Отримуємо біогаз своїми руками. Біогаз з гною - способи отримання, переваги технології Отримання газу з відходів

Створити біогаз самостійно може кожен. Для цього не потрібно особливих знань і спеціальних умінь в галузі поновлюваних джерел енергії. Якщо кожна людина буде думати про навколишній світ, ситуація з екологією на Землі значно покращиться.

Газ з гною - це реальність. Його дійсно можна отримати з гною, який так чи інакше удобрює землю. Але можна пустити його в оборот і отримати справжнісінький газ.

Щоб отримати газ з гною своїми руками в домашніх умовах застосовується біогазова установка фермерського господарства. Видобувати природний газ, використовуючи метантенк, можна прямо на фермі. Так добувають багато фермерів. Для цього не треба набувати особливого паливо. Досить природної сировини.

У біореактор має входити від 1 до 8-10 м.куб. відходів приватного виробництва, курячого посліду. Виробництво і переробка сировини на пристрої з таким обсягом буде здатна переробити понад 50 кг гною. Щоб зробити біогазову установку, слід знайти креслення, за якими роблять обладнання, а також потрібна схема.

Робота установки здійснюється в кілька етапів:

Перемішування сировини;

Підігрів;

Виділення біогазу.

Саморобна установка дозволить отримати газ з гною за лічені час. Її можна зібрати самостійно, маючи схеми і креслення. Для теплогенератора можна вибирати котли для нагріву води. Для збору газу на ділянці потрібен газгольдер. Він здійснює збір і зберігання газу.

Пам'ятайте, що час від часу повинна здійснюватися очищення домішок і сміття в резервуарі.

Отримати газ з гною можна за допомогою біогазової установки. Її можна сконструювати своїми руками. Визначте обсяг сировини, що переробляється, виберете відповідну ємність, в якій буде перероблятися і перемішуватися сировину - так і відбувається видобуток газу, насиченого метаном в біопаливі.

Робимо біогаз в домашніх умовах

Існує стереотип, що отримати біогаз можна тільки на спеціалізованих виробництвах і господарств. Однак, це не так. Сьогодні можна робити біогаз в домашніх умовах.

Біогаз - це сукупність різних газів, які створюються шляхом розкладання органічних речовин. Варто знати, що біогаз горюча. Він легко загоряється чистим полум'ям.

Відзначимо переваги біогазової установки будинку:

1. Отримання біогазу без дорого обладнання;
2. Використання своєї;
3. Природне і безкоштовна сировина у вигляді гною або рослин;
4. Турбота про екологію.

Мати біогазову установку будинку - це вигідна справа для господаря дачної ділянки. Щоб зробити таку установку необхідно малу кількість коштів: дві бочки по 200 літрів, бочка на 50 літрів, труби каналізації, газовий шланг і кран.

Як бачите, щоб зробити установку своїми руками, навіть не потрібно купувати додаткові інструменти. Бочки, кран, шланги і труби практично завжди можна знайти в господарстві власників дач. Газогенератор - це турбота про екологію, а також ваша можливість використовувати альтернативне джерело енергії і палива.

Навіщо потрібна біогазова установка для фермерського господарства

Деякі фермери, дачники, господарі приватних будинків, не бачать необхідності робити біогазову установку. На перший погляд так і є. Але потім, коли господарі бачать всі вигоди, питання про необхідність такої установки відпадає.

Перша явна причина зробити біогазову установку на фермі - це отримання електроенергії, опалення, що дозволить менше платити за електрику.

Використання своєї енергії обходиться дешевше, ніж оплата за її поставку на ферму.

Інша головна причина необхідності створення установки - це організація закінченого циклу безвідходного виробництва. В якості сировини для пристрою ми використовуємо гній або послід. Після переробки ми отримуємо новий газ.

Третя причина на користь біогазової установки - це ефективна переробки і вплив на екологію.

3 переваги біогазової установки:

• Отримання енергії для підтримки роботи сімейної ферми;
• Організація закінченого циклу;
• Ефективне використання сировини.

Наявність установки на фермі - це показник вашої ефективності та турботи про навколишній світ. Біогенератор економлять величезну кількість грошей, здійснюючи безвідходне виробництво, ефективне розподіл ресурсів і сировини, але також вашу повну самозабезпеченість.

Тепловий насос легко зібрати своїми руками з старого домашнього обладнання. Весь процес описаний в наступній статті:

Питання для ефективного господарства: як отримати метан правильно

Метан - це основний компонент біогазу. Сам біогаз являє собою суміш різних газів. Серед них метан найголовніший.

Виділимо фактори, які впливають на отримання метану:

• Довкілля;
• Якісна сировина;
• Частота перемішування сировини в резервуарі установки.

Перемішувати сировину в ємності слід вилами і мінімум один раз в день, ідеально - шість разів.

Отримання метану безпосередньо пов'язано з отриманням біогазу. Чим краще ви будете ставитися до процесу отримання біогазу, тим якісніше ви отримаєте на виході біогаз. Для цього треба використовувати тільки якісну сировину, стежити за місцем, де стоїть установка, і перемішувати вміст резервуара. Тоді ви отримаєте метан правильно.

Біогазова установка своїми руками (відео)

Прихильників збереження навколишнього середовища в її первозданному вигляді стає більше. Без викидів і забруднення навколишнього середовища. Установки для отримання біогазу вирішують цю проблему. До того ж, особисто господар біогазової установки отримує пряму грошову вигоду від її використання.

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

Всі знають, як найчастіше утилізують гній: складають у купи, потім, після ферментації, вивозять на поля. В цьому випадку утворився газ виділяється в атмосферу, туди ж летить і 40% міститься в вихідну речовину азоту і велика частина фосфору. Виходять в результаті добриво далеко не ідеально.

