बायोगैस अपने मुख्य घटकों सहित गैसों का मिश्रण है। घर पर बायोगैस का उत्पादन
बायोगैस- बायोमास के मीथेन किण्वन से उत्पन्न गैस। बायोमास का अपघटन तीन प्रकार के जीवाणुओं के प्रभाव में होता है।
खाद्य श्रृंखला में, बाद के बैक्टीरिया पिछले वाले के अपशिष्ट उत्पादों पर भोजन करते हैं।
पहला प्रकार हाइड्रोलाइटिक बैक्टीरिया है, दूसरा एसिड बनाने वाला है, तीसरा मीथेन बनाने वाला है।
बायोगैस के उत्पादन में न केवल मिथेनोजेन वर्ग के बैक्टीरिया, बल्कि तीनों प्रजातियाँ शामिल हैं। किण्वन प्रक्रिया के दौरान, बायोवेस्ट से बायोगैस का उत्पादन किया जाता है। इस गैस का उपयोग नियमित प्राकृतिक गैस की तरह - हीटिंग और बिजली पैदा करने के लिए किया जा सकता है। इसे संपीड़ित किया जा सकता है, कार में ईंधन भरने के लिए उपयोग किया जा सकता है, संग्रहीत किया जा सकता है, पंप किया जा सकता है। संक्षेप में, स्वामी और पूर्ण स्वामी के रूप में, आपको अपना स्वयं का गैस कुआँ और उससे होने वाली आय प्राप्त होती है। अपनी स्वयं की स्थापना को अभी तक कहीं भी पंजीकृत करने की आवश्यकता नहीं है।
बायोगैस की संरचना और गुणवत्ता
50-87% मीथेन, 13-50% CO2, H2 और H2S की मामूली अशुद्धियाँ। CO2 से बायोगैस को साफ करने के बाद बायोमीथेन प्राप्त होता है; यह प्राकृतिक गैस का पूर्ण एनालॉग है, केवल मूल में अंतर है।
चूँकि केवल मीथेन ही बायोगैस से ऊर्जा की आपूर्ति करती है, इसलिए सलाह दी जाती है कि गैस की गुणवत्ता, गैस की उपज और गैस की मात्रा का वर्णन करके मीथेन को इसके मानकीकृत संकेतकों के साथ संदर्भित किया जाए।
गैसों की मात्रा तापमान और दबाव पर निर्भर करती है। उच्च तापमान के कारण गैस खिंचती है और मात्रा के साथ कैलोरी सामग्री कम हो जाती है, और इसके विपरीत। जैसे-जैसे आर्द्रता बढ़ती है, गैस की कैलोरी सामग्री भी कम हो जाती है। गैस आउटपुट को एक दूसरे के साथ तुलनीय बनाने के लिए, उन्हें सामान्य स्थिति (तापमान 0 सी, वायुमंडलीय दबाव 1 बार, सापेक्ष गैस आर्द्रता 0%) के साथ सहसंबंधित करना आवश्यक है। सामान्य तौर पर, गैस उत्पादन डेटा लीटर (एल) या घन मीटर मीथेन प्रति किलोग्राम कार्बनिक शुष्क पदार्थ (ओडीएम) में व्यक्त किया जाता है; यह ताज़ा सब्सट्रेट के घन मीटर में बायोगैस के घन मीटर के डेटा की तुलना में कहीं अधिक सटीक और स्पष्ट है।
बायोगैस उत्पादन के लिए कच्चा माल
बायोगैस उत्पादन के लिए उपयुक्त जैविक कचरे की सूची: खाद, पक्षी की बीट, अनाज और चाक डिस्टिलरी स्टिलेज, बेकार अनाज, चुकंदर का गूदा, मल कीचड़, मछली और वध की दुकानों से अपशिष्ट (रक्त, वसा, आंत, बेंत), घास, घरेलू कचरा, अपशिष्ट डेयरियां - नमकीन और मीठा मट्ठा, बायोडीजल उत्पादन अपशिष्ट - रेपसीड से बायोडीजल के उत्पादन से तकनीकी ग्लिसरीन, जूस उत्पादन अपशिष्ट - फल, बेरी, सब्जी का गूदा, अंगूर पोमेस, शैवाल, स्टार्च और गुड़ उत्पादन अपशिष्ट - गूदा और सिरप, आलू प्रसंस्करण अपशिष्ट, चिप उत्पादन - छिलके, खाल, सड़े हुए कंद, कॉफी का गूदा।
खेत पर उपयोगी बायोगैस की गणना
बायोगैस की उपज शुष्क पदार्थ की मात्रा और प्रयुक्त कच्चे माल के प्रकार पर निर्भर करती है। एक टन मवेशी खाद से 60% मीथेन सामग्री के साथ 50-65 m3 बायोगैस, 70% तक मीथेन सामग्री वाले विभिन्न प्रकार के पौधों से 150-500 m3 बायोगैस उत्पन्न होती है। बायोगैस की अधिकतम मात्रा - 87% तक मीथेन सामग्री के साथ 1300 एम3 - वसा से प्राप्त की जा सकती है।
सैद्धांतिक (भौतिक रूप से संभव) और तकनीकी रूप से व्यवहार्य गैस उत्पादन के बीच अंतर किया जाता है। 1950-1970 के दशक में, तकनीकी रूप से संभव गैस उपज सैद्धांतिक का केवल 20-30% थी। आज, कच्चे माल (अल्ट्रासोनिक या तरल कैविटेटर) और अन्य उपकरणों के कृत्रिम क्षरण के लिए एंजाइम, बूस्टर और अन्य उपकरणों का उपयोग पारंपरिक संयंत्र में बायोगैस उपज को 60% से 95% तक बढ़ाना संभव बनाता है।
बायोगैस गणना में, शुष्क पदार्थ (डीएम या अंग्रेजी टीएस) या शुष्क अवशेष (सीओ) की अवधारणा का उपयोग किया जाता है। बायोमास में मौजूद पानी स्वयं गैस का उत्पादन नहीं करता है।
व्यवहार में 1 किलोग्राम शुष्क पदार्थ से 300 से 500 लीटर बायोगैस प्राप्त होती है।
किसी विशिष्ट कच्चे माल से बायोगैस उपज की गणना करने के लिए, प्रयोगशाला परीक्षण करना या संदर्भ डेटा को देखना आवश्यक है, और फिर वसा, प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट की सामग्री निर्धारित करना आवश्यक है। उत्तरार्द्ध का निर्धारण करते समय, तेजी से नष्ट होने वाले (फ्रुक्टोज, चीनी, सुक्रोज, स्टार्च) और मुश्किल से विघटित होने वाले पदार्थों (सेलूलोज़, हेमिकेलुलोज, लिग्निन) के प्रतिशत का पता लगाना महत्वपूर्ण है।
पदार्थों की सामग्री निर्धारित करने के बाद, आप प्रत्येक पदार्थ के लिए अलग से गैस उपज की गणना कर सकते हैं और फिर इसे जोड़ सकते हैं। जब बायोगैस को खाद के साथ जोड़ा गया था (ग्रामीण क्षेत्रों में यह स्थिति आज भी जारी है - मैंने टैगा क्षेत्रीय केंद्र, वेरखोवाज़े, वोलोग्दा क्षेत्र में पूछा), "पशु इकाई" की अवधारणा का उपयोग किया गया था। आज, जब उन्होंने मनमाने जैविक कच्चे माल से बायोगैस का उत्पादन करना सीख लिया है, तो यह अवधारणा दूर हो गई है और इसका उपयोग बंद हो गया है।
लेकिन, कचरे के अलावा, बायोगैस का उत्पादन विशेष रूप से उगाई गई ऊर्जा फसलों से किया जा सकता है, उदाहरण के लिए सिलेज मकई या सिल्फ़ियम, साथ ही शैवाल से। गैस उत्पादन 1 टन से 500 m3 तक पहुंच सकता है।
लैंडफिल गैस बायोगैस के प्रकारों में से एक है। इसे नगर निगम के घरेलू कचरे से लैंडफिल में प्राप्त किया जाता है।
बायोगैस के उपयोग में पर्यावरणीय पहलू
बायोगैस उत्पादन वातावरण में मीथेन उत्सर्जन को रोकने में मदद करता है। मीथेन का ग्रीनहाउस प्रभाव CO2 मिश्रण से 21 गुना अधिक मजबूत होता है और यह 12 वर्षों तक वातावरण में रहता है। मीथेन के प्रसार को रोकना और सीमित करना ग्लोबल वार्मिंग को रोकने का सबसे अच्छा अल्पकालिक तरीका है। यहीं पर, अनुसंधान के चौराहे पर, विज्ञान का एक और क्षेत्र उभरता है जिस पर अब तक बहुत कम शोध हुआ है।
प्रसंस्कृत खाद, स्टिलेज और अन्य अपशिष्ट का उपयोग कृषि में उर्वरक के रूप में किया जाता है। इससे रासायनिक उर्वरकों का उपयोग कम होता है और भूजल पर भार कम होता है।
बायोगैस उत्पादन
यहां औद्योगिक और हस्तशिल्प प्रतिष्ठान हैं।
मशीनीकरण, हीटिंग सिस्टम, समरूपीकरण और स्वचालन की उपस्थिति में औद्योगिक प्रतिष्ठान कारीगरों से भिन्न होते हैं। सबसे आम औद्योगिक विधि डाइजेस्टर में अवायवीय पाचन है।
एक विश्वसनीय बायोगैस संयंत्र में आवश्यक भाग होने चाहिए:
समरूपीकरण टैंक;
ठोस (तरल) कच्चे माल का लोडर;
रिएक्टर ही;
हिलाने वाले;
गैस धारक;
पानी और ताप मिश्रण प्रणाली;
गैस प्रणाली;
पम्पिंग स्टेशन;
विभाजक;
डिवाइसेज को कंट्रोल करें;
सुरक्षा व्यवस्था.
