Дренаж

Як монтується біогазова установка власноруч. Методи самостійного виробництва біогазу Одержання газу в домашніх умовах

Сучасний світ побудований на все більшому споживанні, тому особливо швидко виснажуються мінеральні та сировинні ресурси. Водночас на численних тваринницьких фермах щорічно накопичуються мільйони тонн смердючого гною, і витрачаються чималі кошти на його утилізації. Люди також не відстають у виробництві біологічних відходів. На щастя, розроблена технологія, що дозволяє одночасно вирішувати ці проблеми: використовуючи біовідходи (насамперед гній) як сировину, отримувати екологічно чисте відновлювальне паливо – біогаз. Застосування таких новаторських технологій породило нову перспективну галузь – біоенергетику.

Що таке біогаз

Біогазом називають летючу газоподібну речовину, яка не має кольору, зовсім без запаху. Він складається на 50-70 відсотків із метану, до 30 відсотків його становить вуглекислий газ СО2 і ще 1-2 відсотки – газоподібні речовини – домішки (при очищенні від них виходить найчистіший біометан).

Якісні фізико-хімічні показники цієї речовини наближаються до звичайного високоякісного газу. За дослідженнями вчених, біогаз має дуже високі теплотворні властивості: так, тепло, що виділяється при спалюванні одного кубометра цього природного палива, рівнозначне теплу від півтора кілограма кам'яного вугілля.

Виділення біогазу відбувається завдяки життєдіяльності особливого виду бактерій - анаеробних, при цьому мезофільні бактерії активізуються при прогріванні середовища до 30-40 градусів за Цельсієм, а термофільні розмножуються при вищій температурі - до +50 градусів.

Під впливом їх ферментів органічна сировина розкладається із біологічного газу.

Сировина для біогазу

Чи не будь-які органічні відходи підходять для переробки на біогаз. Наприклад, послід від птахофабрик та свиноферм у чистому вигляді використовувати категорично не можна, тому що у них високий рівень токсичності. Для отримання біогазу в такі відходи необхідно додавати розбавляючі речовини: силосову масу, зелену трав'яну масу, а також гній з-під корів. Останній компонент – найкраща сировина для отримання екологічно чистого палива, оскільки корови харчуються тільки рослинною їжею. Однак і його треба контролювати на предмет утримання важкометалевих домішок, хімічних складових, поверхнево-активних речовин, яких у сировині не повинно бути в принципі. Дуже важливий пункт – контроль на антибіотики та дезінфікуючі речовини. Наявність їх у гною здатне перешкоджати процесу розкладання сировинної маси та утворення летючого газу.

Додаткова інформація.Зовсім обійтися без засобів, що дезінфікують, неможливо, тому що інакше на біомасі під впливом високих температур починає утворюватися цвіль. Також слід стежити та вчасно очищати гною від механічних забруднень (цвяхи, болти, каміння тощо), які можуть швидко зіпсувати біогазове обладнання. Вологість сировини, що йде для отримання біогазу, повинна становити щонайменше 80-90%.

Механізм утворення газу

Щоб у процесі безповітряного бродіння (його по-науковому називають анаеробної ферментацією) з органічної сировини почав виділяється біогаз, необхідні відповідні умови: герметична ємність і підвищена температура. Якщо все зроблено правильно, газ, що продукується, піднімається нагору, звідки його вибирають для використання, а ті тверді частинки, що залишаються, являють собою відмінне біоорганічне сільськогосподарське добрива, багате азотом і фосфором, але звільнене від шкідливих мікроорганізмів. Для правильного та повного перебігу процесів дуже важливий температурний режим.

Повний цикл перетворення гною на екологічне паливо становить від 12 днів до місяця, це залежить від складу сировини. З одного літра корисного об'єму реактора виходить близько двох літрів біогазу. Якщо застосовувати досконаліші модернізовані установки, то процес виробництва біопалива прискорюється до 3 діб, а вироблення біогазу підвищується до 4,5-5 літрів.

Люди почали вивчати та використовувати технологію видобутку біопалива з органічних природних джерел ще з кінця XVIII століття, а в колишньому СРСР перший пристрій з отримання біогазу було розроблено ще у 40-х роках минулого століття. У наш час ці технології набувають все більшого значення та популярності.

Переваги та недоліки біогазу

Біогаз як джерело енергії має незаперечні плюси:

він служить поліпшенню екологічної обстановки у тих місцевостях, де широко застосовується, оскільки з скороченням використання забруднюючого природу палива відбувається дуже ефективне знищення біовідходів і знезараження стоків, тобто. біогазове обладнання виконує роль очисної станції;
сировина для виробництва цього органічного палива є відновлюваною та практично безкоштовною – поки тварини на фермерських господарствах отримують харчування, вони будуть виробляти біомасу, а, отже, і паливо для біогазових установок;
придбання та використання обладнання економічно вигідно – одного разу куплена установка для отримання біогазу більше не вимагатиме жодних вкладень, а обслуговується вона просто та дешево; так, біогазова установка для використання у фермерському господарстві починає окупатися вже через три роки після запуску; відсутня необхідність споруджувати інженерні комунікації та лінії передачі енергії, витрати на запуск біостанції знижуються на 20 відсотків;
відпадає необхідність у підведенні таких інженерних комунікацій, як лінії електропередач та газопровід;
виробництво біогазу на станції з використанням місцевої органічної сировини – безвідходне підприємство, на противагу підприємствам на традиційних енергоносіях (газопроводи, котельні тощо), відходи не забруднюють екосередовище, не вимагають місця для свого зберігання;
при використанні біогазу в атмосферу виділяється деяка кількість вуглекислого газу, а також сірки, однак ці кількості мінімальні в порівнянні з тим же природним газом і засвоюються зеленими насадженнями при диханні, тому внесок біоетанолу в парниковий ефект мінімальний;
в порівнянні з іншими альтернативними джерелами енергії, вироблення біогазу завжди стабільне, діяльністю та продуктивністю установок з його виробництва людина може управляти (на відміну, наприклад, від сонячних батарей), збираючи кілька установок в одну або, навпаки, дроблячи на окремі ділянки для зниження ризику аварії;
у вихлопних газах під час використання біопалива вміст оксиду вуглецю знижується на 25 відсотків, а оксидів азоту – на 15;
крім гною, можна використовувати деякі види рослин для отримання біомаси на паливо, наприклад, сорго допоможе поліпшити стан грунтів;
при додаванні біоетанолу в бензин його октанове число збільшується, а саме паливо стає більш детонаційно-стійким, температура самозаймання значно знижується.

