Біогазова установка своїми руками для дому: схема, креслення, відгуки

Біогазова установка своїми руками може бути виконана без особливих зусиль. Її використання дозволить значно заощадити на енергоносіях, які сьогодні з кожним разом стають все дорожчими. Якщо ви самостійно вирішите спорудити обладнання, що дозволяє з відходів отримати біогаз, то зможете споживати дешеву енергію, яка піде на опалення житла та інші потреби.

Вигідне використання

Якщо в ході роботи установки будуть утворюватися надлишки біогазу або добрив, тобто можливість продати їх за ринковою ціною, тим самим ви перетворите на прибуток те, що буквально лежить під ногами. Якщо ви великий фермер, то у вас є можливість придбати готову станцію з вироблення біогазу. Такі установки, вироблені в заводських умовах, коштують дуже дорого, проте мають тривалий термін життєдіяльності.

Біогазова установка своїми руками може бути виконана з підручних матеріалів, це буде коштувати не дуже дорого, а працювати таке обладнання буде за тим же принципом. Використовувати при цьому можна доступні інструменти, а також наявні в арсеналі майстра деталі.

Принцип утворення біогазу

Якщо ви задалися метою виготовити установку, яка буде працювати на біологічному газу, то необхідно представити технологію виникнення біогазу. Так, у спеціальній ємності, яка іменується біореактором, здійснюється процес переробки біологічної маси, в цьому беруть участь анаеробні бактерії.

Біогазова установка своїми руками для будинку на перепелиному позначці працює за принципом створення умов, які характеризуються відсутністю повітря і бродіння. Все це триває протягом деякого часу, тривалість якого залежить від кількості використовуваної в процесі сировини.

Зрештою відбувається утворення суміші газів, яка має в складі 60% метану і 35% вуглекислого газу. Решта газоподібних компонентів містяться в масі в кількості 5%. Серед останніх можна виділити сірководень у незначній кількості. Утворюваний таким чином газ безперервно відводиться з реактора, а після того як проходить процес очищення, надходить на застосування за призначенням.

Особливості обслуговування

Відходи, які зазнали переробки, стають якісними добривами, які час від часу необхідно усувати з біореактора. Їх можна закладати на поля. Біогазова установка своїми руками може бути виконана без особливих зусиль, якщо ви маєте доступ до тваринницьких і сільськогосподарських підприємств. Це вказує на те, що економічно вигідним стане виробництво біогазу тільки в тому випадку, якщо є джерело поставки гною та інших органічних відходів тваринницького виробництва.

Особливості самостійного будівництва біореактора

Для того щоб зрозуміти, як самостійно виготовити біогазову установку, необхідно розібратися, з яких частин вона складається. Можна взяти за основу найпростішу схему обладнання, яке можливо спорудити своїми силами. У конструкції не передбачений підігрів і перемішуючий пристрій, проте є одна з основних частин – реактор, який ще відомий як метантенк. Ця складова потрібна для здійснення переробки гною. Крім цього, є бункер, за допомогою якого проводиться завантаження сировини. Необхідно забезпечити конструкцію вхідним люком, а також гідрозатвором. А ось для того, щоб була можливість вивантажувати відпрацьовану сировину, потрібна буде труба. Подібний елемент буде потрібен для того, щоб реалізувати можливість відведення біогазу.

Ось так виглядає схема біогазової установки. Своїми руками виготовити таку конструкцію нескладно. Для того щоб отримувати безкоштовне біологічне паливо, на ділянці слід вибрати місце, де можна провести будівництво армованої ємності, в основі якої буде бетон. Ця посудина стане виконувати роль біореактора. У його підставі необхідно передбачити наявність отвору, крізь який видалятиметься сировина, що пройшла відпрацювання. Цей отвір необхідно зробити таким, щоб була можливість добре його закрити. Це обумовлено тим, що функціонування системи можливе тільки в герметичних умовах.

Габарити бетонного відсіку можна визначити, враховуючи кількість використовуваних одноразово органічних відходів. Потрібно з ‘ясувати, яка кількість сировини щодня буде з’ являтися у фермерському господарстві або приватному подвір ‘ї. Але не варто економити, оскільки забезпечити повноцінну роботу біореактора можна буде тільки в тому випадку, якщо заповнити резервуар на 2/3 від наявного обсягу. Якщо вами буде виготовлятися біогазова установка своїми руками з бочки, то працювати вона буде за наступним принципом: як тільки в добре закриту ємність біореактора, яка знаходиться на глибині в ґрунті, потрапляють органічні відходи, вони починають бродити, що і призводить до виділення біогазу.

Особливості виготовлення ємності

Біогазова установка своїми руками може бути виконана з урахуванням щоденного використання незначної кількості відходів. У цьому випадку залізобетонний резервуар допустимо замінити сталевою ємністю, в якості якої може виступити навіть бочка. Якщо ви вирішили вдатися саме до такого рішення, то вибирати металеву посудину необхідно, керуючись деякими правилами.

У першу чергу необхідно звернути увагу на зварні шви, які повинні бути досить міцними і герметичними. При використанні маленької ємності не варто розраховувати на те, що вдасться отримати значну кількість біогазу. Вихід залежатиме від маси органічних відходів, які одноразово переробляються в реакторі. Таким чином, для того щоб утворилося 100 м3 біогазу, необхідно піддати переробці тонну відходів.

Обладнання реактора підігрівом

Біогазова установка своїми руками для дому може бути виготовлена таким чином, що при її роботі вдасться отримати більшу ефективність. Це забезпечується за рахунок підігріву. Такі маніпуляції дозволять прискорити процес бродіння біологічної маси. Якщо обладнання встановлено в південних районах, то такої необхідності не виникає. Температура зовнішнього середовища забезпечує природну активацію бродіння. Однак якщо установка працює в регіонах з холодним кліматом, то в зимовий період підігрів виступає в якості необхідної умови роботи обладнання з вироблення біогазу. Необхідно пам ‘ятати, що процес бродіння починається при температурі, яка перевищує 38 оС.

Способи обладнання біогазової установки підігрівом

Біогазова установка своїми руками для будинку може бути обладнана підігрівом кількома методами. Перший передбачає необхідність підключення установки до системи опалення за типом зміївика. Його потрібно монтувати під реактором. Другий спосіб передбачає встановлення в основу резервуара електричного нагрівального елемента. Третій спосіб характеризується забезпеченням безпосереднього нагріву резервуара методом застосування електричних опалювальних систем.

Якщо використовувати системи підігріву автоматизованого типу, то пристрій буде включатися при надходженні в реактор холодної партії. Система буде деактивована, коли біологічна маса виявиться досить прогрітою до певного рівня температури.

Біогазова установка своїми руками, креслення якої краще підготувати ще до моменту початку робіт, може бути обладнана вищеописаною системою підігріву. Такі елементи монтуються у водогрійних котлах, тому їх можна купити в магазинах, які займаються продажем газового обладнання. Активацію вироблення біологічного газу в домашніх умовах можна доповнити функцією перемішування маси у відсіку. Для цього слід сконструювати пристрій, який схожий на побутовий міксер. У рух він буде приводитися за допомогою валу, виведеного крізь отвір у кришці, в якості альтернативного рішення можна розташувати його в стінках резервуара.

Підручник з системою виводу

Міні-біогазова установка, своїми руками сконструйована, не може працювати без системи відведення газу. Для цього установка повинна мати спеціальний отвір, який необхідно монтувати у верхній частині кришки, остання повинна добре закривати резервуар. Для виключення ймовірності змішування газу з повітрям необхідно забезпечити його відведення крізь гідрозатвор.

Відгуки

Біогазова установка своїми руками для будинку, відгуки про яку тільки позитивні, може бути виготовлена з підручних засобів. Майстри, які займалися проведенням робіт самостійно, вказують на те, що подібне обладнання настільки ж ефективно, як і те, що виробляється на заводі. Від покупців можна чути відгуки про те, що ведення господарства стало більш вигідним. Вони зазначають, що біогазова установка дозволила зробити тваринницьку діяльність повністю безвідходною.