बायोगैस उत्पादन संयंत्र की विशेषताएं
एक औद्योगिक संयंत्र में, अपशिष्ट (कच्चा माल) को समय-समय पर पंपिंग स्टेशन या लोडर का उपयोग करके रिएक्टर में डाला जाता है। रिएक्टर मिक्सर से सुसज्जित एक गर्म और इंसुलेटेड प्रबलित कंक्रीट टैंक है।
लाभकारी बैक्टीरिया रिएक्टर में "जीवित" रहते हैं और अपशिष्ट पर फ़ीड करते हैं। बैक्टीरिया का अपशिष्ट उत्पाद बायोगैस है। जीवाणुओं के जीवन को बनाए रखने के लिए, फ़ीड - अपशिष्ट की आपूर्ति, 35 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना और समय-समय पर मिश्रण करना आवश्यक है। परिणामी बायोगैस एक भंडारण सुविधा (गैस धारक) में जमा हो जाती है, फिर एक शुद्धिकरण प्रणाली से गुजरती है और उपभोक्ताओं (बॉयलर या विद्युत जनरेटर) को आपूर्ति की जाती है। रिएक्टर हवा की पहुंच के बिना संचालित होता है, व्यावहारिक रूप से सीलबंद और गैर-खतरनाक है।
कुछ प्रकार के कच्चे माल को उनके शुद्ध रूप में किण्वित करने के लिए एक विशेष दो-चरणीय तकनीक की आवश्यकता होती है।
उदाहरण के लिए, पारंपरिक रिएक्टर में पक्षियों की बीट और अल्कोहल के अवशेष को बायोगैस में संसाधित नहीं किया जाता है। ऐसे कच्चे माल को संसाधित करने के लिए एक अतिरिक्त हाइड्रोलिसिस रिएक्टर की आवश्यकता होती है। यह आपको अम्लता के स्तर को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, इसलिए एसिड या क्षार की मात्रा में वृद्धि के कारण बैक्टीरिया नहीं मरते हैं।
किण्वन प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारक:
तापमान;
पर्यावरणीय आर्द्रता;
पीएच स्तर;
अनुपात सी:एन:पी;
कच्चे माल के कणों का सतह क्षेत्र;
सब्सट्रेट आपूर्ति आवृत्ति;
पदार्थ जो प्रतिक्रिया को धीमा कर देते हैं;
उत्तेजक अनुपूरक.
बायोगैस का अनुप्रयोग
बायोगैस का उपयोग बिजली, गर्मी या भाप पैदा करने के लिए ईंधन के रूप में या वाहन ईंधन के रूप में किया जाता है। बायोगैस संयंत्रों का उपयोग खेतों, पोल्ट्री फार्मों, डिस्टिलरी, चीनी कारखानों, मांस प्रसंस्करण संयंत्रों में उपचार सुविधाओं के रूप में किया जा सकता है, और एक विशेष मामले के रूप में वे एक पशु चिकित्सा और स्वच्छता संयंत्र की जगह भी ले सकते हैं, जहां मांस उत्पादन के बजाय बायोगैस में पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है। अस्थि चूर्ण।
लगातार बढ़ती हैगैस की कीमतें, राजनीतिक अस्थिरता की पृष्ठभूमि के खिलाफ संरचनात्मक संकट और बाजार की अटकलों ने विभिन्न उद्योगों से कचरे के उपयोग के माध्यम से कृत्रिम रूप से गैस उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए एक प्रेरणा के रूप में कार्य किया। दो दशकों से अधिक का तीव्र विकासबायोगैस उद्योग शक्तिशाली हो गया है, और इंजीनियरों ने विकेंद्रीकृत तरीके से बायोवेस्ट से पर्याप्त ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए तकनीकी रूप से अच्छे समाधान विकसित किए हैं।आज जर्मनी में 7,000 से अधिक क्षमता वाले बायोगैस संयंत्र हैं500 किलोवाट/घंटा से 2 मेगावाट/घंटा तक।बायोगैस का उत्पादन किया जाता हैबायोगैस संयंत्र जहां भी बायोवेस्ट उपलब्ध है याऊर्जावान रूप से मूल्यवान पादप कच्चे माल।
बायोगैस क्या है?
बायोगैस - अवायवीय सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रक्रिया (मीथेन किण्वन) के परिणामस्वरूप कार्बनिक मूल के पदार्थों के प्राकृतिक अपघटन के दौरान प्राप्त ज्वलनशील गैस मिश्रण का एक सामान्यीकृत नाम। यह सुनिश्चित करने के लिए कि अपघटन प्रक्रिया हजारों वर्षों तक नहीं चलती, बल्कि दिनों में गणना की जाती है, कई प्रकार के जीवाणुओं के जीवन के लिए सबसे अनुकूल परिस्थितियाँ बनाई जाती हैं।बैक्टीरिया के लिए रहने का तापमान और "भोजन" सावधानीपूर्वक तैयार किया जाता है। वह मिश्रण जिसे बायोरिएक्टर में लोड किया जाता है, कहलाता है बायोसब्सट्रेट. बायोसब्सट्रेट में अक्सर खाद और कटा हुआ मकई सिलेज (बाएं चित्र) का मिश्रण होता है।
आज के बायोगैस संयंत्र तेजी से घरेलू जैविक कचरे के पुनर्चक्रण के उद्देश्य से डिज़ाइन किए जा रहे हैं, इसलिए बायोगैस संयंत्र के लिए बायोसब्सट्रेट की संरचना को व्यक्तिगत रूप से चुना जाता है।
बायोगैस रिलीज की प्रक्रिया को किण्वक में एक छोटी खिड़की के माध्यम से देखा जा सकता है।
बायोगैस संयंत्र के अंदर रासायनिक परिवर्तनों की प्रक्रिया निम्नलिखित चित्र में परिलक्षित होती है:
सुचारू रूप से चलने वाले बायोसब्सट्रेट की सतह पर छोटे बुलबुले बायोगैस हैं।
बायोगैस- यह हमेशा अन्य उप-उत्पाद गैसों के साथ मीथेन का मिश्रण होता है।बायोगैस की संरचना में शामिल हैं:
बायोगैस संयंत्र द्वारा उपयोग किए जाने वाले बायोसब्सट्रेट के लिए कार्बनिक घटकों के प्रकार के आधार पर, बायोगैस की संरचना भिन्न हो सकती है, मीथेन का प्रतिशत अधिक या कम हो सकता है।
चूंकि बायोगैस का 2/3 भाग मीथेन से बना होता है, एक ज्वलनशील गैस जो प्राकृतिक गैस का आधार बनती है, इसका ऊर्जा मूल्य (दहन की विशिष्ट गर्मी) प्राकृतिक गैस के ऊर्जा मूल्य का 60-70% या लगभग 7000 किलो कैलोरी प्रति वर्ग मीटर है। 3 . 1 मी के बराबर 3 बायोगैस में 700 ग्राम ईंधन तेल और 1.7 किलोग्राम जलाऊ लकड़ी हो सकती है।
तुलना के लिए:
- मवेशियों का एक सिर प्रति वर्ष 300-500 m3 बायोगैस का उत्पादन करता है
- एक हेक्टेयर मैदानी घास - प्रति वर्ष 6000-8000 m3 बायोगैस
- एक हेक्टेयर चारा चुकंदर - प्रति वर्ष 8000-12000 मीटर 3 बायोगैस
बायोगैस का उपयोग क्यों करें?
उच्च ऊर्जा लागत की स्थितियों में, और दूसरी ओर, कृषि और मानव गतिविधि से जैविक कचरे की बढ़ती मात्रा (बस इतना ही) नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत), बीइओगैस एक महत्वपूर्ण उत्पाद है - जैसे वैकल्पिक ऊर्जा. बायोगैस संयंत्र का सबसे महत्वपूर्ण कार्य- यह ऊर्जा सुरक्षा की गारंटीदोनों व्यक्तिगत उत्पादन (सुअर फार्म, ग्रीनहाउस, अन्न भंडार), और छोटी बस्तियों के पैमाने पर - एक प्रमुख जीवन समर्थन सुविधा जो सभी निवासियों को बिजली और गर्मी की पूर्ण विकेन्द्रीकृत आपूर्ति सुनिश्चित करेगी। यूक्रेन के विकास की आज की संकटपूर्ण परिस्थितियों में यह कारक विशेष रूप से मजबूत हो गया है।
बायोगैस संयंत्र का क्या लाभ है?
- गरम।जब कोजेनरेटर इंजन जिसमें बायोगैस जलाया जाता है, ठंडा हो जाता है, तो गर्म पानी के रूप में गर्मी उत्पन्न होती है। गर्म पानी का उपयोग लोगों और जानवरों वाले कमरों को गर्म करने, ग्रीनहाउस और स्विमिंग पूल को गर्म करने के लिए किया जाता है।
- बिजली. स्वतंत्र और गारंटीकृत स्रोत। कोई रोलिंग ब्लैकआउट नहीं. आंतरिक दहन इंजन में गैस का दहन विद्युत जनरेटर के शाफ्ट को चलाता है, जिससे बिजली पैदा होती है। एक एम3 बायोगैस से लगभग 2 किलोवाट बिजली पैदा की जा सकती है।
- प्राकृतिक गैस. आधुनिक बायोगैस संयंत्र तेजी से बायोगैस शुद्धिकरण के लिए मॉड्यूल से सुसज्जित हैं। कई तकनीकी परिचालनों के परिणामस्वरूप, मीथेन सामग्री 90% तक बढ़ जाती है, और उप-उत्पाद गैसें हटा दी जाती हैं। बायोगैस मानक प्राकृतिक गैस के रूप में विकसित हो गई है और इसका उपयोग घरेलू उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है।
- जैविक खाद. बायोसब्सट्रेट, इसमें से गैस निकालने और इसे बैक्टीरिया से उपचारित करने के बाद, एक पर्यावरण अनुकूल, नाइट्रेट, खरपतवार के बीज और रोगजनक माइक्रोफ्लोरा से रहित तरल उर्वरक है।
- पर्यावरणीय समस्याओं का समाधान. खाद निपटान. बायोगैस संयंत्र शहरों में अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों, ग्रामीण क्षेत्रों में खेतों, पोल्ट्री फार्मों और मांस प्रसंस्करण संयंत्रों में स्थापित किए जाते हैं ताकि ऊर्जा स्वतंत्रता सुनिश्चित की जा सके, उत्पादन अपशिष्ट से बिजली और गर्मी पैदा की जा सके।
बायोगैस उत्पादन वातावरण में मीथेन उत्सर्जन को रोकने, रासायनिक उर्वरकों के उपयोग को कम करने और भूजल प्रदूषण के खतरे को खत्म करने में मदद करता है।
यूक्रेनी अर्थव्यवस्था के लिए सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि बायोगैस जैविक कचरे के प्रसंस्करण से एक उप-उत्पाद है; बायोगैस के उत्पादन के लिए कच्चे माल ज्यादातर उद्यम में पहले से ही उपलब्ध हैं, इसे खरीदने की कोई आवश्यकता नहीं है।
बायोगैस संयंत्र कैसे काम करता है? - बर्बादी पर!
