Тема альтернативних видів палива є актуальною вже кілька десятиліть. Біогаз - це природне джерело палива, яке можна отримувати і використовувати самостійно, особливо якщо у вас є худоба.
Що це таке
За складом біогаз схожий на видобувний у промислових масштабах. Етапи отримання біогазу:
- Біореактор – це ємність, у якій біологічна маса обробляється анаеробними бактеріями у вакуумі.
- Через деякий час виділяється газ, що складається з метану, вуглекислого газу, сірководню та інших газоподібних речовин.
- Цей газ очищується та виводиться з реактора.
- Перероблена біомаса – це відмінне добриво, яке відводиться із реактора для збагачення полів.
Виробництво своїми руками біогазу в домашніх умовах можливе за умови, що ви живете на селі і у вас є доступ до відходів тваринництва. Це хороший варіант палива для тваринницьких ферм та сільськогосподарських підприємств.
Перевага біогазу в тому, що дозволяє скоротити викиди метану і дає джерело альтернативної енергії. В результаті переробки біомаси утворюється добриво для городів та полів, що є додатковою перевагою.
Щоб отримати біогаз своїми руками, вам потрібно побудувати біореактор для переробки гною, пташиного посліду та інших органічних відходів. Як сировина використовуються:
- стічні води;
- солома;
- трава;
- річковий мул.
Важливо не допускати попадання в реактор хімічних домішок, оскільки вони заважають процесу переробки.
Варіанти використання
Переробка гною в біогаз дає можливість отримувати електричну, теплову та механічну енергію. Це паливо використовується у промислових масштабах або у приватних будинках. Його застосовують для:
- опалення;
- освітлення;
- нагріву води;
- роботи двигунів внутрішнього згоряння
За допомогою біореактора можна створити власну енергетичну базу для забезпечення приватного будинку чи сільськогосподарського виробництва.
Теплоелектростанції на біогазі - це альтернативний спосіб опалення особистого підсобного господарства або невеликого селища. Органічні відходи можна перетворювати на електрику, що набагато дешевше, ніж проводити його на ділянку та сплачувати комунальні платежі. Біогаз можна використовуватиме приготування їжі на газових плитах. Велика перевага біопалива в тому, що це невичерпне джерело енергії, що заповнюється.
Ефективність біопалива
Біогаз з посліду та гною не має кольору та запаху. Він дає стільки ж тепла, як природний газ. Один кубометр біогазу дає енергії стільки ж, скільки дає 1,5 кг вугілля.
Найчастіше фермерські господарства не утилізують відходи від худоби, а складують на одній ділянці. В результаті метан виділяється в атмосферу, гній втрачає свої властивості як добриво. Вчасно перероблені відходи принесуть набагато більше користі фермерського господарства.
Розрахувати ефективність утилізації гною таким способом легко. Середня корова дає за добу 30-40 кг гною. З цієї маси виходить 1,5 кубометри газу. З такої кількості виробляється електроенергії 3 кВт/год.
Як побудувати реактор на біоматеріалі
Біореактори – це ємності із бетону з отворами для відведення сировини. Перед будівництвом необхідно вибрати місце на ділянці. Розмір реактора залежить від кількості біомаси, що у вас з'являється щодня. Вона має заповнювати ємність на 2/3.
Якщо біомаси небагато, замість бетонної ємності, можна взяти залізну, наприклад, звичайну бочку. Але вона має бути міцною, з якісними зварними швами.
Кількість зробленого газу залежить від обсягу сировини. У маленькій ємності його вийде небагато. Щоб отримати 100 кубометрів біогазу, необхідно переробити тонну біологічної маси.
Для підвищення міцності установки її зазвичай заглиблюють у землю. Реактор повинен мати вхідну трубу для завантаження біомаси та відвідний отвір для видалення відпрацьованого матеріалу. Зверху в баку має бути отвір, через який виводиться біогаз. Краще закривати його на гідрозатвор.
Для правильної реакції ємність має бути герметично закрита, без доступу повітря. Гідрозатвор забезпечить своєчасне виведення газів, що запобігатиме вибуху системи.
Реактор для великого господарства
Проста схема біореактора підходить для невеликих господарств з 1-2 тваринами. Якщо ви володієте фермою, краще встановити промисловий реактор, який впорається з великими обсягами палива. Найкраще залучити спеціальні фірми, що займаються розробкою проекту та встановленням системи.