Біогаз– не ідеальне паливо, він і технологія його одержання також не позбавлені недоліків:

швидкість переробки органічної сировини в устаткуванні для виробництва біогазу – слабке місце у технології порівняно з традиційними джерелами отримання енергії;
у біоетанолу менша теплота згоряння, ніж у палива з нафти – на 30 відсотків менше виділяється енергії;
процес досить нестійкий, для його підтримки потрібна велика кількість ферментів певної якості (наприклад, зміна раціону корів дуже сильно впливає на якість гнойової сировини);
недобросовісні виробники біомаси для станцій переробки можуть значно виснажувати ґрунти підвищеними засівами, це порушує екологічну рівновагу території;
труби та ємності з біогазом можуть розгерметизуватися, що призведе до різкого зниження якості біопалива.

Де застосовується біогаз

Насамперед це екологічне біопаливо йде на задоволення побутових потреб населення як заміна природного газу для обігріву та приготування їжі. Підприємства можуть використовувати біогаз для запуску замкнутого циклу виготовлення продукції: особливо ефективним є його застосування в газових турбінах. При грамотному налагодженні та повному поєднанні такої турбіни з установкою отримання біопалива його вартість конкурує з найдешевшою атомною енергією.

Ефективність використання біогазу дуже легко підрахувати. Наприклад, від однієї одиниці великої рогатої худоби можна отримати до 40 кілограм гною, з якого виробляється півтора кубометра біогазу, достатнього для вироблення 3 кіловат/год електрики.

Визначивши потреби господарства в електроенергії, можна визначити, який вид установки для отримання біогазу використати. При невеликому поголів'ї корів найкраще біогаз у домашніх умовах добувати за допомогою найпростішої біогазової установки малої потужності.

Якщо ж господарство дуже велике, і на ньому постійно утворюється велика кількість біовідходів, вигідно змонтувати автоматизовану біогазову систему промислового типу.

Зверніть увагу!При проектуванні та налагодженні тут знадобиться допомога кваліфікованих фахівців.

Конструкція біогазової установки

Будь-яка біоустановка складається з наступних основних частин:

біореактор, де відбувається біорозкладання гною суміші;
система подачі органічного палива;
агрегат для розмішування біологічних мас;
апарати для створення та підтримки потрібного рівня температури;
цистерни для розміщення в них отриманого біогазу (газгольдери);

ємності для приміщення туди твердих фракцій, що утворюються.

Це повний перелік елементів для промислових автоматизованих установок, тоді як біогазова установка для приватного будинку набагато простіше сконструйована.

Біореактор може бути повністю герметичним, тобто. доступ кисню неприпустимий. Це може бути ємність із металу у вигляді циліндра, встановлена на поверхні ґрунту, добре для цих цілей підходять колишні цистерни від палива ємністю по 50 кубометрів. Готові розбірні біореактори швидко монтуються/демонтуються та легко переміщуються на нове місце.

Якщо передбачається невелика біогазова станція, доцільно розміщувати реактор під землею і виконувати його у вигляді цегляного або бетонного резервуара, а також металевих або ПВХ бочок. Можна поміщати такий біоенергетичний реактор у приміщення, проте необхідно забезпечити постійне вентилювання повітря.

Бункери для підготовки біологічної сировини – необхідний елемент системи, тому що перед тим, як потрапити до реактора, його треба підготувати: подрібнити на частинки до 0,7 міліметра та просочити водою, щоб довести вологість сировини до 90 відсотків.

Системи подачі сировини складаються із сировинного приймача, водопроводу та насоса для подачі підготовленої маси в реактор.

Якщо біореактор виконаний у підземному виконанні, ємність для сировини розташовують на поверхні, щоб підготовлений субстрат самостійно під дією сили тяжіння тек в реактор. Можливо також розташувати сировинний приймач у верхній частині бункера, тоді потрібне використання насоса.

Отвір для виведення відходів розташовують ближче до днища, навпроти входу для сировини. Приймач для твердих фракцій виконують як прямокутного ящика, куди веде вихідна трубка. При вступі до біореактора нової порції підготовленого біо-субстрату, така ж за обсягом партія твердих відходів подається до приймача. Надалі вони використовуються в господарствах як відмінні біодобрива.

Отриманий біогаз зберігається в газгольдерах, які містяться, як правило, зверху реактора і мають конусоподібну або куполоподібну форму. Виготовляються газгольдери із заліза і фарбуються масляною фарбою в кілька шарів (це допомагає уникнути корозійного руйнування). У великих промислових біоустановках ємності для біогазу виконуються у вигляді цистерн, що окремо стоять, з'єднаних з реактором.

Для надання отриманому газу горючих властивостей необхідно позбавити його водяної пари. Проводиться провід біопалива по трубі через водяну ємність (гідрозатвор), після чого його можна подавати пластиковими трубами безпосередньо для споживання.

Іноді можна зустріти особливі газгольдери мішкоподібного виду із ПВХ. Їх мають у своєму розпорядженні в безпосередній близькості від установки. У міру наповнення біогазом мішки розкриваються, їх обсяг збільшується настільки, щоб прийняти весь вироблений газ.

Для ефективного перебігу процесів біоброження необхідне постійне перемішування субстрату. Для запобігання утворенню кірки на поверхні біомаси та уповільнення процесів бродіння необхідно постійно активно її перемішувати. Для цього збоку реактора монтуються занурювальні або похилі розмішувачі у вигляді міксера для механічного перемішування маси. Для невеликих станцій вони ручні, для промислових – з автоматичним керуванням.

Необхідну для здійснення життєдіяльності анаеробних бактерій температуру підтримують за допомогою автоматизованих обігрівальних систем (для стаціонарних реакторів), вони починають підігрів при зниженні тепла нижче за норму і автоматично вимикаються при досягненні нормальної температури. Також можна використовувати котельні установки, електрообігрівачі або вмонтувати в днище ємності із сировиною спеціальний нагрівач. Одночасно необхідно знизити втрати тепла від біореактора, для цього його укутують шаром скловати або проводять іншу теплоізоляцію, наприклад, з пінополістиролу.

Біогаз своїми руками

Для приватних будинків застосування біогазу зараз дуже актуальне – із практично безкоштовного гною можна отримати газ для побутових потреб та обігріву будинку та ферми. Власна біогазова установка – це гарантія від відключень електрики та подорожчання газу, а також відмінний спосіб утилізувати біовідходи, а також непотрібний папір.