निम्नलिखित कच्चे माल का उपयोग किया जाता है: कृषि अपशिष्ट (खाद, पशुधन फार्मों और परिसरों से मल, फसल अपशिष्ट (साइलेज)), बूचड़खाने का अपशिष्ट, खाद्य उद्योग का अपशिष्ट (स्टिलेज, गूदा), नगरपालिका सीवेज अपशिष्ट। बायोगैस उत्पादन की लागत केवल उपकरण और रखरखाव की परिचालन लागत से जुड़ी होगी। प्रत्यक्ष लाभ में उच्च गुणवत्ता वाले जैविक उर्वरकों के उत्पादन के कारण गर्मी, बिजली और खनिज उर्वरकों पर लागत बचत शामिल होगी।
ऐसे प्रतिष्ठानों की अनुपस्थिति में, अपशिष्ट निपटान उद्यमों के लिए एक बड़ा सिरदर्द है, कचरे को हटाने और निपटान के लिए बड़ी वित्तीय और श्रम लागत है, लेकिन कचरे का उपयोग और कार्यान्वित बायोगैस स्थापना इस समस्या को पूरी तरह से हल करती है, साथ ही यह उद्यम को प्रदान करती है और बिजली, गैस और गर्मी के साथ आस-पास की बस्तियाँ।
एक जानवर (मवेशी) से आप लगभग 400 - 500 m3 बायोगैस प्राप्त कर सकते हैं। ऊर्जा संयंत्रों का उपयोग करते समय, प्रति हेक्टेयर 6,000 से 12,000 (मकई सिलेज/चारा चुकंदर) एम3 बायोगैस प्राप्त करना संभव है। बायोगैस के 1 एम3 से, मीथेन सामग्री के आधार पर, आप 1.5 से 2.2 किलोवाट तक बिजली उत्पन्न कर सकते हैं।
छोटे बायोगैस संयंत्रों का उपयोग करना उचित है जहां कच्चा माल प्राप्त करना और परिणामी उत्पादों का पूरी तरह से उपयोग करना संभव है। जहां गर्मी, भाप, बिजली या ठंड की आवश्यकता होती है वहां प्रतिष्ठानों का सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है। आमतौर पर बायोगैस संयंत्रों के लिए कच्चा माल पर्याप्त मात्रा में उपलब्ध होता हैअपशिष्ट जल उपचार संयंत्र, कचरा ढेर, सुअर फार्म, पोल्ट्री फार्म, गौशाला - यह सब नवीकरणीय ऊर्जा है। इस ऊर्जा का उपयोग स्कूलों, चिकित्सा संस्थानों, स्विमिंग पूल, नगरपालिका थर्मल पावर प्लांट, होटल और हॉस्टल, कारखानों और कारखानों में किया जाता है।
बायोगैस उत्पादन तकनीक. आधुनिक पशुधन प्रजनन परिसर उच्च उत्पादन संकेतक सुनिश्चित करते हैं। उपयोग किए गए तकनीकी समाधान परिसरों के परिसर में वर्तमान स्वच्छता और स्वच्छता मानकों की आवश्यकताओं का पूरी तरह से अनुपालन करना संभव बनाते हैं।
हालाँकि, बड़ी मात्रा में तरल खाद एक ही स्थान पर केंद्रित होने से परिसर से सटे क्षेत्रों की पारिस्थितिकी के लिए महत्वपूर्ण समस्याएं पैदा होती हैं। उदाहरण के लिए, ताजा सुअर खाद और गोबर को खतरनाक वर्ग 3 अपशिष्ट के रूप में वर्गीकृत किया गया है। पर्यावरणीय मुद्दे पर्यवेक्षी अधिकारियों के नियंत्रण में हैं, और इन मुद्दों पर विधायी आवश्यकताएं लगातार अधिक कठोर होती जा रही हैं।
बायोकॉम्प्लेक्स तरल खाद के निपटान के लिए एक व्यापक समाधान प्रदान करता है, जिसमें आधुनिक बायोगैस संयंत्रों (बीजीयू) में त्वरित प्रसंस्करण शामिल है। प्रसंस्करण प्रक्रिया के दौरान, कार्बनिक पदार्थों के अपघटन की प्राकृतिक प्रक्रिया गैस की रिहाई के साथ त्वरित मोड में होती है जिसमें शामिल हैं: मीथेन, सीओ 2, सल्फर, आदि। केवल परिणामी गैस को वायुमंडल में नहीं छोड़ा जाता है, जिससे ग्रीनहाउस प्रभाव होता है, बल्कि इसे विशेष गैस जनरेटर (सह-उत्पादन) इकाइयों में भेजा जाता है जो विद्युत और तापीय ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।
बायोगैस - ज्वलनशील गैस, बायोमास के अवायवीय मीथेन किण्वन के दौरान बनता है और इसमें मुख्य रूप से मीथेन (55-75%), कार्बन डाइऑक्साइड (25-45%) और हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया, नाइट्रोजन ऑक्साइड और अन्य की अशुद्धियाँ (1% से कम) शामिल होती हैं।
बायोमास का अपघटन रासायनिक और भौतिक प्रक्रियाओं और बैक्टीरिया के 3 मुख्य समूहों की सहजीवी जीवन गतिविधि के परिणामस्वरूप होता है, जबकि बैक्टीरिया के कुछ समूहों के चयापचय उत्पाद एक निश्चित क्रम में अन्य समूहों के खाद्य उत्पाद होते हैं।
पहला समूह हाइड्रोलाइटिक बैक्टीरिया है, दूसरा एसिड बनाने वाला है, तीसरा मीथेन बनाने वाला है।
बायोगैस उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में जैविक कृषि-औद्योगिक या घरेलू अपशिष्ट और पौधों के कच्चे माल दोनों का उपयोग किया जा सकता है।
बायोगैस उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे आम प्रकार के कृषि अपशिष्ट हैं:
- सुअर और मवेशी का गोबर, मुर्गी का कूड़ा;
- मवेशी परिसरों की भोजन तालिका से अवशेष;
- सब्जी में सबसे ऊपर;
- अनाज और सब्जियों, चुकंदर, मक्का की घटिया फसल;
- गूदा और गुड़;
- आटा, खर्चा हुआ अनाज, छोटा अनाज, रोगाणु;
- शराब बनानेवाला अनाज, माल्ट स्प्राउट्स, प्रोटीन कीचड़;
- स्टार्च और सिरप उत्पादन से अपशिष्ट;
- फल और सब्जी पोमेस;
- सीरम;
- वगैरह।
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कच्चे माल का स्रोत |
कच्चे माल का प्रकार |
प्रति वर्ष कच्चे माल की मात्रा, एम3 (टन) |
बायोगैस की मात्रा, एम3 |
| 1 दूध देने वाली गाय | अस्वच्छ तरल खाद | ||
| 1 मोटा सुअर | अस्वच्छ तरल खाद | ||
| 1 मोटा बैल | कूड़ा ठोस खाद | ||
| 1 घोड़ा | कूड़ा ठोस खाद | ||
| 100 मुर्गियां | सूखी बूंदें | ||
| 1 हेक्टेयर कृषि योग्य भूमि | ताजा मकई सिलेज | ||
| 1 हेक्टेयर कृषि योग्य भूमि | मीठे चुक़ंदर | ||
| 1 हेक्टेयर कृषि योग्य भूमि | ताजा अनाज साइलेज | ||
| 1 हेक्टेयर कृषि योग्य भूमि | ताजा घास सिलेज |
एक बायोगैस संयंत्र (बीजीयू) के भीतर बायोगैस का उत्पादन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सब्सट्रेट्स (अपशिष्ट के प्रकार) की संख्या एक से दस या अधिक तक भिन्न हो सकती है।
कृषि-औद्योगिक क्षेत्र में बायोगैस परियोजनाएं निम्नलिखित विकल्पों में से एक के अनुसार बनाई जा सकती हैं:
- एक अलग उद्यम से कचरे से बायोगैस का उत्पादन (उदाहरण के लिए, एक पशुधन फार्म से खाद, एक चीनी कारखाने से खोई, एक आसवनी से अवशेष);
- विभिन्न उद्यमों के अपशिष्ट पर आधारित बायोगैस उत्पादन, एक अलग उद्यम या एक अलग स्थित केंद्रीकृत बायोगैस संयंत्र से जुड़ी परियोजना के साथ;
- अलग-अलग स्थित बायोगैस संयंत्रों में ऊर्जा संयंत्रों के प्राथमिक उपयोग के साथ बायोगैस उत्पादन।
बायोगैस के ऊर्जा उपयोग का सबसे आम तरीका मिनी-सीएचपी के हिस्से के रूप में गैस पिस्टन इंजन में दहन है, जिससे बिजली और गर्मी पैदा होती है।
वहाँ हैं बायोगैस स्टेशनों की तकनीकी योजनाओं के लिए विभिन्न विकल्प- प्रयुक्त सबस्ट्रेट्स के प्रकार और संख्या के आधार पर। प्रारंभिक तैयारी का उपयोग, कुछ मामलों में, बायोरिएक्टर में कच्चे माल के अपघटन की दर और डिग्री में वृद्धि हासिल करना संभव बनाता है, और इसके परिणामस्वरूप, बायोगैस की कुल उपज में वृद्धि होती है। विभिन्न गुणों वाले कई सब्सट्रेट्स का उपयोग करने के मामले में, उदाहरण के लिए, तरल और ठोस अपशिष्ट, उनका संचय और प्रारंभिक तैयारी (अंशों में पृथक्करण, पीसना, गर्म करना, समरूपीकरण, जैव रासायनिक या जैविक उपचार, आदि) अलग से किया जाता है, जिसके बाद बायोरिएक्टरों में आपूर्ति करने से पहले उन्हें या तो मिश्रित किया जाता है, या अलग-अलग धाराओं में आपूर्ति की जाती है।
एक विशिष्ट बायोगैस संयंत्र के मुख्य संरचनात्मक तत्व हैं:
- सबस्ट्रेट्स प्राप्त करने और प्रारंभिक तैयारी के लिए प्रणाली;
- स्थापना के भीतर सब्सट्रेट परिवहन प्रणाली;
- मिश्रण प्रणाली के साथ बायोरिएक्टर (किण्वक);
- बायोरिएक्टर हीटिंग सिस्टम;
- हाइड्रोजन सल्फाइड और नमी की अशुद्धियों से बायोगैस को हटाने और शुद्ध करने की प्रणाली;
- किण्वित द्रव्यमान और बायोगैस के लिए भंडारण टैंक;
- तकनीकी प्रक्रियाओं के सॉफ्टवेयर नियंत्रण और स्वचालन के लिए प्रणाली।
बायोगैस संयंत्रों की तकनीकी योजनाएं संसाधित सब्सट्रेट्स के प्रकार और संख्या, अंतिम लक्ष्य उत्पादों के प्रकार और गुणवत्ता, तकनीकी समाधान प्रदान करने वाली कंपनी द्वारा उपयोग की जाने वाली विशेष जानकारी और कई अन्य कारकों के आधार पर भिन्न होती हैं। आज सबसे आम कई प्रकार के सबस्ट्रेट्स के एकल-चरण किण्वन वाली योजनाएं हैं, जिनमें से एक आमतौर पर खाद है।
बायोगैस प्रौद्योगिकियों के विकास के साथ, उपयोग किए जाने वाले तकनीकी समाधान दो-चरणीय योजनाओं के प्रति अधिक जटिल होते जा रहे हैं, जो कुछ मामलों में कुछ प्रकार के सब्सट्रेट्स के कुशल प्रसंस्करण और कार्यशील मात्रा का उपयोग करने की समग्र दक्षता में वृद्धि के लिए तकनीकी आवश्यकता द्वारा उचित है। बायोरिएक्टर।
बायोगैस उत्पादन की विशेषताएंयह है कि इसका उत्पादन मीथेन बैक्टीरिया द्वारा केवल बिल्कुल सूखे कार्बनिक पदार्थों से किया जा सकता है। इसलिए, उत्पादन के पहले चरण का कार्य सब्सट्रेट का एक मिश्रण बनाना है जिसमें कार्बनिक पदार्थों की उच्च सामग्री हो और साथ ही इसे पंप किया जा सके। यह 10-12% शुष्क पदार्थ सामग्री वाला एक सब्सट्रेट है। स्क्रू विभाजकों का उपयोग करके अतिरिक्त नमी जारी करके समाधान प्राप्त किया जाता है।
