آلة إنتاج البيوغاز

أنواع آلات تصنيع الغاز الحيوي

تشير آلة تصنيع الغاز الحيوي إلى آلة تستخدم لإنتاج الغاز الحيوي من خلال التحلل اللاهوائي للمواد العضوية. يمكن أن تشمل المواد العضوية نفايات الطعام والبقايا الزراعية وروث الحيوانات وغيرها. تستخدم العديد من المشاريع والإعدادات أنواعًا مختلفة من آلات إنتاج الغاز الحيوي. فيما يلي بعض أنواع آلات تصنيع الغاز الحيوي:

• المُحَلِّلات اللاهوائية على نطاق المختبر

  تُستخدم هذه الآلات المنتجة للغاز الحيوي لأغراض البحث والتعليم. عادةً ما يكون حجمها أقل من 25 لترًا وتأتي مع أنظمة تحكم ومراقبة متطورة. تُمكن المُحَلِّلات اللاهوائية على نطاق المختبر الباحثين من التحكم في العديد من المعلمات ودراستها. يسمح لهم ذلك بمراقبة العمليات الميكروبية المشاركة في التحلل اللاهوائي وتحليل تحويل الركيزة إلى منتج، والتحقيق في تحسين المُحَلِّل.

• المُحَلِّلات اللاهوائية الدفعية

  تتمتع المُحَلِّلات اللاهوائية بحجم ثابت وتعمل في دورات مميزة. خلال مراحل إدخال و معالجة وإخراج الدورة، يتم ملء وتفريغ المُحَلِّل. تقوم الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية بتكسير المواد العضوية في المُحَلِّلات طوال مرحلة الهضم. يمكن بعد ذلك التقاط الغاز الحيوي الناتج واستخدامه كمصدر للطاقة بعد تفريغ المُحَلِّل.

• المُحَلِّلات اللاهوائية المستمرة

  تعمل هذه الآلات المنتجة للغاز الحيوي بشكل ثابت. فهي تقبل المواد العضوية بشكل مستمر وتطلق بقايا مهضومة والغاز الحيوي في وقت واحد. يمكن للمُحَلِّلات اللاهوائية المستمرة معالجة كميات هائلة من المواد العضوية بسرعة. فهي توفر إنتاجًا مستقرًا للغاز الحيوي مع إدارة وتحكم كافية في المُحَلِّل.

• المُحَلِّلات اللاهوائية على نطاق صناعي

  يمكن لهذه الآلات المُحَلِّلة على نطاق واسع استيعاب كميات كبيرة من المواد العضوية وإنتاج الغاز الحيوي على نطاق صناعي. تُعد المُحَلِّلات اللاهوائية على نطاق صناعي مناسبة للتطبيقات على نطاق واسع، مثل معالجة نفايات الطعام من المدن أو فضلات الحيوانات من مزارع الماشية على نطاق واسع، نظرًا لسعتها الكبيرة وكفاءة معالجة عالية.

مواصفات وصيانة آلات تصنيع الغاز الحيوي

يمكن أن تختلف مواصفات آلات إنتاج الغاز الحيوي اعتمادًا على حجم ونوع وتصميم نظام المُحَلِّل. فيما يلي بعض المواصفات الشائعة والمكونات الرئيسية لآلات إنتاج الغاز الحيوي.

• أنواع المواد الخام

  تُعد آلات إنتاج الغاز الحيوي مناسبة لأنواع مختلفة من المواد الخام، مثل نفايات الطعام والنفايات الزراعية والسماد ورواسب الصرف الصحي ومحاصيل الطاقة والنفايات الصلبة البلدية العضوية. تم تصميم آلات الغاز الحيوي المحددة للتعامل مع أنواع معينة من المواد الخام.

