Реклама на порталі

Біогазова установка власними силами. Самостійне виробництво біогазу Як зробити біогазову установку для дому

Вивезення, переробка та утилізація відходів з 1 до 5 класу небезпеки

Працюємо з усіма регіонами Росії. Чинна ліцензія. Повний комплект документів, що закривають. Індивідуальний підхід до клієнта та гнучка цінова політика.

За допомогою цієї форми ви можете залишити заявку на надання послуг, запросити комерційну пропозицію або отримати безкоштовну консультацію наших спеціалістів.

Відправити

Фермерським господарствам нелегко утилізувати гній. Утворюється його з лишком, багато коштів доводиться витрачати на вивезення та утилізацію. У невеликих приватних господарствах гній активно використовують як безкоштовне та ефективне добриво. Виявляється, є й інший спосіб корисного використання цієї сировини, що дозволяє отримати природний газ.

Багато господарств вже сьогодні займаються виробництвом біогазу з гною, використовуючи екологічну технологію, що дозволяє отримувати цінний продукт. Біометан із гною цінний гарною якістю, тому застосовується у багатьох країнах.

Що таке біогаз

Біогаз із гною – це екологічно чисте паливо. За характеристиками він близький до природного газу, що витягується з надр землі промисловим шляхом.

Біогаз може скласти альтернативу звичайному паливу, адже виготовляється він із відходів життєдіяльності тварин та птахів, яких у надлишку можна знайти у будь-якому сільському господарстві. При правильній обробці сировини можна отримати безбарвний біогаз без характерного запаху, який містить не менше 70 % метану.

Біогаз має відмінні властивості. Один кубічний метр такого палива з гною випускає стільки ж тепла, що півтора кг кам'яного вугілля.

Переваги процесу

Переробкою гною для отримання біогазу займалися ще за радянських часів. На сьогоднішній день багато країн займаються даним видом промисловості, оскільки це вигідно, легко і не становить небезпеки для довкілля.

Такий альтернативний біогаз не потребує трудомісткого добування сировини для виробництва, процес його створення щодо дешевих, а в довкілля не виділяються токсичні речовини.

Звичайно ж, гній можна використовувати просто як добрива, якщо в господарстві лише кілька корів. Набагато складніше доводиться великим фермерам із сотнями голів худоби, адже щороку їм доводиться позбавлятися кількох тонн гною.

Щоб гній став якісним добривом, його необхідно зберігати, дотримуючись температурного режиму. Але це вимагає зайвих витрат, тому більшість фермерів просто збирають його у певне місце, а потім вивозять на ріллю.

При неправильному зберіганні гній втрачає майже половину азотистих сполук, що знаходяться в ньому, і більшу частину фосфору, тому його показники стають набагато гіршими. А в атмосферу безперервно з гною виділяється газ метан, що погіршує екологічну ситуацію.

Нові технології отримання біометану дозволяють переробляти сировину таким чином, що отриманий біогаз не має токсичного ефекту для довкілля. Біогаз виділяє при згорянні неймовірну кількість енергії, а нагрітий гній після його використання стає дуже цінним анаеробним добривом.

Технологія отримання біогазу

Виготовлення біогазу можливе за допомогою бактерій, для життєдіяльності яких не потрібен кисень. Тому для виробництва біогазу потрібно спорудити герметичні ємності, в яких відбуватиметься бродіння сировини. Труби для відведення сконструйовані в ємностях таким чином, що повітря із зовнішнього середовища не здатне просочитися всередину.

Спочатку резервуар наповнюють рідкою сировиною та підвищують температуру до необхідної позначки, щоб мироорганізми почали працювати. Метан піднімається вгору з рідкого гною, накопичується у спеціальних резервуарах, у яких проходить етап фільтрації. Далі його збирають у газові балони. Використані маси гною накопичуються на дні ємностей, звідки їх виймають і зберігають в інших місцях. Після відкачування відпрацьованої рідини резервуар подається новий гній.

Температурний режим функціонування бактерій

Метан може виділятися з гною тільки під час створення йому відповідного температурного режиму. Гній містить у собі різні бактерії, які активізуються та виділяють біогаз за різних температур і з різною швидкістю:

  • Мезофільні бактерії. Починають працювати, якщо температура навколишнього середовища стає вищою 30 градусів. Виробляється біогаз дуже повільно - продукцію можна буде зібрати через півмісяця.
  • Термофільні бактерії. Для їхньої активації потрібна температура, що дорівнює 50-65 градусам. Біогаз можна буде зібрати вже за три дні. Особливу цінність є шлам – відходи гною після сильного нагріву. Це корисне добриво і, головне, нешкідливе – будь-які гельмінти, насіння бур'янів, патогенні мікроорганізми знищуються при нагріванні.
  • Зустрічається й інший вид термофільних бактерій, які виживають при нагріванні до температури 90 градусів. Їх додатково включають у гній, щоб бродіння відбувалося швидше.

При зниженні температури усі типи бактерій стають менш активними. У невеликому господарстві зазвичай користуються мезофілами, адже у разі додаткового нагрівання не потрібно. Далі первинний біогаз можна використовувати для штучного нагрівання гною та активації термофільних бактерій.

Мінус зберігання сировини в тому, що вона не повинна зазнавати стрибків температур. Тому взимку потрібно подбати про тепле приміщення для складування гною.

Підготовка сировини для заливання в реактор

Як правило, додатково збагачувати гній мікроорганізмами немає потреби, оскільки вони вже містяться в ньому. Все, що необхідно робити – це правильно підготувати гнійний розчин, стежити за температурою та вчасно змінювати сировину у біореакторі.

Вологість сировини має становити щонайменше 90 % (за консистенцією як рідка сметана). Тому перед використанням сухий послід (кіз, овець, коней, кроликів) змішують із водою. Гній свині розводити немає необхідності через високий вміст сечі.

Також важливо, щоб гній був однорідним, без твердих частинок. Від дрібності фракцій залежить кількість утвореного на виході біогазу. З цієї причини всередині обладнання встановлюється постійно мішалка, що працює, знищує тверду кірку на поверхні сировини і заважає виділенню метану.

Найкраще для процесу підійдуть відходи з високою кислотністю (гній свиней та корів).При зниженні показника кислотності бактерії уповільнюють свою роботу, тому важливо вперше з'ясувати, за який час відбувається повна переробка однієї порції гною, і потім заливати його заново.

Одержуваний продукт містить близько сімдесяти відсотків метану, один відсоток домішок (сірководневих та деяких летких елементів) і трохи менше тридцяти відсотків вуглекислого газу.

Використовувати його як паливо можна лише після очищення від домішок. Сірководневі сполуки забирають за допомогою спеціальних фільтрів. Це необхідно робити з тієї причини, що така речовина, утворюючи з водою кислоту, прискорює процеси корозії металів, труб, резервуара та всієї біогазової установки, якщо вона є металевою.

Вуглекислий газ також необхідно прибрати з палива, але це вимагає чимало часу:

  • Насамперед біогаз стискають при сильному тиску.
  • У ємність направляють воду, в якій домішка розчиниться.

Якщо біогаз виробляється у величезних масштабах, то очищення роблять вапном, активованим вугіллям та спеціальними фільтрами.

Зменшення вмісту вологи

На цьому етапі очищення сировини проводять різними способами.

Перший спосіб схожий на роботу самогонного апарату. Біогаз направляють вгору холодними трубками. Вода переходить у конденсат і стікає по трубці вниз, тоді як метан прямує в резервуар для подальшого зберігання.