Отримання та розрахунок біогазу. Біогазова установка для приватного будинку: видобуваємо енергоресурси власноруч Метановий газогенератор на харчових відходах

Отримання біогазу відбувається у спеціальних, корозійностійких циліндричних герметичних цистернах, також називають ферментерами. У таких ємностях відбувається процес бродіння. Але перш ніж потрапити в ферментер, сировина завантажується в ємність приймач. Тут воно поєднується з водою до однорідного стану, за допомогою спеціального насоса. Далі з ємності приймача ферментери вводиться вже підготовлений сировинний матеріал. Слід зазначити, що процес перемішування при цьому не зупиняється і продовжується доти, доки в ємності приймача нічого не залишиться. Після спустошення насос автоматично зупиняється. Після початку процесу ферментації починає виділятися біогаз, який спеціальними трубами надходить у газгольдер, розміщений неподалік.

Рисунок 5. Узагальнена схема біогазової установки

На малюнку 6 наведено схему установки для отримання біогазу. Органічні стоки, зазвичай рідкий гній, надходять у приймач-теплообмінник 1, де підігріваються нагрітим шламом, що подається по трубі-теплообміннику насосом 9 з метантенка 3, і розбавляються гарячою водою.

Малюнок 6. Схема установки для отримання біогазу

Додаткове розведення стоків гарячою водою і підігрів до потрібної температури проводиться в апараті 2. Сюди для створення потрібного співвідношення С/N подаються відходи полеводства. Біогаз, що утворюється в метантенці 3, частково спалюється в нагрівачі води 4, і продукти горіння виводяться через трубу 5. Решта біогазу проходить через пристрій очищення 6, стискається компресором 7 і надходить у газгольдер 8. Шлам з апарату 1 надходить у теплообмінник 1 додатково охолоджуючись підігріває холодну воду. Шлам є знезараженим високоефективним природним добривом, здатним замінити 3-4 т мінерального добрива типу нітрофоски.

2.2 Системи зберігання біогазу

Зазвичай біогаз виходить із реакторів нерівномірно та з малим тиском (не більше 5 кПа). Цього тиску з урахуванням гідравлічних втрат газотранспортної мережі недостатньо для нормальної роботи обладнання, що газовикористовує. До того ж піки виробництва та споживання біогазу не збігаються за часом. Найбільш просте рішення ліквідації надлишку біогазу – спалювання його у факельній установці, проте при цьому безповоротно втрачається енергія. Більш дорогим, але зрештою економічно виправданим способом вирівнювання нерівномірності виробництва та споживання газу є використання газгольдерів різних типів. Умовно всі газгольдери можна поділити на «прямі» та «непрямі». У «прямих» газгольдерах постійно знаходиться певний обсяг газу, що закачується в періоди спаду споживання та відбирається при піковому навантаженні. «Непрямі» газгольдери передбачають акумулювання не самого газу, а енергії проміжного теплоносія (води або повітря), що нагрівається продуктами згоряння газу, що спалюється, тобто. відбувається накопичення теплової енергії як нагрітого теплоносія.

Біогаз в залежності від його кількості та напряму подальшого використання можна зберігати під різним тиском, відповідно і газосховища називаються газгольдерами низького (не вище 5 кПа), середнього (від 5 кПа до 0,3 МПа) та високого (від 0,3 до 1, 8 МПа) тиску. Газгольдери низького тиску призначені для зберігання газу при тиску газу, що мало коливається, і значно змінюваному об’ємі, тому їх іноді називають газосховищами постійного тиску і змінного об’єму (забезпечується рухливістю конструкцій). Газгольдери середнього та високого тиску, навпаки, влаштовуються за принципом незмінного обсягу, але тиску, що змінюється. У практиці застосування біогазових установок найчастіше використовуються газгольдер низького тиску.

Місткість газгольдерів високого тиску може бути різною – від кількох літрів (балони) до десятків тисяч кубічних метрів (стаціонарні газосховища). Зберігання біогазу в балонах застосовується, як правило, у разі використання газу як пальне для транспортних засобів. Основні переваги газгольдерів високого і середнього тиску – невеликі габарити при значних обсягах газу, що зберігається, і відсутність рухомих частин, а недоліком є ​​необхідність у додатковому обладнанні: компресорній установці для створення середнього або високого тиску і регуляторі тиску для зниження тиску газу перед пальними пристроями газовикористовувальних агрегатів.

Одне із завдань, яке доводиться вирішувати у сільському господарстві — утилізація гною та рослинних відходів. І це досить серйозна проблема, яка потребує постійної уваги. На утилізацію витрачаються не лише час та сили, а й пристойні суми. Сьогодні є, як мінімум, один спосіб, що дозволяє цей головний біль перетворити на статтю доходу: переробка гною в біогаз. В основі технології лежить природний процес розкладання гною і рослинних залишків за рахунок бактерій, що містяться в них. Все завдання у створенні особливих умов для найбільш повного розкладання. Ці умови – відсутність доступу кисню та оптимальна температура (40-50 o C).

Усі знають, як найчастіше утилізують гній: складають у купи, потім після ферментації вивозять на поля. У цьому випадку газ, що утворився, виділяється в атмосферу, туди ж летить і 40% азоту, що міститься у вихідній речовині, і більша частина фосфору. Добриво, що виходить в результаті, далеко не ідеально.

Для отримання біогазу необхідно, щоб процес розкладання гною проходив без доступу кисню, у закритому обсязі. В цьому випадку і азот, і фосфор залишаються в залишковому продукті, а газ накопичиться у верхній частині ємності, звідки його легко викачати. Виходять два джерела прибутку: безпосередньо газ та ефективне добриво. Причому добриво вищої якості і безпечне на 99%: більша частина хвороботворних мікроорганізмів і яйця гельмінтів гинуть, насіння, що міститься в гною, бур’янів втрачають схожість. Існують навіть лінії з розфасовки цього залишку.

Друга обов’язкова умова процесу переробки гною в біогаз — підтримання оптимальної температури. Бактерії, що містяться в біомасі, при низьких температурах малоактивні. Вони починають діяти при температурі середовища від +30 o C. Причому в гною містяться бактерії двох типів:

Термофільні установки з температурою від +43 o C до +52 o C є найефективнішими: у них гній обробляється 3 дні, на виході з 1 літра корисної площі біореактора виходить до 4,5 літрів біогазу (це максимальний вихід). Але на підтримку температури +50 o C потрібні значні витрати енергії, що не в кожному кліматі рентабельно. Тому найчастіше біогазові установки працюють на мезофільних температурах. У цьому випадку час переробки може становити 12-30 днів, вихід – приблизно 2 літри біогазу на 1 літр об’єму біореактора.

Склад газу змінюється в залежності від сировини та умов переробки, але приблизно він наступний: метан – 50-70%, двоокис вуглецю – 30-50%, а також міститься невелика кількість сірководню (менше 1%) і зовсім невелика кількість аміаку, водню та сполук азоту. Залежно від конструкції установки в біогазі можуть утримуватися в значній кількості пари води, що вимагатиме їхнього осушення (інакше він просто не горітиме). Як виглядає промислове встановлення продемонстровано у відео.

Це можна сказати цілий завод із вироблення газу. Але для приватного обійстя або невеликої ферми такі обсяги ні до чого. Найпростішу біогазову установку легко зробити своїми руками. Але питання: «Куди далі направляти біогаз?» Теплота згоряння в результаті газу від 5340 ккал/м3 до 6230 ккал/м3 (6,21 – 7,24 кВт.ч/м3). Тому його можна подавати на газовий котел для вироблення тепла (опалення та гаряча вода), або на установку з вироблення електрики, газову піч і т.д. Ось як використовує гній від перепелиної ферми Володимир Рашин — конструктор біогазової установки.

Виходить, що маючи бодай якусь більш-менш пристойну кількість худоби та птиці, можна повністю забезпечити потреби свого господарства в теплі, газі та електриці. А якщо встановити на автомобілі газові установки, то паливом для автопарку. Враховуючи, що частка енергоносіїв у собівартості продукції 70-80% ви зможете лише на біореакторі заощадити, а потім і заробити багато грошей. Нижче наведено скріншот економічного розрахунку рентабельності біогазової установки для невеликого господарства (станом на вересень 2014 року). Господарство дрібним не назвеш, але й не велике однозначно. Просимо вибачення за термінологію – це авторський стиль.

