Biodujų gamyba iš organinių atliekų, biodujų jėgainės technologinė schema, biodujos iš mėšlo

Biodujos priskiriamos prie atsinaujinančių energijos šaltinių. Nuosavame ūkyje biodujos galima panaudoti šilumos ir “žaliosios” elektros gamybai arba kaip kurą ŽŪ technikai. 

Savadarbis mažas (2 m² plotą užimantis) biodujų generatorius-gamyklėlė gali patenkinti nedidelio ūkio, vienkiemio, sodybos, fermos poreikius. Atminkite, kad tai pažintinis straipsnis ir jei neturite būtinų žinių bei įgūdžių, geriau kreipkitės į profesionalus.

Biodujų gamyklėlės schema

1 - cilindrinė talpa substrato masei; 

2 - substrato maišymo mechanizmas; 

3 - maišymo mechanizmo rankena; 

4 - substrato įpylimo vamzdis; 

5 - pagamintų biodujų išleidimo vamzdis; 

6 - perdirbto substrato pašalinimo vamzdis; 

7 - medinis pagrindas iš tašų; 

8 - betoninės atramos; 

9 - laisva oro ertmė; 

10 - kompresorius; 

11 - kompresoriaus žarna; 

12 - sienų termoizoliacinės medžiagos; 

13 - medinė sienų apkala; 

14 - medinis dangtis-stogelis.

Substrato talpa

Pagrindinė dalis, kurioje vyksta substrato masės (gamtinių atliekų) virtimas biodujomis – cilindrinė talpa (1).

• Skersmuo – 1 m; aukštis – 1,5 m.

• Medžiaga – nerūdijantis plienas (2-5 mm storio). Geriausia - buvusi cisterna cheminėms trąšoms. Alternatyvios medžiagos – storas plastikas, PVC, gelžbetonis (pasirinktinai). 

• Forma – geriausia cilindrinė su pusapvaliais viršumi ir dugnu. 

Stačiakampės ir kvadratinės formos (ypač iš betono) netinka, nes kampai gali neatlaikyti cirkuliuojančio maišomo substrato spaudimo ir biodujų slėgio. Kampuose gali kauptis kietesni substrato likučiai ir trukdyti fermentavimo procesui. 

Talpos sienelės iš išorės turi būti izoliuotos šilumą sulaikančia medžiaga. Talpos viduje per centrą praeina ašinis rankinis substrato maišymo mechanizmas (2), pagamintas iš nerūdijančio plieno. Jo rankena kyšo iš talpos viršaus (3). 

Iš viršaus į talpą dar įeina substrato įpylimo vamzdis (4) su sandariai uždaromu dangčiu. Vamzdžio medžiaga – 2-5 mm storio nerūdijantis plienas. Dar vienas vamzdis iš nerūdijančio plieno talpos viršuje – pagamintų biodujų išvedimui (5).

Talpos apačioje – vamzdis perdirbto išnaudoto substrato pašalinimui (6) (nerūdijantis plienas).

Biodujų jėgainės pagrindas

Cilindrinė substrato talpa pastatyta ant medinio grotinio pagrindo (7), sukonstruoto iš tašų (10 x 10 cm), sutvirtintų kryžmai, grotu pavidalu. 

Medinio pagrindo plotas - 2 m², t.y. 2 x 2 m. Pagrindas įtaisomas ant betoninių atramų (8), kad tarp jo ir žemės būtų apie 7-10 cm laisva ertmė (9), reikalinga oro pūtimui iš kompresoriaus (10). Oras reikalingas šilumai sukurti aplink substrato talpą. Šilumos dėka greičiau vyksta organinio substrato irimas ir biodujų gamyba. 

Kompresoriaus žarna (11) įkišama tarp žemės ir pagrindo.

Biodujų jėgainės sienos. Aplink pagrindą ir iki pat talpos viršaus statomos 4 sienos iš termoizoliacinės medžiagos (polistirolo, mineralinės vatos) (12), apkaltos mediena (faneros lakštais, lentomis) (13).  

Statinį dengia viršutinis dangtis (14), sukaltas iš lentų. 1-2 sienas galima padaryti nuimamomis. Tai tam atvejui, jeigu prireiktų pašalinti išnaudoto substrato perteklius ir likučius, kažką viduje pataisyti, suremontuoti, išvalyti.

Talpa perdirbtam substratui. Svarbu pagalvoti ir apie talpą, skirtą išnaudotam substratui pašalinti per vamzdį (6). Jos tūris ar apimtys turi prilygti gamybinio substrato talpos tūriui.

Patarimai biodujų gamybai

Substrato žaliava. Populiariausia žaliava biodujoms gaminti – karvių mėšlas, šiaudų kraikai, puvenos, sena žolė, lapai, kitų gyvulių srutos ir šlapimas, pašarinių augalų likučiai. 

Rekomenduojamos proporcijos – 1 dalis mėšlo ir 2-2,3 dalis puvenų, šiaudų (1 : 2,3). 

Pvz., 70 kg karvių mėšlo sumaišyti su 160 kg šiaudų, lapų, puvenų. Mišinį praskiesti vandeniu iki 60-70 %. 

Pačiam pirmam kartui, tik pradedant eksploatuoti biodujų gamyklėlę ir atliekant pirmą pylimą į talpą, patariamos tokios substrato proporcijos (mėšlas : augalai : vanduo) - 0,5 : 0,5 : 1. 

Pats substrato kiekis pirmam kartui turi užimti tik pusę cilindrinės talpos. Jeigu talpos tūris 2 m³, substrato masės reikės tik 1 m³. Kitaip gali užsiteršti ir užsikimšti perdirbtos masės pašalinimo vamzdis. 

Šiluma. Geriausias laikas gamybai pradėti – vasara, pavasaris. Biodujoms pasigaminti pakanka temperatūrų diapazono nuo +5 C iki +25 C. 

• Esant 25-35 C temperatūrai substrato mišinys pradeda rūgti jau 2-3 dieną. Grynoms tinkamoms vartoti biodujoms susiformuoti reikės 14-18 dienų.

• Jeigu temperatūra šalta, žemiau +5 C – tuomet substrato masę reikia dirbtinai įšildyti elektriniu kaitinimo prietaisu iki +35 C ir prasidės fermentavimas. 

• Hermetiškai ir sandariai rauginamas substratas gali įšilti iki +70 C. 

Kas trečią dieną išleisti biodujas. Biodujos greitai kaupiasi hermetiškoje talpoje. Pasigamintas biodujas reikia išvesti iš talpos kas 3 dieną. 

Laiku neišleidus pasigamintų biodujų iš talpos jos gali tiesiog susprogdinti talpą iš vidaus, smarkiai deformuoti ją, nurauti viršų, kupolą. Tai labai galingos metano dujos, slėgis yra didelis.  

Talpos sandarumas. Svarbiausia sąlyga sklandžiai biodujų gamybai – jokio deguonies patekimo į fermentavimo procesą, kai substratas rūgsta ir gamina metano dujas. Kokybiškos metano dujos gali gimti tik be kontakto su oru (deguonimi). Todėl cilindrinėje substrato talpoje neturi būti nė menkiausio plyšelio ir neužsandarintos skylutės. Įtarus plyšelių, angų, kiaurymių atsiradimą talpą galima užsandarinti karštu parafinu. 

Jeigu talpa suvirinama iš plieno lakštų, tuomet virinti geriau dviem būdais: pirma – elektriniu suvirinimu, paskui tą pačią siūlę – dujiniu suvirinimu.