Інший спосіб - використання гідрозатвору. Отриманий біогаз змішують із водою, де залишаються всі домішки. Такий спосіб вимагає менше часу на очищення, оскільки вода позбавляє і зайву рідину, і від непотрібних елементів.

Для виготовлення установки неподалік фермерських господарств, найкраще підходить конструкція, яку згодом легко буде розібрати і перенести на іншу територію. Головне обладнання всієї установки – це біореактор – ємність для заливки гною та його бродіння. Великі підприємства користуються цистернами 50 кубометрів.

Невеликі приватні господарства замість цистерн використовують резервуар під землею. Він викладається цеглою у викопаній ямі. Для герметичності та міцності всі закріплюють цементною масою. Об'єм залежить від кількості що утворюється щодня гною.

Для наземної установки можуть застосовувати цистерни із пластику, металу або полівінілхлориду.

Установки можуть бути як автоматизованими (в них весь процес відбувається без участі людини), так і механічними (відкачувати, доливати сировину, забирати біогаз, слідкувати за тиском та температурою необхідно самостійно).

У невеликому господарстві бажано користуватися електричними насосами, мішалками, подрібнювачами, які запобігають появі кір на поверхні гною та очищення споруди від відходів.

Найважливіше правило – відсутність кисню у реакторі. За його наявності може статися вибух.

Щоб кришку реактора не зірвало високим тиском, необхідні противаги, захисні прокладки між резервуарами і кришками.

Резервуар ніколи не повинен бути абсолютно сповнений. Бажано п'яту частину його обсягу залишати незаповненою.

На ділянці перед встановленням обладнання необхідно:

  • правильно вибрати місце (бажано, якнайдалі від житлового будинку)
  • розрахувати щоденні обсяги утвореного гною
  • вибрати місцезнаходження для труб (відвантажувальних, вантажних, що конденсують вологу)
  • знайти місце для відходів гною
  • викопати котлован
  • придбати ємність для резервуара та закріпити її на дні котловану
  • загерметизувати всі місця стиків
  • сконструювати люк для огляду реактора (між люком та реактором обов'язково поставити прокладку)

Якщо установка відбувається в холодному кліматі, обов'язково варто продумати способи її нагрівання.

Завершальним етапом будівництва вважається перевірка обладнання на герметичність.

Розрахунок кількості газу

У середньому, тонна гною забезпечить власника сотнею кубометрів біогазу. Для того щоб розрахувати кількість біогазу, що отримується, необхідно помножити щоденну масу гною з кожної худоби на кількість тварин.

Природно, різні тварини та птиці дають різну кількість гною:

  • птиці (насамперед кури) – 150-170 г на день
  • корова - 34-36 кг
  • коза – 900 – 1100 г
  • кінь – 14-16 кг
  • вівця – 900 – 1100 г
  • свиня – 4-6 кг

Гній свиней та корів дає більшу кількість палива. Кількість біогазу, що виділяється, можна збільшити, якщо додати в суміш просо, бадилля буряків, болотяні рослини, водорості або кукурудзу (наявність хлорофілу в біомасі покращує виділення метану).

Відходи біомаси після отримання газу

Шлам, що утворюється після нагрівання гною, застосовують повсюдно в сільському господарстві у вигляді добрив.

Вуглекислий газ, що утворюється, зазвичай прагнуть очистити, але при розчиненні його у воді виходить корисна рідина.

Повне використання продуктів біогазової установки

При раціональному використанні гною, відходів після утворення біогазу може бути зовсім. Наприклад, вуглекислий газ застосовують як підживлення для овочевих культур.

Шлам також використовують для підкореневого підживлення.

Тому за наявності невеликої установки з виробництва біогазу буде корисно встановити і біотеплицю, яка за рахунок добрив та отриманої енергії може працювати цілий рік.

Фермерське господарство потребують палива для опалювальних систем, отримання електроенергії та інших повсякденних потреб. Оскільки ціни на енергоносії стабільно зростають рік за роком, кожен власник будинку чи малого підприємства хоч раз і думав про те, як виробляти біогаз у домашніх умовах.

Біогазові установки все частіше знаходять застосування на фермерських господарствах, дозволяючи економити кошти на опаленні

Біогазова установка для приватного будинку дозволяє організувати виробництво біогазу прямо у дворі, що вирішує проблему палива. Оскільки вагомий відсоток мешканців сіл має навички роботи зі зварювальним та слюсарним інструментом, питання самостійного виготовлення установки для отримання газу виглядає логічним. Так можна заощадити не лише на роботі, а й на матеріалах, якщо використати підручні засоби.

Що таке біогаз, і як він утворюється: отримання та виробництво

Біогаз – це речовина, що утворюється під час бродіння органічних відходів, яка містить у собі метан у достатній кількості, щоб використовувати його як паливо. Під час згоряння біогаз виділяє теплоту, якої вистачає для опалення будинку або заправлення машини. отримання енергоносія виступає гній, який легкодоступний і дешевий або зовсім безкоштовний, якщо йдеться про тваринницьке підприємство або велике приватне господарство.

Біогаз – це екологічно чисте біопаливо, яке можна виробляти своїми руками, біологічний газ споріднений із природним. Виходить газ внаслідок переробки відходів анаеробними бактеріями. Бродіння протікає у безповітряному просторі ємності під назвою біореактор. Швидкість вироблення біогазу залежить від кількості відходів, завантажених у біогенератор. Під дією бактерій із сировини виділяється суміш метану та вуглекислого газу з деякими домішками інших газоподібних речовин. Утворений газ відводиться з біореактора, очищається і використовується для потреб. Перероблена сировина після завершення процесу стає добривом, яке використовують, щоб покращити родючість ґрунтів. Отримання біогазу вигідно тваринницьким підприємствам, у яких відкритий доступ до безкоштовного гною та інших органічних відходів.

Переваги спалювання палива з гною (добрива на фермі) для опалення: електроенергія з метану

До плюсів біогазу як паливо можна віднести:

  • Ефективну та екологічно чисту переробку відходів
  • Доступність сировини для виробництва газу у сільській місцевості
  • Можливість організувати замкнутий цикл безвідходного вироблення з гною газу та добрив
  • Не виснажується джерело сировини, що самозаповнюється

Як побудувати біореактор (установку) своїми руками

Біогазові установки, які видобувають газ із гною, можна легко зібрати своїми руками на власній ділянці. Перш ніж збирати біореактор для переробки гною, варто намалювати креслення та ретельно вивчити всі нюанси, т.к. ємність, що містить велику кількість вибухонебезпечного газу, може бути джерелом великої небезпеки при неправильній її експлуатації або наявності помилок конструкції установки.

Схема отримання біогазу

Об'єм ємності біореактора розраховується виходячи з кількості сировини, яка використовується для отримання метану. Для того, щоб умови роботи були оптимальними, ємність реактора заповнюють відходами не менше ніж на дві третини. Для цього використовують яму великої глибини. Щоб герметичність була високою, стінки ями армують бетоном або зміцнюють пластиком, іноді встановлюють бетонну кільця в яму. Поверхню стін обробляють вологоізолюючими розчинами. Герметичність – необхідна умова ефективної роботи установки. Чим краще ізольована ємність, тим вища якість та кількість. До того ж, продукти розпаду відходів є отруйними і, у разі витоку, можуть нашкодити здоров'ю.