Для отримання біогазу необхідно щоб процес розкладання гною проходив без доступу кисню, в закритому об'ємі. В цьому випадку і азот, і фосфор залишаються в залишковому продукті, а газ збереться у верхній частині ємності, звідки його легко викачати. Виходять два джерела прибутку: безпосередньо газ і ефективне добриво. Причому добриво вищої якості і безпечне на 99%: велика частина хвороботворних мікроорганізмів і яйця гельмінтів гинуть, що містяться в гної насіння бур'янів втрачає схожість. Існують навіть лінії по фасуванню цього залишку.

Друга обов'язкова умова процесу переробки гною на біогаз - це підтримання оптимальної температури. Вміщені в біомасі бактерії, при низьких температурах малоактивні. Вони починають діяти при температурі середовища від +30 o C. Причому в гної містяться бактерії двох типів:

Термофільні установки з температурою від +43 o C до +52 o C є найбільш ефективними: в 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 в +50 o C потрібні значні витрати енергії, що не в кожному кліматі рентабельно. Тому частіше біогазові установки працюють на мезофільних температурах. В цьому випадку час переробки може становити 12-30 днів, вихід - приблизно 2 літри біогазу на 1 літр обсягу біореактора.

Склад газу змінюється в залежності від сировини і умов переробки, але приблизно він наступний: метан - 50-70%, двоокис вуглецю - 30-50%, а також міститься невелика кількість сірководню (менше 1%) і зовсім невеликий кількість аміаку, водню і сполук азоту. Залежно від конструкції установки в біогазі можуть міститися в значній кількості пари води, що потребують їх осушення (в іншому випадку він просто не буде горіти). Як виглядає промислова установка продемонстровано в відео.

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

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

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

Схеми саморобних біогазових установок

Найпростіша схема біогазової установки - це герметична ємність - біореактор, в який зливається підготовлена \u200b\u200bжижа. Відповідно є люк завантаження гною і люк вивантаження переробленої сировини.

Найпростіша схема біогазової установки без «наворотів»

Ємність заповнюється субстратом в повному обсязі: 10-15% обсягу повинно залишатися вільним для збору газу. В кришку бака вбудовується труба для відведення газу. Так як в отриманому газі міститься досить велика кількість водяної пари, горіти в такому вигляді він не буде. Тому необхідно його для осушення пропустити через гідрозатвор. У цьому нехитрому пристрої велика частина водяної пари сконденсіруется, і газ вже буде добре горіти. Потім газ бажано очистити від негорючого сірководню і тільки потім його можна подавати в газгольдер - ємність для збору газу. А звідти вже можна розводити до споживачів: подавати на котел 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 - занадто великі обсяги земельних робіт. Але в невеликих господарствах чашу бункера закопують в землю. Це по-перше, дозволяє знизити витрати на підтримання необхідної температури, а по-друге, на приватному подвір'ї і так досить всяких пристроїв.

Ємність можна взяти готову, або в виритому котловані зробити з цегли, бетону і т.д. Але доведеться в цьому випадку подбати про герметичність і непрохідності повітря: процес анаеробний - без доступу повітря, тому необхідно створити непроникну для кисню прошарок. Спорудження виходить багатошаровим і виготовлення такого бункера тривалий і витратний процес. Тому дешевше і простіше закопати готову ємність. Раніше це обов'язково були металеві бочки, часто з нержавійки. Сьогодні з появою на ринку ємностей з ПВХ можна використовувати їх. Вони хімічно нейтральні, мають низьку теплопровідність, тривалий термін експлуатації, і коштують в рази дешевше нержавеек.

Але описана вище біогазова установка буде мати малу продуктивність. Для активізації процесу переробки необхідно активне перемішування маси, що знаходиться в бункері. В іншому випадку на поверхні або в товщі субстрату утворюється кірка, яка уповільнює процес розкладання, газу на виході виходить менше. Перемішування проводиться будь-яким доступним способом. Наприклад, таким, як продемонстровано в відео. Привід при цьому можна зробити будь-хто.

Є ще один спосіб перемішування шарів, але Немеханічні - барбітація: виробляється газ під тиском подають в нижню частину ємності з гноєм. Піднімаючись вгору, бульбашки газу будуть розбивати кірку. Так як подається все той же біогаз, то ніяких змін умов переробки не буде. Також цей газ не можна вважати витратою - він знову потрапить в газгольдер.

Як говорилося вище, для гарної продуктивності необхідна підвищена температура. Щоб не особливо витрачатися на підтримку цієї температури необхідно подбати про утеплення. Якого типу утеплювач вибирати, звичайно, залежить лише від вас, але сьогодні найоптимальніший - пінополістирол. Він не боїться води, не дивується грибками і гризунами, має тривалий термін експлуатації і відмінні показники по теплоізоляції.

Форми біореактора можуть бути різні, але найчастіше зустрічається циліндрична. Вона неідеальна з точки зору 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 окремих резервуара, в яких процес зміщений за часом. При цьому в перегородку можна вмонтувати нагрівальний елемент, таким чином вирішивши проблему підтримки температури відразу в двох камерах.

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

Трохи краща ситуація з траншейними біогазовими установками переробки гною. Вони мають скошені краї, що полегшує завантаження свіжого гною. Якщо зробити дно під ухилом, то в одну сторону самопливом буде зміщуватися набрід маса і відбирати її буде простіше. У таких установках потрібно передбачити теплоізоляцію не тільки стін, але і кришки. Подібна біогазова установка своїми руками реалізується нескладно. Але повної переробки і максимальної кількості газу в ній не добитися. Навіть за умови підігріву.

З основними технічними питаннями розбиралися, і ви тепер знаєте кілька способів того, як побудувати установку для отримання біогазу із гною. Залишилися технологічні нюанси.

