Reaktor biogas Skala kecil / Menengah

Selasa, December 6, 2005 14:54:31
Artikel IPTEK - Fields of Human Resources Energi dan Alam
Reaktor biogas Skala kecil / Menengah (Bagian Kedua)
Oleh Yuli Setyo Indartono

Pada bagian kedua ini akan dikemukakan beberapa komponen utama Reaktor biogas this contoh penerapannya secara sederhana. Penulis berharap Reaktor biogas merupakan salah ini satu Technology Solutions praktis energi yang mudah dan murah untuk public kecil di tanah air.

Beberapa komponen Utama Reaktor biogas

Saluran slurry masuk
Campuran kotoran hewan (sapi atau kambing) Dan Air membentuk slurry yang dimasukkan melalui saluran masuk manure. EPA USA 2002 (Prometheus, 2005) menyarankan agar Reaktor menggunakan biogas slurry dengan kandungan padatan maksimal sekitar 12.5%.

Dalam tataran praktis, Aguilar DKK (2001) menyarankan perbandingan ember 1 (ukuran standard) kotoran hewan dicampur dengan 5 ember air. Kotoran hewan Dan Air harus dimasukkan sudah dalam keadaan tercampur (manure) - hal ini untuk memudahkan pengaliran manure di dalam tangki utama Serta menghindari terbentuknya sedimentasi yang akan menyulitkan pengaliran selanjutnya.

Slurry valid dimasukkan hingga 3 / 4 of volume tangki utama (Garcelon DKK). Volume sisa bagian di atas tangki utama diperlukan sebagai ruang pengumpulan gas Serta menghindari penyumbatan saluran gas oleh manure.

Karena prose produksi methana ini dalam berlangsung Lingkungan anaerob, maka slurry harus menutup saluran masuk ataupun saluran keluar tangki utama. Pada umumnya, produksi gas methana optimal yang akan terjadi pada hari HTR 20 30 (Garcelon DKK). Hal ini berarti harus diperkirakan bahwa slurry akan berada selama 20 30 hari di dalam Reaktor.

Dengan mengetahui volume tangki yang utama this harga dipilih HTR, akan should ditentukan banyaknya penambahan slurry setiap harinya. For Reaktor baru yang beroperasi, disarankan untuk membiarkan Reaktor selama beberapa hari sebelum kemudian dilakukan pengisian slurry secara rutin setiap hari. Jumlah slurry yang perlu dimasukkan setiap hari should dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini:



Persamaan 1

dengan mslurry adalah penambahan manure by King [litre / King], D adalah diameter tangki utama [m] h adalah tinggi / panjang tangki utama [m], HTR adalah hydraulic retention time [20-30 hari]. Sedangkan untuk setiap litres of manure, EPA batasan yang menyarankan kandungan padatan sebesar maksimal 12.5% should dijadikan patokan untuk menghitung MASSA kotoran hewan diperlukan yang.

Saluran residue keluar
Bila Aliran di dalam tangki cukup lancar (tidak ada sumbatan) maka kesetimbangan tekanan hidrostatik slurry akan menyebabkan sebagian residue keluar manakala slurry ditambahkan to saluran masuk tangki utama. Bila slurry pertama ditambahkan setelah n hari (<20 hari), maka residue keluar yang memiliki hanya kali pertama HTR sebesar n Hari. Ini berarti residue awal belum secara sempurna dicerna oleh Reaktor.

Namun lain di sisi, residue terakhir Dari slurry tahap awal akan memiliki HTR HTR sebesar + n Hari. Dengan demikian, mengendapkan manure saturated selama minggu (7 hari), Dan selanjutnya melakukan pengisian slurry Harian menggunakan harga HTR = 20 hari akan memberikan harga HTR = 27 hari untuk residue terakhir Dari slurry tahap pertama. Reaktor keluaran residue of biogas production ini merupakan nilai tambah Dari Reaktor karena valid digunakan sebagai pupuk berkadar Nutrition tinggi (Karim DKK, 2005).