Для будівництва вперше логічніше використовувати прості схеми, такі конструкції будуть більш надійними і прослужать довше. Надалі установку можна буде доповнити складнішими деталями. Для будинку площею 50 квадратів достатня кількість газу виходить при об'ємі ємності для ферментування 5 кубометрів. Для постійного температурного режиму, необхідного для правильного бродіння, можна використовувати трубу опалення.

На першому етапі будівництва риють траншею для біореактора, стінки якої повинні бути укріплені і герметизовані за допомогою пластику, бетонної суміші або кільцями з полімерів (бажано наявність в них глухого дна - періодично в міру користування їх доведеться замінювати).

Другий етап полягає у монтажі газового дренування у вигляді полімерних труб з численними отворами. При встановленні слід враховувати, що верхівки труб повинні перевищувати заплановану глибину наповнення реактора. Діаметр вихідних труб має бути не більше 7-8 сантиметрів.

Наступний етап – ізоляція. Після цього можна заповнювати реактор підготовленим субстратом, після чого він укутується плівкою для збільшення тиску.

На четвертому етапі монтують бані та відвідну трубу, яка ставиться в найвищій точці бані і з'єднує реактор з газгольдером. Газгольдер можна обкласти цеглою, поверх монтується сітка з нержавіючої сталі та покривається штукатуркою.

У верхній частині газгольдера поміщають люк, який герметично закривається, з нього виводять газову трубу з клапаном для зрівнювання тиску.

Важливо!Отриманий газ повинен відводитися і споживатися постійно, оскільки тривале зберігання у вільній частині біореактора може спровокувати вибух від підвищеного тиску. Необхідно передбачити гідрозатвор для того, щоб біогаз не поєднувався з повітрям.

Для розігріву біомаси можна встановити змійовик, що йде від опалювальної системи будинку – це економічно набагато вигідніше, ніж застосування електрообігрівачів. Зовнішнє обігрів можна передбачити за допомогою пари, це виключить перегрів сировини вище норми.

Загалом біогазова установка своїми руками – не така складна споруда, але при її облаштуванні необхідно звертати увагу на найдрібніші деталі, щоб уникнути пожеж та руйнувань.

Додаткова інформація.Будівництво навіть найпростішої біоустановки має бути оформлене відповідними документами, необхідно мати технологічну схему та карту монтажу обладнання, потрібно отримати схвалення Санепідемстанції, пожежної та газової служб.

В наш час використання альтернативних джерел енергії набирає обертів. Серед них дуже перспективною є галузь біоенергетики – отримання біогазу з органічних відходів типу гною та силосу. Станції виробництва біогазу (промислові чи маленькі домашні) здатні вирішити проблеми утилізації відходів, одержання екологічного палива та тепла, а також якісних сільськогосподарських добрив.

Відео

Серед важливих складових нашого життя велике значення мають енергоносії, ціни на які зростають майже кожен місяць. Кожен зимовий сезон пробиває пролом у сімейних бюджетах, змушуючи нести витрати на опалення, а отже, на паливо для печей та опалювальних котлів. А як бути, адже електроенергія, газ, вугілля чи дрова коштують грошей і чим більш віддалені наші житла від великих енергетичних магістралей, тим дорожче обійдеться опалення... Тим часом альтернативне опалення, не залежне від будь-яких постачальників та тарифів, можна побудувати на біогазі. видобуток якого не вимагає ні геологорозвідки, ні буріння свердловин, ні дорогого насосного обладнання.

Біогаз можна отримати в практично домашніх умовах, понісши при цьому мінімальні витрати, що швидко окупаються - більшу частину відповідей з цього питання містить дана стаття.

Опалення біогазом - історія

Інтерес до пального газу, що утворюється на болотах у теплий сезон року, виник ще у наших далеких предків - передові культури Індії, Китаю, Персії та Ассирії експериментували з біогазом понад три тисячоліття тому. У ті ж давні часи в родоплемінній Європі шваби-алеманни помітили, що газ, що виділяється на болотах, чудово горить - вони використовували його в опаленні своїх хатин, підводячи до них газ по шкіряних трубах і спалюючи в осередках. Шваби вважали біогаз «диханням драконів», які, на їхню думку, мешкали в болотах.

Через століття і тисячоліття біогаз пережив друге своє відкриття - у 17-18 століттях відразу два європейські вчені звернули на нього увагу. Відомий хімік свого часу Ян Баптіста ван Гельмонт встановив, що при розкладанні будь-якої біомаси утворюється горючий газ, а уславлений фізик і хімік Алессандро Вольта встановив пряму залежність між кількістю біомаси, в якій йдуть процеси розкладання, і кількістю біогазу, що виділяється. У 1804 році англійський хімік Джон Дальтон відкрив формулу метану, а чотирма роками пізніше англієць Гемфрі Деві виявив його у складі болотного газу. газом, отриманим із колектора зі стічними водами.

У 20 столітті потреба в енергоносіях, викликана Другою світовою війною, змусила європейців шукати альтернативні джерела енергії. Біогазові установки, в яких газ вироблявся з гною, поширилися у Німеччині та Франції, частково у Східній Європі. Однак після перемоги країн антигітлерівської коаліції про біогаз забули - електроенергія, природний газ та нафтопродукти повністю покрили потреби виробництв та населення.

Сьогодні ставлення до альтернативних джерел енергії різко змінилося – вони стали цікавими, оскільки вартість звичних енергоносіїв зростає з року в рік. По своїй суті біогаз - реальний спосіб уникнути тарифів і витрат на класичні енергоносії, отримати своє власне джерело палива, причому на будь-які цілі і в достатній кількості.

Найбільша кількість біогазових установок створена та експлуатується в Китаї: 40 мільйонів установок середньої та малої потужності, обсяг виробленого метану – близько 27 млрд. м3 за рік.

Біогаз – що це

Це газова суміш, що складається в основному з метану (зміст від 50 до 85%), вуглекислого газу (зміст від 15 до 50%) та інших газів у значно меншому відсотковому вмісті. Біогаз виробляють команда з трьох видів бактерій, що харчуються біомасою - гідролізні бактерії, що виробляють їжу для кислотоутворюючих бактерій, які в свою чергу забезпечують метанобразующие бактерії, що формують їжею, що формують біогаз.