Це приблизний розклад необхідних витрат та можливих доходів Схеми саморобних біогазових установок

Схеми саморобних біогазових установок

Найпростіша схема біогазової установки – це герметична ємність – біореактор, у який зливається підготовлена ​​жижа. Відповідно є люк завантаження гною та люк вивантаження переробленої сировини.

Найпростіша схема біогазової установки без «наворотів»

Місткість заповнюється субстратом не повністю: 10-15% обсягу має залишатися вільним для збирання газу. У кришку бака вбудовується труба відведення газу. Так як в отриманому газі міститься досить велика кількість водяної пари, горіти в такому вигляді він не буде. Тому потрібно його для осушення пропустити через гідрозатвор. У цьому нехитрому пристрої більша частина водяної пари сконденсується, і газ вже добре горітиме. Потім газ бажано очистити від негорючого сірководню і лише потім його можна подавати в газгольдер — ємність для збирання газу. А звідти вже можна розводити до споживачів: подавати на казан або газову піч. Як зробити фільтри для біогазової установки своїми руками дивіться у відео.

Великі промислові установки розміщують на поверхні. І це, в принципі, зрозуміло — надто великі обсяги земельних робіт. Але у невеликих господарствах чашу бункера закопують у землю. Це по-перше, дозволяє знизити витрати на підтримку необхідної температури, а по-друге, на приватному обійсті і так достатньо будь-яких пристроїв.

Ємність можна взяти готову, або у викопаному котловані зробити із цегли, бетону тощо. Але доведеться в цьому випадку подбати про герметичність і непрохідність повітря: процес анаеробний – без доступу повітря, тому необхідно створити непроникний для кисню прошарок. Спорудження виходить багатошаровим та виготовлення такого бункера тривалий та витратний процес. Тому дешевше та простіше закопати готову ємність. Раніше це обов’язково були металеві бочки, часто з нержавіючої сталі. Сьогодні з появою на ринку ємностей із ПВХ можна використовувати їх. Вони хімічно нейтральні, мають низьку теплопровідність, тривалий термін експлуатації, і коштують у рази дешевше за нержавіючі.

Але описана вище біогазова установка матиме малу продуктивність. Для активізації процесу переробки необхідне активне перемішування маси, що у бункері. В іншому випадку на поверхні або в товщі субстрату утворюється кірка, яка уповільнює процес розкладання, газу на виході виходить менше. Перемішування проводиться у будь-який доступний спосіб. Наприклад, таким, як показано у відео. Привід при цьому можна зробити будь-хто.

Є ще один спосіб перемішування шарів, але немеханічний — барбітація: газ під тиском, що виробляється, подають у нижню частину ємності з гноєм. Піднімаючись вгору, бульбашки газу розбиватимуть кірку. Оскільки подається той самий біогаз, то жодних змін умов переробки не буде. Також цей газ не можна вважати витратою – він знову потрапить у газгольдер.

Як говорилося вище, для хорошої продуктивності потрібна підвищена температура. Щоб не особливо витрачатися на підтримку цієї температури, необхідно подбати про утеплення. Якого типу утеплювач вибирати, звичайно, справа ваша, але сьогодні найоптимальніший – пінополістирол. Він не боїться води, не уражається грибками та гризунами, має тривалий термін експлуатації та відмінні показники теплоізоляції.

Форми біореактора можуть бути різні, але найчастіше зустрічається циліндрична. Вона неідеальна з погляду складності перемішування субстрату, але використовується частіше, тому що у людей накопичений великий досвід побудови подібних ємностей. А якщо такий циліндр розділити перегородкою, то можна використовувати їх як два окремі резервуари, в яких процес зміщений за часом. При цьому в перегородку можна вбудувати нагрівальний елемент, таким чином вирішивши проблему підтримання температури одразу у двох камерах.

У найпростішому варіанті саморобні біогазові установки – це прямокутної форми яма, стінки якої виготовлені з бетону, а для герметичності оброблені шаром склопластику та поліефірної смоли. Така ємність забезпечується кришкою. Вона вкрай незручна в експлуатації: важко реалізується і підігрів, перемішування і відведення збродливої ​​маси, домогтися повної переробки та високої ефективності неможливо.

Трохи краще справи з траншейними біогазовими установками переробки гною. Вони мають скошені краї, що полегшує завантаження свіжого гною. Якщо зробити дно під ухилом, то в один бік самопливом буде зміщуватися маса, що збродила, і відбирати її буде простіше. У таких установках необхідно передбачити теплоізоляцію не тільки стінок, та й кришки. Подібна біогазова установка власноруч реалізується нескладно. Але повної переробки та максимальної кількості газу в ній не досягти. Навіть за умови підігріву.

З основними технічними питаннями розбиралися, і ви знаєте кілька способів, як побудувати установку отримання біогазу з гною. Залишилися технологічні аспекти.

Що можна переробляти і як досягти хороших результатів

У гною будь-якої тварини є необхідні для її переробки організми. Було виявлено, що в процесі зброджування та вироблення газу бере участь більше тисячі різних мікроорганізмів. Найважливішу роль у цьому грають метанобразующие. Також вважається, що всі ці мікроорганізми в оптимальних пропорціях перебувають у гною ВРХ. У всякому разі, при переробці цього виду відходів у поєднанні з рослинною масою виділяється найбільша кількість біогазу. У таблиці наведено усереднені дані щодо найпоширеніших видів сільськогосподарських відходів. Зверніть увагу, що таку кількість газу на виході можна отримати за ідеальних умов.

Для хорошої продуктивності потрібно підтримувати певну вологість субстрату: 85-90%. Але воду при цьому потрібно використовувати не містить сторонніх хімічних речовин. Негативно на процеси впливають розчинники, антибіотики, миючі засоби та ін. Також для нормального перебігу процесу в жижі не повинні бути великі фрагменти. Максимальні розміри фрагментів: 1*2 см, краще дрібніші. Тому якщо ви плануєте додавати рослинні інгредієнти, необхідно їх подрібнювати.

Важливо для нормальної переробки субстраті підтримувати оптимальний рівень рН: у межах 6,7-7,6. Зазвичай середовище має нормальну кислотність, і лише зрідка кислотоутворюючі бактерії розвиваються швидше за метанобразующие. Тоді середовище стає кислим, вироблення газу знижується. Для досягнення оптимального значення субстрат додають звичайне вапно або соду.

Тепер трохи про час, який потрібний на переробку гною. Загалом час залежить від створених умов, але перший газ може почати надходити вже на третю добу після початку зброджування. Найбільш активно газоутворення відбувається при розкладанні гною на 30-33%. Щоб можна було орієнтуватися за часом, скажімо, що за два тижні субстрат розкладається на 20-25%. Тобто оптимально переробка має тривати місяць. В цьому випадку і добриво виходить найякіснішим.

Розрахунок обсягу бункера для переробки

Для невеликих господарств оптимальною є установка постійної дії – це коли свіжий гній надходить невеликими порціями щодня і такими ж порціями видаляється. Для того щоб процес не порушувався частка щодобового завантаження не повинна перевищувати 5% від обсягу, що переробляється.

Саморобні установки з переробки гною на біогаз — не вершина досконалості, але досить ефективні

Виходячи з цього, ви легко визначите необхідний об’єм резервуара для саморобної біогазової установки. Вам потрібно добовий обсяг гною з вашого господарства (вже в розведеному стані з вологістю 85-90%) помножити на 20 (це для мезофільних температур, термофільних доведеться множити на 30). До отриманої цифри потрібно додати ще 15-20% – вільний простір для збирання біогазу під куполом. Основний параметр ви знаєте. Всі подальші витрати та параметри системи залежать від того, яка схема біогазової установки обрана для реалізації і як ви все робитимете. Цілком можна обійтися підручними матеріалами, а можна замовити установку «під ключ». Заводські розробки обійдеться від 1,5 млн. євро, установки від «Кулібіних» будуть дешевшими.

Юридичне оформлення

Узгоджувати установку доведеться із СЕС, газовою інспекцією та пожежниками. Вам знадобляться:

• Технологічна схема встановлення.
• План розміщення обладнання та складових із прив’язкою самої установки, місцем встановлення теплового агрегату, місця прокладання трубопроводів та енергомагістралей, підключення насоса. На схемі мають бути позначені громовідведення та під’їзні шляхи.
• Якщо установка перебуватиме в приміщенні, то необхідний також буде план вентиляції, яка забезпечуватиме не менш ніж восьмиразовий обмін повітря в приміщенні.