Промислові комплекси складаються з:
- Ємності проміжного зберігання;
- Установки-змішувачі;
- Невеликий ТЕЦ, що дає енергію для опалення будівель та теплиць, а також електрику;
- Ємності для ферментованого гною, що використовується як добрива.
Найбільш ефективний варіант - будівництво одного комплексу для кількох сусідніх господарств. Що більше біоматеріалу переробляється, то більше енергії виходить у результаті.
Перед тим як отримати біогаз, промислові установки слід узгодити з санепідемстанцією, пожежною та газовою інспекцією. Вони документально оформляються, існують спеціальні норми щодо розташування всіх елементів.
Як розрахувати обсяг реактора
Обсяг реактора залежить кількості відходів, що утворюються щодня. Пам'ятайте, що ємність потрібно заповнювати лише на 2/3 для ефективного бродіння. Також враховуйте час бродіння, температуру та тип сировини.
Гній найкраще розводити водою перед відправкою в реактор. Для переробки гною за температури 35-40 градусів знадобиться приблизно 2 тижні. Щоб розрахувати обсяг, визначте початковий обсяг відходів із водою та додайте 25-30%. Обсяг біомаси має бути однаковим кожні два тижні.
Як забезпечити активність біомаси
Для правильного бродіння біомаси найкраще підігрівати суміш. У південних регіонах температура повітря сприяє початку бродіння. Якщо ви живете на півночі або середній смузі, можете підключити додаткові нагрівальні елементи.
Для запуску процесу потрібна температура 38 градусів. Є кілька способів її забезпечення:
- Змійовик під реактором, підключений до системи опалення;
- Нагрівальні елементи усередині ємності;
- Пряме нагрівання ємності електричними опалювальними приладами.
У біологічній масі вже знаходяться бактерії, які необхідні для отримання біогазу. Вони прокидаються і починають активність у разі підвищення температури повітря.
Найкраще підігрівати їх автоматичними нагрівальними системами. Вони включаються під час вступу в реактор холодної маси і автоматично вимикаються, коли температура досягає потрібного значення. Такі системи встановлюються у водонагрівальних казанах, їх можна купити в магазинах газового обладнання.
Якщо ви забезпечите нагрівання до 30-40 градусів, то на переробку потрібно 12-30 днів. Це залежить від складу та обсягу маси. При нагріванні до 50 градусів активність бактерій збільшується і переробка займає 3-7 днів. Мінус таких установок у високих витратах на підтримку високої температури. Вони можна порівняти з кількістю палива, тому система стає неефективною.
Інший спосіб активації анаеробних бактерій – перемішування біомаси. Ви можете самостійно встановити вали в котлі та вивести ручку назовні, щоб помішувати масу за потреби. Але набагато зручніше сформулювати автоматичну систему, яка перемішує масу без вашої участі.
Правильне відведення газу
Біогаз із гною виводиться через верхню кришку реактора. У процесі бродіння вона має бути щільно закрита. Зазвичай використовується водяний затвор. Він контролює тиск у системі, при зростанні кришка піднімається, спрацьовує спусковий клапан. Як противаг використовується гиря. На виході газ очищається водою і надходить трубками далі. Очищення водою необхідно, щоб усунути водяні пари з газу, інакше він не згорить.
Перш ніж переробляти біогаз на енергію, його потрібно накопичити. Зберігати його слід у газгольдері:
- Його виготовляють у формі бані та встановлюють на виході з реактора.
- Найчастіше його роблять із заліза і покривають декількома шарами фарби для запобігання корозії.
- У промислових комплексах газгольдер є окремим резервуаром.
Ще один варіант, як зробити газгольдер: використовувати мішок із ПВХ. Цей еластичний матеріал розтягується у міру заповнення мішка. При необхідності в ньому можна зберігати велику кількість біогазу.
Підземна установка для виробництва біопалива
Щоб заощадити простір, краще будувати підземні установки. Це найпростіший спосіб отримати біогаз у домашніх умовах. Для облаштування підземного біореактора потрібно викопати яму і залити її стіни і дно армованим бетоном.