Ферментація вихідного органічного матеріалу (наприклад, гною), продуктом якої і буде біогаз, проходить без доступу зовнішньої атмосфери і називається анаеробною. Інший продукт такої ферментації, званий компостним перегноєм, добре відомий сільським жителям, які застосовують його для добрива полів і городів, а ось біогаз і теплова енергія, що виробляються в компостних купах, зазвичай не використовуються - і даремно!

Від яких факторів залежить вихід біогазу з більш високим вмістом метану

Насамперед - від температури. Активність бактерій, що ферментують органіку, тим вище, чим вище температура навколишнього середовища, при мінусових температурах ферментація сповільнюється або припиняється повністю. З цієї причини вироблення біогазу найбільш поширене в країнах Африки та Азії, розташованих субтропіках і тропіках. У кліматі Росії отримання біогазу і повний перехід на нього, як на альтернативне паливо, вимагатиме теплоізоляцію біореактора і введення теплої води в масу органіки, коли температура зовнішньої атмосфери опускається нижче нульової позначки. у нього значна кількість води - до 90% від маси органіки. Важливим моментом буде нейтральність органічного середовища, відсутність у його складі компонентів, що перешкоджають розвитку бактерій, на кшталт миючих речовин, будь-яких антибіотиків. Біогаз можна отримати з практично будь-яких відходів господарського та рослинного походження, стічних вод, гною тощо.

Процес анаеробної ферментації органіки найкраще проходить, коли значення рН знаходиться в діапазоні 6,8-8,0 - велика кислотність уповільнить формування біогазу, т.к. бактерії будуть зайняті споживанням кислот та виробництвом вуглекислого газу, що нейтралізує кислотність.

Співвідношення азоту та вуглецю в біореакторі необхідно розрахувати, як 1 до 30 - у цьому випадку бактерії отримають необхідну їм кількість вуглекислого газу, а вміст метану в біогазі буде найвищим.

Кращий вихід біогазу з досить високим вмістом метану досягається, якщо температура в органіці, що ферментується, знаходиться в діапазоні 32-35 °С, при більш низьких і більш високих значеннях температури в біогазі збільшується вміст двоокису вуглецю, його якість падає. Бактерії, що виробляють метан, поділяються на три групи: психрофільні, ефективні за температур від +5 до +20 °С; мезофільні, їхній температурний режим від +30 до +42 °С; термофільні, що працюють у режимі від +54 до +56 °С. Для споживача біогазу найбільший інтерес становлять мезофільні та термофільні бактерії, що ферментують органіку при більшому виході газу.

Мезофільна ферментація менш чутлива до змін температурного режиму на пару градусів від оптимального діапазону температур, що вимагає менших витрат енергії на обігрів органічного матеріалу в біореакторі. Її мінуси, порівняно з термофільною ферментацією, у меншому виході газу, більшим терміном повної переробки органічного субстрату (близько 25 днів), розкладений у результаті органічний матеріал може містити шкідливу флору, т.к. невисока температура в біореакторі не забезпечує 100% стерильності.

Підйом та підтримання внутрішньореакторної температури на рівні, прийнятному для термофільних бактерій, забезпечить найбільший вихід біогазу, повна ферментація органіки пройде за 12 днів, продукти розкладання органічного субстрату повністю стерильні. Негативні характеристики: зміна температурного режиму на 2 градуси за межі прийнятного для термофільних бактерій діапазону зменшить вихід газу; висока потреба у обігріві, як наслідок – значні витрати енергоносіїв.

Вміст біореактора необхідно промішувати з періодичністю 2 рази на день, інакше на поверхні утворюється кірка, що створює перешкоду для біогазу. Крім її усунення промішування дозволяє вирівняти температуру і рівень кислотності всередині органічної маси. У біореактори невеликого обсягу з тих, що зазвичай використовують у дачних господарствах, щодобу потрібно витягти і ввести органіки в обсязі, приблизно рівному 5% від внутрішнього обсягу камери ферментації.

Вихід біогазу безпосередньо залежить від типу органічного субстрату, що закладається в біореактор (нижче наведені середні дані на кг ваги сухого субстрату):

гній кінський дає 0,27 м3 біогазу, вміст метану 57%;
гній ВРХ (великої рогатої худоби) дає 0,3 м3 біогазу, вміст метану 65%;
новий гній ВРХ дає 0,05 м3 біогазу з 68% вмістом метану;
курячий послід - 0,5 м3, вміст метану в ньому становитиме 60%;
свинячий гній - 0,57 м3, частка метану становитиме 70%;
овечий гній - 0,6 м3 із вмістом метану 70%;
солома пшениці – 0,27 м3, з 58% вмістом метану;
солома кукурудзи – 0,45 м3, вміст метану 58%;
трава – 0,55 м3, з 70% вмістом метану;
деревне листя - 0,27 м3, частка метану 58%;
жир – 1,3 м3, вміст метану 88%.

Біогазові установки

Ці пристрої складаються з наступних основних елементів - реактор, бункер завантаження органіки, відведення біогазу, бункер вивантаження ферментованої органіки.

За типом конструкції біогазові установки бувають наступних типів:

без обігріву і без перемішування ферментованої органіки в реакторі;
без обігріву, але з змішуванням органічної маси;
з обігрівом та промішуванням;
з обігрівом, з промішуванням та з приладами, що дозволяють контролювати та керувати процес ферментації.

Біогазова установка першого типу підходить для невеликого господарства і розрахована на психрофільні бактерії: внутрішній об'єм біореактора 1-10 м3 (переробка 50-200 кг гною за добу), мінімальна комплектація, отриманий біогаз не зберігається - відразу надходить до побутових приладів, що споживають його. Таку установку можна використовувати лише у південних районах, вона розрахована на внутрішню температуру 5-20 °С.

Видалення ферментованої (збродженої) органіки проводиться одночасно із завантаженням нової партії, відвантаження виконується в ємність, обсяг якої повинен бути рівним або більше внутрішнього обсягу біореактора. Вміст ємності зберігатися в ній до введення в грунт, що удобрюється. Конструкція другого типу також розрахована на невелике господарство, її продуктивність трохи вища за біогазові установки першого типу - в її оснащення входить перемішуючий пристрій з ручним або механічним приводом.

Третій тип біогазових установок оснащений крім промішує примусовим обігрівом біореактора, водогрійний котел при цьому працює на альтернативному паливі, що виробляється біогазовою установкою. Виробленням метану в таких установках займаються мезофільні та термофільні бактерії, залежно від інтенсивності обігріву та рівня температури в реакторі.