Що можна переробляти і як домогтися гарних результатів

У гної будь-якої тварини є необхідні для його переробки організми. Було виявлено, що в процесі зброджування і у виробленні газу бере участь більше тисячі різних мікроорганізмів. Найважливішу роль при цьому відіграють метанобразующие. Також вважається, що всі ці мікроорганізми в оптимальних пропорціях знаходяться в гної ВРХ. У всякому разі, при переробці цього виду відходів в поєднанні з рослинною масою, виділяється найбільша кількість біогазу. У таблиці наведено усереднені дані по найбільш поширених видів сільськогосподарських відходів. Візьміть до уваги, що така кількість газу на виході можна отримати при ідеальних умовах.

Для гарної продуктивності необхідно 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 і т.д. Також для нормального протікання процесу в рідині не повинні міститися великі фрагменти. Максимальні розміри фрагментів: 1 * 2 см, краще більш дрібні. Тому якщо ви плануєте додавати рослинні інгредієнти, то необхідно їх подрібнювати.

Важливо для нормальної переробки в субстраті підтримувати оптимальний рівень рН: в межах 6,7-7,6. Зазвичай середовище має нормальну кислотність, і лише зрідка кислотообразующие бактерії розвиваються швидше метанобразующих. Тоді середовище стає кислою, вироблення газу знижується. Для досягнення оптимального значення в субстрат додають звичайну вапно або соду.

Тепер трохи про час, який необхідно на переробку гною. Взагалі 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 через два тижні субстрат розкладається на 20-25%. Тобто, оптимально переробка повинна тривати місяць. В цьому випадку і добриво виходить найбільш якісним.

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 переробленої обсягу.

Саморобні установки з переробки гною на біогаз - НЕ вершина досконалості, але досить ефективні

Виходячи з цього, ви легко визначите необхідний обсяг 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, для термофільних доведеться множити на 30). До отриманої цифри потрібно додати ще 15-20% - вільний простір для збору біогазу під куполом. Основний параметр ви знаєте. Всі подальші витрати і параметри системи залежать від того, яка схема біогазової установки обрана для реалізації і як ви все будете робити. Цілком можна обійтися підручними матеріалами, а можна замовити установку «під ключ». Заводські розробки обійдеться від 1,5 млн. Євро, установки від «кулібіних» будуть дешевші.

юридичне оформлення

Погоджувати установку доведеться з СЕС, газової інспекцією та пожежниками. Вам знадобляться:

• Технологічна схема установки.
• План розміщення обладнання і складових з прив'язкою самої установки, місцем установки теплового агрегату, місця прокладки трубопроводів і енергомагістралей, підключення насоса. На схемі повинні бути позначені громовідвід і під'їзні шляхи.
• Якщо установка буде знаходитися в приміщенні, то необхідний також буде план вентиляції, яка буде забезпечувати не менше ніж восьмикратний обмін всього повітря в приміщенні.

Як бачимо, без бюрократії і тут не обійтися.

Наостанок трохи про продуктивність установки. В середньому за добу біогазова установка видає обсяг газу в два рази перевищує корисний об'єм резервуара. Тобто, 40 м 3 гною 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 в день. Для покриття потреб сім'ї з трьох осіб і на опалення середнього за розмірами будинку потрібно по статистиці 10 м 3. У чистому залишку у вас 46 м 3 в день. І це при невеликій установці.

підсумки

Вклавши кілька засобів в пристрій біогазової установки (своїми руками або під ключ), ви не тільки забезпечите власні потреби і потреби в теплі і газі, а й зможете продавати газ, а також виходять в результаті переробки високоякісні добрива.

  -\u003e Виробництво, будівництво, сільське господарство

Біогаз з гною: просто, економічно, екологічно

Пропонована стаття буде, я думаю, цікава фермерам. Описувана технологія отримання біогазу з природного природного матеріалу (в даному випадку - з гною), за великим рахунком, дозволяє, в першу чергу, безболісно утилізувати небезпечні продукти життєдіяльності тварин, а вже потім є способом отримання відносно недорого джерела палива. Втім, давайте по-порядку.

Безумовно, традиційний кінський або коров'ячий гній, та ще щедро присмачений соломою з підстилки, - це цінне добриво. Але на сучасній свинофермі гній зовсім інший. Гній в приміщеннях змивають водою, кількість стоків від цього збільшується в багато разів, а ось концентрація сухих речовин - тобто саме те, що визначає цінність гною як добрива, - зменшується буквально практично до нуля. Використовувати, в принципі, можна, але ...

При цьому все це величезна кількість рідини доводиться десь зберігати, як мінімум в зимовий період, коли добрива не вносять. Витримувати гній необхідно ще й для того, щоб знешкодити завжди присутніх в ньому патогенних мікробів і насіння бур'янів, які після внесення в грунт, негайно підуть у ріст. До того ж дуже важко запобігти просочуванню рідкого гною в землю, в підземні води, в річки. Та й смердючого запаху від таких сховищ ніяк не уникнути. Сьогодні знешкодження гнойових стоків перетворилося на серйозну проблему в масштабі всієї країни.

Спосіб знешкодження гною, як і будь-яких інших органічних залишків, відомий давно - це компостування. Відходи складають у купи, де вони під дією мікроорганізмів поступово розкладаються. При цьому купа розігрівається приблизно до 60 ° С і відбувається природна пастеризація - гине більшість патогенних мікробів і яєць гельмінтів, а насіння бур'янів втрачає схожість.

Однак якість добрива при цьому страждає: пропадає до 40% міститься в ньому азоту і чимало фосфору. Пропадає і енергія, тому що даремно розсіюється виділяється тепло, а в гної, між іншим, укладена майже половина всієї енергії, що надходить на ферму з кормами. Відходи ж від свиноферм для компостування взагалі не годяться, тому що вони занадто рідкі.

Але є й інший шлях переробки органічної речовини - анаеробний, без доступу повітря. Саме такий процес відбувається в природному біологічному реакторі - шлунку всіх живих істот. Та ж корова виробляє на добу до 500 літрів метану; із загальної продукції метану на Землі майже чверть - 100-200 млн. тонн на рік! - має «тварина» походження.

