BIODIGESTER : 용도, 유형, 장점, 단점 - 환경

biodigester는 메탄 가스 및 유기질 비료는 유기물의 혐기성 발효에서 생성 된 닫힌 탱크이다. 생물학적 기초는 가수 분해, 산성화, 아세 타닌 생성 및 메탄 생성을 통한 박테리아의 작용에 의한 유기물의 분해입니다.

biodigester는 biodigestion 과정에 필요한 통제 된 조건을 제공합니다. 이 과정을 거쳐 바이오 가스 (메탄, 이산화탄소, 질소, 황화수소), 바이오 솔 (고체 비료), 바이오 올 (액체 비료)이 최종 제품으로 얻어진다.

바이오 가스 시스템. 출처 : Renergon International AG

기본 작업은 혐기성 발효 과정이 생성되는 밀폐 용기에 유기 폐기물과 물을 추가하는 것부터 시작됩니다. 바이오 가스는 저장, 직접 사용 또는 비료로 추출됩니다.

로딩 시스템에 따른 세 가지 기본 유형의 바이오 디게 스터는 불연속, 반 연속 및 연속입니다. 배치 바이오 디게 스터는 각 생산 공정에서 한 번만 유기 폐기물을 적재 한 다음 비료를 추출하여 다른주기를 시작합니다.

반 연속 적재량은 정기적으로 적재하여 적재량에 해당하는 비료 량을 추출합니다. 연속 시스템은 유기물이 영구적으로로드되고 바이오 가스 및 비료를 추출하는 산업 플랜트입니다.

바이오 디게 스터의 장점 중 하나는 유기 폐기물의 적절한 관리, 재활용 및 환경 위험 감소입니다. 또한 에너지 (바이오 가스)와 유기질 비료가 생산되어 경제적, 환경 적 가치를 창출합니다.

그러나 물 소비, 이상적인 온도 수준 유지의 어려움 및 유해 물질 (황화수소, 실록 센)의 존재와 같은 특정 단점도 있습니다. 또한 해당 지역 근처의 원자재 축적과 폭발 위험을 강조합니다.

비교적 저렴한 수제 바이오 디게 스터를 만들고 유기 주방 폐기물을 처리 할 수 있습니다. 여기에는 밀폐형 뚜껑이있는 배럴과 일부 배관 재료 (PVC 파이프, 수도꼭지 등) 만 필요합니다.

더 큰 규모에서 시골 지역의 주택에서 가장 경제적이고 상대적으로 구축하기 쉬운 시스템은 소시지입니다. 이 시스템은 기본적으로 해당 연결부가있는 밀봉 된 폴리에틸렌 백으로 구성됩니다.

그것은 무엇입니까

-유기 폐기물 처리 및 재활용

바이오 디게 스터는 유기 폐기물의 지속 가능한 관리와 재생 가능 에너지 생산의 관점에서 매우 유용한 기술 대안입니다. 예를 들어, 그들은 바이오 디게 스터를위한 원료로 변환되는 고체 및 액체 유기 폐기물의 재활용을위한 대안을 제공합니다.

이러한 방식으로 유기 폐기물을 재활용하면 오염 영향을 줄이고 관리 비용을 절감 할 수 있습니다. 바이오 디게 스터는 폐수 처리, 도시 고형 유기 폐기물 처리, 농업 및 가축 폐기물에 사용됩니다.

-바이오 가스 및 바이오 비료 생산

혐기성 소화 과정은 바이오 가스와 유기질 비료를 제품으로 생성합니다.

바이오 가스

바이오 가스는 고열량 연료이며 에너지 생산에 사용될 수있는 약 60 %의 메탄 가스를 함유하고 있습니다. 요리, 전기 에너지 (가스 터빈) 생성, 모터 이동 또는 난방에 사용할 수 있습니다.

생물 비료

바이오 디게 스터에서 생성 된 바이오 비료는 높은 수준의 거대 영양소와 미량 영양소가 포함 된 상태 (바이오 솔) 및 액체 (바이올)에서 얻습니다. 기본 다량 영양소 (인, 질소 및 칼륨)는 한외 여과 및 역삼 투 공정을 통해 biol에서 분리하여 얻을 수 있습니다.