तरल खाद उत्पादन परिसर से एक टैंक में आती है, एक सबमर्सिबल मिक्सर का उपयोग करके समरूप बनाया जाता है, और एक सबमर्सिबल पंप द्वारा पृथक्करण कार्यशाला में बरमा विभाजकों में आपूर्ति की जाती है। तरल अंश एक अलग टैंक में जमा हो जाता है। ठोस अंश को ठोस कच्चे माल फीडर में लोड किया जाता है।
सब्सट्रेट को किण्वक में लोड करने के कार्यक्रम के अनुसार, विकसित कार्यक्रम के अनुसार, पंप को समय-समय पर चालू किया जाता है, किण्वक को तरल अंश की आपूर्ति की जाती है और साथ ही ठोस कच्चे माल लोडर को चालू किया जाता है। एक विकल्प के रूप में, तरल अंश को एक ठोस कच्चे माल लोडर में डाला जा सकता है जिसमें मिश्रण कार्य होता है, और फिर तैयार मिश्रण को विकसित लोडिंग प्रोग्राम के अनुसार किण्वक में डाला जाता है। यह किण्वक में कार्बनिक सब्सट्रेट के अत्यधिक सेवन को रोकने के लिए किया जाता है, क्योंकि इससे पदार्थों का संतुलन बिगड़ सकता है और किण्वक में प्रक्रिया अस्थिर हो सकती है। साथ ही, पंपों को भी चालू किया जाता है, जो किण्वक और किण्वक के अतिप्रवाह को रोकने के लिए किण्वक से किण्वक तक और किण्वक से डाइजेस्ट भंडारण टैंक (लैगून) तक डाइजेस्ट को पंप करते हैं।
कंटेनरों की पूरी मात्रा में बैक्टीरिया का समान वितरण सुनिश्चित करने के लिए किण्वक और किण्वक में स्थित डाइजेस्ट द्रव्यमान को मिश्रित किया जाता है। मिश्रण के लिए विशेष डिज़ाइन के कम गति वाले मिक्सर का उपयोग किया जाता है।
जबकि सब्सट्रेट किण्वक में होता है, बायोगैस संयंत्र द्वारा उत्पादित कुल बायोगैस का 80% तक बैक्टीरिया छोड़ता है। बायोगैस का शेष भाग डाइजेस्टर में छोड़ा जाता है।
जारी बायोगैस की एक स्थिर मात्रा सुनिश्चित करने में किण्वक और किण्वक के अंदर तरल का तापमान एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। एक नियम के रूप में, प्रक्रिया 41-43ᴼС के तापमान के साथ मेसोफिलिक मोड में आगे बढ़ती है। एक स्थिर तापमान बनाए रखना किण्वकों और किण्वकों के अंदर विशेष ट्यूबलर हीटरों के उपयोग के साथ-साथ दीवारों और पाइपलाइनों के विश्वसनीय थर्मल इन्सुलेशन द्वारा प्राप्त किया जाता है। डाइजेस्ट से निकलने वाली बायोगैस में सल्फर की मात्रा अधिक होती है। बायोगैस को विशेष बैक्टीरिया का उपयोग करके सल्फर से शुद्ध किया जाता है जो किण्वकों और किण्वकों के अंदर लकड़ी के बीम वॉल्ट पर रखे गए इन्सुलेशन की सतह पर निवास करता है।
बायोगैस एक गैस धारक में जमा होती है, जो डाइजेस्ट की सतह और शीर्ष पर किण्वक और किण्वक को कवर करने वाली लोचदार, उच्च शक्ति वाली सामग्री के बीच बनती है। सामग्री में बहुत अधिक खिंचाव (बिना ताकत कम किए) करने की क्षमता होती है, जो बायोगैस जमा होने पर गैस धारक की क्षमता में काफी वृद्धि करती है। गैस टैंक को ओवरफ्लो होने और सामग्री के फटने से बचाने के लिए एक सुरक्षा वाल्व होता है।
इसके बाद, बायोगैस सह-उत्पादन संयंत्र में प्रवेश करती है। सह-उत्पादन इकाई (सीजीयू) एक ऐसी इकाई है जिसमें बायोगैस पर चलने वाले गैस पिस्टन इंजन द्वारा संचालित जनरेटर द्वारा विद्युत ऊर्जा उत्पन्न की जाती है। बायोगैस पर चलने वाले कोजेनरेटर का डिज़ाइन पारंपरिक गैस जनरेटर इंजन से भिन्न होता है, क्योंकि बायोगैस एक अत्यधिक ख़त्म होने वाला ईंधन है। जनरेटरों द्वारा उत्पन्न विद्युत ऊर्जा बीएसयू के विद्युत उपकरणों को शक्ति प्रदान करती है, और इसके अलावा सब कुछ आसपास के उपभोक्ताओं को आपूर्ति की जाती है। कोजेनरेटर को ठंडा करने के लिए उपयोग किए जाने वाले तरल की ऊर्जा बॉयलर उपकरणों में उत्पन्न तापीय ऊर्जा शून्य हानि है। उत्पन्न तापीय ऊर्जा का उपयोग आंशिक रूप से किण्वकों और किण्वकों को गर्म करने के लिए किया जाता है, और शेष भाग को आस-पास के उपभोक्ताओं को भी भेजा जाता है। प्रवेश करती है
बायोगैस को प्राकृतिक गैस के स्तर तक शुद्ध करने के लिए अतिरिक्त उपकरण स्थापित करना संभव है, हालांकि, यह महंगा उपकरण है और इसका उपयोग केवल तभी किया जाता है जब बायोगैस संयंत्र का उद्देश्य थर्मल और विद्युत ऊर्जा का उत्पादन नहीं है, बल्कि ईंधन का उत्पादन है गैस पिस्टन इंजन. सिद्ध और सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली बायोगैस शुद्धिकरण प्रौद्योगिकियाँ जलीय अवशोषण, दबाव वाहक सोखना, रासायनिक अवक्षेपण और झिल्ली पृथक्करण हैं।
बायोगैस बिजली संयंत्रों की ऊर्जा दक्षता काफी हद तक चुनी गई तकनीक, सामग्री और मुख्य संरचनाओं के डिजाइन के साथ-साथ उस क्षेत्र की जलवायु परिस्थितियों पर निर्भर करती है जहां वे स्थित हैं। समशीतोष्ण जलवायु क्षेत्र में बायोरिएक्टरों को गर्म करने के लिए तापीय ऊर्जा की औसत खपत कोजेनरेटर (सकल) द्वारा उत्पन्न ऊर्जा का 15-30% है।
बायोगैस सीएचपी के साथ बायोगैस कॉम्प्लेक्स की समग्र ऊर्जा दक्षता औसतन 75-80% है। ऐसी स्थिति में जहां बिजली के उत्पादन के दौरान सह-उत्पादन स्टेशन से प्राप्त सभी गर्मी का उपभोग नहीं किया जा सकता है (बाहरी गर्मी उपभोक्ताओं की कमी के कारण एक सामान्य स्थिति), इसे वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है। इस मामले में, बायोगैस थर्मल पावर प्लांट की ऊर्जा दक्षता कुल बायोगैस ऊर्जा का केवल 35% है।
बायोगैस संयंत्रों के मुख्य प्रदर्शन संकेतक काफी भिन्न हो सकते हैं, जो काफी हद तक उपयोग किए गए सब्सट्रेट्स, अपनाए गए तकनीकी नियमों, परिचालन अभ्यास और प्रत्येक व्यक्तिगत संयंत्र द्वारा किए गए कार्यों से निर्धारित होता है।
खाद प्रसंस्करण प्रक्रिया में 40 दिनों से अधिक समय नहीं लगता है। प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप प्राप्त डाइजेस्ट गंधहीन होता है और एक उत्कृष्ट जैविक उर्वरक है, जिसमें पौधों द्वारा अवशोषित पोषक तत्वों के खनिजकरण की उच्चतम डिग्री हासिल की गई है।
डाइजेस्टेट को आमतौर पर स्क्रू सेपरेटर का उपयोग करके तरल और ठोस अंशों में अलग किया जाता है। तरल अंश को लैगून में भेजा जाता है, जहां यह मिट्टी में लगाने की अवधि तक जमा रहता है। ठोस अंश का उपयोग उर्वरक के रूप में भी किया जाता है। यदि ठोस अंश पर अतिरिक्त सुखाने, दानेदार बनाने और पैकेजिंग को लागू किया जाता है, तो यह लंबी अवधि के भंडारण और लंबी दूरी पर परिवहन के लिए उपयुक्त होगा।
बायोगैस का उत्पादन और ऊर्जा उपयोगविश्व अभ्यास द्वारा उचित और पुष्टि किए गए कई फायदे हैं, अर्थात्:
- नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत (आरईएस)। नवीकरणीय बायोमास का उपयोग बायोगैस के उत्पादन के लिए किया जाता है।
- बायोगैस के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल की विस्तृत श्रृंखला उन क्षेत्रों में लगभग हर जगह बायोगैस संयंत्रों के निर्माण की अनुमति देती है जहां कृषि उत्पादन और तकनीकी रूप से संबंधित उद्योग केंद्रित हैं।
- बायोगैस के ऊर्जा उपयोग के तरीकों की बहुमुखी प्रतिभा, इसके गठन के स्थान पर विद्युत और/या तापीय ऊर्जा के उत्पादन के लिए, और गैस परिवहन नेटवर्क से जुड़ी किसी भी सुविधा पर (इस नेटवर्क को शुद्ध बायोगैस की आपूर्ति के मामले में) ), साथ ही कारों के लिए मोटर ईंधन।
- पूरे वर्ष बायोगैस से बिजली उत्पादन की स्थिरता नेटवर्क में चरम भार को कवर करना संभव बनाती है, जिसमें अस्थिर नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करने के मामले भी शामिल हैं, उदाहरण के लिए, सौर और पवन ऊर्जा संयंत्र।
- बायोमास आपूर्तिकर्ताओं से लेकर ऊर्जा सुविधाओं के संचालन कर्मियों तक एक बाजार श्रृंखला के गठन के माध्यम से नौकरियों का सृजन।
- बायोगैस रिएक्टरों में नियंत्रित किण्वन के माध्यम से अपशिष्ट के पुनर्चक्रण और निराकरण के माध्यम से पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव को कम करना। बायोगैस प्रौद्योगिकियां जैविक कचरे को बेअसर करने के मुख्य और सबसे तर्कसंगत तरीकों में से एक हैं। बायोगैस उत्पादन परियोजनाएँ वायुमंडल में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करती हैं।
- कृषि क्षेत्रों पर बायोगैस रिएक्टरों में किण्वित द्रव्यमान का उपयोग करने का कृषि संबंधी प्रभाव मिट्टी की संरचना में सुधार, पुनर्जनन और कार्बनिक मूल के पोषक तत्वों की शुरूआत के कारण उनकी उर्वरता बढ़ाने में प्रकट होता है। बायोगैस रिएक्टरों में बड़े पैमाने पर संसाधित उर्वरकों सहित जैविक उर्वरकों के लिए बाजार का विकास, भविष्य में पर्यावरण के अनुकूल कृषि उत्पादों के लिए बाजार के विकास में योगदान देगा और इसकी प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ाएगा।
अनुमानित इकाई निवेश लागत
बीजीयू 75 किलोवाट। ~9.000 €/kWel.