Останній тип біогазових установок найбільш складний та розрахований на кількох споживачів біогазу, в конструкцію установок вводяться електроконтактний манометр, запобіжний клапан, водогрійний котел, компресор (пневматичне промішування органіки), ресивер, газгольдер, газовий редуктор, відведення для завантаження біогазу у транспорт. Ці установки працюють безперервно, допускають встановлення будь-якого з трьох температурних режимів завдяки обігріву, що точно настроюється, відбір біогазу виконується в автоматичному режимі.

Біогазова установка своїми руками

Теплотворність біогазу, виробленого в біогазових установках, приблизно дорівнює 5500 ккал/м3, що трохи нижче калорійності природного газу (7000 ккал/м3). Для опалення 50 м2 житлового будинку та використання газової плити з чотирма конфорками протягом години потрібно в середньому 4 м3 біогазу.

Пропоновані над ринком Росії промислові установки з виробництва біогазу коштують від 200 000 крб. - при їх зовні високої вартості варто відзначити, що ці установки точно розраховані за обсягом органічного субстрату, що завантажується, і на них поширюються гарантії виробників.

Якщо ж ви вважаєте за краще створити біогазову установку самостійно, то подальша інформація – для вас!

Форма біореактора

Найкраща форма для нього буде овальною (яйцеподібною), проте спорудити такий реактор дуже складно. Більш легким для конструювання буде біореактор циліндричної форми, верхня та нижня частини якого виконані у вигляді конуса або півкола. Реактори квадратної чи прямокутної форми із цегли чи бетону будуть малоефективні, т.к. по кутах в них з часом утворюються тріщини, викликані тиском субстрату, в кутах будуть накопичуватися затверділі фрагменти органіки, що заважають процесу ферментації. Їх мінус - у слабкій стійкості до іржі, потрібно нанесення на внутрішні стіни захисного покриття, наприклад, смоли. Зовні поверхні сталевого біореактора необхідно ретельно зачистити та пофарбувати у два шари.

Ємності біореакторів з бетону, цегли або каменю необхідно ретельно покрити зсередини шаром смоли, здатним забезпечити їх ефективну водо- і газонепроникність, витримувати температуру близько 60 ° С, агресію сірководню та органічних кислот. Крім смоли для захисту внутрішніх поверхонь реактора можна використовувати парафін, розведений 4% моторного масла (нового) або гасу і розігрітий до 120-150 ° С - поверхні біореактора перед нанесенням на них парафінового шару необхідно прогріти пальником.

При створенні біореактора можна скористатися не схильними до іржі ємностями з пластику, але тільки з жорсткого пластику з досить міцними стінками. М'який пластик можна використовувати лише у теплий сезон, т.к. з настанням холодів на ньому буде складно закріпити утеплювач, до того ж стінки його недостатньо міцні. Пластикові біореактори можна застосовувати лише для психрофільної ферментації органіки.

Місце розміщення біореактора

Його розміщення планують залежно від вільного місця на даній ділянці, достатнього віддалення від житлових будівель, віддаленості від місця розміщення відходів, місць розміщення тварин і т.д. Планування наземного, повністю або частково зануреного в землю біореактора залежить від рівня ґрунтових вод, зручності введення та виведення органічного субстрату в ємність реактора. Оптимальним буде розміщення корпусу реактора нижче за рівень землі - досягається економія на устаткуванні для введення органічного субстрату в ємність реактора, істотно підвищується теплоізоляція, для забезпечення якої можна застосувати недорогі матеріали (солому, глину).

Оснащення біореактора

Місткість реактора потрібно обладнати люком, за допомогою якого можна виконувати ремонтні та профілактичні роботи. Між корпусом біореактора та кришкою люка необхідно прокласти гумову прокладку або шар герметика. Необов'язковим, але дуже зручним буде оснащення біореактора датчиком температури, внутрішнього тиску та рівня органічного субстрату.

Теплоізоляція біореактора

Її відсутність не дозволить експлуатувати біогазову установку цілий рік, лише в теплий час. Для утеплення заглибленого або напівзаглибленого біореактора використовується глина, солома, сухий гній та шлак. Укладання утеплювача виконується шарами - при встановленні заглибленого реактора котлован перекривається шаром пвх-плівки, що перешкоджає прямому контакту теплоізоляційного матеріалу з ґрунтом. До встановлення біореактора на дно котловану з укладеною пвх-плівкою насипається солома, поверх неї шар глини, потім виставляється біореактор. Після цього всі вільні ділянки між ємністю реактора і прокладеним плівкою плівкою котлованом засипаються соломою практично до торця ємності, поверх, 300 мм шаром засипається шар глини впереміш зі шлаком.

Завантаження та вивантаження органічного субстрату

Діаметр труб завантаження в біореактор і вивантаження з нього повинен бути не менше 300 мм, інакше вони заб'ються. Кожну з цих труб з метою збереження анаеробних умов усередині реактора слід оснастити гвинтовими або напівоборотними засувками. Об'єм бункера для подачі органіки, залежно від типу біогазової установки, повинен дорівнювати добовому обсягу сировини, що вводиться. Бункер подачі слід розташувати на сонячному боці біореактора, т.к. це сприятиме підвищенню температури у органічному субстраті, що вводиться, прискорюючи процеси ферментації. Якщо біогазова установка пов'язана безпосередньо з фермою, то бункер слід розмістити під її будовою так, щоб органічний субстрат надходив у нього під дією сил гравітації.

Трубопроводи завантаження і вивантаження органічного субстрату слід розташувати по протилежним сторонам біореактора - в цьому випадку сировина буде розподілена рівномірно, а ферментована органіка буде легко вилучатися під впливом гравітаційних сил і маси свіжого субстрату. Отвори та монтаж трубопроводу під завантаження та вивантаження органіки слід виконати до монтажу біореактора на місце встановлення та до розміщення на ньому шарів теплоізоляції. Герметичність внутрішнього об'єму біореактора досягається тим, що введення труб завантаження та вивантаження субстрату розташовані під гострим кутом, при цьому рівень рідини всередині реактора вище за точки введення труб - гідравлічний затвор блокує доступ повітря.

Введення нового та висновок минулого ферментацію органічного матеріалу найпростіше проводити за принципом переливу, тобто. підйом рівня органіки всередині реактора при введенні нової порції виведе через трубу вивантаження субстрат в об'ємі, що дорівнює обсягу матеріалу, що вводиться.

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.

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.

Технологія це нова. Вона почала розвиватися ще у 18 столітті, коли Ян Гельмонт – хімік – виявив, що гній виділяє гази, здатні до займання.

