Produkcja Biogazu – Stanowisko Dydaktyczne
Opis Stanowiska:
Fermentacja beztlenowa (znana również jako fermentacja metanowa) to proces biologiczny, który występuje naturalnie. W procesie tym mikroorganizmy rozkładają materiał biodegradowalny bez obecności tlenu. Biogaz uzyskany w tym procesie jest źródłem energii wykorzystywanym jako użyteczny środek odkażający oraz jako alternatywne źródło energii odnawialnej. Wytwarzanie biogazu w drodze rozkładu beztlenowego następuje podczas przetwarzania pozostałości biodegradowalnych. Gaz ten można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej za pomocą turbin lub elektrowni gazowych, w piecach, grzejnikach, suszarniach, kotłach lub innych gazowych instalacjach spalania. Prezentowane stanowisko dydaktyczne umożliwia badanie i demonstrację różnych procesów zachodzących w trakcie wytwarzania biogazu, a także badanie różnych parametrów wpływających na proces jego produkcji. Stanowisko dydaktyczne produkcja biogazu wyposażono w dwa fermentatory beztlenowe. W ten sposób użytkownik może pracować albo w jednym, albo w dwóch etapach, oddzielając od siebie fazy procesu przetwarzania (w pierwszej będą zachodzić procesy hydrolizy, kwasogenezy i acetogenezy, metanogeneza w drugiej). Obie komory fermentacyjne wyposażono w płaszcz grzewczy umożliwiający regulację temperatury dla każdej części procesu oraz w zależności od wykorzystywanych mikroorganizmów. Stanowisko może pracować w zakresie psychrofilnym (temperatura pokojowa), mezofilnym (temperatury około 35oC) lub termofilnym (temperatury około 55oC). Zestaw wyposażono w cztery pompy perystaltyczne, które umożliwiają wypełnienie komory fermentacyjnej (kwas i zasada wprowadzane w celu dokładnego dostosowania i kontroli pH na każdym etapie procesu produkcji). W przypadku pracy w procesie fermentacji beztlenowej w dwóch etapach, jedna z pomp transportuje produkt z jednej z komór fermentacyjnych do drugiej, produkt przechodzi przez zbiornik buforowy, który zbiera nadmiar przepływu z pierwszego reaktora. Sterowanie pompami pozwala na zrozumienie w jaki sposób prędkość przepływu wpływa na proces produkcji biogazu. W zestawie znajdują się również dwa zbiorniki do przechowywania i pomiaru objętości wyprodukowanego biogazu. Wytworzony biogaz przepływa rurą od górnej strony kotła do zbiorników, w których mierzona jest objętość biogazu za pomocą wyporu wody. Zbiorniki podzielono na dwie części: górna część to miejsce gromadzenia wytworzonego biogazu, dolna, mniejsza część służy do gromadzenia wypartej wody. Każdy fermentator wyposażono w czujnik temperatury oraz miernik pH. Ich zadaniem jest śledzenie całego procesu i badanie wpływu mierzonych parametrów na proces fermentacji beztlenowej. Zbiorniki do przechowywania umożliwiają przepływ zebranego biogazu rurą wyposażoną w czujnik metanu (CH4) oraz czujnik CO2 co pozwala na oszacowanie jakości wyprodukowanego biogazu (zależnej od warunków fizyczno-chemicznych wpływających na stopień zaawansowania fermentacji beztlenowej).
Zagadnienia Realizowane przez Zestaw Edukacyjny:
- Badanie procesu stabilizacji fermentacji metanowej.
- Badanie wpływu temperatury na proces fermentacji beztlenowej oraz jakość uzyskanego biogazu.
- Badanie wpływu pH na proces fermentacji beztlenowej oraz jakość uzyskanego biogazu.
- Badanie wpływu prędkości przepływu na proces fermentacji beztlenowej
oraz jakość uzyskanego biogazu. - Badanie wpływu rodzaju surowców na proces fermentacji beztlenowej
oraz jakość uzyskanego biogazu. - Badanie wpływu inhibitorów na środowisko beztlenowe oraz jakość uzyskanego biogazu.
- Porównanie wpływu mikroorganizmów (psychrofile, mezofile, termofile)
na proces fermentacji beztlenowej oraz jakość uzyskanego biogazu. - Określenie zakresu temperatur optymalnego dla produkcji biogazu.
- Określenie optymalnej ilości surowca do produkcji biogazu.
- Wyznaczanie optymalnej zawartości substancji stałych/ciekłych
dla fermentacji beztlenowej, wpływ na jakość otrzymanego biogazu. - Badanie efektu obciążenia hydraulicznego w warunkach beztlenowych
na proces fermentacji beztlenowej oraz jakość uzyskanego biogazu. - Zapoznanie z wieloetapowym charakterem fermentacji beztlenowej.
- Określanie kinetyki dla fermentacji metanowej.
- Określanie bilansu węgla dla fermentacji metanowej.