У порівнянні з аеробних розкладанням при компостуванні процес йде повільніше, але зате набагато економніше, без зайвих енергетичних втрат. Кінцевий продукт - біогаз, в якому 60-70% метану, який при горінні виділяє стільки ж тепла, скільки кілограм кам'яного вугілля, і в два з гаком рази більше, ніж кілограм дров.

Таким способом прекрасно переробляється той самий рідкий гній зі свиноферми: пройшовши через біореактор, ця смердюча жижа перетворюється в прекрасне добриво.

Устаткування для переробки рідкого гною на біогаз можна придбати готове, власне великі господарства так і надходять, але для фермера-одинаки набагато вигідніше побудувати такий біореактор для переробки гною в біогаз своїми силами, благо не так вже це складно.

Як працює біореактор

Ферментація гною йде в анаеробних (безкисневих) умовах при температурі 30- 55 ° С (оптимально 40 ° С). Тривалість ферментації не менше 12 діб. Можна використовувати як звичайний, так і рідкий, безпідстилковий гній, який легко подається в біореактор насосом.

При ферментації в гної повністю зберігаються азот і фосфор. Маса гною практично не змінюється, якщо не брати до уваги випаровується води, яка переходить в біогаз. Органічна речовина гною розкладається на 30-40%; деструкції піддаються в основному легко розкладаються з'єднання - жир, протеїн, вуглеводи, а основні гумусообразующіе компоненти - целюлоза і лігнін - зберігаються повністю. Завдяки виділенню метану і вуглекислого газу оптимізується співвідношення C / N. Частка аміачного азоту збільшується. Реакція одержуваного органічного добрива - лужна (рН 7,2-7,8), що робить таке добриво особливо цінним для кислих грунтів. У порівнянні з добривом, що одержуються з гною звичайним способом, врожайність збільшується на 10-15%.

Одержуваний біогаз щільністю 1,2 кг / м3 (0,93 щільності повітря) має наступний склад (%): метан - 65, вуглекислий газ - 34, супутні гази - до 1 (в тому числі сірководень - до 0,1). Вміст метану може змінюватися в залежності від складу субстрату і технології в межах 55-75%. Вміст води в біогазі при 40 ° С - 50 г / м3; при охолодженні біогазу вона конденсується, і необхідно вжити заходів до видалення конденсату (осушення газу, прокладка труб з потрібним ухилом і ін.). Енергоємність одержуваного газу - 23 мДж / м3, або 5500 ккал / м3.

Кілька слів про цифри і вигоді

Наприклад, реактор об'ємом 75 кубометрів здатний «влегкую» переробляти всі відходи з ферми на 2500 свиней, даючи господареві високоякісне добриво і від 300 до 500 кубометрів газу на добу. Крім того, сьогодні це єдина технологія переробки і знезараження відходів свинарства, яка себе окупає. Причому окупає навіть не стільки самим одержуваних біогазом, скільки екологічним благополуччям, адже в іншому випадку довелося б будувати гноєсховища та очисні споруди. Крім того, не будемо забувати про переробленому гної, як готовому хорошому добриві, а значить, менше буде застосовуватися гербіцидів. Сам же біогаз швидше як безкоштовний додаток: приємно, але не обов'язково.

Саме тому не так просто підрахувати економічну ефективність цієї технології. Зазвичай вважають якраз за отриманим біогазу: витрат стільки-то, газу отримано стільки, відповідну кількість солярки коштує стільки. У підсумку виходить вигідно, але терміни окупності не рекордні. Але в будь-якому випадку, отриманого біогазу вистачає, щоб забезпечити до половини енергопотреб середньої ферми, включаючи опалення та гарячу воду і, як наслідок, значно скоротити витрати енергії в сільгоспвиробництві, зробити його більш екологічно чистих і безвідходних.

Картина вийшла б значно більш повної і привабливою, якби до одержуваному енергетичного ефекту додати ще ефект екологічний, перевівши його в гроші. Але як це зробити, поки ніхто так і не придумав.

Установка з виробництва біогазу (біореактор)

Установка з виробництва біогазу може бути побудована в будь-якому господарстві з доступних матеріалів.

Основа біогазової установки - герметична ємність з теплообмінником (теплоносій - вода, нагріта до 50-60 ° С), пристрої для введення і виведення гною і для відводу газу. Сама конструкція установки багато в чому визначається місцевими умовами, наявністю матеріалів.

Для невеликої установки найбільш розумне рішення - використовувати вивільнені паливні цистерни. На малюнку показана схема біореактора на базі стандартної паливної цистерни об'ємом 50 куб.м. Внутрішні перегородки можуть бути з металу або цегли; їх основна функція - спрямовувати потік гною і подовжити шлях його всередині реактора, утворюючи систему сполучених посудин. На наведеній схемі перегородки показані умовно, їх число і розміщення залежать від властивостей гною - від плинності, кількості підстилки.

Щоб визначити обсяг біореактора, потрібно виходити з кількості гною, яке залежить як від чисельності і маси тварин, так і від способу його видалення: при змиві гною загальна кількість стоків збільшується в багато разів, що небажано, так як вимагає збільшення витрат енергії на підігрів. Якщо добова кількість стоків відомо, потрібний обсяг реактора можна визначити, помноживши цю кількість на 12 (оскільки 12 діб - мінімальний термін витримки гною) і збільшивши отриману величину на 10% (так як реактор слід заповнювати субстратом на 90%).

Підігрівати субстрат до 40 ° С можна різними способами. Зручніше за все використовувати для цього газові водонагрівальні апарати АГВ-80 або АГВ-120, забезпечені автоматикою для підтримки температури теплоносія. При харчуванні апарату одержуваних біогазом (замість природного газу) слід його відрегулювати, зменшивши подачу повітря. Для зменшення втрат тепла біореактор необхідно ретельно теплоізолювати. Тут можливі різні варіанти: зокрема, можна влаштувати навколо нього легкий каркас, заповнений скловатою, нанести на реактор шар пенополіуріетана тощо.