З двох сторін у ємності роблять отвори для вхідної та вихідної труби. Причому вихідна труба повинна бути біля основи контейнера для відкачування відпрацьованої маси. Її діаметр – 7-10 см. Вхідний отвір діаметром 25-30 см найкраще розташовувати у верхній частині.
Зверху установку закривають цегляною кладкою та встановлюють газгольдер для приймання біогазу. На виході з ємності необхідно зробити клапан для регуляції тиску.
Біогазову установку можна закопати у дворі приватного будинку та підвести до неї каналізацію та відходи худоби. Переробні реактори можуть повністю покривати потреби сім'ї в електриці та опаленні. Додатковий плюс отримання добрива для городу.
Біореактор своїми руками – це спосіб отримувати енергію з підніжного матеріалу та робити гроші з гною. Він скорочує витрати фермерського господарства на електроенергію та збільшує рентабельність. Ви можете зробити його самостійно або замовити інсталяцію. Ціна на неї залежить від обсягу, що починається від 7000 рублів.
Біологічним газом (біогазом) називають речовину, що складається з вуглекислого газу (40%) та метану (60%). Його аналогами вважаються болотний газ, шахтний, каналізаційний та метан.
Якщо брати як приклад гній, то якщо на підприємстві за добу утворюється тонна даного біологічного відходу, з такої кількості матеріалу можна отримати приблизно 50 м 3 газу, або 100 кВт електричної енергії, або 35 літрів дизельного палива. Обладнання для біогазу окупається за два-три роки, а при використанні інших видів сировини термін може бути ще менше - близько півтора року.
Вигода від біогазової установки
Установка для виробництва біогазу принесе підприємству як грошовий прибуток. Є у її використанні та непрямі вигоди. Наприклад, вона обійдеться набагато дешевше, ніж протяжка лінії електропередач, газопроводу, створення лагун чи резервних дизель-генераторів.
Біогазові установки є сучасними біореакторними комплексами. Вони працюють з мінімальними витратами та високою ефективністю. Здебільшого устаткування виробництва біогазу встановлюється з урахуванням тваринницьких підприємств, комплексів із переробки сільськогосподарської продукції та інших відходів.
Призначення біогазової установки
Як правило, установки для виробництва біогазу застосовуються при переробці відходів харчової промисловості та сільського господарства. Завдяки такому обладнанню виходить не тільки використовувати утильсировину, а й покращити екологічну обстановку у виробничих та переробних зонах.
Крім того, забезпечується додаткове джерело одержання енергетичних ресурсів. По суті, обладнання для виробництва біогазу скорочує цикл круговороту речовин у багато разів, з кількох років до кількох тижнів.
Компоненти, які має включати біогазова установка
- Місткість гомогенізації.
- Реактори.
- Завантажувач сировини: твердої або рідкої.
- Газгольдер.
- Мішалки.
- Система з'єднання палива та води.
- Газова система
- сепаратор.
- Насосна станція.
- Контролюючі пристрої.
- КВП з можливістю візуалізації.
- Система безпеки.
У реактор за допомогою завантажувача чи насосної станції періодично подаються сировинні відходи. Реактор - це залізобетонний резервуар, що утеплює і підігрівається, оснащений міксерами. У ньому знаходяться корисні бактерії, які харчуються відходами та виробляють у процесі своєї життєдіяльності біогаз.
Щоб бактерії завжди були життєздатними, їм потрібно подавати корм - утильсировину, забезпечувати температуру не вище 35 градусів і іноді помішувати. Газ, що утворюється в процесі, накопичується в спеціальному сховищі (газгольдері), а потім після проходження через систему очищення подається до кінцевої точки, до котла або електрогенератора. Реактор повністю герметичний та безпечний.
Використання біогазу
Біогаз застосовують як паливо для вироблення тепла, пари, електроенергії або для заправки автомобілів. Обладнання для біогазу може бути встановлене і як очисне спорудження на птахофабриках, фермах, м'ясокомбінатах, спиртових і цукрових заводах.
Для нових підприємств використання такої установки суттєво зменшить стартові витрати, оскільки можна буде не витрачатися на прокладання лінії електропередач, газопроводу, не встановлювати дизельні генератори та не будувати резервуари для зберігання відходів. Через війну капітальні витрати знижуються приблизно 30-40 % вартості устаткування виробництва біогазу.