Його дослідження продовжив Алессандро Вольта та Хемфрі Деві, які знайшли в газовій суміші метан. Наприкінці 19 століття в Англії біогаз із гною використовували у вуличних ліхтарях. У середині 20 століття виявили бактерії, які виробляють метан та її попередників.

Справа в тому, що в гною по черзі працюють три групи мікроорганізмів, які харчуються продуктами життєдіяльності попередніх бактерій. Першими починають роботу ацетогенні бактерії, які розчиняють вуглеводи, білки та жири у гнійній жижі.

Після переробки анаеробними мікроорганізмами поживного запасу утворюється метан, вода та діоксид вуглецю. Через наявність води біогаз на цій стадії не здатний горіти - йому потрібне очищення, тому його пропускають через очисні споруди.

Що таке біометан

Газ, отриманий внаслідок розкладання гнійної біомаси, є аналогом газу. Він майже в 2 рази легший за повітря, тому завжди піднімається вгору. Цим пояснюється технологія виробництва штучним способом: вгорі залишають вільний простір, щоб речовина могла виділятися і накопичуватися, звідки його потім викачують насосами для використання у власних потребах.

Метан сильно впливає виникнення парникового ефекту – набагато більше, ніж вуглекислий газ – в 21 раз. Тому технологія переробки гною – не тільки економічний, а й екологічний спосіб утилізації відходів тваринництва.

Біометан використовують для таких потреб:

приготування їжі;

у двигунах внутрішнього згоряння автомобілів;

для опалення приватного будинку.

Біогаз виділяє велику кількість тепла. 1 кубічний метр рівноцінний згорянню 1,5 кг кам'яного вугілля.

Як отримують біометан

Отримати його можна не лише з гною, але й водоростей, рослинної маси, жиру та інших тваринних відходів, залишків переробки сировини рибних цехів. Залежно від якості вихідного матеріалу, його енергетичної ємності залежить кінцевий вихід газової суміші.

Мінімально одержують від 50 кубометрів газу з тонни гною великої рогатої худоби. Максимально – 1300 кубометрів після переробки тваринного жиру. Зміст метану у своїй – до 90%.

Один із видів біологічного газу – звалищний. Він утворюється при розкладанні сміття на заміських звалищах. На Заході вже є обладнання, яке переробляє відходи населення та перетворює їх на паливо. Як вид бізнесу це необмежені ресурси.

Під його сировинну базу потрапляють:

харчова промисловість;

тваринництво;

птахівництво;

рибний промисел та переробні комбінати;

молокозаводи;

виробництво алкогольних та слабоалкогольних напоїв.

Будь-яка промисловість змушена утилізувати свої відходи – це дорого та нерентабельно. У домашніх умовах за допомогою невеликої саморобної установки можна вирішити відразу кілька проблем: безкоштовне опалення будинку, удобрення земельної ділянки високоякісною поживною речовиною, що залишилася від переробки гною, звільнення місця та відсутність запахів.

Технологія одержання біологічного палива

Усі бактерії, які беруть участь в утворенні біогазу, є анаеробними, тобто кисень для життєдіяльності їм не потрібний. Для цього споруджують повністю герметичні ємності для бродіння, відвідні труби яких також не пропускають повітря ззовні.

Після заливання в резервуар сировинної рідини та підвищення температури до потрібної величини бактерії розпочинають роботу. Починає виділятися метан, який піднімається з поверхні гноївки. Він направляється у спеціальні подушки або резервуари, після чого фільтрується та потрапляє у газові балони.

Відпрацьована бактеріями рідина накопичується на дні, звідки її періодично відкачують і відправляють на зберігання. Після цього резервуар закачують нову порцію гною.

Температурний режим функціонування бактерій

Для переробки гною в біогаз необхідно створити сприятливі умови для роботи бактерій. деякі з них активізуються за температури понад 30 градусів – мезофільні. При цьому процес іде повільніше і першу продукцію можна отримати за 2 тижні.

Термофільні бактерії працюють за температури від 50 до 70 градусів. Терміни одержання біогазу з гною скорочуються до 3 днів. При цьому відходи є ферментованим шламом, який використовують на полях як добрива для сільськогосподарських культур. У шламі відсутні патогенні мікроорганізми, гельмінти та бур'яни, оскільки вони гинуть при дії високих температур.

Є особливий вид термофільних бактерій, які здатні вижити в середовищі, нагрітому до 90 градусів. Їх додають у сировину, щоб прискорити процес бродіння.

Зниження температури веде до зниження активності термофільних чи мезофільних бактерій. У приватних господарствах частіше використовують мезофіли, тому що для них не потрібно спеціально підігрівати рідину та виробництво газу обходиться дешевше. Згодом, коли буде отримано першу партію газу, його можна використовувати для підігріву реактора з термофільними мікроорганізмами.

Важливо! Метаногени не переносять різких стрибків температур, тому взимку їх необхідно утримувати в теплі постійно

Як підготувати сировину для заливання в реактор

Для виробництва біогазу з гною не потрібно спеціально підсаджувати мікроорганізми в рідину, тому що вони перебувають у екскрементах тварин. Потрібно лише підтримувати температурний режим та вчасно підливати новий розчин гною. Його потрібно правильно готувати.

Вологість розчину має бути 90% (консистенція рідкої сметани),тому сухі види екскрементів для початку заливаються водою - кролячий послід, кінський, овечий, козячий.Свинячий гній у чистому вигляді не потребує розведення, оскільки містить багато сечі.

Наступний етап – розбити тверді частинки гною. Чим дрібнішою буде фракція, тим краще бактерії перероблять суміш і тим більше газу вийде на виході. Для цього в установках застосовують мішалку, що постійно працює.Вона знижує ризик утворення твердої кірки на поверхні рідини.

Для виробництва біогазу підходять ті види гною, які мають найвищу кислотність. Їх ще називають холодними – свинячий та коров'ячий. Зниження кислотності зупиняє діяльність мікроорганізмів, тому необхідно стежити на початку, скільки часу необхідно, щоб вони повністю переробили обсяг резервуару. Потім долити наступну дозу.

Технологія очищення газу

При переробці гною в біогаз виходить:

70% метану;

30% вуглекислого газу;

1% домішок сірководню та інших летких сполук.

Щоб біогаз став придатним для використання у господарстві, його необхідно очистити від домішок. Щоб видалити сірководень, застосовують спеціальні фільтри. Справа в тому, що леткі сірководневі сполуки, розчиняючись у воді, утворюють кислоту. Вона сприяє появі іржі на стінках труб або резервуару, якщо вони виготовлені із металу.