• حجم المُحَلِّل

  يشير حجم آلة الغاز الحيوي عادةً إلى حجم أو سعة المُحَلِّل. قد يكون حجم آلات النطاق الصغير حوالي 1 إلى 5 متر مكعب (م3)، بينما يمكن أن تتراوح آلات النطاق المتوسط إلى الكبير من 50 م3 إلى عدة آلاف م3.

• وقت الاحتفاظ

  تشير آلة تحميل الغاز الحيوي العضوي إلى كمية المواد العضوية (المقاسة بدلالة طلب الأكسجين الكيميائي، أو COD) التي يمكن معالجتها في المُحَلِّل لكل وحدة زمنية. يتم التعبير عنها عادةً بالمتر المكعب في الساعة (م3 / ساعة) أو المتر المكعب في اليوم (م3 / يوم).

• نطاق درجة الحرارة

  تتطلب آلة إنتاج الغاز الحيوي نطاقات درجات حرارة معينة للنشاط الميكروبي الأمثل والهضم. نطاقات درجات الحرارة الشائعة هي متوسطة الحرارة (حوالي 30 إلى 40 درجة مئوية) وحرارية (حوالي 50 إلى 65 درجة مئوية).

• نطاق الرقم الهيدروجيني

  للحصول على هضم فعال وإنتاج للغاز الحيوي، تحافظ آلة الغاز الحيوي على نطاق الرقم الهيدروجيني من حوالي 6.5 إلى 8.0. تشمل عملية الهضم مجتمعات ميكروبية مختلفة تزدهر داخل هذا النطاق من الرقم الهيدروجيني.

• تخزين الغاز

  يجب تخزين الغاز الحيوي الناتج أثناء الهضم بشكل مؤقت قبل استخدامه أو معالجته بشكل أكبر. يمكن أن تشمل أنظمة تخزين الغاز خزانات نفخ مرنة، أو خزانات غشائية، أو حاويات غاز قبة ثابتة، من بين أشياء أخرى.

الصيانة

تُعد الصيانة الروتينية لمحطة إنتاج الغاز الحيوي ضرورية لضمان التشغيل وتحسين إنتاج الغاز وتقليل وقت توقف المعدات أو المخاطر البيئية. فيما يلي بعض نصائح الصيانة لصنع آلات إنتاج الغاز الحيوي:

• التفتيش المنتظم:

  افحص مُحَلِّل الغاز الحيوي والمكونات المرتبطة به بانتظام بحثًا عن علامات مرئية للتلف أو التآكل أو التسريبات. يشمل ذلك أيضًا أنابيب الغاز والصمامات والممزّجات والمضخات وفخاخ التكثيف وأنظمة السلامة.

• مراقبة الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة:

  يجب مراقبة الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة في آلات الغاز الحيوي بانتظام. يضمن ذلك الحفاظ عليها ضمن النطاق الأمثل للهضم. في حالة الحاجة إلى تعديلات طفيفة، قم بها بعناية لتجنب زعزعة استقرار المُحَلِّل.

• مراقبة ضغط الغاز:

  راقب دائمًا ضغط الغاز الحيوي ومعدل التدفق من المُحَلِّل. يساعد ذلك في تحديد انسدادات محتملة، أو تسريبات، أو مشاكل في نظام استخدام الغاز. تأكد في الوقت نفسه من أن فخاخ تكثيف الغاز تعمل بشكل صحيح لتجنب تراكم السوائل في خط الغاز.

• تفتيش المواد الخام:

  تحقق من جودة المواد الخام الواردة. تأكد من أن المادة متجانسة ولا تحتوي على أي مواد ضارة. قد تؤثر على الهضم أو تلف مكونات نظام الغاز الحيوي.

سيناريوهات الصناعة لآلات تصنيع الغاز الحيوي

• محطات معالجة مياه الصرف الصحي

  تُعد آلات إنتاج الغاز الحيوي مكونات أساسية في العديد من مرافق معالجة مياه الصرف الصحي. يمكن تحلل المواد العضوية في مياه الصرف الصحي بشكل لاهوائي لتوليد الغاز الحيوي. يمكن بعد ذلك استخدام الغاز الحيوي لتوفير الطاقة لعملية المعالجة أو لأي غرض آخر. إنه نهج مستدام يعالج مياه الصرف الصحي في وقت واحد ويستعيد الطاقة منها.