Як бачимо, без бюрократії тут не обійтися.

Насамкінець трохи про продуктивність установки. У середньому за добу біогазова установка видає обсяг газу вдвічі, що перевищує корисний обсяг резервуара. Тобто, 40 м 3 гноївки дадуть на добу 80 м 3 газу. Приблизно 30% піде на забезпечення самого процесу (головна стаття витрат – підігрів). Тобто. на виході ви отримаєте 56 м 3 біогазу на день. Для покриття потреб сім’ї із трьох осіб та на опалення середнього за розмірами будинку потрібно за статистикою 10 м 3 . У чистому залишку у вас 46 м3 на день. І це при невеликій установці.

Підсумки

Вклавши деяку кількість коштів у пристрій біогазової установки (своїми руками або під ключ), ви не тільки забезпечите власні потреби та потреби в теплі та газі, але й зможете продавати газ, а також високоякісні добрива, що виходять в результаті переробки.

Отримання біогазу метатенків та сільськогосподарських біогазових установок

Системи зберігання біогазу

Підготовка біогазу до використання

Основні напрямки та світові лідери використання біогазу

Список використаної літератури

Вступ

У світовій практиці газопостачання накопичено достатній досвід використання відновлюваних джерел енергії, зокрема енергії біомаси. Найбільш перспективним газоподібним паливом є біогаз, інтерес до використання якого останніми роками не лише не зменшується, а й продовжує зростати. Під біогазами маються на увазі метановмісні гази, які утворюються при анаеробному розкладанні органічної біомаси. Залежно від джерела отримання біогазу поділяються на три основні види:

Газ метантенків, який отримується на міських очисних каналізаційних спорудах (БГ КОС);

Біогаз, одержуваний у біогазових установках (БДУ) при зброджуванні відходів сільськогосподарських виробництв (БГ СГП);

Газ сміттєзвалищ, одержуваний на полігонах відходів, що містять органічні компоненти (БГ ТПВ).

У своїй роботі я розглянула технології одержання цих газів, їх склад, методи підготовки біогазу до використання, а саме методи очищення від баластових речовин. Біогаз має широкий спектр використання, який я коротко розглянула у цій роботі.

Отримання біогазу метатенків та сільськогосподарських біогазових установок

За технічним виконанням біогазові установки поділяються на три системи: акумулятивну, періодичну, безперервну.

В акумулятивних системах передбачається зброджування в реакторах, які є одночасно і місцем зберігання збродженого гною (субстрату) до його вивантаження. Вихідний субстрат постійно подається до резервуару до його заповнення. Вивантаження збродженого субстрату проводиться один-два рази на рік у період внесення добрив у ґрунт. При цьому частина збродженого осаду спеціально залишається в реакторі і служить затравним матеріалом для наступного циклу зброджування. Обсяг сховища, поєднаного з біореактором, розраховується на повний обсяг гною, що видаляється з комплексу, у міжпосівний період. Такі системи вимагають великих обсягів сховищ і використовуються дуже рідко.

Періодична система виробництва біогазу передбачає разове завантаження вихідного субстрату в реактор, подачу туди затравального матеріалу і вивантаження збродженого продукту. Така система характеризується досить великою трудомісткістю, дуже нерівномірним виходом газу та вимагає наявності не менше двох реакторів, резервуара для накопичення вихідного гною та зберігання збродженого субстрату.

При безперервній схемі вихідний субстрат безперервно або через певні проміжки часу (1-10 разів на добу) завантажується в камеру зброджування, звідки одночасно видаляється така кількість збродженого осаду. Для інтенсифікації процесу зброджування в біореактор можуть вноситися різні добавки, що збільшують як швидкість реакції, а й вихід і якість газу. Сучасні біогазові установки розраховуються, як правило, на безперервний процес та виготовляються із сталі, бетону, пластмас, цегли. Для теплоізоляції застосовуються скловолокно, скловата, комірчастий пластик.

За добовою продуктивністю існуючі біогазові системи та установки можна розділити на 3 типи:

Метатенковые і сільськогосподарські біогазові установки немає принципових відмінностей, крім субстрату. p align=”justify”> Технологічна схема біогазової сільськогосподарської установки представлена ​​на рис. 1.

Відповідно до цієї схеми гній з тваринницького приміщення (1) надходить на копіювальну ємність (2), далі фекальним насосом (3) його завантажують в метантенк – ємність для анаеробного зброджування (4). Біогаз, що утворюється в процесі бродіння, надходить у газгольдер (5) і далі до споживача Для нагрівання гною до температури бродіння та підтримки теплового режиму в метантенці застосовують теплообмінник (6), через який протікає гаряча вода, що нагрівається в котлі (7). у гноєсховище (8).

Рис.1. Узагальнена схема виробництва біогазу (сільськогосподарська біогазова

Біореактор має теплову ізоляцію, яка має стабільно підтримувати температурний режим зброджування та піддаватися швидкій заміні при виході з ладу. Обігрів біореактора здійснюється за допомогою розміщення по периметру стінок теплообмінників у вигляді спіралі з труб, якими циркулює гаряча вода з початковою температурою 60-70 °С. Така низька температура теплоносія прийнята, щоб уникнути загибелі метаноутворюючих мікроорганізмів і налипання частинок субстрату на теплообмінну поверхню, що може призвести до погіршення теплообміну. ​​У біореакторі також є пристрої для постійного перемішування гною. Надходження гною в метантенк регулюється так, щоб процес зброджування протікав рівномірно.

Під час зброджування в гною розвивається мікрофлора, яка послідовно руйнує органічні речовини до кислот, а останні під дією синтрофних та метаноутворюючих бактерій перетворюються на газоподібні продукти – метан та вуглекислоту.

У метантенках забезпечуються всі необхідні параметри процесу-температура (33-37º С), концентрація органічних речовин, кислотність (6,8-7,4) та ін. :1. Деякі речовини, що містяться у вихідному субстраті, можуть пригнічувати метанове зброджування (табл. 1). Наприклад, курячий послід часто інгібує метанове зброджування надлишком NH3.

Інгібітори метанового зброджування

Біогаз, що отримується на полігонах ТПВ

Процес некерованого газоутворення на полігонах побутових та інших відходів, що містять велику частку органічних компонентів, можна розглядати як процес отримання газу, що містить метан, в акумулятивній системі, тривалість процесу до повного розкладання органічної частини тут набагато більша, ніж у метатенках.

У вітчизняній практиці системи утилізації біогазу на полігонах ТПВ поки не набули широкого поширення, тому при подальшому розгляді конструктивних особливостей систем збору та транспорту біогазу враховуватиметься закордонний досвід. Принципова схема однієї з таких систем на полігоні ТПВ представлена ​​на рис. 2. Система складається з двох основних частин: газозбірної мережі, що знаходиться під розрідженням, та розподільної мережі споживачів біогазу, що знаходиться під надмірним низьким або (рідше) середнім тиском.

Мал. 2. Влаштування системи дегазації полігонів ТПВ

Нижче наводяться визначення найважливіших елементів системи збирання газу на полігоні, що представлені на рис. 2, та вимоги до окремих елементів системи.

Газові колектори – це трубопроводи, прокладені у товщі відходів, у яких створюється розрідження. Як правило, вони виконуються або вертикально у вигляді газових свердловин, або горизонтально у вигляді перфорованих трубопроводів, проте на практиці застосовуються інші форми (резервуари, гравійні або щебеневі камери та ін.).

Під збірними газопроводами розуміються газопроводи, які перебувають під розрідженням і які ведуть частини збірних колекторів. Для компенсації просадок вони мають гнучке приєднання до газового колектора, у вузлі приєднання розташовуються контрольно-вимірювальні прилади (для вимірювання тиску) та штуцери для відбору проб газу.

У газозбірному пункті поєднуються збірні газопроводи. Газозбірний пункт може бути виконаний у вигляді труби, резервуара і т. п. і розміщується в нижчій точці з метою забезпечення збору та відведення конденсату, що випадає. У газозбірному пункті розміщуються контрольно-вимірювальні прилади та пристрої автоматики.