У тару для відходів встановлюють мішалку. Вона відповідає за перемішування відходів при бродінні, перешкоджаючи нерівномірному розподілу сировини та утворенню кірки. Слідом за мішалкою в гною монтується дренажна конструкція, яка полегшує відведення газу в ємність для зберігання і запобігає витоку. Виводити газ потрібно з міркувань безпеки, а також підвищення якості добрив, що залишаються в реакторі після завершення переробки. У нижній частині реактора роблять отвір для . Отвір оснащують щільною кришкою, щоб обладнання залишалося герметичним.

Як забезпечити активне бродіння біомаси в домашніх умовах за допомогою генератора та іншого обладнання: переробка відходів, склад та видобуток

Щоб процес переробки в біореакторі протікав швидше, необхідно підігрів. Температури довкілля цілком достатньо, щоб переробка гною відбувалася без сторонньої допомоги. Але за несприятливих погодних умов, у зимову пору року міні-біогазова установка потребує додаткового джерела тепла, інакше вироблення газу стає неможливим. Щоб бактерії перетворювали відходи на газ, температура в реакторі повинна перебувати на позначці понад 38 градусів за Цельсієм. Біогаз отримати своїми руками не складно, головне знати певні правила виготовлення.

Обігрівають ємність за допомогою змійовика, який мають у своєму розпорядженні під реактором, або встановлюючи електричні нагрівачі для безпосереднього обігріву резервуара. , що переробляють відходи в газ, вже є у сировині. Для активізації мікроорганізмів і запуску процесу вироблення біогазу температура в ємності повинна бути достатньою для бродіння. Щоб полегшити контроль за дотриманням температурних умов, до реактора підключають автоматичний підігрів. Він нагріває ємність при завантаженні палива до потрібної температури і відключає підігрів при досягненні потрібної позначки на термометрі. З роллю автоматичного нагрівача впорається пристрій контролю температури, який легко знайти в магазині газового обладнання.

Модуль контролю температури. Його можна придбати у будь-якому господарському магазині

Правильне відведення газу з біореактора: креслення, використання технології

Для легкого відведення газу, що утворився, з ємності біогазові установки оснащуються рядом пристосувань:

  1. Вертикально розташовані пластикові труби з великою кількістю отворів для полегшення відокремлення газу від сировини. Верхня частина труби має виступати над масою відходів, дозволяючи газу вільно виходити назовні.
  2. Плівка, що настилається поверх ємності та утворює подобу парникового ефекту. Вона підтримує необхідну температуру всередині ємності, також перешкоджає змішуванню газу з повітрям.

    Іноді зверху ємність накривають куполом з бетону чи іншого матеріалу. Щоб такий купол не полетів під дією тиску газу, що утворюється, його ретельно кріплять до конструкції, прив'язують тросами.

  3. У верхній частині реактора розміщують трубу для відведення газу. Труба оснащується щільним запірним механізмом, щоб не порушувати герметичність конструкції. Біогаз, що тільки-но виділився, надходячи у відвідну трубу, насичений водяними парами і містить багато домішок. відбувається шляхом конденсації: охолоджуючись до температури навколишнього середовища, вода осідає у вигляді конденсату на стінках труби. Щоб уникнути корозії, трубу, що відводить, встановлюють так, щоб полегшити видалення конденсату через сепаратор.
  4. Для позбавлення біогазу від домішок сірководню, на його шляху до сховища встановлюють фільтр із спеціально обробленого активованого вугілля, в якому суміш окислюється в сірку і осідає в сорбенті.

ПОДИВИТИСЬ ВІДЕО

Біогазова установка, зібрана своїми руками, переробляючи гній у біогаз у домашніх умовах, відчутно знижує витрати на оплату опалення та електрики. Така установка скоротить витрати на забезпечення приватного будинку теплом, зменшить собівартість фермерської продукції, підвищивши тим самим рентабельність господарства. – можливість перетворити відходи на джерело енергії та альтернатива природному газу. Біогаз – це екологічно та сучасно.

Технологія виробництва біогазу. Сучасні тваринницькі комплекси забезпечують одержання високих виробничих показників. Застосовувані технологічні рішення дозволяють повністю дотримуватись вимог діючих санітарно-гігієнічних норм у приміщеннях самих комплексів.

Проте, великі кількості рідкого гною, сконцентровані в одному місці, створюють значні проблеми для екології прилеглих до комплексу територій. Наприклад, свіжий свинячий гній і послід відносяться до відходів, що мають 3-й клас небезпеки. Екологічні питання знаходяться на контролі наглядових органів, вимоги законодавства з цих питань постійно посилюються.

Біокомплекс пропонує комплексне рішення щодо утилізації рідкого гною, яке включає прискорену переробку в сучасних біогазових установках (БДУ). У процесі переробки, в прискореному режимі протікають природні процеси розкладання органіки з виділенням газу, що включає: метан, СО2, сірку і т.д. Тільки газ не виділяється в атмосферу, викликаючи парниковий ефект, а направляється в спеціальні газогенераторні (когенераційні) установки, які виробляють електричну та теплову енергію.

Біогаз - горючий газ, що утворюється при анаеробному метановому зброджуванні біомаси і складається переважно з метану (55-75%), двоокису вуглецю (25-45%) та домішок сірководню, аміаку, оксидів азоту та інших (менше 1%).

Розкладання біомаси відбувається внаслідок хіміко-фізичних процесів та симбіотичної життєдіяльності 3-х основних груп бактерій, при цьому продукти метаболізму одних груп бактерій є продуктами харчування інших груп у певній послідовності.

Перша група – гідролізні бактерії, друга – кислотоутворюючі, третя – метаноутворюючі.

Як сировина для біогазу можуть використовуватися як органічні агропромислові або побутові відходи, так і рослинна сировина.

Найбільш поширеними видами відходів АПК, що використовуються для виробництва біогазу, є:

  • гній свиней та ВРХ, послід птиці;
  • залишки з кормового столу комплексів ВРХ;
  • бадилля овочевих культур;
  • некондиційний урожай злакових та овочевих культур, цукрових буряків, кукурудзи;
  • жом та меляса;
  • борошно, дробина, дрібне зерно, зародки;
  • дробина пивна, солодові паростки, білковий відстій;
  • відходи крохмало-патокового виробництва;
  • вичавки фруктові та овочеві;
  • сироватка;
  • та ін.

Джерело сировини

Вид сировини

Кількість сировини на рік, м3 (тн.)

Кількість біогазу, м3
1 дійна корова Рідкий безпідстильний гній
1 свиня на відгодівлі Рідкий безпідстильний гній
1 бичок на відгодівлі Підстилковий твердий гній
1 кінь Підстилковий твердий гній
100 курей Сухий послід
1 га ріллі Свіжий силос кукурудзи
1 га ріллі Цукровий буряк
1 га ріллі Свіжий силос із зернових культур
1 га ріллі Свіжий силос із трави

Кількість субстратів (видів відходів), що використовуються для виробництва біогазу в межах однієї біогазової установки (БДУ), може змінюватись від одного до десяти і більше.

Біогазові проекти в агропромисловому секторі можуть бути створені за одним із таких варіантів:

  • виробництво біогазу з відходів окремого підприємства (наприклад, гною тваринницької ферми, жому цукрового заводу, барди спиртового заводу);
  • виробництво біогазу на основі відходів різних підприємств, з прив'язкою проекту до окремого підприємства або окремо розташованої централізованої БДУ;
  • виробництво біогазу з переважним використанням енергетичних рослин на окремо розташованих БДУ.

Найбільш поширеним способом енергетичного використання біогазу є спалювання в газопоршневих двигунах у складі міні-ТЕЦ, з виробництвом електроенергії та тепла.