Biol에는 인돌-아세트산, 지베렐린 및 사이 토키 닌과 같은 식물 발달에 유용한 상당한 양의 성장 호르몬이 포함되어 있습니다.

작동 원리

바이오 디게 스터는 수화 된 유기물을 분해하고 공기가없는 상태에서 혐기성 소화를 통해 바이오 가스화 과정을 생성합니다. 이는 메탄 가스 (CH4)와 이산화탄소 (CO2)를 주요 제품으로하는 발효 과정을 통해 발생합니다.

-바이오 디게 스터 로딩 및 흔들기

이것은 로딩 튜브를 통해 바이오 디게 스터에 첨가 될 유기물이 준비된 탱크로 구성된 로딩 탱크를 통해 수행됩니다.

유기물 및 부하 처리

바이오 디게 스터는 주기적으로 유기물과 충분한 물을 공급해야합니다. 이러한 의미에서 생성 된 가스의 축적을 위해 바이오 디게 스터 부피의 25 %를 비워 두어야합니다.

차례로, 유기물의 유형과 품질은 생산성과 고체 및 액체 폐기물의 비료 사용 여부에 영향을 미칩니다. 일부 유기 폐기물은 배지를 너무 많이 산성화 할 수있는 감귤류 잔류 물과 같은 발효 과정에서 문제를 일으킬 수 있습니다.

재료는 가능한 가장 작은 크기로 분쇄되거나 축소되어야하며, 발효를 용이하게하려면 혼합물에 75 %의 물과 25 %의 유기물이 포함되어야합니다. 혼합물에서 발효 과정의 균질성을 보장하기 위해 주기적으로 교반해야합니다.

온도 및 유지 시간

완전한 발효를 달성하기위한 바이오 디게 스터에서 유기물의 머무름 시간은 이것의 유형과 온도에 따라 달라집니다. 주변 온도가 높을수록 발효 속도가 빨라집니다 (예 : 30ºC에서 바이오 디저를 재충전하는 데 약 20 일이 소요될 수 있음).

- 혐기성 소화

혐기성 소화. 출처 : Tilley, E., Ulrich, L., Lüthi, C., Reymond, Ph., Zurbrügg, C.

박테리아는 공기의 부재, 20 ° C 이상의 온도 (이상적으로는 30-35 ° C) 및 매우 산성이 아닌 배지와 같은 적절한 환경 조건이 필요한 공정에서 작용합니다. 이러한 조건에서 세 단계가 발생합니다.

가수 분해

가수 분해 박테리아는이 과정에서 세포 외 효소를 분비하는 작용을합니다. 따라서 탄수화물, 단백질 및 지질의 복잡한 사슬은 더 작은 용해성 조각 (설탕, 아미노산 및 지방)으로 분해됩니다.

산성화 또는 발효 단계

이전 단계의 가용성 화합물은 휘발성 지방산, 알코올, 수소 및 CO2로 발효됩니다.

아세 타닌 생성

아세트산 생성 박테리아는 유기산을 탄소원으로 산화시키는 역할을합니다. 이들은 아세트산 (CH3COOH), 수소 (H2) 및 이산화탄소 (CO2)를 생성하고 황화수소의 존재로 인해 불쾌한 냄새가 발생합니다.

메탄 형성 또는 메탄 생성 단계

마지막 단계에서 메탄 생성 박테리아는 아 세타 노 생성의 산물을 분해하여 메탄을 생성합니다. 자연에서 이러한 박테리아는 늪, 수생 환경 및 반추 동물의 위장에서 작용합니다.

이 단계가 끝나면 혼합물에는 메탄 (45 ~ 55 %), 이산화탄소 (40 ~ 50 %), 질소 (2 ~ 3 %) 및 황화수소 (1.5 ~ 2 %)가 포함됩니다.

-바이오 디저에서 배출

바이오 가스 및 비료 생산 속도는 바이오 디게 스터의 유형,이를 공급하는 유기물 및 온도에 따라 다릅니다. 바이오 가스는 바이오 디게 스터의 상부에 축적되어 파이프를 통해 저장 탱크로 추출됩니다.