बीजीयू 150 किलोवाट। ~ 6.500 €/kWel.
बीजीयू 250 किलोवाट। ~ 6.000 €/kWel.
बीजीयू बीआईएस 500 किलोवाट। ~4.500 €/kWel.
बीजीयू 1 मेगावाट। ~3.500 €/kWel.
उत्पन्न विद्युत और तापीय ऊर्जा न केवल परिसर की, बल्कि निकटवर्ती बुनियादी ढांचे की जरूरतों को भी पूरा कर सकती है। इसके अलावा, बायोगैस संयंत्रों के लिए कच्चा माल मुफ़्त है, जो भुगतान अवधि (4-7 वर्ष) समाप्त होने के बाद उच्च आर्थिक दक्षता सुनिश्चित करता है। बायोगैस बिजली संयंत्रों में उत्पन्न ऊर्जा की लागत समय के साथ बढ़ती नहीं है, बल्कि इसके विपरीत कम हो जाती है।
मीथेन "किण्वन", या बायोमेथेनोजेनेसिस, बायोमास को ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया, यूरोपीय लोगों द्वारा वोल्टा द्वारा 1776 में ही खोजी गई थी, जिन्होंने दलदली गैस में मीथेन की उपस्थिति स्थापित की थी। इस प्रक्रिया द्वारा उत्पादित बायोगैस 65% मीथेन, 30% कार्बन डाइऑक्साइड, 1% हाइड्रोजन सल्फाइड और नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और कार्बन मोनोऑक्साइड की थोड़ी मात्रा का मिश्रण है। (ए. सैसन)
यूरोपीय लोगों द्वारा कृषि अपशिष्टों से प्राप्त बायोगैस के व्यावहारिक उपयोग के बारे में पहली जानकारी 1814 से मिलती है, जब डेवी ने मवेशी खाद के कृषि रासायनिक गुणों का अध्ययन करते हुए बायोगैस एकत्र किया था। 1881 से कचरा इकट्ठा करने के लिए बंद कंटेनरों का इस्तेमाल किया जाने लगा, जिन्हें थोड़े से संशोधन के बाद "सेप्टिक टैंक" कहा जाने लगा। 1895 में, एक्सेटर (इंग्लैंड) के एक जिले में स्ट्रीट लैंप को गैस की आपूर्ति की गई थी, जो अपशिष्ट जल के किण्वन के परिणामस्वरूप प्राप्त हुई थी। 1897 से इस शहर में जल शोधन का काम ऐसे कंटेनरों में किया जाता था, जिनसे बायोगैस एकत्र करके हीटिंग और प्रकाश व्यवस्था के लिए उपयोग किया जाता था।
वर्तमान में, विभिन्न डिज़ाइनों के बायोरिएक्टर ज्ञात हैं, जो उस सामग्री की ताकत प्रदान करते हैं जिससे स्थापना बनाई जाती है, बड़े पैमाने पर मिश्रण और गर्मी हस्तांतरण के लिए उपकरण, लोड किए गए सब्सट्रेट की तैयारी और हीटिंग, बायोगैस का सेवन और संचय और तलछट हटाने।
1 दिसंबर 2000 से, कारागांडा इकोम्यूजियम कारागांडा क्षेत्र में बायोगैस प्रौद्योगिकियों को पेश करने के लिए "बायोगैस" परियोजना लागू कर रहा है। यह परियोजना मध्य कजाकिस्तान में बायोगैस प्रौद्योगिकियों का उपयोग करने का पहला अनुभव है। परियोजना के कार्यान्वयन के दौरान, पारिस्थितिक संग्रहालय ने बायोगैस संयंत्रों के निर्माण, स्टार्टअप और संचालन के बारे में काफी अनुभव और जानकारी जमा की है, और यह अनुभव मध्य कजाकिस्तान की स्थानीय स्थितियों से जुड़ा हुआ है, जहां समान प्रौद्योगिकियां पहले नहीं थीं इस्तेमाल किया गया।
कारागांडा पारिस्थितिक संग्रहालय के कर्मचारियों ने कजाकिस्तान के किसानों और किसानों के लिए अनुकूलित बायोगैस संयंत्रों के निर्माण के लिए कई प्रौद्योगिकियों को विकसित और कार्यान्वित किया है।
हमें बायोगैस की आवश्यकता क्यों है?
बायोगैस मीथेन बैक्टीरिया का एक चयापचय उत्पाद है, जो कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के परिणामस्वरूप बनता है।
बायोगैस ऊर्जा का एक उच्च गुणवत्ता वाला और पूर्ण वाहक है और इसका उपयोग घरों में और मध्यम और छोटे व्यवसायों में खाना पकाने, बिजली पैदा करने, आवासीय और औद्योगिक परिसरों को गर्म करने, उबालने, सुखाने और ठंडा करने के लिए ईंधन के रूप में कई तरह से किया जा सकता है। औसत दहन ताप 6.0 किलोवाट/घंटा/घंटा मीटर है
बायोगैस किस हद तक पारंपरिक ईंधन की जगह ले सकती है यह संयंत्र की मात्रा और दक्षता पर निर्भर करता है। बीजीयू का उपयोग करने के कारागांडा अनुभव से पता चलता है कि 8 घन मीटर की मात्रा वाला एक इंस्टॉलेशन। मी. और सुअर की खाद पर चलने से पांच लोगों के परिवार में खाना पकाने के लिए इस्तेमाल होने वाली प्रोपेन गैस को पूरी तरह से बदला जा सकता है। 60 घन मीटर की मात्रा वाले बीजीयू का उपयोग 200 वर्ग मीटर के आवासीय परिसर और 400 वर्ग मीटर के औद्योगिक परिसर को गर्म करने के लिए किया जा सकता है।
बायोगैस संयंत्र का संचालन करते समय, अपशिष्ट कच्चा माल भी एक उपयोगी उत्पाद होता है जो किसी किसान या कृषि उद्यम की आर्थिक और पर्यावरणीय स्थितियों में सुधार कर सकता है। बायोस्लज एक उच्च गुणवत्ता वाला उर्वरक, वर्मीकम्पोस्ट के उत्पादन के लिए कच्चा माल, मशरूम उगाने के लिए एक सब्सट्रेट है। और संचालन के तापमान शासन के अनुपालन पर उचित स्थापना मापदंडों और नियंत्रण के साथ, बीजीयू उन जानवरों के लिए एक फ़ीड योजक है जिन्हें सामान्य विकास (सूअर, मुर्गियां, आदि) के लिए पशु प्रोटीन और मछली फार्मों में मछली के लिए पूरक भोजन की आवश्यकता होती है।
संक्षेप में, बायोगैस प्रौद्योगिकियों के उपयोग से निम्नलिखित लाभ हो सकते हैं:
समय और श्रम की बचत
- खाना पकाने का समय कम कर देता है
- बर्तन धोने में लगने वाला समय कम हो जाता है
- रसोई की सफाई में लगने वाला समय कम हो जाता है
- स्टोव के रखरखाव पर खर्च होने वाला समय मुक्त हो जाता है (स्टोव को राख से साफ करना, राख हटाना, ईंधन लाना, स्टोव लोड करना, इग्निशन, स्टोव की निगरानी करना और ईंधन जोड़ना)
- गोबर इकट्ठा करने, परिवहन करने, सुखाने और भंडारण करने या कोयले को खोजने, परिवहन करने और पुनः लोड करने और जलाऊ लकड़ी खोजने, खरीदने, काटने, सुखाने और भंडारण करने में लगने वाला समय मुक्त हो जाता है।
- निराई-गुड़ाई का समय कम हो जाता है (भंडारण टैंक में उनके बीज मर जाते हैं)
पैसे की बचत
- तेल या बिजली गर्म करने पर खर्च होने वाले पैसे की बचत होती है
- रसोई के बर्तनों का जीवन बढ़ाता है
- उर्वरकों और शाकनाशियों की खरीद पर पैसे बचाएं
अतिरिक्त धन प्राप्ति की संभावना
- आप अतिरिक्त गैस अपने पड़ोसियों को बेच सकते हैं या किसी चीज़ के बदले में ले सकते हैं
- आप खाद बेच सकते हैं
- कम्पोस्ट का उपयोग करने से आपकी कृषि फसलों की उत्पादकता बढ़ती है और आप उनकी बिक्री से अधिक पैसा कमा सकते हैं।
पर्यावरणीय लाभ
- वायुमंडल में मीथेन (ग्रीनहाउस गैस) के उत्सर्जन को कम करना
- बिजली उत्पन्न करने के लिए जलाए जाने वाले कोयले, लकड़ी या ईंधन की मात्रा को कम करना, और परिणामस्वरूप उत्पन्न कार्बन डाइऑक्साइड (ग्रीनहाउस गैस) और हानिकारक दहन उत्पादों को कम करना।
- पर्यावरण में प्रदूषित जल का निस्सरण कम करना
- प्रदूषित जल को कार्बनिक पदार्थों एवं सूक्ष्मजीवों से शुद्ध करना
-वनों की कटाई से वनों का संरक्षण
-रासायनिक उर्वरकों की आवश्यकता कम
- कोयला दहन उत्पादों से घर और गांव में हवा की सफाई
- नाइट्रोजन यौगिकों द्वारा वायु प्रदूषण को कम करना, वायु दुर्गन्ध
जगह की बचत
- पहले कोयले या गोबर द्वारा कब्जा की गई जगह को मुक्त करता है
सुविधाएँ
- घर और रसोई में हवा को शुद्ध करता है
- अप्रयुक्त कूड़े की मात्रा कम हो गई है (कचरा कम है)
- शौचालय के कचरे सहित सभी जैविक कचरे का उपयोग किया जाता है
-बगीचे और खेत में खरपतवार कम होते हैं, उनके बीज भंडारण टैंक में मर जाते हैं
- यार्ड में खाद से गंध कम हो जाती है (बायोकेमुलेटर अवायवीय है, यानी इसका हवा से संपर्क नहीं होता है)
- मक्खियों की संख्या कम हो जाती है
स्वस्थ रहना
- प्रदूषित हवा से जुड़ी बीमारियों - श्वसन और आंखों की बीमारियों के होने का खतरा कम हो जाता है
- जलाशय में सूक्ष्मजीवों की मृत्यु और कीट प्रजनन स्थलों में कमी के कारण महामारी विज्ञान की स्थिति में सुधार हो रहा है
यह समझने के लिए कि बायोगैस संयंत्र का संचालन आपके विशिष्ट खेत या किसान उद्यम में क्या लाभ और मुनाफा ला सकता है, आपको यह समझना होगा:
1. बायोगैस प्लांट के निर्माण में कितनी लागत आएगी,
2. इन लागतों को कैसे कम किया जा सकता है?