Існують різні варіанти технологічних схем біогазових станцій- Залежно від типів і кількості видів застосовуваних субстратів. Використання попередньої підготовки, у ряді випадків, дозволяє досягти збільшення швидкості та ступеня розпаду сировини в біореакторах, а, отже, збільшення загального виходу біогазу. У разі застосування декількох субстратів, що відрізняються властивостями, наприклад, рідких і твердих відходів, їх накопичення, попередня підготовка (поділ на фракції, подрібнення, підігрів, гомогенізація, біохімічна або біологічна обробка тощо) проводиться окремо, після чого вони або змішуються перед подачею в біореактори, або подаються роздільними потоками.

Основними структурними елементами схеми типової біогазової установки є:

  • система прийому та попередньої підготовки субстратів;
  • система транспортування субстратів у межах встановлення;
  • біореактори (ферментери) із системою перемішування;
  • система обігріву біореакторів;
  • система відведення та очищення біогазу від домішок сірководню та вологи;
  • накопичувальні ємності збродженої маси та біогазу;
  • система програмного контролю та автоматизації технологічних процесів.

Технологічні схеми БДУ бувають різними залежно від виду і числа субстратів, що переробляються, від виду і якості кінцевих цільових продуктів, від того чи іншого використовуваного «ноу-хау» компанії постачальника технологічного рішення, та ряду інших факторів. Найбільш поширеними на сьогоднішній день є схеми з одноступеневим зброджуванням кількох видів субстратів, одним із яких зазвичай є гній.

З розвитком біогазових технологій технічні рішення, що застосовуються, ускладнюються у бік двоступінчастих схем, що в ряді випадків обґрунтовано технологічною необхідністю ефективної переробки окремих видів субстратів та підвищенням загальної ефективності використання робочого обсягу біореакторів.

Особливістю виробництва біогазуі те, що може вироблятися метановими бактеріями лише з абсолютно сухих органічних речовин. Тому завданням першого етапу виробництва є створення суміші субстрату, який має підвищений вміст органічних речовин, і в той же час може перекачуватися насосами. Це субстрат із вмістом сухих речовин 10-12%. Рішення досягається шляхом виділення зайвої вологи за допомогою шнекових сепараторів.

Рідкий гній надходить з виробничих приміщень в резервуар, гомогенізується за допомогою занурювальної мішалки, і насосом подається в цех поділу на шнекові сепаратори. Рідка фракція накопичується в окремому резервуарі. Тверда фракція завантажується у пристрій подачі твердої сировини.

Відповідно до графіка завантаження субстрату в ферментер, за розробленою програмою періодично включається насос, що подає рідку фракцію ферментер і одночасно включається завантажувач твердої сировини. Як варіант, рідка фракція може подаватися в завантажувач твердої сировини, що має функцію перемішування, і потім готова суміш подається в ферментер за розробленою програмою завантаження. Включення бувають нетривалими. Це зроблено, щоб не допустити надмірного надходження органічного субстрату в ферментер, оскільки це може порушити баланс речовин і викличе дестабілізацію процесу ферментер. Одночасно включаються також насоси, що перекачують дигестат з ферментера до доброжувача і з доброживателя в накопичувач дигестату (лагуну), щоб не допустити переповнення ферментера та доброжувача.

Маси дигестату, що знаходяться в ферментері і доброжителі, перемішуються для забезпечення рівномірного розподілу бактерій по всьому об'єму ємностей. Для перемішування використовують тихохідні мішалки спеціальної конструкції.

У процесі перебування субстрату у ферментері, бактеріями виділяється до 80% всього біогазу, що виробляється БДУ. У доброжителі виділяється частина біогазу, що залишилася.

Важливу роль у забезпеченні стабільної кількості біогазу, що виділяється, відіграє температура рідини всередині ферментера і доброживателя. Як правило, процес протікає в мезофільному режимі з температурою 41-43С. Підтримка стабільної температури досягається застосуванням спеціальних трубчастих нагрівачів усередині ферментерів та доброживачів, а також надійною теплоізоляцією стін та трубопроводів. Біогаз, що виходить із дигестату, має підвищений вміст сірки. Очищення біогазу від сірки проводиться за допомогою спеціальних бактерій, що заселяють поверхню утеплювача, покладеного на дерев'яне балкове склепіння всередині ферментерів та доброжителів.

Накопичення біогазу здійснюється в газгольдері, який утворюється між поверхнею дигестату і еластичним міцним матеріалом, що покриває ферментер і доброжувач зверху. Матеріал має здатність сильно розтягуватися (без зменшення міцності), що накопичення біогазу значно збільшує ємність газгольдера. Для запобігання переповненню газгольдера та розриву матеріалу є запобіжний клапан.

Далі біогаз надходить у когенераційну установку. Когенераційна установка (КГУ) є блоком, в якому здійснюється вироблення електричної енергії генераторами, привод яких здійснюють газопоршневі двигуни, що працюють на біогазі. Когенератори, що працюють на біогазі, мають конструктивні відмінності від звичайних газогенераторних двигунів, оскільки біогаз є сильно збідненим паливом. Електрична енергія, що виробляється генераторами, забезпечує живлення електрообладнання самої БДУ, а все понад це відпускається прилеглим споживачам. Енергія рідини, що йде на охолодження когенераторів і є тепловою енергією, що виробляється за мінусом втрат в бойлерних пристроях. Теплова енергія, що виробляється, частково йде на обігрів ферментерів і доброжителів, а частина, що залишилася, - також направляється в поблизу лежачих споживачів. надходить у

Можна встановити додаткове обладнання для очищення біогазу до рівня природного газу, проте це дороге обладнання та його застосовують лише якщо метою БДУ є не виробництво теплової та електричної енергії, а виробництво палива для газопоршневих двигунів. Апробованими і найбільш застосовуваними технологіями очищення біогазу є водна абсорбція, адсорбція на носії під тиском, хімічне осадження та мембранний поділ.

Енергетична ефективність роботи БДУ багато в чому залежить як від обраної технології, матеріалів та конструкції основних споруд, так і від кліматичних умов у районі їхнього розташування. Середнє споживання теплової енергії на підігрів біореакторів у помірному кліматичному поясі дорівнює 15-30% енергії, що виробляється когенераторами (брутто).

Загальна енергетична ефективність біогазового комплексу із ТЕЦ на біогазі становить у середньому 75-80%. У ситуації, коли все тепло, що отримується від когенераційної станції при виробництві електроенергії, неможливо спожити (поширена ситуація через відсутність зовнішніх споживачів тепла), воно відводиться в атмосферу. У такому разі енергетична ефективність біогазової ТЕС становить лише 35% від загальної енергії біогазу.

Основні показники роботи біогазових установок можуть істотно відрізнятися, що багато в чому визначається субстратами, прийнятим технологічним регламентом, експлуатаційною практикою, виконуваними завданнями кожної окремої установки.

Процес переробки гною становить трохи більше 40 днів. Дигестат, що отримується в результаті переробки, не має запаху і є прекрасним органічним добривом, в якому досягнуто найбільшого ступеня мінералізації поживних речовин, що засвоюються рослинами.

Дігестат, як правило, поділяється на рідку та тверду фракції за допомогою шнекових сепараторів. Рідку фракцію направляють у лагуни, де накопичують до періоду внесення у ґрунт. Тверда фракція також використовується як добрива. Якщо застосувати до твердої фракції додаткове сушіння, грануляцію та упаковку, то вона буде придатна для тривалого зберігання та транспортування на великі відстані.