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 від 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 і газу залежить від щільності перероблюваних матеріалів та їх кількості.
Найбільшого поширення такі установки набули у таких країнах, як Німеччина та Голландія. Останніми роками 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 потребують мінімального контролю 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 та гною.
- Ємність для газу (газгольдер), у якій зберігається отриманий газ, необхідна підтримки запасів і тиску 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. Проте, 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 цей пристрій виключно завдяки процесам бродіння та 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 їхню швидкість бродіння та 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, до кількох 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 будуть задіяні 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 зазначити, що з 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 становить лише близько 5% від загальної кількості одержуваних добрив. Власне, добрива одразу можуть бути використані за призначенням. Додаткову переробку вони не вимагають. Більш того, у Європі існують цілі потокові лінії, які запаковують отримані біологічні добрива у 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 рахунки, що оплачуються. 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 покупці 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 покупка біогазової установки чи не єдиний спосіб вирішити проблему утилізації відходів, і при цьому отримувати безплатний газ, електрику та біологічні добрива.
Як показує практика, подібні біогазові системи починають себе окупати вже через 2 роки після установки. З огляду на те, що середній термін служби установки – 25 років, то не складно підрахувати прибуток, який принесе подібне обладнання.
Власникам приватних будинків, розташованих у регіонах з обмеженим доступом до традиційних видів палива, слід обов'язково звернути увагу на сучасні біогазові установки. Подібні агрегати дозволяють отримувати біогаз із різноманітних органічних відходів та використовувати його для особистих потреб, у тому числі й обігріву житлових приміщень.
Газ можна отримувати практично з будь-якої біомаси - відходів тваринницької промисловості, харчового виробництва, сільського господарства, листя та ін. При цьому спорудити подібну установку можна своїми руками.
Для отримання біогазу підходить як однорідна сировина, так і суміші різноманітної біомаси. Біогазова установка – це об'ємна герметична споруда, оснащена пристосуваннями для подачі сировини, підігріву біомаси, перемішування компонентів, відведення отриманого біогазу в газовий колектор і, звичайно, захисту конструкції.
У реакторі під впливом анаеробних бактерій здійснюється швидке розкладання біомаси. У процесі бродіння органічної сировини виділяється біогаз. Приблизно 70% складу такого газу представлено метаном, частина – вуглекислим газом.
Біогаз характеризується чудовими показниками теплотворної здатності, у нього немає вираженого запаху та кольору. За своїми властивостями біогаз практично ні в чому не поступається традиційному природному газу.
У найрозвиненіших країнах використовують додаткові установки для очищення біогазу від вуглекислого газу. За бажання ви зможете купити таку саму установку та отримувати чистий біометан.
Біогазові установки на силосі. 1 Силосні ями. 2 Система завантаження біомаси. 3 Реактор. 4 Реактор дображивания. 5 Субстратер. 6 Система опалення. 7 Силова установка. 8 Система автоматики та контролю. 9 Система газопроводів
Порівняння біогазу з традиційнішими видами палива
У середньому одна корова або інша тварина вагою в півтонни здатна за добу зробити кількість гною, достатню для отримання приблизно 1,5 м3 біогазу. Добовий гній однієї середньої свині можна переробити в 0,2 м3 біогазу, а кролика або курки – в 0,01-0,02 м3 палива.
Для порівняння: 1 м3 біогазу з гною дає приблизно стільки ж теплової енергії, як 3,5 кг дров, 1-2 кг вугілля, 9-10 кВт/год електрики.
Найпростіший рецепт суміші для отримання біогазу включає наступні компоненти:
- коров'ячий гній – близько 1500 кг;
- згнило листя або інші органічні відходи - 3500 кг;
- вода – 65-75% загальної маси попередніх компонентів. Попередньо воду потрібно підігріти приблизно до 35 градусів.
Такої кількості біомаси буде достатньо для отримання біогазу на півроку експлуатації з помірною витратою. У середньому біогаз починає виділятись вже через 1,5-2 тижні після завантаження суміші в установку.
Газ можна використовувати для обігріву будинку та різноманітних господарських та побутових будівель.
Конструкція типової біогазової установки
Основними компонентами повноцінної біогазової системи є:
- реактор;
- система подачі перегною;
- мішалки;
- автоматизована система підігріву біомаси;
- газгольдер;
- сепаратор;
- захисна частина.