발효가 끝나면 파이프를 통해 슬러지 (고체와 액체의 혼합물)를 추출합니다. 배출은 용기를 연결하는 원리에 의해 생성됩니다. 즉, 새로운 재료를 적재 할 때 압력으로 인해 잉여가 반대쪽에서 나옵니다.

도입 된 물질 (유기 폐기물 및 물)의 양과 산출물 (바이오 솔 및 바이오 L)의 비율은 거의 1 : 0.9입니다. 이는 90 % 수율에 해당하며, 가장 높은 비율은 biol (액체)에 해당합니다.

-바이오 가스 : 정화

생성 된 가스는 두 화합물을 트랩하는 트랩을 사용하여 황화수소와 물의 함량을 제거하거나 감소시키기 위해 정제되어야합니다. 이는 이러한 구성 요소의 부식 력으로 인한 장비 손상 위험을 줄이기 위해 필요합니다.

워터 트랩

파이프가 더 큰 공간으로 열리고 가스가 다른 수축을 통해 계속 될 때 바이오 가스에 의해 운반 된 물이 침전됩니다. 이 파이프는 크고 밀폐 된 용기로 끝나고 나중에 하부의 배수 콕에 의해 추출되는 물을 담습니다.

황화수소 트랩

바이오 가스에서 황화수소를 추출하는 과정은 워터 트랩과 비슷하지만 파이프 경로에 삽입 된 트랩에는 철 조각이나 스폰지가 있어야합니다. 바이오 가스가 철층을 통과하면 황화수소가 반응하여 침전됩니다.

-비료 : 분리 및 퇴비화

biosol과 biol의 혼합물은 두 성분을 분리하기 위해 경사 공정을 거칩니다. 바이오 솔은 단독으로 사용하거나 퇴비화와 혼합하여 나중에 고체 비료로 사용할 수 있습니다.

Biol은 액체 엽면 비료로 사용되거나 관개 수에 첨가되어 수경 재배 시스템에 매우 유용합니다.

종류

독일의 바이오 가스 생산. 출처 : Volker Thies (Asdrubal)

Biodigester는 로딩주기 및 구조적 형태에 따라 분류됩니다. 로딩 빈도로 인해 다음이 있습니다.

-불연속

불연속 또는 배치 시스템은 완전히 충전되고 바이오 가스 생산이 중단 될 때까지 재 장전되지 않는 밀폐 탱크로 구성됩니다. 가스는 탱크 상단에 부착 된 부유 식 수집기 (가스 계량기)에 축적됩니다.

이러한 유형의 바이오 디게 스터는 유기 폐기물의 가용성이 간헐적 일 때 사용됩니다.

-반 연속

불연속 시스템과 달리 로딩 및 언 로딩은 바이오 가스 생산 공정 중 특정 시간에 수행됩니다. 건설 시스템에 따라 세 가지 기본 유형이 있습니다.

풍선 또는 소시지 바이오 디게 스터

대만 식이라고도하며 폴리에틸렌 백이나 실린더가 설치된 평평한 콘크리트로 된 구덩이로 구성됩니다. 유기 폐기물의 유입 및 바이오 가스 배출을위한 연결부는이 백에 설치되어야합니다.

실린더는 물과 공기로 채워지고 나중에 유기 폐기물의 부하가 추가됩니다.

고정형 돔 바이오 디게 스터

소위 중국 바이오 디게 스터이며 벽돌이나 콘크리트로 지어진 지하 탱크로 구성됩니다. 탱크는 끝이 볼록하거나 둥근 수직 실린더이며 적재 및 하역 시스템이 있습니다.

바이오 가스는 상부 돔 아래이 목적을 위해 설정된 공간에 축적됩니다. 바이오 디게 스터는 생산에 따라 다양한 압력의 바이오 가스로 작동합니다.

