آلية لتوليد الغاز من مصادر طبيعية

1. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫تصميم هاضم صغير - نموذج هندي‬
‫يناسب مزرعة بثالث أبقار‬
‫-1-‬

2. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫تعريف بالغاز الحيوي:‬
‫وهو مزيج غازي ناتج عن تفكك المواد العضوية بواسطة كائنات حية دقيقة تدعى بكتيريا الهضم الالهوائي وله‬
‫رائحة تميزه الحتوائه على آثار من غاز كبريت الهيدروجين.‬
‫ويمكن الحصول على الغاز الحيوي بواسطة منشآت خاصة تدعى بالهواضم، وله قيمة حرارية جيدة - 008,3‬
‫3‪ 6,000 k cal/m‬بحسب نسبة الميتان الموجود في الغاز (المحتوى الحراري للغاز الطبيعي ‪10,000 k‬‬
‫3‪ .)cal/m‬ويتكون الغاز الحيوي من:‬
‫العنصر‬
‫الميتان‬
‫ثاني أكسيد الكربون‬
‫النتروجين‬
‫الهيدروجين‬
‫أول أكسيد الكربون‬
‫األكسجين‬
‫كبريتيد الهيدروجين‬
‫الرمز‬
‫4‪CH‬‬
‫2‪CO‬‬
‫2‪N‬‬
‫2‪H‬‬
‫‪CO‬‬
‫2‪O‬‬
‫‪H2S‬‬
‫نسبته بالغاز (%)‬
‫07-05‬
‫54-52‬
‫3-5.0‬
‫01-1‬
‫1.0‬
‫1.0‬
‫نسب ضئيلة جدا‬
‫الهضم الالهوائي: هو عملية طبيعية تجري في غياب األوكسجين حيث تتحلَّل المواد العضوية بتأثير أنواع‬
‫متخصِّصة من الكائنات الحيّة الدقيقة تسمى البكتريـا الالهوائيّة، ويتميز بمايلي:‬
‫‪ ‬إنتاج غاز حيوي نظيف.‬
‫‪ ‬إنتاج سماد عضوي مخمر عالي الجودة.‬
‫ّ‬
‫ّ‬
‫‪ ‬إنتاج الميتان وهذا يساهم بالحد من الغازات المسبّبة لالحتباس الحراري عن طريق الحد من الطّلب على‬
‫الوقود األحفوري.‬
‫‪ ‬القضاء على جميع البذور الموجودة بالرّوث نتيجة التّخمر وبالتالي رفع قيمة السّماد العضوي النّاتج.‬
‫ّ‬
‫‪ ‬القضاء على معظم الكائنات الممرضة والطّفيليات وباألخص اإلسكارس.‬
‫ّ‬
‫ّ‬
‫‪ ‬عدم انجذاب الذباب للمادة المخمرة يقلّل احتماالت عدوى األمراض في حال تبقى بعض الكائنات‬
‫ّ‬
‫الممرضة في المخلّفات المعالجة و هذا يحسن الظروف الصحية بدرجة كبيرة .‬
‫-2-‬

3. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫تصميم المخمر:‬
‫فبفرض أن مزرعة تحتوي على ثالث بقرات ويمكننا أن نجمع معظم ماتطرحه من روث حيث تطرح البقرة‬
‫يوميا ‪( 20kg‬ما يقدر بـ ‪ 50kg‬وسطيا) وتختلف الكمية حسب نوع األبقار والعلف المستخدم. من الفضالت‬
‫بتركيز %02 مادة صلبة، يجب إضافة الماء إلى الروث لتخفيض الكثافة إلى %01 أي بزيادة حجم التغذية‬
‫اليومية إلى الضعفين (‪ )50kg‬وهو ما يقارب ‪.100L‬‬
‫أن أفضل إنتاج غاز بالتخمر المعتدل هو عند زمن بقاء حوالي 04 يوما وبالتالي يكون حجم المخمر الفعال‬
‫3‪100 x 40 = 4000L = 4m‬‬
‫حجم الغاز الناتج يوميا عن كل 3‪ 1m‬من الفضالت بالتخمر المعتدل هو ‪ 0.3m3/day‬وبالتالي ينتج من هذا‬
‫المخمر يوميا ‪4 x 0.3 = 1.2 m3 = 1200L‬‬
‫ويتضمن الجدول التالي مقدار االستهالك للغاز في االستخدامات المختلفة:‬
‫االستخدام‬
‫موقد صغير‬
‫موقد متوسط‬
‫موقد كبير‬
‫فرن‬
‫اإلضاءة‬
‫المواصفات‬
‫قطر ‪3cm‬‬
‫‪4.5cm‬‬
‫‪6cm‬‬
‫متوسط الحجم‬
‫كلوب بريتنه‬
‫معدل استهالك الغاز ‪L/h‬‬
‫032‬
‫003‬
‫093‬
‫005‬
‫001‬
‫في النموذج الهندي يكون الهاضم على شكل نصف كروي وتتم التغذية عـن طريـق حوض للتغذية، يتصل بأسفل‬
‫المخمر بواسطة أنبـوب ويوجد أنبوب لخروج السماد العضوي يتصل بحجرة الخروج ويتم تجميع الغاز بواسطة‬
‫خزان معدني حيث يتكئ الخزان على بروز في أعلى الهاضم ويتحرك ألعلى وأسفل بحسب انتاج الغاز‬
‫واستهالكه.‬
‫جحم حجرة الدخول تساوي حجم التغذية اليومية ‪ Vi = 100L‬وتزود بآلية للخلط.‬
‫نصف قطر المخمر يمكن حسابه من العالقة 3‪ V = 2/3 π r‬حيث حجم المخمر 3‪ V = 4m‬وهو في هذه الحالة‬
‫بحدود ‪r = 1.3m‬‬
‫حجم حجرة الخروج يتفاوت بحسب الزمن المقدر للتفريغ حيث أن الكمية الناتجة يوميا تساوي الكمية الداخلة‬
‫ومن أجل عشرة أيام يكون 3‪Vo = 10 x 100 = 1000L = 1m‬‬
‫حجم حجرة الغاز يساوي أو يزيد بقليل لحجم انتاج الغاز اليومي على افتراض أن استهالك الغاز يتم بشكل‬
‫مباشر 2‪Vg = 1.2 x π x 0.62 = 1.36m‬‬
‫-3-‬

4. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫توضح كميات المواد المطلوبة إلنشاء الهاضم بالجدول التالي:‬
‫م‬
‫المواد‬
‫الوحدة‬
‫الكمية‬
‫1‬
‫حجر قرميد يتحمل 2‪ 100kg/cm‬بأبعاد 42‪10x12x‬‬
‫حجر‬
‫005‬
‫2‬
‫بلوك 04‪10x20x‬‬
‫بلوكة‬
‫061‬
‫3‬
‫إسمنت بورتلندي‬
‫‪kg‬‬
‫0051‬
‫4‬
‫رمل مازار‬
‫2‪m‬‬
‫5‬
‫5‬
‫حصى نظيف‬
‫2‪m‬‬
‫5‬
‫6‬
‫حديد تسليح‬
‫‪kg‬‬
‫05‬
‫7‬
‫حديد صاج ‪ 3mm‬مصنع (خزان الغاز)‬
‫‪kg‬‬
‫002‬
‫8‬
‫حديد زوايا‬
‫‪kg‬‬
‫05‬
‫9‬
‫ماسورة حديد ‪3in‬‬
‫‪m‬‬
‫5.1‬
‫11‬
‫ماسورة حديد ‪2.5in‬‬
‫‪m‬‬
‫5.1‬
‫11‬
‫أنبوب ‪)P.V.C( 8in‬‬
‫‪m‬‬
‫6‬
‫21‬
‫سيليكات صوديوم‬
‫‪kg‬‬
‫5‬
‫-4-‬

5. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫خطوات التنفيذ:‬
‫‪ ‬حفر حفرة يمكن أن تكون دائرية بقطر ‪ 3m‬وارتفاع ‪ ، 2.5m‬تفرش قاعدتها بالحصى.‬
‫‪ ‬توضع شبكة من حديد التسليح ويمد فوقها االسمنت بسماكة نحو ‪10cm‬‬
‫-5-‬

6. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫‪ ‬يتم بناء جسم المخمر على شكل قبة كروية بقطر ‪ 260cm‬من القرميد أجل المتانة والعازلية الحرارية.‬
‫‪ ‬تثبت أنابيب بالستيكية بقطر ‪ 8in‬للدخول على ارتفاع ‪ 80cm‬وللخروج على ارتفاع ‪40cm‬‬
‫-6-‬

7. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫‪ ‬تترك فتحة علوية بقطر ‪ 80cm‬توضع الطينة على كامل المخمر من الداخل والخارج.‬
‫‪ ‬يثبت وسط الفتحة محور بقطر ‪ 2.5in‬وطول ‪ 150cm‬لتوجيه حركة خزان الغاز.‬
‫-7-‬

8. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫‪ ‬نقوم بإنشائ الجزء االسطواني الحاضن لخزان الغاز.‬
‫‪ ‬يتم اختبار تسرب المياه عن طريق ملء المخمر بالماء.‬
‫-8-‬

9. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫‪ ‬يصمم خزان الغاز بشكل اسطواني مفتوح من األسفل بوزن نحو ‪ 250kg‬وقطر ‪ 120cm‬وطول‬
‫‪ 120cm‬وفي وسطه انبوب بقطر ‪3in‬‬
‫‪ ‬يوضع الخزان على المحور ويثبت بأعاله صمام وانبوب لنقل الغاز إلى أجهزة االستهالك.‬
‫-9-‬

10. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫‪ ‬يتم انشاء حجرة الدخول لتتسع لنحو ‪ 100L‬وتزود بآلية للخلط فتحة جانبية قابلة لإلغالق.‬
‫‪ ‬تكون الحجرة أعلى من مستوى المخمر بالكامل.‬
‫- 01 -‬

11. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫‪ ‬يتم إنشاء حجرة خروج أخفض من مستوى سطح المخمر بحيث يصل انبوب الخروج إلى أعلى الحجرة.‬
‫‪ ‬حجم الحجرة نحو 3‪ 1m‬ويمكن أن تكون أكبر حسب رمن التفريغ المقرر، وتوضع لها فتحة تفريغ.‬
‫- 11 -‬

12. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫التشغيل:‬
‫‪ ‬يتم جمع روث البقر بشكل يومي ويقدر بـ ‪60kg‬‬
‫‪ ‬يخلط الروث مع كمية مماثلة من الماء الساخن وتدخل إلى المخمر.‬
‫- 21 -‬

13. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫‪ ‬يبدا اإلنتاج ألول مرة بعد 04 يوم فيرتفع الخزان عند زيادة كمية الغاز.‬
‫‪ ‬يتم استخدام الغاز ألغراض مختلفة وبكمية تكفي لنحو 6 ساعات يومية الستخدتم غاز الطهي.‬
‫- 31 -‬

14. ‫إعداد المهندس فادي حسن‬
‫‪fadi.hassan1@gmail.com‬‬
‫‪ ‬يتم تفريغ حجرة الخروج كل 01 أيام لنحصل على نحو ‪ 1000L‬من السماد السائل، ويمكن زيادة حجم‬
‫حجرة الخروج لزيادة الكمية والمدة.‬
‫‪ ‬نستخدم السماد الناتج في تسميد األرض وهو ذو نوعية جيدة وعديم الرائحة.‬
‫- 41 -‬