3. और इन लागतों का भुगतान होने में कितना समय लगेगा।
पूछे गए प्रश्नों के उत्तर स्थापना के निर्माण, उसके संचालन और परिणामी उत्पादों की बिक्री के लिए एक विस्तृत योजना बनाकर प्राप्त किए जा सकते हैं।
बायोगैस संस्थापन क्या हैं?
स्पष्टता के लिए, इस अध्याय में आमतौर पर प्रयुक्त शब्दों की कुछ परिभाषाएँ दी गई हैं:
बायोरिएक्टर- एक जलाशय (पोत, कंटेनर) जिसमें मीथेन पैदा करने वाले बैक्टीरिया के जीवन के लिए स्थितियां बनाई जाती हैं। "रिएक्टर" शब्द के पर्याय के रूप में, कुछ साहित्य "रिएक्टर", "मीथेन टैंक", "मीथेन टैंक", "सेप्टिक टैंक" शब्दों का उपयोग करते हैं - इन सभी का एक ही अर्थ है
तापन प्रणाली - एक भाप (पानी) हीटिंग सिस्टम जो आपको बायोरिएक्टर में ऑपरेटिंग तापमान बनाए रखने की अनुमति देता है, खासकर सर्दियों में।
मिश्रण उपकरण
- बायोरिएक्टर के अंदर स्थित एक उपकरण और पूर्ण प्रसंस्करण को गति देने के लिए संसाधित द्रव्यमान के मिश्रण की अनुमति देता है।
लोडिंग और अनलोडिंग ओपनिंग बायोरिएक्टर में खुले स्थान हैं जिनके माध्यम से कच्चे माल को लोड किया जाता है और संसाधित बायोमास को अनलोड किया जाता है।
सभी बायोगैस संयंत्रों को उनके संचालन चक्र के अनुसार दो प्रकारों में विभाजित किया गया है: निरंतर संचालन और समय-समय पर संचालन।
लगातार संचालित होने वाले बायोगैस संयंत्रों में लगातार कच्चा माल भरा जाता है और साथ ही संसाधित बायोमास भी भेजा जाता है। इस प्रकार, स्थापना का संचालन बाधित नहीं होता है.
समय-समय पर या चक्रीय रूप से संचालित होने वाले बायोगैस संयंत्रों को पूरी तरह से ऑपरेटिंग स्तर पर लोड किया जाता है और भली भांति बंद करके सील कर दिया जाता है, एक निश्चित अवधि के लिए संयंत्र सक्रिय रूप से बायोगैस छोड़ता है, बायोमास के पूर्ण प्रसंस्करण के बाद संयंत्र को अनलोड किया जाता है और संचालन चक्र दोहराया जाता है।
रिएक्टर का आकार और प्रयुक्त निर्माण सामग्री। परियोजना के कार्यान्वयन के दौरान, बायोगैस संयंत्र विकसित किए गए जो मध्य कजाकिस्तान की स्थितियों में काम कर सकते थे।
यदि संयंत्र निरंतर संचालन प्रकार का है तो बेलनाकार बायोगैस संयंत्र क्षैतिज रूप से स्थित होते हैं, और यदि संयंत्र चक्रीय रूप से संचालित होता है तो लंबवत रूप से स्थित होते हैं।
दीर्घवृत्तीय बायोगैस संयंत्रों का आकार अंडे के आकार के समान होता है। बायोमेथेनोजेनेसिस प्रक्रिया के दृष्टिकोण से, बायोरिएक्टर का यह रूप सबसे इष्टतम है - इसमें प्राकृतिक मिश्रण प्रक्रियाएं होती हैं, साथ ही कीचड़ हटाने और तलछट अपवाह भी होती है। समान आकार के बायोगैस संयंत्र कंक्रीट से बनाए जाते हैं या ईंट से बनाए जाते हैं।
बायोगैस उत्पादन के लिए प्रयुक्त उपकरण। स्थापना से बायोगैस उपज बढ़ाने के लिए, अतिरिक्त उपकरण का उपयोग किया जाता है:
1. सीवेज पंपों का उपयोग संसाधित बायोमास को बाहर निकालने के लिए किया जाता है और यह बायोगैस संयंत्र के रखरखाव की सुविधा प्रदान करता है।
2. सर्कुलेशन पंपों का उपयोग इंस्टॉलेशन के हीटिंग सिस्टम में किया जाता है और कम ऊर्जा खपत के साथ ऑपरेटिंग तापमान बनाए रखने की अनुमति देता है।
3. रिएक्टर के अंदर संसाधित बायोमास को मिलाने के लिए मिक्सिंग उपकरणों का उपयोग किया जाता है, जिससे इंस्टॉलेशन की उत्पादकता बढ़ जाती है और बायोमास के प्रसंस्करण के लिए आवश्यक समय कम हो जाता है।
4. हवा को बायोरिएक्टर में प्रवेश करने से रोकने के लिए गैस निकास प्रणाली में एक चेक वाल्व स्थापित करना आवश्यक है।
5. गैस हीटिंग बॉयलर, प्रतिष्ठानों के हीटिंग सिस्टम से जुड़ा है और उत्सर्जित बायोगैस पर चलता है और गैस की कुल मात्रा का 5% तक खपत करता है।
बीएसयू उत्पादकता
जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, बायोगैस संयंत्रों द्वारा उत्पादित उत्पाद बायोगैस और बायोस्लज हैं।
बायोगैस उत्पादकता - किण्वन अवधि के दौरान सब्सट्रेट (एम3) की प्रति इकाई बायोगैस आउटपुट (एम3)।
बायोगैस उत्पादकता निम्नलिखित मापदंडों पर निर्भर करती है:
- स्थापना के रिएक्टर की मात्रा; इंस्टॉलेशन वॉल्यूम जितना बड़ा होगा, गैस आउटपुट उतना ही अधिक होगा
- रिएक्टर में तापमान जिस पर किण्वन होता है; ऑक्सीजन मुक्त परिस्थितियों में मीथेन बनाने वाले बैक्टीरिया 0C से 70C तक के तापमान रेंज में गैस छोड़ सकते हैं। हालाँकि, बायोगैस 2 तापमान श्रेणियों में सबसे अधिक तीव्रता से जारी होती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि विभिन्न प्रकार के मीथेन पैदा करने वाले बैक्टीरिया अलग-अलग तापमान पर "काम" करते हैं। पहला अंतराल (मेसोफिलिक, क्योंकि मेसोफिलिक बैक्टीरिया काम करते हैं) 25C - 38C - इष्टतम तापमान 37C है। दूसरा अंतराल (थर्मोफिलिक, क्योंकि थर्मोफिलिक बैक्टीरिया काम करते हैं) 45C - 60C - इष्टतम तापमान 56C है। इनमें से प्रत्येक अंतराल के कई फायदे और नुकसान हैं, जिन्हें नीचे विस्तार से पाया जा सकता है।
किण्वन का मेसोफिलिक प्रकार
पेशेवरों
- जब तापमान इष्टतम से 1-2oC कम हो जाता है तो गैस उत्पादकता व्यावहारिक रूप से कम नहीं होती है;
-तापमान बनाए रखने के लिए कम ऊर्जा लागत की आवश्यकता होती है।
दोष
- गैस का निकलना कम तीव्र है;
- सब्सट्रेट पूरी तरह से विघटित होने में अधिक समय लगता है - 25 दिन;
- इस मोड के तहत प्राप्त बायोस्लज पूरी तरह से रोगाणुहीन नहीं है।
किण्वन का थर्मोफिलिक प्रकार
पेशेवरों
- गैस का निकलना अधिक तीव्र है;
- सब्सट्रेट पूरी तरह से विघटित होने में कम समय लगता है - 12 दिन;
- इस मोड के तहत प्राप्त बायोस्लज पूरी तरह से रोगाणुहीन होता है और इसलिए इसे जानवरों के लिए फ़ीड एडिटिव्स के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
दोष
- जब तापमान इष्टतम से 1-2oC कम हो जाता है तो गैस उत्पादकता काफी कम हो जाती है;
- तापमान बनाए रखने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है.