• مدافن النفايات

  تُعد مدافن النفايات مكانًا شائعًا آخر للعثور على آلات إنتاج الغاز الحيوي. تُنتج مواقع مدافن النفايات الكثير من النفايات العضوية التي تتحلل بشكل لاهوائي وتنتج الغاز الحيوي. من خلال تركيب آلات إنتاج الغاز الحيوي، يمكن لمدفن النفايات التقاط الغاز الحيوي وتحويله إلى طاقة مفيدة، مما يقلل من الانبعاثات والتأثير البيئي.

• المزارع الزراعية

  تُستخدم آلات إنتاج الغاز الحيوي أيضًا على نطاق واسع في المزارع الزراعية. يمكن لهذه الآلات التعامل مع روث الحيوانات، وبقايا المحاصيل، والمواد العضوية الأخرى في المزرعة. من خلال التخمير اللاهوائي، يمكن للمواد العضوية إنتاج الغاز الحيوي الذي يمكن استخدامه كمصدر للطاقة لعمليات المزرعة أو التدفئة. يؤدي استخدام آلات إنتاج الغاز الحيوي إلى تحسين إدارة النفايات وتعزيز التنمية الزراعية المستدامة.

• صناعة الأغذية والمشروبات

  تُعد صناعة الأغذية والمشروبات، بما في ذلك مصانع الجعة ومصانع التقطير ومصانع الألبان ومرافق المعالجة الأخرى، سيناريو تطبيقًا مهمًا لآلات إنتاج الغاز الحيوي. تُنتج هذه الشركات كمية كبيرة من مياه الصرف الصحي العضوية والمنتجات الثانوية التي يمكن تخميرها لإنتاج الغاز الحيوي من خلال آلات إنتاج الغاز الحيوي. يمكن استخدام طاقة الغاز الحيوي لتلبية جزء من احتياجات الطاقة لمرافق الإنتاج، مما يحسن من استخدام الموارد والكفاءة الاقتصادية.

• مصانع الغاز الحيوي

  تُعد مصانع الغاز الحيوي أكثر سيناريوهات التطبيق نموذجية واحترافية لآلات إنتاج الغاز الحيوي. تقبل هذه المصانع أنواعًا مختلفة من النفايات العضوية، مثل البقايا الزراعية وروث الحيوانات والنفايات الصلبة البلدية والمواد الخام المتخصصة، وتستخدم آلات إنتاج الغاز الحيوي لتنفيذ التخمير اللاهوائي. تضمن هذه الآلات إنتاجًا مستمرًا ومستقرًا للغاز الحيوي، ويمكن لمصانع الغاز الحيوي أن تنقي الغاز الحيوي بشكل أكبر لإنتاج غاز قابل للاحتراق، والذي يصبح استعادة للطاقة المتجددة.

كيفية اختيار آلة تصنيع الغاز الحيوي

عند اختيار محطة إنتاج الغاز الحيوي، يجب مراعاة مجموعة متنوعة من العناصر لضمان أن النظام يناسب احتياجات وأهداف المُنتج. فيما يلي بعض الاعتبارات الأكثر شيوعًا:

