht, zu bauen oder ein Biogas generator. Auf zu benutzen das
bestimmte Seite, einige Gesetze könnten in Ihrer Gunst funktionieren.
zum Beispiel,
die Regierungen einiger Entwicklungsländer stellen Anlage bereit
Anreize, Unterstützungen, oder niedrig-Zinsen leiht zu Leuten, zu denen wollen,
führen Sie ein Biogas plant. Such ein, den Regierungen aktiv verfolgen,
nationale Politik, die Abhängigkeit auf importierten Brennstoffen reduzieren würden,
und ermutigt deshalb die Produktion von Biogas als ein umweltsmäßig
sichere Brennstoff-Quelle.
ÖRTLICHE HERSTELLUNG
Chinesisch-und Indisch-Stil-Biogas-Generatoren können generell sein
gebauter in-Staat, weil Pflanze-Bestandteile normalerweise verfügbar sind,
locally. Certain Bestandteile d.h. die Kuppel und der Führer-Mechanismus
von einem indischen digester, kann auf einem größeren Maßstab hergestellt werden und
verkaufte zu Benutzern.
MAßSTAB VON PRODUKTION UND POTENTIELLEM MARKT
Leben-Bauern, die von Brennholz für das Kochen und das Heizen abhängen,
umfassen Sie einen beträchtlichen Prozentsatz von der Bevölkerung der Welt.
Obwohl Biogas-Generation wahrscheinlich, wenigstens zu ergänzen scheint,
ihre aktuelle Energie liefert, es gibt mehrere Gründe warum
Biogas ersetzt vielleicht kein Brennholz vollständig:
* rohe Verschwendung vom Gegenstück mehrerer Kühe wird erfordert
, den kochenden Bedürfnissen einer Familie zu entsprechen;
* , den beinahe alle der Biomasse-Umwandlung-Technologien erfordern,
Anlagen von Kapital normalerweise verfügbar nur zu einigem
Leute in Gesellschaft;
* , den kulturelle Normen vielleicht keine überflüssige Behandlung oder Gas erlauben,
Verwendung, oder begrenzt vielleicht Erhältlichkeit organischen Materials wenn
Tiere sind pastured lieber als sperrte ein; und
* Biogas Generation muß angenommen werden und muß gelernt werden, ein Prozeß
abhängig auf motivierte, kenntnisreiche Vergrößerung-Agenten
oder andere, von denen zu erfolgreichen Anwendungen zeigen können, das
Technologie, oder wer kann es wirksam demonstrieren.
SOURCES VON INFORMATIONEN AUF BIOGAS-PFLANZEN
Direktor, Gobar Gas Plan,
Khadi und Dorf Industrien Beauftragen
Gramodaya
Irla Straße, Abscheulicher Parle (Westen)
Bombay 400 056 INDIEN
Kopf von der Teilung von Erden-Wissenschaft und Landwirtschaftlicher Chemie
Indisches Landwirtschaftliches Forschung-Institut
Neu-Delhi 110 012 INDIEN
Bebauen Sie Information-Einheit
Direktorium von Vergrößerung
Ministerium von Landwirtschaft und Bewässerung
Neu-Delhi, INDIEN,
Gobar Gas Forschung-Station
Ajitmal, Etawah,
UTTAR PRADESH, INDIEN,
Direktor, Nationales Umwelt Ingenieurwesen-Forschung-Institut,
Welt-Gesundheit-Organisation
1211 Genf 27, die SCHWEIZ,
Wirtschaftliche und Gesellschaftliche Kommission für Asien und den Pazifik (ESCAP)
Teilung von Industrie, Unterbringung, und Technologie
Vereinigtes Nationen-Gebäude
Bangkok 2, THAILAND,
Bangladesch Akademie für Ländliche Entwicklung
COMILLA, BANGLADESCH,
Geeignete Technologie-Entwicklung-Organisation
Das Planen von Kommission
Regierung von Pakistan
ISLAMABAD, PAKISTAN,
CEMAT
Apartado 1160
Guatemala, GUATEMALA,
OLADE
Casilla 119
QUITO, EKUADOR,
Freiwillige in Technischer Hilfe (VITA)
1815 Norden Lynn St., Zimmerflucht 200,
ARLINGTON, VA 22209 USA
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