Система відведення конденсату – це пристрій на газопроводі для збирання та відведення конденсату у нижчій точці системи трубопроводів. У зоні розрідження конденсат відводиться через сифони, в області надлишкового тиску – за допомогою конденсаторів, що регулюються. Конденсат можна відводити як у зоні розрідження, так і в зоні надлишкового тиску за допомогою охолоджуючого пристрою.

Всмоктуючим трубопроводом називають пряму ділянку трубопроводу перед нагнітальним пристроєм, тут також передбачаються контрольно-вимірювальні прилади та пристрої автоматики.

Нагнітальні пристрої (вентилятор, повітродувка тощо) служать для створення розрідження, необхідного для транспортування газу з тіла поховання або для створення надлишкового тиску при транспортуванні газу до місця використання (до факельної установки, системи утилізації тощо).

Компресорна установка служить підвищення надлишкового тиску газу.

У машинному відділенні розміщуються нагнітальні пристрої. Традиційними конструкціями є контейнери, металеві кожухи або невеликі будови (гаражі, блокові конструкції тощо). На великих установках газонагнітальні пристрої розташовуються в машинному залі, іноді можуть розміщуватися на відкритих майданчиках під навісом.

Газ широко застосовується як у промисловості, зокрема і хімічної (наприклад, сировину отримання пластмас) і у побуті. У побутових умовах газ використовують для опалення житлових приватних та багатоквартирних будинків, приготування їжі, нагрівання води як паливо для машин і т.д.

В екологічному відношенні газ один із найчистіших видів палива. Якщо порівняти з іншими видами палива, найменша кількість викидів шкідливих речовин.

Але якщо ми говоримо про газ то автоматично маємо на увазі природний газ, що видобувається з земних надр.

Якось одного разу я натрапив у газеті на статтю в якій розповідалося як один дід зібрав не хитру установку і отримує газ із гною. Мене ця тема дуже зацікавила. І я хотів би розповісти про цю альтернативу природному газу – це біогаз. Я вважаю, що ця тема є досить цікавою і корисною простим людям і особливо фермерам.

На обійсті будь-якого селянського господарства можна використовувати не тільки енергію вітру, сонця, а й біогазу.

Біогаз– газоподібне паливо, продукт анаеробного мікробіологічного розкладання органічних речовин. Технологія отримання газу екологічно чистий, безвідходний спосіб переробки, утилізації та знезараження різноманітних органічних відходів рослинного та тваринного походження.

Сировиною для отримання біогазу є звичайний гній, листя, трава, загалом, будь-яке органічне сміття: бадилля, харчові відходи, опале листя.

Одержуваний газ – метан це результат життєдіяльності метанових бактерій. З метану його ще називають болотним або рудничним газом на 90-98 % складається природний газ, який використовується в побуті.

Установка для одержання газу дуже проста у виготовленні. Нам потрібна основна ємність, її можна зварити самому або використовувати якусь уже готову це може бути все що завгодно. З боків ємності потрібно встановити теплоізоляцію для використання установки в холодну пору року. Зверху робимо пару люків. Від одного з них приєднуємо трубки для відведення газу. Для інтенсивного процесу бродіння та виділення газу суміш потрібно періодично перемішувати. Тому необхідно встановити пристрій для перемішування. Далі газ необхідно зібрати та складувати або використовувати за призначенням. Для збору газу можна використовувати звичайну автомобільну камеру, а далі, якщо є компресор, стискати і закачувати в балони.

Принцип роботи досить простий: через один люк завантажується гній. Усередині відбувається розкладання цієї біомаси спеціальними метановими бактеріями. Щоб процес проходив інтенсивніше, вміст потрібно перемішувати та бажано підігрівати. Для обігріву можна встановити всередині трубки, по яких повинна циркулювати гаряча вода. Метан бактерій, що виділився в результаті життєдіяльності, по трубках потрапляє в автомобільні камери, а коли його накопичується достатня кількість, за допомогою компресора стискаємо і закачуємо в балони.

У теплу погоду або при використанні штучного підігріву установка може давати досить велику кількість газу близько 8 м 3 /сут.

Так само газ можна отримувати з побутових відходів зі звалищ, але проблемою є хімікати, що використовуються в побуті.

Метанові бактерії знаходяться в кишечнику тварин і, отже, у гною. Але щоб вони почали працювати потрібно обмежити їхню взаємодію Космосу з киснем, оскільки він пригнічує їх життєдіяльність. Саме тому потрібно створювати спеціальні установки, щоб бактерії не контактували із повітрям.

У отримуваному біогазі концентрація метану трохи нижча ніж у природному, отже при його спалюванні він буде давати трохи менше тепла. При спалюванні 1 м 3 газу виділяється 7-7,5 Гкал, то при біогазу – 6-6.5 Гкал.

Цей газ підходить як для опалення (у нас є загальні відомості про опалення) так і для використання в побутових плитах. Собівартість біогазу низька, а в деяких випадках взагалі практично дорівнює нулю, якщо все зроблено з підручних матеріалів і ви тримаєте, наприклад, корову.

Відходи від виробництва газу – це біогумус – органічне добрива в якому в процесі гниття без доступу кисню перегниває все від насіння бур’янів, а залишаються тільки корисні мікроелементи, необхідні рослинам.

За кордоном навіть є методи створення штучних родовищ газу. Виглядає це в такий спосіб. Оскільки велика частка в побутовому смітті, що викидається, це органіка, яка може гнити і давати біогаз. Щоб газ почав виділятися, потрібно позбавити органіку взаємодії з повітрям. Тому відходи закочують шарами, а верхній шар роблять із газоводонепроникного матеріалу, наприклад, глини. Потім бурять свердловини та видобувають газ як із природних родовищ. І одночасно вирішується кілька проблем, це утилізація відходів та отримання енергії.

За яких умов виходить біогаз?

Умови отримання та енергетична цінність біогазу

Для того щоб зібрати компактну установку потрібно знати з якої сировини і за якою технологією можна отримати біогаз.

Газ виходить у процесі розкладання (ферментації) органічних речовин без доступу повітря (анаеробний процес): послід домашніх тварин, солома, бадилля, опале листя та ін. органічні відходи, що утворюються в індивідуальному господарстві. Звідси випливає, що біогаз можна отримувати з будь-яких господарсько-побутових відходів, які можуть розкладатися і блукати в рідкому або вологому стані.

Процес розкладання (ферментації) проходить у дві фази:

Ці процеси відбуваються у ферментаторі (анаеробній біогазовій установці).

Мул отриманий після розкладання у біогазових установках, підвищує родючість ґрунтів та врожайність підвищується 10-50%. Таким чином, виходить найцінніше добриво.

Біогаз складається із суміші газів:

Метанове бродіння – це складний процес бродіння органічних речовин – бактеріальний процес. Головна умова цього процесу, наявність тепла.

У процесі розкладання біомаси утворюється тепло, якого достатньо протікання процесу, щоб зберегти це тепло ферментатор необхідно теплоізолювати. При зниженні температури у ферментаторі знижується інтенсивність газовиділення, оскільки мікробіологічні процеси в органічній масі уповільнюються. Тому надійна теплоізоляція біогазової установки (біоферментатора) є однією з найважливіших умов її нормальної роботи. При завантаженні гною в ферменттатор необхідно змішувати з гарячою водою з температурою 35-40 о С. Це допоможе забезпечити необхідний режим роботи.

При довантаженні втрати тепла потрібно зводити до мінімуму Інженерна допомога з біогазу

Для кращого обігріву ферментатора можна використовувати «тепличний ефект». Для цього над куполом встановлюють дерев’яний чи легкий металевий каркас та покривають поліетиленовою плівкою. Найкращі результати досягаються при температурі сировини, що зброджується 30-32 ° С та вологості 90-95%. У районах середньої та північної смуги частину одержуваного газу необхідно витрачати в холодні періоди року на додатковий підігрів маси, що зброджується, що ускладнює конструкцію біогазових установок.

Установки нескладно спорудити в індивідуальних господарствах у вигляді спеціальних ферментаторів для зброджування біомаси. Основною органічною сировиною для завантаження ферментатор є гній.

При першому завантаженні гною ВРХ процес ферментації повинен бути не менше 20 діб, свинячого не менше 30 діб. Газа отримати можна більше при завантаженні суміші з різних компонентів порівняно із завантаженням, наприклад, гною ВРХ.

Наприклад, суміш гною ВРХ та пташиного посліду при переробці дає до 70% метану в біогазі.