При запуску біореактора необхідно заповнити його на 90% обсягу субстратом і протримати не менше 12 діб, після чого можна подавати в реактор нові порції субстрату, витягуючи відповідні кількості ферментованого продукту.

Якщо кілька дрібних ферм або індивідуальних господарств розташовані недалеко, найбільш логічним варіантом буде організувати загальну, централізовану переробку відходів і одержуваний біогаз подавати назад на ферми або в господарства по трубопроводах. До речі, тиск газу, одержуваного в біореакторі (100-300 мм вод. Ст.), Досить для його подачі на відстань до кількох сотень метрів без газодувок або компресорів.

Зрозуміло, на будівництво і установка навіть невеликого реактора для виробництва біогазу не обійдеться без погоджень. Документація, яка надається до відповідних наглядові органи, повинна містити: технологічну схему установки, план розміщення біореактора і теплогенератора, потоки енергії та продуктів, трубопроводи, схему підключення насоса і освітлювальної арматури, кошторис витрат. На генплані господарства також потрібно буде показати основні трубопроводи, під'їзні шляхи, громовідвід. При влаштуванні та в подальшій експлуатації біореактора необхідно дотримуватися норм і правил роботи з установками для спалювання природного газу. В обов'язковому порядку ще на стадії проектування слід передбачити вентиляцію, яка повинна забезпечувати в приміщенні об'ємом до 300 м3 восьмикратний обмін повітря в годину. Документацію на подібний об'єкт необхідно буде узгодити з газової інспекцією, сес і пожежною охороною.

Застосування біогазу в господарстві

Ну, а тепер давайте подивимося, яку економічну вигоду може принести особисто вам установка для виробництва біогазу.

Орієнтовна добова продуктивність реактора при завантаженні гною з вмістом сухої речовини 4-8% - два обсягу газу на обсяг реактора, тобто біореактор об'ємом 50 кубів буде давати в добу 100 кубометрів біогазу. На частку «товарного» газу, доводиться в середньому близько 70 кубів, а решта йде на технологічний підігрів самої установки. Річний обсяг виробництва біогазу виходить близько 25 тис. Куб.м., що еквівалентно 16,75 т рідкого палива. Вигідно? Зрозуміло!

І це ще не враховуючи вартість очищеного переробленого гною як добрива.

Орієнтовно переробка «бесподстилочного» гною від 10 голів великої рогатої худоби дозволяє отримати на добу близько 20 куб.метра біогазу, від 10 свиней - 1-3 куб.м., від 10 овець - 1-1,2 куб.м., від 10 кроликів - 0,4-0,6 куб.м. До речі, потреба в газі для односімейного будинку, включаючи опалення та гаряче водопостачання, складає в середньому 10 куб.м. на добу, але може сильно коливатися в залежності від якості теплоізоляції будинку.

Тепло, що отримується при спалюванні біогазу, може бути використано, крім підігріву води (опалення, гаряче водопостачання) і приготування їжі, також і для опалення теплиць, а в літній період, коли біогаз в надлишку, для сушки сіна та інших кормів. Можна використовувати біогаз і для вироблення електроенергії, але це економічно менш вигідно.

Ще один напрямок використання біогазу - утилізація вуглекислого газу, що міститься в ньому в кількості близько 34%. Витягуючи вуглекислий газ шляхом відмивання (на відміну від метану він розчиняється в воді), можна подавати його в теплиці, де він служить «повітряним добривом», збільшуючи продуктивність рослин.

За матеріалами http://www.newchemistry.ru

Для того щоб утилізувати гній необхідно не тільки спеціально відведене місце, але і чимало коштів. Якщо приватники цілком використовують його на своїх городах у великих кількостях, то аграрні господарства вже давно почали переробляти цінну сировину в біогаз. Процес, як виявляється, доступний кожному. Про технологію отримання і виробництва далі наша стаття.

За своєю сутністю даний газ відноситься до екологічно чистих джерел палива. Його характеристики такі, що він досить схожий на природний газ, який видобувається промисловими компаніями. Масштаби цього ресурсу величезні.

Біогаз можна вважати альтернативним паливом, оскільки для його вироблення потрібні відходи життєдіяльності тварин, яких достатньо в сільському господарстві. В результаті якісної переробки виходить безбарвний газ, який не має характерного запаху і містить в своєму складі близько 70% метану.

Теплотворні можливості такого палива досить значні. Наприклад, 1 куб. м. переробленого газу може дати стільки ж тепла, що й 1,5 кг вугілля.

Біогаз отримують з відходів життєдіяльності тварин

Чи можна отримати біогаз із гною

Неодмінно можна. І виконати це досить просто. Перш за все, потрібно обладнати спеціально відведене місце та оснастити його необхідним резервуаром. Але слід пам'ятати, що для переробки знадобиться чимало біомаси. Для довідки, 1 тонна гною здатна перетвориться в 100 куб. м необхідного палива.

Яким же способом видобувають біогаз:

• Промислові масштаби вироблення палива на увазі наявність спеціального біореактора.   У ньому за участю анаеробних бактерій відбувається процес переробки сировини. У біомасі відбувається бродіння і це триває певний час. Важливо не допускати потрапляння чистого повітря. Тривалість цієї стадії безпосередньо залежить від того, скільки біомаси було поміщено в реактор.
• Коли дана стадія знаходиться на піку, відбувається безперервне виділення газової маси.   Вона складається з: метану - 60% і більше, вуглекислого газу - 35% і 5% інших речовин. Часто фахівці даної області знаходять частки сірководню в складі даної суміші.
• При безперервної виробленні газу, він весь час відводиться з біореактора на очистку.
• Процес переробки зупиняється і біогаз починають застосовувати за його прямим призначенням,   проводять очищення установки. З неї витягують відходи, які в подальшому спрямовуються на добриво полів.