- कच्चे माल से. बीजीयू के लिए कच्चा माल घरेलू पशु खाद, पौधे पदार्थ और अन्य कार्बनिक अवशेष हो सकते हैं। प्रयुक्त सब्सट्रेट के आधार पर, बायोगैस की उत्पादकता भिन्न होती है। अनुमानित डेटा तालिका संख्या 1 में दिखाया गया है
तालिका क्रमांक 1. बायोगैस उत्पादकता किण्वन अवधि के दौरान उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल पर निर्भर करती है (आर्किया 2000, जर्मनी)।
कच्चा माल (सब्सट्रेट) | बायोगैस (m3 प्रति m3 सब्सट्रेट) |
| चिकन की बूंदें | 53,71 |
| घोड़े की खाद | 40,60 |
| मवेशी खाद | 32,40 |
| मवेशी खाद (ताजा) | 76,69 |
| भेड़ की खाद | 162,00 |
| सुअर की खाद | 25,52 |
भारित सब्सट्रेट की आर्द्रता; किण्वन प्रक्रिया 50% से 95% की आर्द्रता पर हो सकती है, लेकिन वैज्ञानिकों ने साबित कर दिया है कि पशुधन अपशिष्ट के लिए, मीथेन निर्माण की प्रक्रिया कच्चे माल की आर्द्रता 90-95 पर सर्वोत्तम रूप से होती है।
- रिएक्टर में सब्सट्रेट का निवास समय; रिएक्टर में सब्सट्रेट का इष्टतम निवास समय ऑपरेटिंग तापमान और किण्वित कच्चे माल के प्रकार के आधार पर भिन्न होता है। मेसोफिलिक प्रकार के किण्वन के साथ - 25-30 दिन, थर्मोफिलिक प्रकार के साथ - 10-15 दिन।
बायोगैस संयंत्रों का संचालन
1.स्थापना कई चरणों में शुरू की गई है।
प्रारंभ में, स्थापना को कच्चे माल से भरा जाता है; इस क्रिया का एक बहुत ही महत्वपूर्ण पहलू लोड किए गए सब्सट्रेट की आर्द्रता है - यह सर्दियों में 85% और गर्मियों में 92% तक होनी चाहिए। इंस्टॉलेशन को वॉटर सील तक लोड किया गया है। मेथनोजेनेसिस प्रक्रिया की शुरुआत में तेजी लाने के लिए, एक स्टार्टर (कार्यशील स्थापना से बायोस्लज या सब्सट्रेट) को लोड किए गए सब्सट्रेट में डाला जाता है। स्टार्टर की अनुपस्थिति में, ताजा मवेशी खाद को सब्सट्रेट में जोड़ा जाता है।
सब्सट्रेट लोड करने की आवृत्ति प्रत्येक बायोगैस संयंत्र के लिए प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित की जाती है, यह पैरामीटर कई संकेतकों पर निर्भर करता है: सब्सट्रेट का तापमान, कच्चे माल का उत्पादन करने वाले जानवर का प्रकार, सब्सट्रेट की आर्द्रता, स्थापना की मात्रा, आदि। संयंत्र में लोड करने से पहले कच्चे माल को इष्टतम आर्द्रता में लाया जाता है। सब्सट्रेट को गर्म पानी (35-40 डिग्री) से पतला किया जाता है, अच्छी तरह से हिलाया जाता है, और फिर इंस्टॉलेशन के लोडिंग होल में डाला जाता है। कच्चे माल की नमी की मात्रा बायोगैस उत्पादन की मात्रा, कच्चे माल के प्रसंस्करण का समय और इसके अपघटन की डिग्री निर्धारित करती है। गर्मियों में, इष्टतम आर्द्रता 92% है, सर्दियों में इष्टतम आर्द्रता 85% है;
3. इष्टतम तापमान बनाए रखना।
मध्य कजाकिस्तान की स्थितियों में, ऑपरेटिंग रिएक्टर को गर्म करना आवश्यक है। निर्माण के दौरान, रिएक्टर के अंदर ट्यूबलर हीट एक्सचेंजर्स स्थापित किए जाते हैं, जो कि इंस्टॉलेशन के डिजाइन के आधार पर, या तो आवासीय भवन (छोटी मात्रा वाले इंस्टॉलेशन) के स्टीम हीटिंग या बायोगैस पर चलने वाले एक स्वायत्त हीटिंग बॉयलर को आपूर्ति की जाती है। गर्मी के नुकसान को कम करने के लिए, लोड किए गए सब्सट्रेट को गर्म (60 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान नहीं) पानी से पतला किया जाता है।
4. मिलाना.
रिएक्टर के अंदर सब्सट्रेट को मिलाने से बीजीयू की दक्षता काफी बढ़ जाती है, क्योंकि यह तलछट और तैरती परत के गठन को रोकता है और रिएक्टर में द्रव्यमान की आवाजाही सुनिश्चित करता है।
5. बायोगैस संचय.
चूंकि बायोगैस का उपभोग असमान रूप से किया जाता है, और स्थापना इसे लगातार उत्पन्न करती है, इसलिए इसके संचय का सवाल उठता है। गैस को कृषि मशीनों के पहियों में उपयोग किए जाने वाले रबर ब्लैडर में एकत्र किया जा सकता है।
6. बायोगैस का उपयोग.
बायोगैस का उपयोग खाना पकाने, आवासीय परिसरों को गर्म करने, औद्योगिक परिसरों (ग्रीनहाउस, पोल्ट्री हाउस, आदि) को गर्म करने के लिए किया जाता है।
7. बायोस्लज का उपयोग.
बायोस्लज का उपयोग खेत के खेतों में उर्वरक के रूप में किया जाता है; यदि सब्सट्रेट को पूरी तरह से प्लांट रिएक्टर में संसाधित किया जाता है, तो बायोस्लज का उपयोग सूअरों और मुर्गीपालन के लिए एक योजक के रूप में किया जा सकता है। बायोस्लज के सरल प्रसंस्करण (छानने और सुखाने) के बाद, इसे व्यावसायिक उद्देश्यों के लिए बेचा जा सकता है। बायोस्लज उर्वरक के संभावित खरीदार बागवानी फार्म, दचा सहकारी समितियां आदि हैं।
8. सुरक्षा सावधानियां.
बायोगैस में हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S), कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) और मीथेन होता है। मीथेन, जो बायोगैस का हिस्सा है, व्यावहारिक रूप से गैर विषैला है। यह हवा से हल्का है, ज्वलनशील है और हवा (5-15% मीथेन) या ऑक्सीजन के साथ एक विस्फोटक मिश्रण बनाता है। रिसाव की स्थिति में, वेंटिलेशन की उपस्थिति में, गैस बिना किसी परिणाम के वाष्पित हो जाती है। हाइड्रोजन सल्फाइड, भले ही यह मानव स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा करता हो, कम मात्रा में पाया जाता है और इसकी अप्रिय गंध से आसानी से पहचाना जा सकता है। चूँकि हाइड्रोजन सल्फाइड हवा से भारी होता है, इसलिए यह सुनिश्चित करने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए कि रिसाव के दौरान यह गैस गड्ढों में जमा न हो सके। उच्च सांद्रता में, यह गंध की धारणा को कम कर देता है, जिससे इसका पता लगाना मुश्किल हो जाता है और घातक विषाक्तता हो सकती है, लेकिन एक बार फिर यह ध्यान दिया जा सकता है कि बायोगैस में हाइड्रोजन सल्फाइड का अनुपात बहुत छोटा है और इसकी मात्रा 1% से अधिक नहीं है। . कार्बन डाइऑक्साइड (CO2), जो बायोगैस का हिस्सा है, गहरी खाइयों में भी जमा हो सकता है, क्योंकि यह हवा से भारी है, जिससे स्थापना में रिसाव होने पर दम घुटने का खतरा पैदा हो सकता है।
निष्कर्ष
यदि आप हमारे ब्रोशर की इस जानकारी में रुचि रखते हैं, और आपने अपने खेत पर बायोगैस संयंत्र बनाने का निर्णय लिया है, तो मैं आपको कुछ और सुझाव और सिफारिशें देना चाहूंगा।
युक्ति #1.प्लांट बनाने से पहले बायोस्लज के उपयोग के बारे में सावधानी से सोचें। रिएक्टर का आकार और तापमान की स्थिति इस पर निर्भर करती है। बायोस्लज को उर्वरक के रूप में उपयोग करने की स्थिति में रखरखाव और निर्माण की लागत कम हो जाती है। पशुधन और मुर्गीपालन के लिए खाद्य योजक के रूप में बायोस्लज का उपयोग करने के मामले में, लागत बढ़ जाती है, लेकिन भुगतान का समय कम हो जाता है। ऐसे पूरक प्राप्त करने वाले पशुधन और मुर्गीपालन का वजन तेजी से बढ़ता है, मृत्यु दर कम होती है, जिससे आप घरेलू (किसान या खेत) अर्थव्यवस्था में लाभ कमा सकते हैं।
युक्ति #2.रिएक्टर के आकार और आयतन पर निर्णय लेने के बाद, आप अपना निर्माण अनुमान तैयार करना शुरू कर सकते हैं। "कुल" रेखा खींचने के बाद, तुरंत उच्च मात्रा से अपना सिर न पकड़ें। कुछ मामलों में, अपशिष्ट या "समय-परीक्षणित" निर्माण सामग्री का उपयोग करके स्थापना लागत को काफी कम किया जा सकता है।
युक्ति #3.आवश्यक निर्माण सामग्री की सूची तैयार करने के बाद, हो सकता है कि आपको अपने शहर या क्षेत्र में कुछ न मिले। हमसे परामर्श करें, हम आपको बता सकते हैं कि जो निर्माण सामग्री नहीं मिली उसे बदलने के लिए किस निर्माण सामग्री का उपयोग किया जा सकता है।
परिचय
डाइजेस्टर और कृषि बायोगैस संयंत्रों से बायोगैस का उत्पादन
बायोगैस भंडारण प्रणाली
बायोगैस संरचना
उपयोग के लिए बायोगैस की तैयारी
बायोगैस के उपयोग में मुख्य दिशाएँ और विश्व नेता
निष्कर्ष
प्रयुक्त साहित्य की सूची
परिचय
गैस आपूर्ति के वैश्विक अभ्यास में, बायोमास ऊर्जा सहित नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के उपयोग में पर्याप्त अनुभव जमा हुआ है। सबसे आशाजनक गैसीय ईंधन बायोगैस है, जिसके उपयोग में रुचि हाल के वर्षों में न केवल कम हुई है, बल्कि बढ़ती जा रही है। बायोगैस का मतलब मीथेन युक्त गैसें हैं जो कार्बनिक बायोमास के अवायवीय अपघटन के दौरान बनती हैं। उत्पादन के स्रोत के आधार पर, बायोगैसों को तीन मुख्य प्रकारों में विभाजित किया जाता है:
नगरपालिका सीवेज उपचार संयंत्रों (बीजी एसटीपी) में उत्पादित डाइजेस्टर गैस;
कृषि अपशिष्ट (बीजी कृषि उत्पादन) के किण्वन के दौरान बायोगैस संयंत्रों (बीजीयू) में उत्पादित बायोगैस;
कार्बनिक घटकों (बीजी एमएसडब्ल्यू) वाले लैंडफिल पर उत्पादित लैंडफिल गैस।
अपने काम में, मैंने इन गैसों के उत्पादन की तकनीकों, उनकी संरचना, उपयोग के लिए बायोगैस तैयार करने के तरीकों, अर्थात् गिट्टी पदार्थों से शुद्धिकरण के तरीकों की जांच की। बायोगैस के उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है, जिसकी मैंने इस कार्य में संक्षेप में चर्चा की है।
डाइजेस्टर और कृषि बायोगैस संयंत्रों से बायोगैस का उत्पादन
तकनीकी डिजाइन के अनुसार, बायोगैस संयंत्रों को तीन प्रणालियों में विभाजित किया गया है: संचयी, आवधिक, निरंतर।
संचयी प्रणालियाँ रिएक्टरों में किण्वन प्रदान करती हैं, जो किण्वित खाद (सब्सट्रेट) को उतारने तक भंडारण स्थान के रूप में भी काम करती हैं। प्रारंभिक सब्सट्रेट को टैंक में तब तक लगातार डाला जाता है जब तक कि वह भर न जाए। मिट्टी में उर्वरक लगाने की अवधि के दौरान किण्वित सब्सट्रेट को वर्ष में एक या दो बार उतारा जाता है। इस मामले में, किण्वित कीचड़ का हिस्सा विशेष रूप से रिएक्टर में छोड़ दिया जाता है और बाद के किण्वन चक्र के लिए बीज सामग्री के रूप में कार्य करता है। बायोरिएक्टर के साथ संयुक्त भंडारण मात्रा की गणना अंतर-बुवाई अवधि के दौरान परिसर से निकाली गई खाद की कुल मात्रा के लिए की जाती है। ऐसी प्रणालियों के लिए बड़ी मात्रा में भंडारण की आवश्यकता होती है और इनका उपयोग बहुत ही कम किया जाता है।
एक आवधिक बायोगैस उत्पादन प्रणाली में रिएक्टर में प्रारंभिक सब्सट्रेट की एक बार लोडिंग, वहां बीज सामग्री की आपूर्ति और किण्वित उत्पाद को उतारना शामिल है। ऐसी प्रणाली की विशेषता उच्च श्रम तीव्रता, बहुत असमान गैस उत्पादन है और इसमें कम से कम दो रिएक्टर, प्रारंभिक खाद जमा करने और किण्वित सब्सट्रेट के भंडारण के लिए एक जलाशय की आवश्यकता होती है।
एक सतत योजना के साथ, प्रारंभिक सब्सट्रेट को लगातार या निश्चित अंतराल पर (दिन में 1-10 बार) किण्वन कक्ष में लोड किया जाता है, जहां से किण्वित तलछट की समान मात्रा एक साथ हटा दी जाती है। किण्वन प्रक्रिया को तेज करने के लिए, बायोरिएक्टर में विभिन्न योजक जोड़े जा सकते हैं, जिससे न केवल प्रतिक्रिया दर बढ़ती है, बल्कि गैस की उपज और गुणवत्ता भी बढ़ती है। आधुनिक बायोगैस संयंत्र आमतौर पर एक सतत प्रक्रिया के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं और स्टील, कंक्रीट, प्लास्टिक और ईंट से बने होते हैं। थर्मल इन्सुलेशन के लिए फाइबरग्लास, ग्लास वूल और सेल्युलर प्लास्टिक का उपयोग किया जाता है।
दैनिक उत्पादकता के आधार पर, मौजूदा बायोगैस प्रणालियों और प्रतिष्ठानों को 3 प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:
छोटा - 50 मीटर 3/दिन तक;
मध्यम - 500 मीटर 3/दिन तक;
बड़ा - 30 हजार मीटर 3 / दिन तक।
उपयोग किए गए सब्सट्रेट को छोड़कर, डाइजेस्टर और कृषि बायोगैस संयंत्रों में कोई बुनियादी अंतर नहीं है। बायोगैस कृषि स्थापना का तकनीकी आरेख चित्र में दिखाया गया है। 1.