Побутова установка матиме дещо спрощену конструкцію, проте для повноти сприйняття вам пропонується ознайомитися з описом усіх перелічених елементів.
Реактор
Ця частина установки зазвичай збирається з нержавіючої сталі або бетону. Зовні реактор схожий на велику герметичну ємність, зверху якої встановлено купол, що зазвичай має кулясту форму.
Нині найбільшої популярності користуються реактори з розбірної конструкції, виконані із застосуванням інноваційних технологій. Такий реактор можна легко зібрати своїми руками з мінімальними тимчасовими витратами. У разі потреби він так само легко розбирається і перевозиться до іншого місця.
Сталь зручна тим, що можна без зайвих зусиль створювати отвори для підключення інших елементів системи. Бетон ж перевершує сталь за показниками міцності та довговічності.
Система подачі біомаси
Ця частина установки включає в свій склад бункер для прийому відходів, підвідний трубопровід для подачі води та шнековий насос, призначений для відправки перегною в реактор.
Для завантаження сухого компонента бункер використовується фронтальний навантажувач. У домашніх умовах із цим завданням можна впоратися без навантажувача, використовуючи різні підручні засоби, наприклад, лопати.
У бункері відбувається зволоження суміші до напіврідкого стану. Після досягнення потрібного рівня зволоження шнек переводить напіврідку масу нижній відсік реактора.
Мішалки
Бродіння перегною в реакторі має відбуватися рівномірно. Це одна з найголовніших умов забезпечення інтенсивного виділення біогазу із суміші. Саме для досягнення максимально рівномірного процесу бродіння суміші конструкція типової біогазової установки включає до складу мішалки з електроприводами.
Існують мішалки занурювального та похилого типу. Занурювальні механізми можуть опускатися в біомасу на необхідну глибину для забезпечення інтенсивного та рівномірного перемішування субстрату. Зазвичай такі мішалки розміщуються на щоглі.
Монтаж похилих мішалок виконується на бічних поверхнях реактора. За обертання гвинта у ферментаторі відповідає електродвигун.
Автоматизована система підігріву
Для успішного отримання біогазу температура всередині системи має підтримуватися на рівні +35-40 градусів. Для цього в конструкцію включаються автоматизовані системи підігріву.
Джерелом тепла в даному випадку є водогрійний котел, в окремих ситуаціях застосовуються електричні опалювальні агрегати.
У цьому вся елементі конструкції збирається біогаз. Найчастіше газгольдер розміщують на даху реактора.
Виробництво сучасних газгольдерів зазвичай виконується із застосуванням полівінілхлориду – матеріалу, стійкого до сонячного світла та різноманітних несприятливих природних явищ.
У деяких ситуаціях замість звичайного газгольдер застосовують спеціальні мішки. Також ці пристрої дозволяють тимчасово збільшити обсяг запасу отриманого біогазу.
Для виготовлення газгольдер-мішка застосовується спеціальний полівінілхлорид з еластичними властивостями, здатний роздуватися у міру збільшення обсягу біогазу.
Ця частина системи відповідає за сушіння відпрацьованого перегною та отримання при необхідності високоякісних добрив.
Найпростіший сепаратор складається із шнека та сепараторної камери. Камера виконана у формі сита. Це дозволяє розділяти біомасу на твердий компонент та рідку частину.
Осушений перегній відправляється у відвантажувальний відсік. Рідку частину система спрямовує назад у приймальну камеру. Тут рідина застосовується для зволоження нової вихідної сировини.
Найпростіша біогазова установка своїми руками
Побутова біогазова установка матиме дещо спрощену конструкцію, але її виготовлення слід підходити з максимальною відповідальністю.
Перший крок. Вирійте яму. За своєю суттю біогазова установка є великою ямою зі спеціальною обробкою. Найвідповідальнішою і водночас складною частиною виготовлення аналізованої системи є правильна підготовка стінок біореактора та її основи.
Яма має бути герметичною. Закріпіть основу і стіни за допомогою пластику або бетону. Натомість ви можете придбати готові полімерні кільця з глухим дном. Такі пристрої дозволяють забезпечити необхідну герметичність системи. Матеріал зберігатиме свої початкові характеристики протягом довгих років, а при необхідності ви зможете легко замінити старе кільце новим.