Отриманий газ стискується під тиском 9-11 атмосфер.

Подається до резервуару з водою, де домішки розчиняються в рідині.

У промислових масштабах для очищення застосовують вапно або активоване вугілля, а також спеціальні фільтри.

Як зменшити вміст вологи

Самостійно позбавитися домішок води в газі можна декількома способами. Один із них – принцип самогонного апарату.По холодній трубі газ прямує вгору. Рідина у своїй конденсується і стікає вниз. Для цього трубу проводять під землею, де температура знижується. У міру підйому температура також піднімається, і осушений газ потрапляє в сховище.

Другий варіант – гідрозатвор.Після виходу газ надходить у ємність із водою і там очищається від домішок. Такий метод називається одноетапним, коли за допомогою води біогаз чистять відразу від усіх летких речовин та вологи.

Принцип гідрозатвору

Які установки застосовують для отримання біогазу

Якщо установку планується розмістити поблизу ферми, найкращим варіантом буде розбірна конструкція, яку легко перевезти в інше місце. Основний елемент установки – біореактор, у який заливається сировина та відбувається процес бродіння. На великих підприємствах використовують цистерни об'ємом 50 кубічних метрів.

У приватних господарствах будують підземні резервуари як біореактор. Їх викладають із цегли у підготовлену яму та обмазують цементом. Бетон підвищує ступінь безпеки конструкції та перешкоджає попаданню повітря. Обсяг залежить від того, скільки сировини на день одержують із домашніх тварин.

Поверхневі системи також популярні у домашніх умовах. За бажанням установку можна розібрати і перенести в інше місце, на відміну від стаціонарного підземного реактора. Як цистерну використовують пластикові, металеві або полівінілхлоридні бочки.

За типом управління є:

автоматичні станції, в яких частка та відкачування відпрацьованої сировини здійснюється без участі людини;

механічні, де весь процес контролюється вручну.

За допомогою насоса можна полегшити звільнення резервуара, який потрапляють відходи після бродіння. Деякі народні умільці застосовують насоси для відкачування газу з подушок (наприклад, автомобільних камер) в очисну споруду.

Схема саморобної установки для отримання біогазу з гною

Перед спорудженням біогазової установки на своїй ділянці необхідно ознайомитись з потенційною небезпекою, яка може підірвати реактор. Головна умова – відсутність кисню.

Метан – це вибухонебезпечний газ і він здатний спалахувати, але для цього його необхідно нагріти вище 500 градусів. Якщо біогаз змішається з повітрям, виникне надлишковий тиск, який розірве реактор. Бетонний може тріснути і буде непридатним для подальшого використання.

Відео: Біогаз з пташиного посліду

Щоб тиск не зірвав кришку, застосовують противагу, захисну прокладку між кришкою та резервуаром. Місткість заповнюють не до кінця - повинно залишатися як мінімум 10% обсягу виходу газу.Найкраще – 20%.

Отже, щоб зробити у себе на ділянці біореактор з усіма пристроями, необхідно:

Вдало вибрати місце, щоб воно знаходилося подалі від житла (чи мало що).

Розрахувати ймовірну кількість гною, яку щодня видають тварини. Як рахувати – читати нижче.

Визначити, де прокласти завантажувальну та відвантажувальну трубу, а також трубу для конденсації вологи в отриманому газі.

Визначити місце розташування резервуара для відходів (за замовчуванням добрива).

Вирити котлован, виходячи із розрахунків кількості сировини.

Вибрати ємність, яка буде резервуаром для гною і встановити її в котлован. Якщо планується бетонний реактор, тоді дно котловану заливається бетоном, стінки викладаються цеглою і штукатуряться бетонним розчином. Після цього потрібно дати час просохнути.

Стикування між реактором і трубами також герметизуються на етапі закладки резервуара.

Облаштувати люк для огляду реактора. Між ним ставиться герметична прокладка.

Якщо клімат холодний, то перед бетонуванням чи встановленням пластикового резервуара продумують способи його обігріву. Це можуть бути нагрівальні прилади або стрічка, яка використовується у технології «тепла підлога».

Наприкінці робіт перевірити реактор на герметичність.

Розрахунок кількості газу

З однієї тонни гною можна одержати приблизно 100 кубічних метрів газу. Питання – скільки посліду дають свійські тварини на добу:

курка – 165 г на добу;

корова – 35 кг;

коза – 1 кг;

кінь – 15 кг;

вівця – 1 кг;

свиня – 5 кг.

Помножити ці показники на кількість голів та вийде добова доза екскрементів, що підлягають переробці.

Більше газу одержують від корів та свиней. Якщо додати в суміш такі енергетично потужні рослини як кукурудза, бурякове бадилля, просо, то кількість біогазу збільшиться. Великий потенціал у болотяних рослин та водоростей.

Найвищий – у відходів м'ясопереробних комбінатів. Якщо такі господарства є поблизу, то можна поєднатися і встановити один реактор на всіх. Терміни окупності біореактора 1 – 2 роки.

Відходи біомаси після отримання газу

Після переробки гною в реакторі побічним продуктом є біошлам. При анаеробній переробці відходів бактерії розчиняють близько 30% органічної речовини. Решта виділяється у незмінному вигляді.

Рідка субстанція також є побічним продуктом метанового бродіння і використовується в сільському господарстві для кореневого підживлення.

Вуглекислий газ – непотрібна фракція, яку виробники біогазу прагнуть видалити. Але якщо розчинити її у воді, то ця рідина також може приносити користь.

Повне використання продуктів біогазової установки

Щоб повністю утилізувати продукти, які отримують після переробки гною, необхідно містити теплицю. По-перше – органічне добриво можна використовувати для цілорічного вирощування овочів, врожайність яких буде стабільною.

По-друге – вуглекислий газ використовується як підживлення – кореневе або позакореневе, а його на виході виходить близько 30%. Рослини поглинають вуглекислоту з повітря і при цьому краще зростають і набирають зелену масу.Якщо проконсультуватися з фахівцями цієї галузі, то вони допоможуть встановити обладнання, яке переводить вуглекислий газ з рідкої форми в летючу речовину.

Відео: Біогаз за 2 дні

Справа в тому, що для утримання тваринницької ферми одержаних енергоресурсів може бути багато, особливо влітку, коли не потрібен підігрів корівника чи свинарника.