Після того як процес зброджування стабілізувався, потрібно завантажувати сировину щодня не більше 10% від кількості маси, що переробляється в ферментаторі.

При ферментації, крім виробництва газу, відбувається знезараження органічних речовин. Органічні відходи позбавляються патогенної мікрофлори, дезодорація виділених неприємних запахів.

Мул, що утворюється, потрібно періодично вивантажувати з ферментатора, його використовують як добриво.

При першому наповненні біогазової установки газ, що відбирається, не горить, це відбувається, тому що перший отриманий газ містить велику кількість вуглекислого газу, близько 60%. Тому його необхідно випустити в атмосферу і через 1-3 дні робота біогазової установки стабілізується.

Таблиця №1- кількість газу одержуваного одержуваного за добу при ферментації екскриментів однієї тварини

За кількістю енергії, що виділяється, 1 м 3 біогазу еквівалентний:

• 1,5 кг кам’яного вугілля;
• 0,6 кг гасу;
• 2 кВт/год електроенергії;
• 3,5 кг дров;
• 12 кг брикетів гною.

Конструкція малогабаритних біогазових установок

Малюнок 1 – Схема найпростішої біогазової установки з пірамідальним куполом: 1 – яма для гною; 2 – канавка – гідрозатвор; 3 – дзвін для збору газу; 4, 5 – патрубок для відведення газу; 6 – манометр.

Згідно з наведеними на малюнку 1, розмірами обладнають яму 1 і купол 3. Йому облицьовують залізобетонними плитами товщиною 10 см, які штукатурять цементним розчином і для герметичності покривають смолою. З покрівельного заліза зварюють дзвін висотою 3 м, у верхній частині якого накопичуватиметься біогаз. Для захисту від корозії дзвін періодично фарбують двома шарами масляної фарби. Ще краще попередньо покрити дзвін зсередини свинцевим суриком. У верхній частині дзвони встановлюють патруок 4 для відведення біогазу і манометр 5 для вимірювання його тиску. Газа відводить патрубок 6 можна виготовити з гумового шланга, пластмасової або металевої труби.

Навколо ями – ферментатора влаштовують бетонну канавку – гідрозатвор 2. наповнену водою, в яку занурюють нижній борт дзвона на 0.5 м.

Малюнок 2 – Пристрій для відведення конденсату: 1 – трубопровід для відведення газу; 2 – U-подібна труба для конденсату; 3 – конденсат.

Подавати газ, наприклад до кухонної плити, можна по металевих, пластмасових або гумових трубках. Щоб взимку через замерзання води, що конденсується, трубки не розмірзалися, застосовують нескладний пристрій показаний на малюнку 2: U – подібну трубку 2 приєднують до трубопроводу 1 в самій нижній точці. Висота її вільної частини повинна бути більшою за тиск біогазу (у мм. вод. ст.). Конденсат 3 зливається через вільний кінець трубки, не буде витоку газу.

Малюнок 3 – Схема найпростішої біогазової установки з конічним куполом: 1 – яма для гною; 2 – купол (дзвін); 3 – розширена частина патрубка; 4 – труба для відведення газу; 5 – канавка – гідрозатвор.

У установці наведеної малюнку 3 яму 1 діаметром 4 мм глибиною 2 м обкладають всередині покрівельним залізом, листи якого щільно зварюють. Внутрішню поверхню зварного резервуара покривають смолою для антикорозійного захисту. З зовнішнього боку верхньої кромки резервуару з бетону влаштовують кільцеву канавку глибиною 5 до 1 м, яку заливають водою. У неї вільно встановлюють вертикальну частину бані 2, що закриває резервуар. Таким чином, канавка із залитою в неї водою служить гідрозатвором. Біогаз збирається у верхній частині купола, звідки через випускний патрубок 3 і далі трубопроводом 4 (або шлангу) подається до місця використання.

У круглий резервуар 1 завантажується близько 12 м3 органічної маси (бажано свіжого гною), яка заливається рідкою фракцією гною (мочою) без додавання води. За тиждень після заповнення ферментатор починає працювати. У цій установці ємність ферментатора становить 12 куб.м, що дає можливість споруджувати її для 2-3 сімей, будинки яких розташовані недалеко. Таку установку можна побудувати на обійсті, якщо сім’я вирощує, наприклад бичків або містить кілька корів.

Малюнок 4 – Схеми варіантів найпростіших установок: 1 – Подача органічних відходів; 2 – ємність для органічних відходів; 3 – місце збирання газу під куполом; 4 – патрубок для відведення газу; 5 – відведення мулу; 6 – манометр; 7 – купол з поліетиленової плівки; 8 – водяний затвор і; 9 – вантаж; 10 – цільноклеєний поліетиленовий мішок.

Конструктивно-технологічні схеми найпростіших малогабаритних установок наведено малюнку 4. Стрілками позначені технологічні переміщення вихідної органічної маси, газу, мулу. Конструктивно купол може бути жорстким або виготовленим із поліетиленової плівки. Жорсткий купол можна виконати з довгою циліндричною частиною для глибокого занурення в перероблювану масу плаваючим малюнок 4, г, або вставленим в гідравлічний затвор малюнок 4, д. Купол з плівки можна вставити в гідрозатвор малюнок 4, е, або виготовити у вигляді цілісного , ж. В останньому виконанні на мішок із плівки укладають вантаж 9 щоб мішок не дуже роздмухувався, а також для утворення під плівкою достатнього тиску.

Газ, який збирається під куполом або плівкою, надходить газопроводом до місця використання. Щоб уникнути вибуху газу на випускному патрубку, можна встановити відрегульований на певний тиск клапан. Однак, небезпека вибуху газу малоймовірна, оскільки при значному підвищенні тиску газу під куполом останній буде піднятий у гідравлічному затворі на критичну висоту і перекинеться, випустивши газ.

Вироблення біогазу може бути знижено через те, що на поверхні органічної сировини в ферментаторі при її бродінні утворюється кірка. Для того щоб вона не перешкоджала виходу газу, її розбивають, перемішуючи масу в ферментаторі. Перемішувати можна не вручну, а шляхом приєднання знизу до бані металевої вилки. Купол піднімається у гідравлічному затворі на певну висоту при накопиченні газу та опускається у міру його використання.

Завдяки систематичному руху купола зверху-вниз, з’єднані з куполом виделки будуть руйнувати кірку.

Висока вологість та наявність сірководню (до 0,5 %) сприяє підвищеній корозії металевих частин біогазових установок. Тому стан всіх металевих елементів ферментатора регулярно контролюють і місця ушкодження ретельно захищають, найкраще свинцевим суриком в один або два шари, а потім фарбують у два шари будь-якою олійною фарбою.

Рисунок 5. Схема біогазової установки з підігрівом: 1 – ферментатор; 2 – дерев’яний щит; 3 – заливна горловина; 4 – метантанк; 5 – мішалка; 6 – патрубок для відбору біогазу; 7 – теплоізоляційний прошарок; 8 – грати; 9 – зливний кран для переробленої маси; 10 – канал для подачі повітря; 11 – повітродувка.

Біогазова установка з підігрівом маси, що зброджується теплом , що виділяється при розкладанні гною, в аеробному ферментаторі, наведена на малюнку 5. включає метантанк – циліндричну металеву ємність із заливною горловиною 3. зливним краном 9. механічною мішалкою 5 і патрубком 6 відбору біогазу.

Ферментатор 1 можна зробити прямокутним і 3 дерев’яних матеріалів. Для вивантаження обробленого гною сокові стінки виконані знімними. Підлога ферментатора – гратчаста, через технологічний канал 10 повітря продувають з повітродувки 11. Зверху ферментатор закривають дерев’яними шитами 2. Щоб зменшити втрати тепла, стінки і днище виготовляють з теплоізоляційним прошарком 7.

Працює установка так. У метантанк 4 через головину 3 заливають попередньо підготовлений рідкий гній вологістю 88-92% рівень рідини визначають по нижній частині заливної горловини. Аеробний ферментатор 1 через верхню частину, що відкривається, заповнюють підстилочним гною або сумішшю гною з пухким сухим органічним наповнювачем (солома, тирса) вологістю 65-69 %. При подачі повітря через технологічний канал у ферментатор починає розкладатися органічна маса і виділяється тепло. Його достатньо для підігріву вмісту метантанку. В результаті відбувається виділення біогазу. Він накопичується у верхній частині метантанку. Через патрубок 6 його використовують для побутових потреб. У процесі зброджування гній метантенке перемішується мішалкою 5.