Виробництво та енергетичне використання біогазумає цілу низку обґрунтованих і підтверджених світовою практикою переваг, а саме:

  1. Відновлюване джерело енергії (ВІЕ). Для виробництва біогазу використовується біомаса, що відновлюється.
  2. Широкий спектр використовуваної сировини для біогазу дозволяє будувати біогазові установки фактично повсюдно в районах концентрації сільськогосподарського виробництва та технологічно пов'язаних з ним галузей промисловості.
  3. Універсальність способів енергетичного використання біогазу як для виробництва електричної та/або теплової енергії за місцем його утворення, так і на будь-якому об'єкті, підключеному до газотранспортної мережі (у разі подачі очищеного біогазу в цю мережу), а також як моторне паливо для автомобілів.
  4. Стабільність виробництва електроенергії з біогазу протягом року дозволяє покривати пікові навантаження в мережі, у тому числі й у разі використання нестабільних ВДЕ, наприклад, сонячних та вітрових електростанцій.
  5. Створення робочих місць за рахунок формування ринкового ланцюжка від постачальників біомаси до персоналу енергетичних об'єктів, що експлуатує.
  6. Зниження негативного впливу на довкілля рахунок переробки і знешкодження відходів шляхом контрольованого зброджування в біогазових реакторах. Біогазові технології – один із основних та найбільш раціональних шляхів знешкодження органічних відходів. Проекти виробництва біогазу дозволяють скорочувати викиди парникових газів в атмосферу.
  7. Агротехнічний ефект від застосування збродженої в біогазових реакторах маси на сільськогосподарських полях проявляється у покращенні структури ґрунтів, регенерації та підвищенні їх родючості за рахунок внесення поживних речовин органічного походження. Розвиток ринку органічних добрив, у тому числі з переробленої в біогазових реакторах маси, у перспективі сприятиме розвитку ринку екологічно чистої продукції сільського господарства та підвищенню його конкурентоспроможності.

Орієнтовні питомі інвестиційні витрати

БДУ 75 кВтел. ~ 9.000 €/кВтел.

БДУ 150 кВтел. ~ 6.500 €/кВтел.

БДУ 250 кВтел. ~ 6.000 €/кВтел.

БДУ bis 500 кВтел. ~ 4.500 €/кВтел.

БДУ 1 МВтел. ~ 3.500 €/кВтел.

Вироблена електрична та теплова енергія можуть забезпечити не лише потреби комплексу, а й прилеглої інфраструктури. Причому сировина для БДУ безкоштовна, що забезпечує високу економічну ефективність після завершення періоду окупності (4-7 років). Собівартість енергії, що виробляється на БДУ, з часом не зростає, а навпаки – зменшується.

Біогазова установка – це спеціальний агрегат, який дозволяє переробляти відходи сільськогосподарського виробництва та харчової промисловості на біологічні добрива та біологічний газ.

Використання подібної установки дозволяє в найкоротші терміни позбавлятися гною різних видів (включаючи пташиний послід), переробляти залишки рослин (силос, що перезимував, бадилля харчових культур тощо) і якісно утилізувати органічні відходи скотобійні та птахофабрики. Час отримання біологічних відходів та газу залежить від щільності перероблюваних матеріалів та їх кількості.

Найбільшого поширення подібні установки набули у таких країнах, як Німеччина та Голландія. В останні роки безліч китайських фермерських господарств і харчових виробництв, також оснащуються біогазовими установками свого виробництва.

Влаштування біогазової установки. Слід зазначити, що біогазові установки мають дуже просту конструкцію. Сучасні моделі таких установок мають достатній рівень автоматизації, і вимагають мінімальний контроль з боку людини. Отже, сучасна біогазова установка складається з:

  • Перехідна ємність, в яку потрапляє сировина на початку переробки для підігріву.
  • Міксери для подрібнення великих частинок трави і гною.
  • Місткість для газу (газгольдер), в якій зберігається одержаний газ, необхідна для підтримки запасів та тиску в системі.
  • Біореактор, найголовніша частина біогазової установки, в якій відбувається бродіння сировини та виробляється газ.
  • Газова система, набір труб та шлангів подачі та відведення отриманого газу.
  • Сепаратори сортують перероблену сировину на тверді та рідкі добрива.
  • Насоси для перекачування сировини та води.
  • Прилади вимірювання та контролю за тиском в реакторі і температурою рідини, що підігріває.
  • Когенераційна станція служить для розподілу отриманого газу.
  • Аварійні пальники для стравлювання зайвого газу з реактора та газгольдера, необхідні підтримки заданого тиску.

На перший погляд здається, що пристрій біогазової установки надто складний і заплутаний, а до складу її входять дорогі агрегати та компоненти. Однак насправді це далеко не так. Більшість компонентів мають грізні назви, але насправді їх основі лежать звичайні предмети. У будь-якому випадку, подібні конструкції вже багато років використовуються людьми по всьому світу, а значить, з принципом роботи установки можна розібратися без жодних труднощів.

Принцип роботи біогазової установки. Перш ніж перейти до детального розгляду принципу роботи біогазової установки, слід сказати, що з'явився пристрій виключно завдяки процесам бродіння і розкладання. Як відомо, будь-яка органічна речовина (з часом і за відповідних умов) розпадається на найпростіші хімічні речовини, однією з яких є біогаз. Саме на принципах бродіння та розпаду створюється будь-яка біогазова установка, а додаткові вузли та агрегати мають допоміжні або контролюючі функції.

Етапи роботи біогазової установки.

  • 1. Доставка продуктів переробки та відходів в установку. У тому випадку, якщо рідкі відходи їх доцільно доставляти в реактор за допомогою спеціалізованих насосів. Твердіші відходи можуть доставлятися в реактор вручну, або засобами транспортної стрічки. У деяких випадках доцільно підігріти відходи, щоб збільшити швидкість бродіння і розпаду в біореакторі. Для підігріву відходів використовується перехідна ємність, де продукти переробки доводяться до потрібної температури.
  • 2. Переробка у реакторі. Після перехідної ємності підготовлені (і підігріті!) відходи потрапляють у реактор. Якісний біореактор є герметичною конструкцією, виготовленою з особливо міцної сталі, або з бетону, що має спеціальне, антикислотне покриття. В обов'язковому порядку реактор повинен мати ідеальну теплову та газову ізоляцію. Навіть найменше попадання повітря або зниження температури спричинить зупинку процесу бродіння та розпаду. Підігрів реактора здійснюється за допомогою трубок із гарячою водою. Система автономна. Нагрів води відбувається за допомогою біогазу, що виробляється. Реактор працює без доступу кисню, у повністю замкнутому середовищі. Кілька разів на день, за допомогою насоса в нього можна додавати нові порції речовини, що переробляється. Оптимальний температурний режим реактора – близько 40 градусів за Цельсієм. Якщо температура менша, то процес бродіння суттєво уповільниться. Якщо збільшити температуру, то станеться швидке випаровування води, що дозволить відходам повністю розпастися. Для того, щоб прискорити процес бродіння, використовується спеціальний міксер. Цей пристрій перемішує субстанцію в реакторі через певний проміжок часу.
  • 3. Вихід готового товару. Після закінчення певного часу (від кількох годин, за кілька днів) з'являються перші результати бродіння. Це біогаз та біологічні добрива. У результаті біогаз, що вийшов, потрапляє в газгольдер (бак для зберігання газу). Тиск газу газгольдери регулюється з допомогою клапанів. У разі надмірного тиску буде задіяно аварійні пальники, які просто спалять зайвий газ, і тим самим стабілізують тиск. Отриманий біогаз потребує усихання. Лише після цього його можна використовувати як звичайний природний газ. Окремо слід сказати, що для підтримки роботи біогазової установки потрібно близько 15% одержуваного газу. У свою чергу біологічні добрива потрапляють у спеціально підготовлений бак із сепаратором. Відбувається поділ на тверді (біогумус) та рідкі добрива. Біогумус складає лише близько 5% від загальної кількості одержуваних добрив. Власне, добрива одразу можуть бути використані за призначенням. Додаткову переробку вони не вимагають. Більш того, в Європі існують цілі потокові лінії, які запаковують отримані біологічні добрива в пластикові ємності. Торгівля подібними добривами – досить прибутковий бізнес. Робота біогазової установки безперервна. Висловлюючись простіше, в реактор постійно потрапляють нові порції матеріалу, що переробляється, а в газгольдер і сепараторний бак також постійно потрапляє газ і біологічні добрива.