Тому рекомендується зайнятися ще одним прибутковим видом діяльності – екологічно чиста теплиця. Залишки продукції можна зберігати в приміщеннях, що охолоджуються – за рахунок все тієї ж енергії. Холодильне або інше обладнання може працювати на електриці, яку виробляє газова акумуляторна батарея.

Використання як добрива

Крім вироблення газу біореактор корисний тим, що відходи використовуються як цінне добрива, яке зберігає майже весь азот та фосфати. При внесенні в ґрунт гною 30 - 40% азоту безповоротно втрачається.

Щоб зменшити втрати азотних речовин, в ґрунт вносять свіжі екскременти, але тоді метан, що виділяється, ушкоджує кореневу систему рослин. Після переробки гною метан йде на власні потреби, а всі поживні речовини зберігаються.

Калій та фосфор після ферментації переходять у хелатну форму, яка засвоюється рослинами на 90%. Якщо дивитися загалом, то 1 тонна ферментованого гною здатна замінити 70 - 80 тонн традиційних тварин екскрементів.

Анаеробна переробка зберігає весь наявний у гною азот, переводячи їх у амонійну форму, що у 20% збільшує врожаї будь-яких культур.

Така речовина не є небезпечною для кореневої системи і може вноситися за 2 тижні до висадки культур у відкритий ґрунт, щоб органіка встигла переробитись цього разу аеробними грунтовими мікроорганізмами.

Перед використанням біодобрива розводять водою у співвідношенні 1:60. Для цього підходить як суха, так і рідка фракція, яка після зброджування також надходить до резервуару для відпрацьованої сировини.

На гектар потрібно від 700 до 1000 кг/л нерозбавленого добрива. Враховуючи, що з одного кубічного метра площі реактора на день виходить до 40 кг добрив, то за місяць можна забезпечити не лише свою ділянку, а й сусідську, продаючи органіку.

Які поживні речовини можна отримати після відпрацювання гною

Основна цінність ферментованого гною як добрива – у наявності гумінових кислот, які як оболонка зберігають іони калію та фосфору. Окислюючись на повітрі при тривалому зберіганні, мікроелементи втрачають свої корисні якості, але при анаеробній переробці, навпаки, набувають.

Гумати позитивно впливають на фізико-хімічний склад ґрунту.Внаслідок внесення органіки, навіть найважчі ґрунти стають більш проникними для вологи. Крім того, органічні речовини є їжею ґрунтових бактерій. Вони далі переробляють залишки, які «недоїли» анаероби та виділяють гумінові кислоти. В результаті цього процесу рослини одержують поживні речовини, які повністю засвоюють.

Крім основних – азоту, калію та фосфору – у складі біодобрива є мікроелементи.Але їх кількість залежить від вихідної сировини – рослинного чи тваринного походження.

Способи зберігання шламу

Найкраще зберігати ферментований гній у сухому вигляді. Так його зручніше фасувати та транспортувати. Суха речовина менше втрачає корисних властивостей і її можна зберігати у закритому вигляді. Хоча протягом року таке добриво взагалі не псується, але далі його потрібно закрити в мішок чи ємність.

Рідкі форми необхідно зберігати в закритих ємностях з кришкою, що щільно закручується, щоб не вивітрювався азот.

Основна проблема виробників біодобрив – збут у зимовий час, коли рослини перебувають у стані спокою. На світовому ринку вартість добрив такої якості коливається в межах $130 за тонну. Якщо налагодити лінію розфасовування концентратів, то окупити свій реактор можна протягом двох років.

Сподобалася стаття? Поділися з друзями:

Здоров'я, дорогі читачі! Я – творець проекту «Добрива.NET». Радий бачити кожного з вас на його сторінках. Сподіваюся, інформація із статті була корисною. Завжди відкритий для спілкування - зауваження, пропозиції, які ще хочете бачити на сайті, і навіть критику, можна написати мені ВКонтакте, Instagram або Facebook (круглі іконки нижче). Усім миру та щастя! 🙂

Вам також буде цікаво почитати:

Щороку на нашій планеті енергоресурсів стає дедалі менше. Саме через це доводиться постійно шукати нові, альтернативні джерела енергії. Однозначно, через якийсь час на нашій планеті закінчаться нафтові та газові поклади, і тоді світу доведеться всерйоз замислитися над видобутком (збором) та використанням як основне джерело енергії біогазів.

Що таке біогаз? Принципи видобутку біогазу

Як було зазначено, біогаз – альтернативне джерело енергії. Виділяється він при ферментації різних побутових відходів, а також відходів, що виділяються тваринами (гній).

Даний метод використовувався ще з давніх-давен в Китаї, але пізніше, через століття був незатребуваним і в результаті виявився забутий.

Видобуток біогазу в домашніх умовах своїми руками

Крок 1: Вибір бочки

Спочатку необхідно вибрати відповідну бочку, в яку ми зберігатимемо «джерело енергії», тобто, як ви зрозуміли, харчові відходи та гній.

Крок 2: Робимо отвори

Робимо отвори на вході та на виході в бочці. Можна зробити за допомогою дриля, але в даному випадку отвір зроблено за допомогою нагрітої металевої труби.

Крок 3: Встановлення труб

Встановлюємо труби на вході та виході в отвори, зроблені нами раніше. Труби вставляємо та вклеюємо.

Крок 4: Створення та встановлення власника «бензобака»

Було взято відро від фарби на 20 літрів, цей резервуар міститиме газ, що видобувається нами. Бак фіксується за допомогою клапана, який використовують сантехніку.

Крок 5: Додаємо коров'ячий гній

Змішуємо коров'ячий гній (5 кг на 50 літрів) і додаємо води. Поміщаємо у бак.

Крок 6: Майже закінчили

Перші 10-15 днів газ ви не отримаєте, тому що цей час необхідний для того, щоб пройшли всі необхідні процеси.

Крок 7: Позбавляємося двоокису вуглецю

Для того, щоб цей газ горів, необхідно позбутися двоокису вуглецю. Цього можна досягти за рахунок використання звичайного фільтра, яких багато в різних будівельних магазинах.

Крок 8: Готово!

Ви самі помітите, як паливний бак буде підніматися в міру походження хімічних реакцій. Тоді вже необхідно відкривати клапан та отримувати біогаз.

Використовувати біогаз можна для різних цілей. Не рекомендується використовувати біогаз для приготування їжі, оскільки це може негативно вплинути на смакові якості (якщо не позбавиться від ароматів).