Така установка окупиться вже протягом року лише за рахунок утилізації відходів в особистому господарстві. Приблизні значення витрати біогазу наведені в таблиці 2.

Таблиця №2 – приблизні значення витрати біогазу

Примітка: установка може працювати у будь-якій кліматичній зоні.

Малюнок 6 – Схема індивідуальної біогазової установки ІБГУ-1: 1 – заливна горловина; 2 – .мішалка; 3 – патрубок, для відбору газу; 4 – теплоізоляційний прошарок; 5 – патрубок з краном для вивантаження переробленої маси; 6 – термометр.

Індивідуальна біогазова установка (ІБГУ-1) для сім’ї, що має від 2 до 6 корів або 20-60 свиней, або 100-300 голів птиці (рис. 6). Установка щодобово може переробляти від 100 до 300 кг гною та виробляє 100-300 кг екологічно чистих органічних добрив та 3-12 м 3 біогазу.

Для власників великих фермерських господарств гостро стоїть питання у вигляді гною, пташиного посліду, останків тварин. Для вирішення проблеми можна використовувати спеціальні установки, призначені для отримання біогазу. Їх легко виготовити в домашніх умовах та експлуатувати протягом тривалого періоду з високим виходом готового до застосування продукту.

Що таке біогаз?

Біогазом називають речовину, що отримується з натуральної сировини у вигляді біомаси (гною, пташиного посліду) внаслідок її бродіння. У цей процес залучені різні бактерії, кожна з яких харчується продуктами життєдіяльності попередніх. Виділяють такі мікроорганізми, що беруть активну участь у процесі виробництва біогазу:

Технологія отримання біогазу з готової біомаси полягає у стимуляції природних процесів. Бактеріям, що знаходяться в гною, слід створити оптимальні умови для швидкого розмноження та ефективної переробки речовин. Для цього біологічну сировину поміщають у закритий від надходження кисню резервуар.

Після цього в роботу вступає група анаеробних бактерій. Вони дозволяють перетворити фосфор-, калій-і азотовмісні сполуки в чисті форми. Через війну переробки утворюється як біогаз, а й якісні схвалення. Вони ідеально підходять для сільськогосподарських потреб і ефективніші, ніж традиційний гній.

Екологічна цінність виробництва біогазу

Завдяки ефективній переробці біологічних відходів одержують цінне паливо. Налагодження цього процесу дозволяє запобігти викидам метану в атмосферу, які негативно впливають на навколишнє середовище. Ця сполука стимулює парниковий ефект у 21 раз сильніше, ніж вуглекислий газ. Метан може зберігатися в атмосфері протягом 12 років.

Для запобігання глобальному потеплінню, що є проблемою світового масштабу, необхідно обмежити надходження та розповсюдження цієї речовини у навколишнє середовище. Отримані у процесі переробки відходи є високоякісним схваленням. Його використання дозволяє знизити обсяг застосовуваних хімічних сполук. Синтетично виготовлені добрива забруднюють ґрунтові води та негативно позначаються на стані навколишнього середовища.

Що впливає продуктивність виробничого процесу?

За правильної організації виробничого процесу з випуску біогазу, з 1 куб. м органічної сировини одержують близько 2-3 куб. м чистого продукту. На його ефективність впливають багато факторів:

• Температура навколишнього середовища;
• рівень кислотності органічної сировини;
• вологість довкілля;
• кількість фосфору, азоту та вуглецю у вихідній біологічній масі;
• розмір частинок гною або посліду;
• наявність речовин, що уповільнюють процес переробки;
• включення до складу біомаси стимулюючих добавок;
• частота подавання субстрату.

Список використаної сировини для виробництва біогазу

Отримання біогазу можливе не тільки з гною або пташиного посліду. Для виробництва екологічно чистого палива можна використовувати й іншу сировину:

• зернова барда;
• відходи від випуску соків;
• буряковий жом;
• відходи рибного чи м’ясного виробництва;
• пивна дробина;
• відходи молокозаводів;
• фекальні опади;
• побутові відходи органічного походження;
• відходи від виробництва біодизеля із ріпаку.

Склад біологічного газу

Склад біогазу після проходження всіх наступний:

Після очищення продукту від домішок одержують біометан. Він є аналогом, але має іншу природу походження. Для підвищення якості палива нормалізують вміст у його складі метану, який є основним джерелом енергії.

При розрахунку обсягів газів враховують температуру навколишнього середовища. При її підвищенні вихід продукту підвищується та знижується його калорійність. На властивості біогазу негативно впливає підвищення вологості повітря.

Сфера застосування біогазу

Виробництво біогазу відіграє значну роль як для збереження екології, а й забезпечує народне господарство паливом. Воно характеризується великою сферою застосування:

• використовується як сировина для виробництва електроенергії, автомобільного палива;
• задля забезпечення енергетичних потреб невеликих чи середніх підприємств;
• біогазові установки виконують роль очисних споруд, що дозволяє вирішити .

Технологія виробництва біогазу

Для виробництва біогазу слід вжити заходів, які дозволять прискорити процес природного розщеплення органічної маси. Перед поміщенням у герметичну ємність з обмеженим надходженням кисню природну сировину ретельно подрібнюють та змішують із певною кількістю води.

В результаті одержують вихідний субстрат. Наявність у його складі води необхідна для запобігання негативному впливу на бактерії, що може статися при попаданні речовин із навколишнього середовища. Без рідкої складової процес бродіння значно сповільнюється та знижує ефективність роботи всієї біоустановки.

Обладнання промислового типу для переробки органічної сировини додатково оснащується:

• пристроєм для підігріву субстрату;
• обладнанням для перемішування сировини;
• приладами контролю над кислотністю середовища.

Ці пристрої значно підвищують ефективність роботи біореакторів. Завдяки перемішуванню видаляється тверда кірка з поверхні біомаси, що збільшує кількість газу, що виділяється. Тривалість переробки органічної маси – близько 15 діб. За цей час вона розкладається лише на 25%. Максимальна кількість газу виділяється, коли ступінь розщеплення субстрату досягає 33%.

Технологія виготовлення біологічного газу має на увазі щоденне оновлення субстрату. Для цього 5% маси видаляють із біореактора, а на її місце укладають нову порцію сировини. Відпрацьований продукт використовується як схвалення.

Технологія виробництва біогазу в домашніх умовах

Виробництво біогазу в домашніх умовах відбувається за такою схемою:

1. Здійснюється подрібнення біологічної маси. Необхідно отримати частинки розмір яких не перевищує 10 мм.
2. Отримана маса ретельно перемішується із водою. На 1 кг сировини потрібно приблизно 700 мл рідкої складової. Вода, що використовується, повинна бути питною і не містити домішок.
3. Отриманим субстратом заповнюється весь резервуар, після чого закривається герметично.
4. Бажано кілька разів на добу ретельно перемішувати субстрат, що підвищить ефективність його переробки.
5. На 5 день виробничого процесу перевіряють наявність біогазу та поступово відкачують його у підготовлені балони за допомогою компресора. Періодичне видалення газоподібних продуктів обов’язкове. Їхнє накопичення призводить до збільшення тиску всередині резервуара, що негативно позначається на процесі розщеплення біологічної маси.
6. На 15 день виробництва частину субстрату видаляють і завантажують свіжу порцію біологічного матеріалу.

Для визначення необхідного обсягу ректора для переробки біомаси слід розрахувати кількість гною, що виробляється протягом доби. В обов’язковому порядку враховується вид сировини, що використовується, температурний режим, який буде підтримуватися в установці. Резервуар, що використовується, повинен заповнюватися на 85-90% від свого обсягу. 10%, що залишилися, необхідно для накопичення отриманого біологічного газу.

В обов’язковому порядку враховується тривалість циклу переробки. За підтримки температури +35°С вона становить 12 діб. Потрібно не забувати, що сировина перед відправкою в реактор розбавляється водою. Тому її враховують перед розрахунком обсягу резервуара.