Етапи отримання і переробки відходів

Біопаливо можна виробити на дачі або прямо у себе на ділянці. Для цього вибираємо максимально просторе і безпечне місце для побудови конструкції. Потім потрібно побудувати спеціальну ємність з бетону. При правильному її облаштуванні та відсутності тріщин, вона буде служити справжнісіньким реактором.

Перед тим, як починати будівництво, необхідно врахувати, що відпрацьований гній повинен безперешкодно вилучатись після переробки. Вихід простий - заздалегідь підготувати спеціальний отвір, можливо з трубою. Його необхідно обладнати так, щоб була дотримана повна герметичність всієї конструкції. Вона буде ефективна, тільки якщо гази не будуть випаровуватися.

Вибір розміру резервуара залежить від того, скільки гною щодня з'являється в господарстві. Будь то звичайний двір з невеликою кількістю худоби або повноцінна ферма в будь-якому випадку біореактор потрібно заповнювати не більше ніж на дві третини від його повного об'єму. Тільки так процес бродіння буде протікати належним чином.

Після завершення будівництва необхідно перевірити функціональність установки. Після завантаження біомаси починається переробка. Можна трохи прискорити процес. Для цього застосовується досить ефективний спосіб - нагрівання сировини.

1. Можна використовувати спеціальні нагрівальні елементи, які встановлюються під ємність.
2. Підключити невеликий змійовик до центральної системи опалення та завести його під резервуар.
3. Можна обігрівати реактор безпосередньо за допомогою потужних опалювальних приладів електричного типу.

Варіанти установок для отримання палива

Кожен з типів обладнання розрахований на застосування в певній місцевості. На вибір впливають, як правило, погодні умови. Якщо клімат теплий - можна обійтися недорогий, спрощеної установкою. При суворих умовах знадобляться додаткові механізми.

  Схема отримання біогазу в умовах сільського господарства

Основні види:

1. Установка, розрахована на ручне завантаження, в якій немає функції перемішування і підігріву. Одна з найпростіших і розповсюджених варіацій. Може використовуватися і в домашніх умовах. Переробка гною - до 200 кг на добу.
2. Устаткування з ручним завантаженням і можливістю перемішування біомаси.   Ефективніше оснащення при настільки ж невеликій вартості.
3. Оновлена \u200b\u200bсистема, яка передбачає ручне завантаження, підігрів гною і його перемішування. Більш дорогий варіант оснащення з реактором, що підігрівається спеціальним котлом. Він працює на постійно виробляється біогаз. Чи по кишені промисловим фірмам.
4. Установка, в яку входить - пневматичний механізм перемішування маси, підігрів, газгольдер і ручне завантаження.
5. Повністю автоматизований набір для сільськогосподарських і тваринницьких фірм.   Дорога і максимально продуктивна.

Принцип роботи обладнання

Залучення всього обладнання відбувається наступним чином:

• Завантажуються відходи;
• Щільно закривається резервуар;
• Починається нагрів маси;
• Виділяється газова суміш;
• Біогаз очищається і відводиться для подальшого застосування.

Схема саморобної установки

Зробити всю переробну конструкцію досить просто. Необхідно зробити:

1. Реактор, виходячи з обсягу гною;
2. Спеціальну підставку під реактор, де будуть оббирати відходи;
3. клапан;
4. Трубку для відведення біогазу;
5. Нагріваючий механізм.

Максимум працездатності саморобний пристрій продемонструє за умови дотримання кількох правил. Перше - це герметичність. Друге - правильний підігрів. Третє - заповнення резервуара в межах норми.

Як застосовують паливо в господарстві

За допомогою даного типу палива, яке буде постійно проводитися на ділянці, можна повноцінно опалювати будинок і деякі інші споруди. Якщо худоби багато, уточнити обсяг гною дозволить виробляти досить «безкоштовного» екологічно чистого газу для опалення навіть двоповерхової будівлі.

Другий спосіб використання - витрачання вуглекислого газу. Це просто зробити за допомогою води.

Кожен приватник, який тримає господарство, може обзавестися продуктивним обладнанням для вироблення біогазу. До того ж, його можна спроектувати самому. Потрібно враховувати кліматичні умови і обсяги сировини. В результаті вигода використання даного палива буде досить відчутною.

В світі.

"Зазвичай люди, коли бачать купу гною, бачать тільки купу гною. Ми ж бачимо в ній можливість для фермерів, для комунальних служб, для всієї Каліфорнії, сказав Девід Елберс, співвласник розташованої поруч з Фресно ферми Vintage Dairy, що мають 5000 корів і назвала свою нову розробку Vintage Dairy Biogas project.

У процесі розкладання коров'ячого гною виділяється метан парниковий газ, заподіює більше шкоди, ніж вуглекислий. Вчені стверджують, що контроль за виділенням метану коровами і іншими домашніми тваринами зіграє величезну роль в запобіганні кліматичних змін.

Метан можна збирати і використовувати для виробництва поновлюваного газу, який можна застосовувати замість вугілля для виробництва електроенергії: з випорожнень однієї корови можна виробити 100 ват енергії.

Хоча інші каліфорнійські ферми вже займаються видобутком природного газу з коров'ячого гною, вперше отриманий таким чином газ був транспортований по трубопроводу комунальній службі PGE.

Трубопровід дозволить PGE щодня постачати електроенергію 1200 будинків в сільськогосподарському районі Каліфорнії. "- .

Сьогодні в Європі зосереджено 44% світового кількості установок анаеробного зброджування, в Північній Америці - 14%. Працюючі в країнах ЄС промислові біогазові установки за ознакою походження використовуваних відходів можна розділити на кілька груп. Основними є такі три: агропіщевая група (67,5%), група нехарчової промисловості (15%) і непромислова група (9,6%).