- Określanie bilansu ciał stałych dla fermentacji metanowej.
- Określanie bilansu biogazu dla fermentacji metanowej.
Konstrukcja i panele wykonane z anodyzowanego aluminium, stali malowanej oraz płyt HDF.Główne elementy metalowe wykonane ze stali nierdzewnej.Komory fermentacyjne o pojemności 7,5 l każda.
Elementy Zestawu:
- kulki bacto o średnicy 25 mm
- płaszcz grzewczy z termostatem i czujnikiem temperatury do sterowania ogrzewaniem, zakres 0~100oC
- 4 pompy perystaltyczne, pomiar przepływów zasilania poprzez kalibrację pomp
- 2 zbiorniki do przechowywania i pomiaru objętości wyprodukowanego biogazu
- zbiornik buforowy o pojemności 2l
- 2 naczynia z polietylenu wysokiej gęstości o pojemności 3l do kwasu i zasady
- czujnik metanu (CH4) do pomiaru stężenia w wytwarzanym biogazie, zakres 0 ~ 100%
- czujnik dwutlenku węgla (CO2) do pomiaru stężenia w wytwarzanym biogazie, zakres 0 ~ 100%
- 2 mierniki pH, zakres: 0~14
- czujniki temperatury – termopary K
- przemysłowe czujniki CO2, CH4
- 2 pompy perystaltyczne do procesu fermentacji, zakres: 0 ~ 15 ml/min
- 2 pompy perystaltyczne do wprowadzania kwasu i zasady, zakres: 0 ~ 15 ml/min
- 2 zbiorniki fermentacyjne wykonane ze szkła wyposażone w płaszcz wodny, pojemność 7,5l
- konsola elektroniczna:
- cyfrowy wyświetlacz czujników temperatury
- cyfrowy wyświetlacz czujników metanu i dwutlenku węgla
- sterowanie pompami
- sterowanie płaszczami grzewczymi
Oprogramowanie DAQ (opcjonalnie): oprogramowanie do akwizycji danych (DAQ) zaprojektowano do pracy w środowisku National Instruments™, LABVIEW™ w celu wykonywania pomiarów oraz dokonywania obliczeń związanych z pracą danej aparatury. Wraz z oprogramowaniem dostarczamy zestaw czujników elektronicznych. Oprogramowanie można uruchomić w dowolnym systemie Windows™.
oraz jakość uzyskanego biogazu.
oraz jakość uzyskanego biogazu.
na proces fermentacji beztlenowej oraz jakość uzyskanego biogazu.
dla fermentacji beztlenowej, wpływ na jakość otrzymanego biogazu.
na proces fermentacji beztlenowej oraz jakość uzyskanego biogazu.
Główne elementy metalowe wykonane ze stali nierdzewnej.
Komory fermentacyjne o pojemności 7,5 l każda.
- kulki bacto o średnicy 25 mm
- płaszcz grzewczy z termostatem i czujnikiem temperatury do sterowania ogrzewaniem, zakres 0~100oC
- 4 pompy perystaltyczne, pomiar przepływów zasilania poprzez kalibrację pomp
- 2 zbiorniki do przechowywania i pomiaru objętości wyprodukowanego biogazu
- zbiornik buforowy o pojemności 2l
- 2 naczynia z polietylenu wysokiej gęstości o pojemności 3l do kwasu i zasady
- czujnik metanu (CH4) do pomiaru stężenia w wytwarzanym biogazie, zakres 0 ~ 100%
- czujnik dwutlenku węgla (CO2) do pomiaru stężenia w wytwarzanym biogazie, zakres 0 ~ 100%
- 2 mierniki pH, zakres: 0~14
- czujniki temperatury – termopary K
- przemysłowe czujniki CO2, CH4
- 2 pompy perystaltyczne do procesu fermentacji, zakres: 0 ~ 15 ml/min
- 2 pompy perystaltyczne do wprowadzania kwasu i zasady, zakres: 0 ~ 15 ml/min
- 2 zbiorniki fermentacyjne wykonane ze szkła wyposażone w płaszcz wodny, pojemność 7,5l
- konsola elektroniczna:
- cyfrowy wyświetlacz czujników temperatury
- cyfrowy wyświetlacz czujników metanu i dwutlenku węgla
- sterowanie pompami
- sterowanie płaszczami grzewczymi
Oprogramowanie DAQ (opcjonalnie): oprogramowanie do akwizycji danych (DAQ) zaprojektowano do pracy w środowisku National Instruments™, LABVIEW™ w celu wykonywania pomiarów oraz dokonywania obliczeń związanych z pracą danej aparatury. Wraz z oprogramowaniem dostarczamy zestaw czujników elektronicznych. Oprogramowanie można uruchomić w dowolnym systemie Windows™.
Stanowisko edukacyjne dostarczamy wraz z propozycjami ćwiczeń.
Czas dostawy: ~16 tygodni.