플로팅 돔 바이오 디게 스터

Hindu biodigester라고 불리는이 탱크는 적재 및 하역 시스템이있는 지하 원통형 탱크로 구성됩니다. 그것은 벽돌이나 콘크리트로 지어졌으며 그 윗부분에는 바이오 가스가 축적되는 부유 식 탱크 (가스 계량기)가 있습니다.

축적 된 바이오 가스 덕분에 스테인리스 스틸 또는 플라스틱 코팅 유리 섬유 가스 계량기가 혼합물 위에 떠 있습니다. 일정한 가스 압력을 유지하는 장점이 있습니다.

그 후 가스 계량기는 혼합물의 수준과 바이오 가스의 양에 따라 위아래로 이동합니다. 따라서 벽과의 마찰을 피하기 위해 사이드 레일 또는 중앙 가이드로드가 필요합니다.

-연속

이 경우, 바이오 디게 스터의 로딩 및 언 로딩은 지속적인 공정이므로 유기 폐기물의 영구적 인 가용성이 필요합니다. 그들은 일반적으로 지역 사회 폐수 처리에 사용되는 대규모 산업 시스템입니다.

이를 위해 수집 탱크 시스템, 바이오 디게 스터로 이동하기위한 펌프 및 비료 추출이 사용됩니다. 바이오 가스는 필터링 시스템을 거쳐 압축에 의해 분배되어 사용자에게 분배됩니다.

이점

재활용 및 오염

바이오 디게 스터를 설치하면 유기 폐기물을 재활용 할 수있어 환경 오염을 줄이고 유용한 제품을 얻을 수 있습니다. 농촌 지역의 경우 가축 시스템의 동물 배설물 관리에 특히 중요합니다.

바이오 가스 구하기

바이오 가스는 주로 다른 에너지 원을 이용할 수없는 지역에서 효율적이고 경제적 인 에너지 원입니다. 경제적으로 침체 된 국가의 시골 지역에서는 장작으로 요리를하여 환경에 영향을 미칩니다.

바이오 가스의 가용성은 장작에 대한 수요를 줄이는 데 도움이되므로 생물 다양성 보존에 긍정적 인 영향을 미칠 수 있습니다.

비료 생산

바이오 디게 스터를 통해 고체 유기 비료 (바이오 솔)와 액체 (바이올)를 얻습니다. 이 비료는 환경에 미치는 영향이 적고 농업 생산 비용을 절감합니다.

건강

유기 폐기물을 적절하게 관리함으로써 건강에 미치는 위험을 줄일 수 있습니다. 85 %의 병원체가 생물 소화 과정에서 살아남지 못하는 것으로 확인되었습니다.

예를 들어, 35 ° C에서 대변 대장균은 24 시간 내에 50-70 %, 곰팡이는 95 % 감소합니다. 따라서 폐쇄 공정이므로 악취가 감소합니다.

단점

물 가용성

이 시스템은 혼합물이 필요하기 때문에 물 가용성 측면에서 요구됩니다. 다른 한편으로, 바이오 디게 스터는 원료의 공급원과 바이오 가스 소비 장소에 가까워 야합니다.

온도

바이오 디게 스터는 35 ° C에 가깝고 20 ~ 60 ° C 범위 내에서 일정한 온도를 유지해야합니다. 따라서 외부 열 입력이 필요할 수 있습니다.

유해한 부산물

독성과 부식성이있는 황화수소 (H2S)와 화장품 및 유기 폐기물 혼합물에 함유 된 실리콘 유래 실록 센을 생성 할 수 있습니다. 이러한 실록 센은 SiO2 (이산화 규소)를 생성하며, 이는 기계 및 부품에 연마재입니다.

이러한 부산물의 존재와 농도는 사용 된 원료, 물과 고체 기질의 비율, 기타 요인에 따라 달라집니다.

폐기물 축적

바이오 디게 스터 근처에 폐기물을 축적 할 필요가 있으며, 이로 인해 해결해야 할 물류 및 위생 문제가 발생합니다.

폭발 위험

연료 가스 발생기 시스템이므로 적절한 예방 조치를 취하지 않으면 폭발 위험이 있습니다.