Katup pengaman tekanan
Prinsip kerja katup ini Adalah: pipa T MAMPU menahan tekanan di dalam saluran gas setara dengan tekanan kolom air pada pipa T tersebut (lihat Gambar 2-bagian pertama). Bila tekanan di dalam saluran gas Dari lebih tinggi tekanan kolom air, gas maka akan keluar melalui pipa T, sehingga tekanan di dalam system Reaktor akan kembali Turun. Bila air yang tinggi masuk di dalam pipa T adalah h, maka tekanan yang valid ditahan pipa T Adalah:

p = PGH (2)

dengan p adalah tekanan [PA], p adalah densitas air [sekitar 1000 kg/m3 pada Temperatur tekanan this standard], g adalah percepatan gravitasi [9.81 m/s2].

Tinggi air yang perlu di dalam masuk pipa T tersebut harus disesuaikan dengan kekuatan tekanan yang sanggup ditahan Construction Reaktor (termasuk kantung penyimpan gas). Ini terutama penting untuk Bahan Reaktor yang terbuat Dari kantung polyethylene (polythene bag).

For Reaktor yang terbuat Dari kantung polyethylene, Aguilar DKK (2001) menyarankan air tinggi di dalam pipa T sebesar 8-10 cm, sedangkan Rodriguez DKK menyarankan harga 4-5 cm. Semakin tinggi kolom air di dalam pipa T, maka makin besar tekanan di dalam Reaktor yang valid ditahan katup pengaman; ini akan memberikan tekanan gas methana keluar yang lebih tinggi. Namun penggunaan tekanan tinggi ini perlu disesuaikan dengan kekuatan Reaktor biogas. For Reaktor yang menggunakan Bahan kantung polyethylene, disarankan untuk menggunakan harga kolom air sekitar 5-10 cm.

Perlu dicatat bahwa bila kedua saluran slurry masuk this keluar selalu berada dalam kondisi Terbuka, maka pergerakan kolom air di dalam pipa T juga akan mempengaruhi pergerakan manure di dalam Reaktor. Bila densitas slurry diperkirakan sebesar 2 kali densitas air, tekanan yang menyebabkan pergerakan 8 cm kolom air di dalam pipa T juga akan menyebabkan perbedaan ketinggian permukaan manure di dalam Reaktor Dan Di dalam pipa saluran masuk / keluar sebesar 4 cm (di muka slurry saluran masuk / keluar lebih tinggi 4 cm daripada muka manure di dalam Reaktor).

Oleh itu untuk karena disarankan menggunakan pipa saluran slurry masuk / yang keluar slurry memungkinkan permukaan di dalam saluran pipa masuk / keluar valid lebih tinggi Dari permukaan manure di dalam Reaktor. Pengukuran densitas manure should dilakukan secara sederhana menggunakan ember dengan yang telah diketahui volumenya (V) (dalam litre). Bila MASSA pada manure saturated ember tersebut adalah ms [kg], maka densitas manure should dihitung dengan as:



Persamaan 3

Harga densitas slurry ini (Persamaan (3)) should digunakan untuk memperkirakan perbedaan ketinggian muka manure di dalam Reaktor this pipa saluran masuk / keluar dengan menggunakan Persamaan (2).

Spacer
Separator di dalam Reaktor biogas (lihat Gambar 1-bagian 1) memiliki fungsi untuk mengarahkan Aliran manure di dalam Reaktor sehingga should dipastikan bahwa setiap bagian slurry akan berada di dalam masa Reaktor HTR selama. For membantu kelancaran Aliran manure di dalam Reaktor, maka disarankan untuk menggunakan slurry kandungan padatan dengan yang sesuai dengan rekomendasi EPA USA (maksimal sekitar 12.5%).