Експлуатація та монтаж біогазової установки. Монтаж біогазової установки суворо індивідуальний. Не можна просто привезти та зібрати разом усі компоненти. Необхідно провести цілу низку підготовчих робіт, викопати кілька великих котлованів, здійснити якісну ізоляцію реактора. Слід врахувати всі індивідуальні особливості фермерського господарства чи підприємства, і зробити біогазову установку актуальною під конкретні завдання. Слідкувати за біогазовою установкою зможе одна людина, оскільки процес переробки повністю автоматизований. Експлуатація установки не потребує великих витрат. За гарного нагляду та своєчасного сервісного обслуговування щорічні витрати на утримання такої установки не перевищать 5% її первісної вартості.

Переваги використання біогазової установки. Біогазова установка по-справжньому чарівний пристрій, який дозволяє отримувати з відходів виробництва та гною дійсно необхідні речі. Зокрема, можна отримати:

  • Біогаз
  • Біологічні добрива
  • Електричну та теплову енергію
  • Паливо для автомобілів.

Для того, щоб перетворювати біогаз на електричну та теплову енергію необхідно оснастити установку додатковими агрегатами. Це збільшує вартість самої установки, але дозволяє досягти значної автономії від комунальних служб, і суттєво скоротити оплачувані рахунки. Якщо в автомобілі встановлено газове обладнання, його можна заправляти газом, якою виробляється біогазовою установкою. Природно, біологічний газ вимагатиме додаткового очищення, яке дозволить відфільтрувати вуглекислий газ. Після цього автомобіль зможе їздити на газі, що виробляється біогазовою установкою. Це допомагає значно економити на купівлі бензину, що за нинішніх цін на паливо дуже вигідно.

Кому потрібна біогазова установка?

Як уже було сказано вище, біогазова установка – технічно складний пристрій, який потребує професійного монтажу та своєчасного сервісного обслуговування.

Тому дрібному фермеру, господарство якого складається з десятка корів та кількох гектарів землі, така техніка безумовно не потрібна. У нього просто немає такої кількості гною та інших добрив, щоб змусити біогазову установку працювати цілодобово і приносити значний дохід. І зовсім інша справа, якщо мова зайде про велике фермерське господарство, птахофабрику чи м'ясокомбінат. Дані виробництва щодня генерують сотні кілограмів різноманітних відходів, які просто нікуди подіти. Для них купівля біогазової установки є чи не єдиним способом вирішити проблему утилізації відходів, і при цьому отримувати безкоштовний газ, електрику та біологічні добрива.

Як показує практика, подібні біогазові системи починають себе окупати вже через 2 роки після встановлення. З огляду на те, що середній термін служби установки – 25 років, то не складно підрахувати прибуток, який принесе подібне обладнання.

Зростання цін на енергоносії змушує замислитись про можливість забезпечити себе ними самостійно. Один із варіантів — біогазова установка. З її допомогою з гною, посліду та рослинних залишків одержують біогаз, який після очищення можна використовувати для газових приладів (плити, котла), закачувати в балони та використовувати його як паливо для автомобілів або електрогенераторів. Загалом переробка гною в біогаз може забезпечити всі потреби будинку чи ферми в енергоносіях.

Будівництво біогазової установки - спосіб самостійного забезпечення енергоресурсами

Загальні принципи

Біогаз - продукт, що виходить при розкладанні органічних речовин. У процесі гниття/бродіння виділяються гази, зібравши які, можна забезпечити потреби власного господарства. Обладнання, в якому відбувається даний процес, називаю «біогазова установка».

Процес утворення біогазу відбувається за рахунок життєдіяльності різноманітних бактерій, які містяться в самих відходах. Але для того, щоб вони активно «працювали», необхідно їм створити певні умови: вологість і температуру. Для їхнього створення будуються біогазова установка. Це комплекс пристроїв, основа якого — біореактор, у якому відбувається розкладання відходів, що супроводжується газоутворенням.

Розрізняють три режими переробки гною в біогаз:

  • Психофільний режим. Температура в біогазовій установці від +5 до +20°C. За таких умов процес розкладання йде повільно, газу утворюється набагато, його якість низька.
  • Мезофільний. На цей режим установка виходить за температури від +30°C до +40°C. У цьому випадку активно розмножуються мезофільні бактерії. Газа утворюється більше, процес переробки займає менше часу — від 10 до 20 днів.
  • Термофільний. Ці бактерії розмножуються за температури від +50°C. Процес йде найшвидше (3-5 днів), вихід газу - найбільший (за ідеальних умов з 1 кг завезення можна отримати до 4,5 літрів газу). Більшість довідкових таблиць по виходу газу від переробки дано саме для цього режиму, тому при використанні інших режимів варто робити коригування в меншу сторону.

Найскладніше в біогазових установках реалізується термофільний режим. Тут потрібна якісна теплоізоляція біогазової установки, підігрів та система контролю за температурою. Натомість на виході отримуємо максимальну кількість біогазу. Ще одна особливість термофільної переробки – неможливість дозавантаження. Інші два режими — психофільний та мезофільний — дозволяють щодня додавати свіжу порцію підготовленої сировини. Але, за термофільного режиму, малий термін переробки дозволяє розділити біореактор на зони, в яких перероблятиметься своя частка сировини з різними термінами завантаження.

Схема біогазової установки

Основа біогазової установки – біореактор чи бункер. У ньому відбувається процес бродіння, у ньому ж накопичується одержаний газ. Також є бункер завантаження та вивантаження, вироблений газ виводиться через вставлену у верхню частину трубу. Далі йде система доопрацювання газу - її очищення та підвищення тиску в газопроводі до робітника.

Для мезофільних і термофільних режимів необхідна система підігріву біореактора - для виходу на необхідні режими. Для цього зазвичай використовуються газові казани, що працюють на виробленому паливі. Від нього система трубопроводів йде до біореактора. Зазвичай це полімерні труби, тому що вони найкраще переносять перебування в агресивному середовищі.

Ще біогазова установка потребує системи для перемішування субстанції. При бродінні зверху утворюється тверда кірка, важкі частки осідають донизу. Все це разом погіршує процес газоутворення. Для підтримки однорідного стану маси, що переробляється, і необхідні мішалки. Вони можуть бути механічними та навіть ручними. Можуть запускатись по таймеру або вручну. Все залежить від того, як зроблена біогазова установка. Автоматизована система більш дорога під час монтажу, але потребує мінімуму уваги при експлуатації.

Біогазова установка за типом розташування може бути:

  • Надземний.
  • Напівзаглибленою.
  • Заглибленою.

Більше затратні в установці заглиблені — потрібен великий обсяг земельних робіт. Але при експлуатації в наших умовах вони краще — простіше організувати утеплення, менші витрати на підігрів.