У Данії на жовтень 1999 р.діяло 20 централізованих біогазових установок, введених в дію в період з 1984 по 1998 р

Концепція централізованих біогазових установок (заводів) передбачає транспортування біомаси від декількох постачальників - навколишніх фермерських господарств, а також частково від муніципальних і промислових підприємств. На такому заводі передбачено централізоване зберігання гною і збродженого осаду. Зброджених осад навесні і восени забирають фермери для використання його в якості добрива. З 20 заводів тільки 4 працюють зі збитком: два через невдалу конструкцію, яка не дозволяє працювати стійко і тягне за собою великі експлуатаційні витрати, решта - через великі виплат по кредитах, узятих для реконструкції. Слід зазначити, що уряд Данії схвалює і фінансово підтримує будівництво таких заводів (державна субсидія в середньому становить приблизно 20% від кошторису будівництва). Крім централізованих біогазових заводів з 1994 р розвивається концепція будівництва маломасштабних фермерських установок з об'ємом метантенка 150-200 мЗ.

На 1997 в Данії діяло 20 фермерських установок, які виробляли і тепло- і електроенергію.

В Італії з кінця 80-х років почали впроваджувати нове покоління біогазових установок, орієнтованих на переробку відходів свиноферм. На 1998 року було побудовано 5 централізованих біогазових установок і близько 50 фермерських. З метою зниження капітальних витрат в якості корпусу метантенков використовуються існуючі бетонні ємності, які накриваються пластиковим куполом. Як правило, обсяг такого метантенка близько 600 мЗ, одержуваний біогаз використовується в когенераційних установках для вироблення близько 50 кВт / год електрики і 120 кВт / год тепла. В Італії в даний час немає державної програми розвитку біогазових установок, але Італійська електрокомпанія зобов'язана купувати електроенергію, вироблену з біогазу, за ціною на 80% вище за ціну для споживачів.

У Німеччині працює близько 400 сільськогосподарських біогазових установок з об'ємом метантенка 600-800 мЗ. З 1995 по 1998 р було побудовано 8 централізованих біогазових заводів. На початок 1998 р сумарна ємність всіх працюючих метантенків становила 190 тис. МЗ. За оцінками експертів, в Німеччині існує необхідність в будівництві щонайменше 220 тис. Біогазових установок, у тому числі 86% повинні переробляти гній. При здійсненні цих планів частка біогазу може досягти 11% загального обсягу споживання газу в Німеччині.

В Австрії до 1997 р діяли 46 переважно фермерського типу біогазових установок. У 1997 р було введено в дію 10 установок фермерського типу і 5 великих. Передбачається збільшити кількість біогазових установок до 150.

В Австрії немає національної програми підтримки будівництва біогазових установок, проте їх будівництво підтримують Міністерства сільського господарства і екології. Фінансову підтримку надають федеральні сільськогосподарські організації і банки.

У зв'язку з енергетичною кризою, яка охопила Каліфорнію з осені 2000 р місцеві фермери приступили до вироблення електроенергії з гною.

Потрібно врахувати, що в країнах ЄС для вирішення питань біоенергетики щорічно виділяються значні кошти, причому на наукові опрацювання витрачається до 40% від загальної суми, а на демонстрацію розробок - 30%.

Широкий розвиток біогазові технології отримали в Китаї, вони активно впроваджуються в ряді країн Європи, Америки, Азії, Африки. У Західній Європі, наприклад в Румунії, Італії, більше 10 років тому почали масово застосовувати малогабаритні біогазові установки з об'ємом сировини, що переробляється 6-12 куб.м.

В Індії, В'єтнамі, Непалі та інших країнах будують малі (односімейні) біогазові установки. Одержуваний в них газ використовується для приготування їжі.

Найбільше малих біогазових установок знаходиться в Китаї - понад 10 млн (на кінець 1990-х). Вони виробляють близько 7 млрд м3 біогазу на рік, що забезпечує паливом приблизно 60 млн селян. В кінці 2010 року в Китаї діяло вже близько 40 млн біогазових установок. У біогазової індустрії Китаю зайняті 60 тисяч чоловік.

В Індії з 1981 року до 2006 року було встановлено 3,8 млн малих біогазових установок.

У Непалі існує програма підтримки розвитку біогазової енергетики, завдяки якій в сільській місцевості до кінця 2009 року було створено 200 тисяч малих біогазових установок.

В Росії.

Щорічно в російському тваринництві та птахівництві утворюється близько 150 млн. Т органічних відходів. До недавнього часу ці цифри характеризували виключно гостроту екологічних проблем. За даними природоохоронних служб, тільки в водойми, що живлять столицю, можуть потрапляти мільйони тонн токсичних стоків.

У підсумку, щоб зробити московську воду питної, необхідно дороге і теж небезвредна хімічне втручання.
Навколо інших великих і середніх міст Росії ситуація навряд чи набагато краще.

Ще на початку 90-х років було підраховано, що використання біогазових технологій для переробки органіки може не тільки повністю усунути її екологічну небезпеку, а й щорічно отримати додаткові 95 млн. Т умовного палива (близько 60 млрд. М3 метану або, спалюючи біогаз, - 190 млрд. кВт.год електроенергії), а також понад 140 млн. т високоефективних добрив, що дозволило б істотно скоротити надзвичайно енергоємне виробництво мінеральних добрив (близько 30% від всієї електроенергії, споживаної сільським господарством). ( )

Чудовий (по всякому разі, економічно) другий продукт біоустановки - рідкі органічні добрива. Технологічний режим підібраний так, що вони виходять екологічно абсолютно чистими - без найменших слідів нітритів і нітратів, хвороботворної мікрофлори і навіть насіння бур'янів (в порівнянні зі звичайним гноєм).

А в ефективність цих добрив (1 т еквівалентна 60 т гною, крім зазначених переваг), показану в трирічних випробуваннях на самих різних культурах (помідори, огірки, полуниця, морква, смородина, аґрус і т.д.), спочатку важко було повірити . У порівнянні зі звичайними вони збільшують врожайність мінімум в 2-4 рази.