• التوافق مع المواد الخام: تحقق من توافق المواد الخام في المُحَلِّل لضمان أن الآلة مناسبة لنوع معين من المواد الخام للاستخدام. تم تصميم محطات الغاز الحيوي المختلفة لمعالجة مواد خام معينة، لذلك من المهم مطابقة المواد الخام مع متطلبات المُحَلِّل.
• تكنولوجيا الهضم: هناك العديد من تقنيات الهضم المتاحة، مثل الهضم اللاهوائي الرطب، والهضم اللاهوائي الجاف، وغيرها. لكل تقنية مزاياها وعيوبها، وهي مناسبة لتطبيقات معينة. تقييم خصائص تقنيات الهضم المختلفة، واختيار واحدة تلبي هدف المشروع.
• النطاق والقدرة: تتوفر آلات إنتاج الغاز الحيوي بمختلف المقاييس والقدرات. حدد الحجم والقدرة المطلوبة بناءً على حجم المواد الخام المتاحة، واحتياجات الطاقة، ونطاق النمو المتوقع. تأكد من أن آلة الغاز الحيوي المختارة يمكنها التعامل مع الكمية المطلوبة من المواد الخام.
• التكامل مع النظام الحالي: بالنسبة لبعض الشركات أو المزارع، تحتاج آلة الغاز الحيوي إلى التكامل مع أنظمة إدارة النفايات وإنتاج الطاقة الأخرى. تقييم قدرة الآلة على التكامل مع الأنظمة الحالية لضمان التشغيل السلس والاتصال.
• خيارات التكلفة والتمويل: تقييم تكلفة آلة الغاز الحيوي ونفقات التشغيل والصيانة، بالإضافة إلى خيارات التمويل المحتملة. ضع في الاعتبار الجدوى الاقتصادية للمشروع وعائد الاستثمار (ROI) لإنتاج الطاقة.

أسئلة شائعة

س1: هل الغاز الحيوي مربح؟

ج1: تصنيع الغاز الحيوي هو في الواقع عمل مربح. تعتمد ربحية العمل على بعض العوامل الرئيسية. وتشمل هذه العوامل المواد الخام المستخدمة في إنتاج الغاز الحيوي، والطلب على الغاز الحيوي في المنطقة، ونطاق الإنتاج، والاستخدام التجاري للغاز الحيوي. بعض التطبيقات المربحة للغاز الحيوي هي في إنتاج الطاقة الكهربائية والحرارية.

س2: كم من الوقت يستغرق إنتاج الغاز الحيوي؟

ج2: في غياب الأكسجين، يمكن أن تستغرق البكتيريا أسابيع لهضم المواد العضوية. يمكن أن يستغرق إنتاج الغاز الحيوي من النفايات العضوية من 10 أيام إلى عدة أشهر. تعتمد المدة على نوع المادة المستخدمة ودرجة الحرارة. على سبيل المثال، يمكن أن تنتج نفايات الطعام وروث الحيوانات وبقايا النباتات الغاز الحيوي في غضون 15 إلى 30 يومًا. بينما يمكن أن يستغرق روث الحيوانات العاشبة مثل الأبقار والخيول ما يصل إلى 60 يومًا.

س3: ما هي أجهزة الغاز الحيوي؟

ج3: هناك نوعان رئيسيان من أجهزة الغاز الحيوي. يُعد مُحَلِّل القبة الثابت جهازًا شائعًا للغاز الحيوي يُستخدم في المنازل الريفية. له هيكل على شكل قبة نصف كروية مصنوعة من الطوب والملاط. تظل القبة ثابتة. يُعد مُحَلِّل الأنبوب جهازًا شائعًا آخر للغاز الحيوي. يستخدم أنبوبًا طويلًا أسطوانيًا للهضم. يُصنع الأنبوب من البلاستيك أو المواد المرنة، ويمكن تعديل الطول حسب الحاجة.

س4: ما نوع محطة الغاز الحيوي الأكثر كفاءة؟

ج4: من بين محطات الغاز الحيوي التجارية على نطاق واسع، يُعد مُفاعل الخلط الكامل الأكثر استخدامًا. إنه فعال ولكنه مكلف. الخيار الأكثر اقتصادًا هو مُفاعل بطانية الوحل اللاهوائي ذو التدفق التصاعدي. تُستخدم هذه المحطة حيث يكون وقت الاحتفاظ المطلوب أقل.