Другий крок. Устаткуйте систему газового дренажу. Це позбавить вас необхідності купівлі та установки мішалок, завдяки чому витрати часу і коштів на складання установки істотно скоротяться.
Найпростіший варіант системи газового дренажу - вертикально закріплені каналізаційні труби з полівінілхлориду з безліччю отворів по корпусу.
Труби підбирайте такої довжини, щоб їх верхні краї трохи височіли над верхнім рівнем завантаженого перегною.
Третій крок. Накрийте зовнішній шар субстрату плівковою ізоляцією. Завдяки плівці будуть створюватися умови для накопичення біогазу під куполом в умовах незначного надлишкового тиску.
Четвертий крок. Встановіть купол і змонтуйте газовідвідну трубу в найвищій точці.
Споживання газу має бути регулярним. Інакше купол над ємністю з біомасою може просто вибухнути. Влітку газ утворюється інтенсивніше, ніж у зимовий період. Для вирішення останньої проблеми купіть та встановіть відповідні обігрівачі.
Порядок та умови успішного використання біогазової установки
Таким чином, самостійно зібрати просту біогазову установку нескладно. Однак для її успішної експлуатації ви повинні запам'ятати і дотримуватися кількох простих правил.
Одна з найважливіших вимог - у завантажуваній органічній масі не повинно бути ніяких речовин, здатних надати негативний вплив на життєдіяльність анаеробних мікроорганізмів. До заборонених включень відносяться різного роду розчинники, антибактеріальні препарати та інші подібні речовини.
Ряд неорганічних речовин також здатний призвести до погіршення життєдіяльності та бактерій. Тому забороняється, наприклад, розбавляти перегній водою, що залишилася після прання одягу або миття машини.
Пам'ятайте: біогазова установка є потенційно вибухонебезпечним агрегатом, тому дотримуйтесь всіх положень техніки безпеки, актуальної для експлуатації будь-якого газового обладнання.
Таким чином, навіть гній і в принципі практично все, чого раніше ви намагалися всіма силами позбавлятися, може стати в нагоді в господарстві. Потрібно лише правильно спорудити домашню біогазову установку, і вже дуже скоро у вашому будинку буде тепло. Виконуйте отримані рекомендації, і вам більше не доведеться витрачати колосальні суми на опалення.
Вдалої роботи!
Питаннями, як скоротити витрати на опалення житла, приготування їжі та електропостачання, стурбовані багато власників домогосподарств. Деякі вже спорудили своїми руками біогазові установки і частково чи повністю відокремилися від постачальників енергоресурсів. Виявляється, отримати майже дармове паливо в умовах приватного домогосподарства не має великої складності.
Що таке біогаз та як його можна використовувати?
Власникам присадибних господарств відомо: склавши купу будь-яку рослинну сировину, пташиний послід і гній, через час можна отримати цінне органічне добриво. Але мало хто з них знає, що біомаса розкладається не сама по собі, а під впливом різних бактерій.
Переробляючи біологічний субстрат, ці крихітні мікроорганізми виділяють продукти життєдіяльності, зокрема – газову суміш. Більшу частину її (близько 70%) становить метан – той самий газ, що горить у пальниках побутових плит та обігрівальних котлів.
Ідея використовувати таке екопаливо для різних господарських потреб не є новою. Пристрої з видобутку використовували ще древньому Китаї. Можливістю використання біогазу займалися і радянські новатори в 60-х роках минулого століття. Але справжнє відродження технологія пережила на початку 2000-х. На даний момент біогазові установки активно використовують у Європі та США для опалення будинків та інших потреб.
Як працює біогазова установка?
Принцип роботи пристрою з виробництва біогазу досить простий:
- у герметичну ємність завантажують розбавлену водою біомасу, де вона починає «бродити» та виділяти гази;
- вміст резервуару регулярно оновлюють – зливають перероблену бактеріями сировину та додають свіжу (в середньому близько 5-10% щодня);
- газ, що накопичився у верхній частині резервуару, по спеціальній трубці надходить на газозбірник, а потім - на побутові прилади.
Схема біогазової установки.
Яка сировина підходить для біореактора?