Що можна переробляти

Біогазова установка по суті всеодна - перероблятися може будь-яка органіка. Підходить будь-який гній та сеча, рослинні залишки. Негативно впливають процес миючі речовини, антибіотики, хімія. Їх надходження бажано мінімізувати, оскільки вони вбивають флору, яка переробляє.

Ідеальним вважається гній ВРХ, тому що в ньому містяться мікроорганізми у великій кількості. Якщо в господарстві немає корів, при завантаженні біореактора бажано додати деяку частину приплоду, для заселення субстрату необхідною мікрофлорою. Рослинні залишки попередньо подрібнюються, розлучаються з водою. У біореакторі змішуються рослинна сировина та екскременти. Така заправка переробляється довше, але на виході при правильному режимі, маємо найбільший вихід продукту.

Визначення розташування

Щоб мінімізувати витрати на організацію процесу, є сенс розташувати біогазову установку неподалік джерела відходів — біля споруд, де міститься птах чи тварини. Розробити конструкцію бажано так, щоб завантаження відбувалося самопливом. З корівника або свинарника можна прокласти під ухилом трубопровід, яким гній буде самопливом надходити в бункер. Це істотно полегшує завдання обслуговування реактора, та й прибирання гною теж.

Найбільш доцільно розмістити біогазову установку так, щоб відходи з ферми могли надходити самопливом

Зазвичай будівлі з тваринами знаходяться на відстані від житлового будинку. Тому вироблений газ необхідно буде передавати до споживачів. Але протягнути одну газову трубу дешевше та простіше, ніж організовувати лінію з транспортування та завантаження гною.

Біореактор

До ємності для переробки гною пред'являються досить жорсткі вимоги:


Всі ці вимоги щодо будівництва біогазової установки повинні виконуватися, оскільки вони забезпечують безпеку та створюють нормальні умови для переробки гною в біогаз.

З яких матеріалів можна зробити

Стійкість до агресивних середовищ – це основна вимога до матеріалів, з яких можна зробити ємність. Субстрат у біореакторі може мати кислу чи лужну реакцію. Відповідно матеріал, з якого виготовляють ємність, повинен добре переносити різні середовища.

Цим запитам відповідає не так багато матеріалів. Перше що спадає на думку — метал. Він міцний, з нього можна зробити ємність будь-якої форми. Що добре, що можна використовувати готову ємність — якусь стару цистерну. І тут будівництво біогазової установки займе зовсім небагато часу. Недолік металу - він вступає в реакцію з хімічно активними речовинами і починає руйнуватися. Для нейтралізації даного мінусу метал покривається захисним покриттям.

Відмінний варіант - ємність біореактора з полімеру. Пластик хімічно нейтральний, не гниє, не іржавіє. Тільки треба вибирати з таких матеріалів, які виносять заморожування та нагрівання до досить високих температур. Стінки реактора мають бути товстими, бажано армованими скловолокном. Такі ємності недешеві, проте вони служать довго.

Найдешевший варіант - біогазова установка з ємністю з цегли, бетонних блоків, каменю. Щоб кладка витримувала високі навантаження, необхідно армування кладки (у кожному 3-5 ряду залежно від товщини стіни і матеріалу). Після завершення процесу зведення стін для забезпечення водо- та газонепроникності необхідна подальша багатошарова обробка стін як зсередини, так і зовні. Стіни штукатурять цементно-піщаним складом з добавками (присадками), що забезпечують необхідні властивості.

Визначення розмірів реактора

Об'єм реактора залежить від обраної температури переробки гною в біогаз. Найчастіше вибирається мезофільна – її легше підтримувати і вона передбачає можливість щоденного дозавантаження реактора. Вироблення біогазу після виходу на нормальний режим (близько 2 днів) триває стабільно, без сплесків і провалів (при створенні нормальних умов). У цьому випадку є сенс розрахувати обсяг біогазової установки залежно від кількості гною, що утворюється в господарстві за добу. Все легко підраховується, виходячи із середньостатистичних даних.

Розкладання гною при мезофільних температурах триває від 10 до 20 днів. Відповідно обсяг розраховується множенням на 10 або 20. При розрахунку необхідно враховувати кількість води, яка необхідна для приведення субстрату до ідеального стану - його вологість повинна бути 85-90%. Знайдений обсяг збільшують на 50%, тому що максимальне завантаження не повинно перевищувати 2/3 за обсягом резервуара - під стелею має накопичуватися газ.

Наприклад, у господарстві 5 корів, 10 свиней та 40 курей. За суті утворюється 5*55 кг + 10*4,5 кг + 40*0,17 кг = 275 кг + 45 кг + 6,8 кг = 326,8 кг. Щоб привести курячий послід до вологості 85%, необхідно додати трохи більше 5 літрів води (це ще 5 кг). Усього загальна маса виходить 331,8 кг. Для переробки за 20 днів необхідно: 331,8 кг * 20 = 6636 кг – близько 7 кубів лише під субстрат. Знайдену цифру множимо на 1,5 (збільшуємо на 50%), отримуємо 10,5 куб. Це буде розрахункова величина обсягу реактора біогазової установки.

Люки завантаження та розвантаження ведуть безпосередньо в ємність біореактора. Щоб субстрат рівномірно розподілявся по всій площі, роблять їх у протилежних кінцях ємності.

При заглибленому способі установки біогазової установки завантажувальні та розвантажувальні труби підходять до корпусу під гострим кутом. Причому нижній кінець труби повинен бути нижчим за рівень рідини в реакторі. Таким чином виключається влучення повітря в ємність. Також на трубах ставлять поворотні або відсічні засувки, які у нормальному положенні закриті. Відкриваються вони лише під час завантаження чи вивантаження.

Так як у гною можуть утримуватися великі фрагменти (елементи підстилки, стебла трави і т.д.), труби малого діаметра часто забиватимуться. Тому для завантаження-розвантаження вони повинні бути діаметром 20-30 см. Монтувати їх потрібно до початку робіт з утеплення біогазової установки, але після того, як ємність встановлена ​​на місце.

Найбільш зручний режим роботи біогазової установки - з регулярним завантаженням та вивантаженням субстрату. Ця операція може проводитись раз на добу або раз на дві доби. Гній та інші компоненти попередньо збираються в накопичувальній ємності, де доводяться до необхідного станів - подрібнюються, при необхідності зволожуються та перемішуються. Для зручності цієї ємності може бути механічна мішалка. Підготовлений субстрат виливається у приймальний люк. Якщо розташувати приймальну ємність на сонці, субстрат попередньо нагріватиметься, що зменшить витрати на підтримку необхідної температури.

Глибину установки приймального бункера бажано розрахувати так, щоб відходи стікали до нього самопливом. Те саме стосується вивантаження в біореактор. Найкращий випадок, якщо підготовлений субстрат рухатиметься самопливом. А відгороджувати його на час підготовки буде заслінка.

Для забезпечення герметичності біогазової установки, люки на приймальному бункері та в зоні вивантаження повинні мати герметизуючий гумовий ущільнювач. Чим менше буде в ємності повітря, тим чистішим буде газ на виході.

Збір та відведення біогазу

Відведення біогазу з реактора відбувається через трубу, один кінець якої знаходиться під дахом, другий зазвичай опущений гідрозатвор. Це ємність із водою, у яку виводиться отриманий біогаз. У гідрозатворі є друга труба — вона знаходиться вище за рівень рідини. У неї виходить вже чистіший біогаз. На виході їхнього біореактора встановлюється відсічний газовий кран. Найкращий варіант - кульовий.