소송 비용

바이오 디지 스터의 유지 보수 및 운영은 상대적으로 저렴하지만 초기 설치 및 시공 비용이 상대적으로 높을 수 있습니다.

수제 바이오 디저를 만드는 방법

홈 바이오 디게 스터. 출처 : Kevinsooryan

바이오 디게 스터는 발효, 로딩 및 언 로딩을위한 기본 요소와 탱크가 필요합니다. 또한 바이오 가스 및 비료 탱크가 필요합니다.

가스 누출을 방지하기 위해 전체 시스템이 밀폐되어야한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 반면에 시스템은 물과 황화수소에 의한 손상을 방지하기 위해 PVC 또는 스테인리스 강과 같은 스테인리스 재질로 구성되어야합니다.

-발효조

처리 할 유기 폐기물의 양에 따라 용량이 달라지는 플라스틱 배럴 또는 탱크를 사용할 수 있습니다. 이 탱크에는 밀폐형 뚜껑이 있어야하며, 그렇지 않은 경우 뚜껑은 내열성 플라스틱 접착제로 밀봉해야합니다.

탱크에는 4 개의 구멍이 있어야하며 모든 설치는 고온 실리콘으로 밀봉되어야합니다.

로딩 커버

이 구멍은 탱크 캡의 중앙에 있으며 길이가 4 인치 이상이어야하며 나사산이있는 위생 플러그를 설치해야합니다. 이 플러그는 바닥에서 최대 10cm까지 수직으로 탱크에 들어가는 4 인치 PVC 튜브에 연결됩니다.

이 입구는 이전에 파쇄되거나 파쇄 된 유기 폐기물을 적재하는 역할을합니다.

유출 배수 구멍 1

탱크 공간의 25 %는 가스 축적을 위해 비어 있어야하므로 해당 레벨의 측면에 구멍을 열어야한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 이 구멍에는 15cm 길이의 2 인치 PVC 파이프 세그먼트가있는 탱크 어댑터가 마개와 함께 설치됩니다.

이 배수 장치의 기능은 탱크가 로딩 뚜껑을 통해 재충전되면 상층 액 biol이 빠져 나가도록하는 것입니다. biol은 나중에 사용할 수 있도록 적절한 용기에 보관해야합니다.

유출 배수 구멍 2

이 두 번째 배수구는 발효 제품 (바이오 솔)의 가장 밀도가 높은 부분을 추출하기 위해 탱크 바닥으로 가야합니다. 마찬가지로 길이가 15cm이고 마개가있는 2 인치 PVC 파이프 세그먼트가 사용됩니다.

바이오 가스 배출구

탱크 어댑터를 사용하여 동일한 직경의 PVC 파이프를 설치하기 위해 탱크 상단에 1/2 인치 구멍이 절단됩니다. 이 파이프는 출구에 마개가 있습니다.

-바이오 가스 배출구 및 정화 시스템

바이오 가스 배출 파이프는 경로에 물 및 황화수소 추출 시스템을 삽입 할 수 있도록 길이가 1.5m 이상이어야합니다. 이 튜브는 필요한 경우 가스를 저장 또는 사용 장소로 옮기기 위해 확장 할 수 있습니다.

물 추출

배출구에서 물을 제거하려면 파이프를 30cm에서 중단하여 밀폐 뚜껑이있는 플라스틱 또는 유리 용기를 삽입해야합니다. 가스 전달 튜브에는 가스가 용기를 통과하기 위해 T 연결부를 통과하는 바이 패스가 있어야합니다.

이런 식으로 가스가 용기를 채우고 물이 응축되고 가스가 파이프를 통해 계속됩니다.

황화수소 추출

워터 트랩 이후, 4 인치 파이프 세그먼트가 해당 감소를 통해 다음 30cm에 삽입됩니다. 이 부분은 철제 부스러기 또는 상업용 금속 스폰지로 채워야합니다.

황화수소는 금속과 반응하여 침전되는 반면 바이오 가스는 저장 용기 나 사용 장소로 계속 이동합니다.

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BIODIGESTER : 용도, 유형, 장점, 단점 - 환경 - 2025