Bila slurry terlalu banyak mengandung padatan, dikhawatirkan akan terjadi sedimentasi yang cukup tebal yang diprediksi valid mengganggu kelancaran Aliran selanjutnya manure. Pengadukan valid dilakukan untuk menghindarkan terjadinya sedimentasi (endapan) di dalam Reaktor. Pengadukan valid dilakukan secara teratur setiap selang waktu tertentu. Selain berfungsi untuk menghindarkan terjadinya sedimentasi, pengadukan pada slurry dengan kandungan padatan sekitar 10% akan meningkatkan produksi gas di dalam Reaktor cukup signifikan (Karim DKK, 2005).

Karena disarankan Oleh itu untuk membuat system pengaduk yang terintegrasi dengan bangunan Reaktor. Sistem pengaduk valid menggunakan Tenaga listrik ataupun manual. Namun mengingat prinsip kesederhanaan Reaktor scale kecil / menengah, disarankan untuk membuat system pengaduk manual.

Saluran gas
Reaktor gas Dari biogas ini bersifat korosif (DKK Aguilar, 2001), maka saluran gas disarankan dibuat Dari Bahan polymer (valid berupa pipa ataupun selang PVC PVC sambungan dengan yang cukup kuat). Bahan transparan lebih disukai untuk saluran gas (terutama pada bagian horizontal) karena penguapan cairan di dalam Reaktor Serta Hasil reaksi dari dalam Reaktor akan berpotensi menyebabkan genangan air yang valid menyebabkan penyumbatan saluran gas.

For keperluan pembakaran gas tungku pada, maka pada bagian Ujung saluran pipa valid disambung dengan pipa baja anti-carat (berbentuk serupa nosel). Bila tekanan gas di dalam kantung penyimpan gas (untuk Construction dome fixed) sudah cukup atau tinggi posisi floating drum sudah cukup terangkat, maka katup bukaan valid dibuka gas, the gas keperluan valid dinyalakan untuk memasak. Reaktor baru biasanya valid menghasilkan gas cukup untuk memasak setelah 20 30 Hari, sesuai dengan yang HTR digunakan General (Aguilar DKK (2001), Rodriguez DKK). For memenuhi kebutuhan memasak sebuah keluarga dengan orang jumlah member 6, diperlukan 6 ekor sapi dengan Reaktor volume of 8.4 m3 of biogas (IGAD).

Reaktor biogas sederhana

Salah satu batasan (restraint) utama dalam mendesain biogas public untuk di Pedesaan adalah masalah biaya instalasi, kemudahan pengoperasian Serta perawatan. Reaktor biogas jenis fixed dome yang dibuat Dari Bahan tembok this beton umumnya memerlukan biaya yang tidak murah (BSP, 2003).

Oleh karena ITU, beberapa aplikasi Reaktor biogas di Negara ketiga menggunakan Bahan yang lebih murah this mudah didapat, seperti kantung (tubular) polyethylene (DKK Aguilar, 2001), (Rodriguez DKK), (DKK Moog, 1997), (A DKK) atau plastic material Other, seperti Silpaulin (BSP, 2003).

Reaktor biogas Dari kantung polyethylene ini pada dasarnya tergolong Reaktor jenis fixed dome. Reaktor dengan volume of 4 m3 slurry akan memerlukan kantung polyethylene berdiameter 80 cm dengan panjang 10 m (80% Dari kantung akan berisi manure) (Rodriguez DKK). Kantung polyethylene diposisikan horizontal (sekitar 90% badan Reaktor berada di bawah permukaan tanah). SkemA Reaktor kantung polyethylene valid dilihat pada Gambar 3 ini berikut:



Gambar 3. SkemA Reaktor polyethylene biogas kantung

Fungsi this karakteristik komponen Reaktor biogas kantung polyethylene ini sama dengan Reaktor fixed dome yang telah dijelaskan pada Gambar 1. Dengan demikian, katup pengaman tekanan sederhana seperti pada Gambar 2 juga perlu ditambahkan pada saluran gas keluar.