इस योजना के अनुसार, पशुधन भवन (1) से खाद भंडारण टैंक (2) में प्रवेश करती है, फिर इसे एक फेकल पंप (3) का उपयोग करके डाइजेस्टर टैंक - एनारोबिक पाचन के लिए एक टैंक (4) में लोड किया जाता है। किण्वन प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न बायोगैस गैस टैंक (5) में प्रवेश करती है और फिर उपभोक्ता को खाद को किण्वन तापमान तक गर्म करने और डाइजेस्टर में थर्मल शासन बनाए रखने के लिए, एक हीट एक्सचेंजर (6) का उपयोग किया जाता है, जिसके माध्यम से गर्म पानी होता है। बहता है, बॉयलर में गर्म किया जाता है (7)। किण्वित खाद को खाद भंडारण सुविधा में उतार दिया जाता है।
चित्र .1। बायोगैस उत्पादन की सामान्यीकृत योजना (कृषि बायोगैस)।
बायोरिएक्टर में थर्मल इन्सुलेशन होता है, जिसे किण्वन तापमान को स्थिर रूप से बनाए रखना चाहिए और विफल होने पर तुरंत बदला जाना चाहिए। दीवारों की परिधि के चारों ओर पाइप के सर्पिल के रूप में हीट एक्सचेंजर्स लगाकर बायोरिएक्टर को गर्म किया जाता है, जिसके माध्यम से गर्म पानी 60-70 डिग्री सेल्सियस के प्रारंभिक तापमान के साथ प्रसारित होता है। मीथेन पैदा करने वाले सूक्ष्मजीवों की मृत्यु और ताप विनिमय सतह पर सब्सट्रेट कणों के चिपकने से बचने के लिए शीतलक का इतना कम तापमान अपनाया जाता है, जिससे ताप हस्तांतरण में गिरावट हो सकती है। बायोरिएक्टर में खाद के निरंतर मिश्रण के लिए उपकरण भी होते हैं। डाइजेस्टर में खाद के प्रवाह को नियंत्रित किया जाता है ताकि किण्वन प्रक्रिया समान रूप से आगे बढ़े।
किण्वन के दौरान, खाद में माइक्रोफ्लोरा विकसित होता है, जो क्रमिक रूप से कार्बनिक पदार्थों को एसिड में नष्ट कर देता है, और बाद वाले, सिंट्रोफिक और मीथेन बनाने वाले बैक्टीरिया के प्रभाव में, गैसीय उत्पादों - मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित हो जाते हैं।
मीथेन टैंक सभी आवश्यक प्रक्रिया पैरामीटर प्रदान करते हैं - तापमान (33-37º सी), कार्बनिक पदार्थों की एकाग्रता, अम्लता (6.8-7.4), आदि। मीथेन बायोसेनोसिस कोशिकाओं की वृद्धि भी सी: एन अनुपात और इसके इष्टतम द्वारा निर्धारित की जाती है मान 30:1 है. शुरुआती सब्सट्रेट में मौजूद कुछ पदार्थ मीथेन किण्वन को रोक सकते हैं (तालिका 1)। उदाहरण के लिए, चिकन खाद अक्सर अतिरिक्त NH3 द्वारा मीथेन किण्वन को रोकता है।
तालिका नंबर एक
मीथेन किण्वन अवरोधक
ठोस अपशिष्ट लैंडफिल पर उत्पादित बायोगैस
बड़ी मात्रा में कार्बनिक घटकों वाले घरेलू और अन्य कचरे के लैंडफिल पर अनियंत्रित गैस निर्माण की प्रक्रिया को एक संचयी प्रणाली में मीथेन युक्त गैस के उत्पादन की प्रक्रिया के रूप में माना जा सकता है जब तक कि कार्बनिक भाग पूरी तरह से विघटित न हो जाए; मेटाटैंक की तुलना में बहुत अधिक लंबा है।
घरेलू अभ्यास में, ठोस अपशिष्ट लैंडफिल पर बायोगैस रीसाइक्लिंग सिस्टम अभी तक व्यापक नहीं हुए हैं, इसलिए, जब बायोगैस संग्रह और परिवहन प्रणालियों की डिज़ाइन सुविधाओं पर आगे विचार किया जाएगा, तो विदेशी अनुभव को ध्यान में रखा जाएगा। ठोस अपशिष्ट लैंडफिल में ऐसी प्रणालियों में से एक का एक योजनाबद्ध आरेख चित्र में दिखाया गया है। 2. सिस्टम में दो मुख्य भाग होते हैं: वैक्यूम के तहत एक गैस संग्रह नेटवर्क, और अत्यधिक कम या (कम अक्सर) मध्यम दबाव के तहत बायोगैस उपभोक्ताओं का एक वितरण नेटवर्क।
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चावल। 2. ठोस अपशिष्ट लैंडफिल के लिए डीगैसिंग प्रणाली का निर्माण
लैंडफिल में गैस संग्रहण प्रणाली के सबसे महत्वपूर्ण तत्वों की परिभाषाएँ नीचे दी गई हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 2, और सिस्टम के व्यक्तिगत तत्वों के लिए आवश्यकताएँ।
गैस कलेक्टर कचरे की मोटाई में बिछाई गई पाइपलाइन हैं, जिसमें एक वैक्यूम बनाया जाता है। एक नियम के रूप में, वे या तो गैस कुओं के रूप में लंबवत रूप से, या क्षैतिज रूप से छिद्रित पाइपलाइनों के रूप में किए जाते हैं, लेकिन व्यवहार में अन्य रूपों का भी उपयोग किया जाता है (जलाशय, बजरी या कुचल पत्थर कक्ष, आदि)।
पूर्वनिर्मित गैस पाइपलाइनों का मतलब गैस पाइपलाइनें हैं जो वैक्यूम के अंतर्गत हैं और पूर्वनिर्मित कलेक्टरों के हिस्से तक ले जाती हैं। गिरावट की भरपाई के लिए, उनके पास गैस मैनिफोल्ड के साथ एक लचीला कनेक्शन होता है (दबाव मापने के लिए) और गैस के नमूने के लिए फिटिंग कनेक्शन इकाई में स्थित होती है।
एकत्रित गैस पाइपलाइनों को गैस संग्रहण बिंदु पर संयोजित किया जाता है। गैस संग्रह बिंदु को पाइप, टैंक आदि के रूप में बनाया जा सकता है और गिरने वाले कंडेनसेट के संग्रह और निष्कासन को सुनिश्चित करने के लिए सबसे निचले बिंदु पर स्थित है। इंस्ट्रुमेंटेशन और स्वचालन उपकरण गैस संग्रह बिंदु पर स्थित हैं।
कंडेनसेट हटाने की प्रणाली पाइपलाइन प्रणाली के सबसे निचले बिंदु पर कंडेनसेट को इकट्ठा करने और निर्वहन करने के लिए गैस पाइपलाइन पर एक उपकरण है। वैक्यूम ज़ोन में, कंडेनसेट को साइफन के माध्यम से, अतिरिक्त दबाव के क्षेत्र में - समायोज्य कंडेनसेट नालियों के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है। कंडेनसेट को कूलिंग डिवाइस का उपयोग करके अंडरप्रेशर ज़ोन और ओवरप्रेशर ज़ोन दोनों में हटाया जा सकता है।
सक्शन पाइपलाइन इंजेक्शन डिवाइस के सामने पाइपलाइन का सीधा खंड है; यहां उपकरण और स्वचालन उपकरण भी उपलब्ध कराए गए हैं।
दबाव उपकरणों (पंखा, ब्लोअर, आदि) का उपयोग निपटान निकाय से गैस परिवहन के लिए आवश्यक वैक्यूम बनाने या उपयोग के स्थान पर गैस परिवहन करते समय अतिरिक्त दबाव बनाने के लिए किया जाता है (फ्लेयर यूनिट, रिकवरी सिस्टम आदि तक)। ).
कंप्रेसर इकाई अतिरिक्त गैस दबाव को बढ़ाने का कार्य करती है।
ब्लोअर उपकरण इंजन कक्ष में स्थित हैं। पारंपरिक संरचनाएं कंटेनर, धातु के बाड़े, या छोटी इमारतें (गैरेज, ब्लॉक संरचनाएं, आदि) हैं। बड़े प्रतिष्ठानों में, गैस इंजेक्शन उपकरण मशीन कक्ष में स्थित होते हैं; कभी-कभी उन्हें एक छतरी के नीचे खुले क्षेत्रों में रखा जा सकता है।