Схема найпростішої біоустановки

Для виготовлення біогазу в домашніх умовах необхідно створити оптимальні умови для мікроорганізмів, які розщеплюватимуть біологічну масу. Насамперед бажано організувати підігрів генератора, що спричинить додаткові витрати.

• обсяг ємності для збереження відходів має бути не меншим за 1 куб. м;
• необхідно використовувати резервуар, що герметично закривається;
• утеплення бака з біомасою – обов’язкова умова ефективної роботи;
• резервуар можна заглибити у землю. Теплову ізоляцію встановлюють лише у верхній частині;
• в ємність монтується ручна мішалка. Її ручка виводиться назовні через герметичний вузол;
• передбачаються патрубки для навантаження/вивантаження сировини, забору біогазу.

Технологія виготовлення підземного реактора

Для виробництва біогазу можна встановити найпростішу установку, заглибивши її в ґрунт. Технологія виготовлення такого резервуару виглядає так:

1. Викопують котлован потрібного розміру. Його стінки заливають керамзитобетоном, який додатково армують.
2. З протилежних стінок бункера залишають отвори. У них встановлюють труби з деяким нахилом, щоб проводити закачування сировини та витяг відпрацьованого матеріалу.
3. Вихідний трубопровід діаметром 70 мм встановлюється майже біля самого дна. Інший його кінець встановлюється в резервуар, в який відбуватиметься викачування відпрацьованого шламу. Рекомендується робити його прямокутним.
4. Трубопровід для подачі сировини розміщують на висоті 0,5 м щодо дна. Його рекомендований діаметр – 30-35 мм. Верх труби заводять окремий резервуар прийому підготовленого сировини.
5. Верхня частина біореактора повинна мати купольну або конусну форму. Її можна виготовити із звичайного покрівельного заліза чи інших металевих листів. Дозволяється зробити кришку резервуара за допомогою цегельної діжки. Для посилення її конструкції поверхню додатково оштукатурюють із встановленням арматурної сітки.
6. Зверху кришки резервуара роблю люк, який має герметично закриватися. Через неї також виводять газовідвідний трубопровід. Додатково встановлюють клапан скидання тиску.
7. Для перемішування субстрату резервуарі встановлюють кілька пластикових труб. Вони мають бути занурені у біомасу. У трубах роблять безліч отворів, що дозволяє перемішувати сировину за допомогою рухомих бульбашок газу.

Розрахунок виходу біогазу

Вихід біологічного газу залежить від вмісту в сировині сухої речовини та її типу:

• з 1 т гною від великої рогатої худоби одержують 50-60 куб. м продукту із вмістом метану 60%;
• з 1 т відходів рослинного походження одержують 200-500 куб. м біогазу з концентрацією метану 70%;
• з 1 т жиру одержують 1300 куб. м газу із концентрацією метану 87%.

Для визначення ефективності виробництва проводять лабораторні випробування сировини, що використовується. Розраховується його склад, що впливає якісні характеристики біогазу.

Як зробити біогазову установку для будинку-інструкція з кресленнями і відео

Отримати дешеве джерело енергії можна самостійно, в домашніх умовах – достатньо лише зібрати біогазову установку. Якщо розуміти принцип її функціонування і пристрій, то зробити це нескладно. Виробляється нею суміш містить велику кількість метану (в залежності від завантажуваної сировини – до 70%), тому вона має широку сферу застосування.

Заправка балонів авто, що працюють на газі, у якості палива для котлів опалення – це далеко не повний перелік усіх можливих варіантів використання готового продукту. Про те, як змонтувати своїми руками біогазову установку – наша розповідь.

Існує кілька конструктивних виконань агрегату. При виборі того чи іншого інженерного рішення потрібно зрозуміти, наскільки дана установка підходить до місцевих умов. Це основний критерій оцінки доцільності монтажу. Плюс до цього – свої можливості, тобто який вид сировини і в якому обсязі вийде використовувати, що під силу зробити своїми руками.

Біогаз утворюється при розкладанні органіки, але його «вихід» (в об’ємному обчисленні), і, отже, ефективність установки, залежить від того, що саме в неї завантажується. В таблиці представлена відповідна інформація (дані орієнтовні), яка допоможе визначитися з вибором конкретного інженерного рішення. Незайвими будуть і деякі пояснювальні графіки.

Варіанти конструкції

З ручним завантаженням сировини, без підігріву і перемішування

Для побутового використання така модель вважається найбільш зручною. При місткості реактора від 1 до 10 м3 щодоби знадобиться гною близько 50 – 220 кг Ось з цього потрібно і виходити, визначаючись з розмірами ємності.

Установка монтується в грунті, тому для неї знадобиться невеликий котлован. У відповідність з її розрахунковими габаритами підбирається місце на ділянці. Склад і призначення всіх елементів схеми зрозуміти неважко.

Особливість монтажу

Після установки реактора за місцем необхідно перевірити його герметичність. Потім метал підлягає фарбуванню (бажано морозостійким складом) і утепленню.

• Видалення відпрацювання відбувається природним шляхом, або в процесі закладки нової порції, або при надлишку газу в реакторі при закритому вентилі. Отже, місткість ємності для збору відходів повинна бути не менше, ніж у робочій.
• Незважаючи на простоту пристрою і привабливість для складання своїми руками, у зв’язку з тим, що перемішування маси і підігрів не передбачається, такий варіант установки доцільно експлуатувати у регіонах з м’яким кліматом, тобто в основному на півдні України. Хоча при якісній теплоізоляції, в умовах, коли підземні водяні пласти знаходяться глибоко, це виконання цілком підійде і для середньої смуги.

Без підігріву, але з перемішуванням

Практично те ж саме, лише невелика доробка, яка істотно підвищує продуктивність установки.

інструкція з кресленнями і відео “width=” 618 “height=” 465 “sizes=” (max-width: 618px) 100vw, 618px” />

Як зробити механізм? Для того, хто своїми руками збирав, наприклад, бетономішалку на основі бочки, це не проблема. У реакторі доведеться монтувати вал з лопатями. Отже, необхідно встановлювати опорні підшипники. В якості передавальної ланки між валом і важелем добре використовувати ланцюг.

Біогазову установку можна експлуатувати практично у всіх регіонах, за винятком північних районів. Але на відміну від попередньої моделі, вона вимагає нагляду.

Перемішування + підігрів

Термічний вплив на біомасу підвищує інтенсивність відбуваються в ній процесів розкладання і бродіння. Біогазовий агрегат більш універсальний у використанні, так як може працювати в двох режимах – мезофільному і термофильном, тобто в діапазоні температур (приблизно) 25 – 65 ºС (див. графіки вище).

На вказаній схемі котел працює на цьому газі, хоча це і не єдиний варіант. Підігрів біомаси можна здійснювати по-різному, як зручніше його організувати господареві.

Автоматизовані варіанти

Відмінність даної схеми в тому, що до установки підключається газгольдер. Це дозволяє накопичувати запаси газу, а не витрачати його відразу ж за призначенням. Зручність використання і в тому, що для інтенсивного бродіння підходить практично будь-який температурний режим.

Така установка відрізняється ще більшою продуктивністю. У добу вона здатна переробити до 1,3 т сировини при аналогічному обсязі реактора. Завантаження, перемішування-за це “відповідає” пневматика. Відвідний канал дозволяє видаляти відходи або в бункер для короткочасного зберігання, або у мобільні ємності з метою негайного вивезення. Наприклад, для удобрення полів.

Для побутового застосування ці варіанти біогазової установки навряд чи підходять. Їх монтаж, та ще своїми руками, набагато складніше. А ось для невеликого фермерського господарства – хороше рішення.

Механізована біогазова установка

Відмінність від попередніх моделей в додатковому резервуарі, в якому відбувається попередня підготовка сировинної маси.

інструкція з кресленнями і відео “width=” 618 “height=” 462 “sizes=” (max-width: 618px) 100vw, 618px” />

Подача в завантажувальний бункер, а потім в реактор проводиться стисненим біогазом. Він же використовується і для підігріву.

Єдине, що необхідно при складанні будь – якої з установок своїми руками-точні інженерні розрахунки. Можливо, знадобиться консультація фахівця. А в іншому все досить просто. Якщо хоч один з читачів зацікавиться біогазовим агрегатом і змонтує його самостійно, значить, автор не дарма працював над цією статтею. Успіхів!