Наукове пояснення цьому було дано тільки в минулому році. В одній з доповідей на Міжнародному симпозіумі в Санкт-Петербурзі була висловлена \u200b\u200bдумка про те, що в реакторі установки при певних умовах можуть синтезуватися так звані ауксини - речовини, що сприяють прискореному розвитку і росту рослин. Подальші дослідження цього механізму, як вважають вчені, відкриють можливості для заздалегідь програмованого отримання надефективних добрив. Але поки непоясненим залишається ще одні приємний факт: в біогазі невідомо куди (на щастя!) Зникає сірководень - неодмінний супутник розкладання органіки і найсильніший прискорювач корозії металевих конструкцій.

Біоустановки, діючи попутно як фабрики добрив, за рік виробляють їх до 70 т. При цьому однієї тонни цілком достатньо для обробки цілого гектара земельних угідь. Заводи в Тулі і Кемеровської області вже випустили перші 65 таких установок. Відповідно в цих областях, а також на Алтаї і в Підмосков'ї починає складатися ринок добрив. Як показує досвід, за півроку обладнання окупається повністю.

Відповідно до маркетингових досліджень, потреба в біогазових установках такого типу, здатних працювати в будь-яких кліматичних умовах, тільки по Росії на найближчі 5 років складе близько 50 тис. Штук.

Фактично годяться будь-які атропогенние і техногенні органічні відходи.

Вітаміни-мінерали

Процес биоконверсии крім енергетичної дозволяє вирішити ще два завдання. По-перше, зброджених гній в порівнянні зі звичайним підвищує на 10-20% врожайність сільськогосподарських культур.

Пояснюється це тим, що при анаеробної переробки відбувається мінералізація і зв'язування азоту. При традиційних ж способи приготування органічних добрив (компостуванням) втрати азоту становлять до 30-40%. Анаеробна переробка гною в чотири рази - у порівнянні з незбродженого гноєм - збільшує вміст амонійного азоту (20-40% азоту переходить в амонійну форму). Зміст засвоюється фосфору подвоюється і становить 50% загального фосфору.

Крім того, під час зброджування повністю гинуть насіння бур'янів, які завжди містяться в гної, знищуються мікробні асоціації, яйця гельмінтів, нейтралізується неприємний запах, тобто досягається актуальний на сьогодні екологічний ефект. - " вісник КРСУ "

У підсумку виходять біологічно активні добрива.

Екологія

Виробництво біогазу дозволяє запобігти викидам метану в атмосферу. Метан впливає на парниковий ефект в 21 разів сильніше, ніж СО2, і знаходиться в атмосфері 12 років. Захоплення метану - кращий короткостроковий спосіб запобігання глобальному потеплінню.

Перероблений гній, барда та інші відходи застосовуються в якості добрива в сільському господарстві. Це дозволяє знизити застосування хімічних добрив, скорочується навантаження на грунтові води.

Поліпшується структура і якість грунтів, та й розводяться бактерії володіючи антисептичними і бактерицидними властивостями захищають урожай від ураження вірусами, грибком і іншими хворобами

Автомобільний транспорт

Volvo і Scania виробляють автобуси з двигунами, що працюють на біогазі. Такі автобуси активно використовуються в містах Швейцарії: Берн, Базель, Женева, Люцерн і Лозанна. За прогнозами Швейцарської Асоціації Газової Індустрії до 2010 року 10% автотранспорту Швейцарії буде працювати на біогазі.

Муніципалітет Осло на початку 2009 року перевів на біогаз 80 міських автобусів. Вартість біогазу становить € 0,4 - € 0,5 за літр в бензиновому еквіваленті. При успішному завершенні випробувань на біогаз будуть переведені 400 автобусів.

потенціал

Росія щорічно накопичує до 300 млн т в сухому еквіваленті органічних відходів: 250 млн т в сільськогосподарському виробництві, 50 млн т у вигляді побутового сміття. Ці відходи можуть бути сировиною для виробництва біогазу. Потенційний обсяг щорічно одержуваного біогазу може скласти 90 млрд м3.

У США вирощується близько 8,5 мільйонів корів. Біогазу, одержуваного з їх гною, буде досить для забезпечення паливом 1 мільйона автомобілів.

Потенціал біогазової індустрії Німеччини оцінюється в 100 мільярдів кВт · год енергії до 2030 року, що становитиме близько 10% від споживаної країною енергії.

Вихід біогазу залежить від вмісту сухої речовини і виду використовуваного сировини. З тонни гною великої рогатої худоби виходить 50-65 м3 біогазу з вмістом метану 60%, 150-500 м3 біогазу з різних видів рослин з вмістом метану до 70%. Максимальна кількість біогазу - це 1300 м3 з вмістом метану до 87% - можна отримати з жиру.

Розрізняють теоретичний (фізично можливий) і технічно-реалізований вихід газу. У 1950-70-х роках технічно можливий вихід газу становив лише 20-30% від теоретичного. Сьогодні застосування ензимів, бустерів для штучної деградації сировини (наприклад, ультразвукових або рідинних кавітаторів) і інших пристосувань дозволяє збільшувати вихід біогазу на самій зазвичай установці з 60% до 95%.

У біогазових розрахунках використовується поняття сухої речовини (СВ або англійське TS) або сухого залишку (СО). Вода, що міститься в біомасі, не дає газу.

На практиці з 1 кг сухої речовини отримують від 300 до 500 літрів біогазу.

Щоб порахувати вихід біогазу з конкретного сировини, необхідно провести лабораторні випробування або подивитися довідкові дані і визначити вміст жирів, білків і вуглеводів. При визначенні останніх важливо дізнатися процентний вміст бистроразлагающееся (фруктоза, цукор, сахароза, крохмаль) і трудноразлагаемих речовин (наприклад, целюлоза, геміцелюлоза, лігнін).