Які матеріали можна використовувати для передачі газу? Гальванізовані металеві труби та газові труби із ПНД або ППР. Вони повинні забезпечувати герметичність, шви та стики перевіряються за допомогою мильної піни. Весь трубопровід збирається із труб та арматури одного діаметра. Без звужень та розширень.

Очищення від домішок

Приблизний склад біогазу, що отримується, такий:

  • метан - до 60%;
  • вуглекислий газ - 35%;
  • інші газоподібні речовини (у тому числі і сірководень, що надає газу неприємного запаху) - 5%.

Для того, щоб біогаз не мав запаху і добре горів, необхідно видалити з нього вуглекислий газ, сірководень, пари води. Видалення вуглекислого газу відбувається у гідрозатворі, якщо на дно установки додати гашене вапно. Таку закладку доведеться періодично міняти (як стане газ горіти гірше — настав час міняти).

Осушення газу можна зробити двома способами - зробивши в газопроводі гідрозатвори - вставивши в трубу вигнуті ділянки під гідрозатвори, в яких накопичуватиметься конденсат. Недолік такого способу - необхідність регулярного спорожнення гідрозатвора - при великій кількості зібраної води може заблокувати прохід газу.

Другий спосіб - поставити фільтр із силікагелем. Принцип той самий, що й у гідрозатворі - газ подається в силікагель, відводиться осушений з-під кришки. При такому способі осушення біогазу силікагель доводиться періодично осушувати. Для цього його потрібно прогріти деякий час у мікрохвильовій печі. Він нагрівається, волога випаровується. Можна засипати та знову використовувати.

Для видалення сірководню використовується фільтр із завантаженням із металевої стружки. Можна в ємність завантажити старі металеві мочалки. Очищення відбувається так само: газ подається в нижню частину заповненої металом ємності. Проходячи, він очищається від сірководню, збирається у верхній вільній частині фільтра, звідки виводиться через іншу трубу/шланг.

Газгольдер та компресор

Біогаз, що пройшов очищення, надходить у ємність для зберігання - газгольдер. Це може бути герметичний поліетиленовий мішок, пластикова ємність. Основна умова – газонепроникність, форма та матеріал не мають значення. У газгольдер зберігається запас біогазу. З нього за допомогою компресора газ під певним тиском (задається компресором) надходить вже до споживача — на газову плиту або котел. Цей газ також може використовуватися для вироблення електроенергії за допомогою генератора.

Для створення стабільного тиску в системі після компресора бажано встановити ресивер – невеликий пристрій для нівелювання стрибків тиску.

Пристрої для перемішування

Щоб біогазова установка працювала в нормальному режимі, потрібне регулярне перемішування рідини в біореакторі. Цей нескладний процес вирішує безліч завдань:

  • перемішує свіжу порцію завантаження із колонією бактерій;
  • сприяє вивільненню виробленого газу;
  • вирівнює температуру рідини, виключаючи більш прогріті та холодніші ділянки;
  • підтримує однорідність субстрату, запобігаючи осіданню чи спливанню деяких складових.

Зазвичай невелика саморобна біогазова установка має механічні мішалки, які рухаються за допомогою м'язової сили. У системах з великим об'ємом рухати мішалки можуть мотори, які включаються таймером.

Другий спосіб - перемішувати рідину, пропускаючи через неї частину виробленого газу. Для цього після виходу з метатенка ставиться трійник і частина газу подається в нижню частину реактора, де через трубку з дірками виходить. Цю частину газу не можна вважати витратою, тому що він все одно знову потрапляє в систему і в результаті опиняється в газгольдері.

Третій спосіб перемішування – за допомогою фекальних насосів перекачувати субстрат їх нижньої частини, виливати його вгорі. Недоліком цього є залежність від наявності електроенергії.

Система підігріву та теплоізоляція

Без підігріву переробленої жижі будуть розмножуватися психофільні бактерії. Процес переробки у цьому випадку триватиме від 30 днів, а вихід газу буде невеликим. Влітку, за наявності теплоізоляції та попереднього підігріву завантаження можливий вихід на температури до 40 градусів, коли починається розвиток мезофільних бактерій, але взимку така установка практично непрацездатна – процеси протікають дуже мляво. За температури нижче +5°C вони практично завмирають.

Чим гріти і де розмістити

Для отримання найкращих результатів використовують підігрів. Найбільш раціональний - водяний підігрів від котла. Працювати котел може на електриці, твердому або рідкому паливі, також можна запустити його на біогазі, що виробляється. Максимальна температура, до якої потрібно гріти воду, - +60°C. Більш гарячі труби можуть спричинити налипання на поверхню частинок, що призведе до зниження ефективності обігріву.

Можна використовувати і прямий підігрів - вставити ТЕНи, але по-перше, складно організувати перемішування, по-друге, на поверхні налипатиме субстрат, знижуючи тепловіддачу, ТЕНи швидко перегоратимуть

Обігріватись біогазова установка може з використанням стандартних радіаторів опалення, просто трубами, закрученими в змійовик, зварними регістрами. Труби використовувати краще полімерні – металопластикові чи поліпропіленові. Підходять також труби з гофрованої нержавіючої сталі, їх простіше укладати, особливо в вертикальних циліндричних біореакторах, але гофрована поверхня провокує налипання осаду, що не дуже добре для тепловіддачі.

Щоб знизити можливість осадження частинок на елементах, що гріють, їх розташовують в зоні мішалки. Тільки при цьому треба все спроектувати так, щоб мішалка не могла зачепити труби. Часто здається, що краще нагрівачі розташувати знизу, але практика показала, що через осад на дні такий обігрів неефективний. Так що раціональніше розташовувати нагрівачі на стінках метатенку біогазової установки.

Способи водяного обігріву

За способом розташування труб обігрів може бути зовнішнім або внутрішнім. При внутрішньому розташуванні обігрів ефективний, але ремонт та обслуговування нагрівачів неможливі без зупинки та відкачування системи. Тому добору матеріалів і якості виконання сполук приділяють особливу увагу.

Обігрів підвищує продуктивність біогазової установки та скорочує терміни переробки сировини

При зовнішньому розташуванні обігрівачів потрібно більше тепла (витрати на підігрів вмісту біогазової установки набагато вище), так як багато тепла йде на обігрів стін. Зате система завжди доступна для ремонту, а прогрів більш рівномірний, оскільки нагрівається середовище від стін. Ще один плюс такого рішення – мішалки не можуть пошкодити систему обігріву.

Чим утеплювати

На дно котловану насипається спочатку шар, що вирівнює піску, потім теплоізоляційний шар. Це може бути глина, перемішана із соломою та керамзитом, шлаком. Усі ці компоненти можна змішати, можна насипати окремими шарами. Їх вирівнюють у горизонт, встановлюють ємність біогазової установки.

Боки біореактора можна утеплювати сучасними матеріалами чи класичними дідівськими методами. З дідівських методів - обмазування глиною із соломою. Наноситься у кілька шарів.

З сучасних матеріалів можна використовувати екструдований пінополістирол високої щільності, газобетонні блоки малої щільності. Найбільш технологічний у цьому випадку пінополіуретан (ППУ), але послуги щодо його нанесення недешеві. Проте виходить безшовна теплоізоляція, яка мінімізує витрати на обігрів. Є ще один теплоізоляційний матеріал - спінене скло. У плитах він дуже дорогий, але його бій чи крихта коштує зовсім небагато, а за характеристиками він майже ідеальний: не вбирає вологу, не боїться замерзання, добре переносить статичні навантаження, має низьку теплопровідність.