For memperkuat Daya tahan Reaktor ini, umumnya kantung polyethylene dipasang 2 lapis Dan Di atas bagian Reaktor dipasang atap sederhana untuk melindungi Construction Reaktor Dari dan Matahari hujan panas. Dengan Construction semacam ITU, Reaktor kantung polyethylene valid digunakan hingga tahun 3 (Rodriguez DKK) bahkan 10 tahun (DKK Aguilar, 2001). Kerusakan yang terjadi pada umumnya Reaktor jenis ini adalah sobeknya lapis polyethylene this ketidaklancaran Aliran manure di dalam Reaktor akibat sedimentasi.

Kesimpulan

Reaktor biogas merupakan salah satu Technology Solutions energi untuk mengatasi kesulitan public akibat lonjakan harga BBM di tanah air. Ini valid technology segera diaplikasikan; terutama untuk kalangan public Pedesaan yang memelihara hewan Livestock (SAPI, kerbau, atau kambing).

Technology Reaktor ini telah cukup Lama dikembangkan di berbagai Negara, baik Negara Maju ataupun berkembang, Hasil yang cukup dengan baik. Bagi pengguna public Reaktor biogas ini akan menghasilkan dua keuntungan sekaligus, yakni berupa Bahan bakar gas (untuk memasak) Serta pupuk berkualitas tinggi.

Reaktor biogas yang terbuat Dari Bahan polyethylene cocok diterapkan untuk public kecil mengingat murahnya biaya instalasi Serta kemudahan dalam pengoperasian Serta perawatan. Reaktor Penggunaan biogas juga memberikan kontribusi positive bagi Lingkungan (berupa pengurangan polusi gas methana, Bau tidak SEDAP, potensi penyakit, dsb).

Referensi
1. One, BX., Preston, TR., Dolberg, F., The introduction of Low-Cost tube polyethylene Biodigesters on smallholder farmers in Vietnam,
http://www.epa.gov/agstar/resources/ smldigesters.html
2. Aguilar, FX., (2001), How to install a biogas plant polyethylene, the Forum IBSnet electronic Seminar, (The Royal Agricultural College, Cirencester, United Kingdom. 5.23 March 2001), http://www . ias.unu. edu / procedures / icibs / IBS / ibsnet / e-seminar / FranciscoAguilar / index.html
3. Programme support biogas production (BSP), (2003), construction option for Remote Area RABR reactor biogas production, SNV-Nepal
4. Garcelon, J. Clark, J., Design waste digesters, Civil Engineering Laboratory Agenda, University of Florida, http://www.ce.ufl.edu/activities/waste/wddndx.html
5. Karim, K. Hoffmann, R. Klasson, T., Al-Dahhan, MH., (2005), anaerobic digestion of animal waste: Waste force against the impact of mixing, bio-technology, 96, 1771 -1791
6. Moog, FA., Avilla, HF., Agpaoa, EV., Valenzuela, FG., Concepcion, CF., (1997), promotion and use of polyethylene biodigester in small farming systems in the Philippines, l 'Livestock Research for Rural Development, Volume 9, Number 2.
7. Rahman, B. (2005), Biogas Resources Energi Alternatif, Kompas 8 Mei.
8. Raven, RPJM., Gregersen, KH., (2005), biogas plant in Denmark: Successes and setbacks, renewable and sustainable energy customers, the newspaper article
9. Rodriguez, L. Preston, TR., Biodigesteur installation manual, University of Tropical Agriculture Foundation. Finca Ecologica, University of Agriculture and Forestry, Thu Duc, Ho Chi Minh City, Vietnam http://www.fao.org/WAICENT/FAOINFO/AGRICULT/AGA/AGAP/
RFA / Recycling / biodig / manual.htm
10. Wikipedia, (2005), http://en.wikipedia.org/wiki/Anaerobic_digester
11. Prometheus, (2005), http://www.prometheus-energy.com/digester.html
12. Intergovernmental Authority on Development (IGAD), biogas digester, http://igadrhep.energyprojects.net/Links/Profiles/
Biogas / Biogas.htm

Yuli Setyo Indartono, mahasiswa doktoral di Graduate School of Science and Technology, Kobe University, Japanese dan Peneliti ISTECS Japan. Email: indartono@yahoo.com