Установки для отримання біогазу рентабельні тільки там, де є щоденне поповнення свіжої органіки - гною або посліду худоби та птиці. Також у біореактор можна підмішувати подрібнену траву, бадилля, листя та побутові відходи (зокрема, очищення від овочів).
Ефективність установки багато в чому залежить від типу сировини, що завантажується. Доведено, що при однаковій масі найбільший вихід біогазу виходить зі свинячого гною та індичого посліду. У свою чергу, екскременти корів та силосні відходи дають меншу кількість газу при такому ж завантаженні.
Використання біосировини для опалення будинку.
Що не можна використовувати у біогазовій установці?
Існують фактори, які можуть істотно знизити активність анаеробних бактерій, а то й зовсім призупинити процес вироблення біогазу. Не можна допускати, щоб усередину резервуару потрапляла сировина із вмістом:
- антибіотиків;
- цвілі;
- синтетичних миючих засобів, розчинників та іншої «хімії»;
- смол (у тому числі тирса хвойних дерев).
Малоефективно використовувати гнійний гній - завантаженню підлягають тільки свіжі або попередньо просушені відходи. Також не можна допускати перезволоження сировини – показник 95% вже вважається критичним. Втім, невелика кількість чистої води в біомасу додавати все ж таки потрібно – для того, щоб полегшити її завантаження та прискорити процес бродіння. Розводять гній та відходи до консистенції негустої манної каші.
Біогазова установка для дому
Сьогодні промисловість вже випускає установки для отримання біогазу у промислових масштабах. Їхнє придбання та монтаж обходиться дорого, окупається таке обладнання у приватних домогосподарствах не раніше, ніж через 7-10 років за умови, що для переробки будуть використовуватись великі обсяги органіки. Досвід показує, що за бажання невелику біогазову установку для приватного будинку майстровитий господар може спорудити своїми руками, причому з найдоступніших матеріалів.
Готуємо переробний бункер
Насамперед знадобиться герметично закривається ємність циліндричної форми. Можна, звичайно, використовувати великі каструлі або виварювання, але їх малий обсяг не дозволити досягти достатнього вироблення газу. Тому в цих цілях використовують найчастіше пластикові бочки об'ємом від 1 м3 до 10 м3.
Виготовити таку можна самостійно. У продажу є листи з ПВХ, при достатній міцності та стійкості до агресивних середовищ вони легко зварюються у конструкції потрібної конфігурації. Як бункер можна використовувати і металеву бочку достатнього обсягу. Щоправда, доведеться провести антикорозійні заходи – покрити її зсередини та зовні стійкою до дії вологи фарбою. Якщо резервуар виготовлений з нержавіючої сталі, цього робити не потрібно.
Система відведення газу
Патрубок для відведення газу монтують у верхній частині бочки (як правило, у кришці) – саме там він накопичується згідно законів фізики. По підключеній трубі біогаз подається на гідрозатвор, далі – на накопичувач (як варіант – за допомогою компресора в балон) та до побутових приладів. Поряд із газовідведенням рекомендується також вмонтувати спусковий клапан – якщо тиск усередині резервуара стане занадто високим, він випустить зайвий газ.
Система подачі та вивантаження сировини
Щоб забезпечити безперервне виробництво газової суміші, бактерій у субстраті потрібно постійно (щодня) «підгодовувати», тобто додавати свіжий гній або іншу органіку. У свою чергу вже перероблену сировину з бункера необхідно видаляти, щоб вона не займала корисне місце в біореакторі.
Для цього в бочці проробляються два отвори - один (для вивантаження) майже біля дна, інший (для завантаження) вище. Вони вварюються (впаюються, вклеюються) труби діаметром щонайменше 300 мм. Завантажувальний трубопровід направляють вгору і обладнують вирвою, а слив облаштують так, щоб було зручно збирати перероблену жижу (її згодом можна використовувати як добрива). Місця стиків герметизують.
Система підігріву
Теплоізоляція бункера.
Якщо біореактор буде встановлений на вулиці або в неопалюваному приміщенні (що необхідно з техніки безпеки), йому необхідно забезпечити теплоізоляцію та підігрів субстрату. Перша умова досягається шляхом «укутування» бочки будь-яким матеріалом, що утеплює, або заглибленням в землю.
Що ж стосується підігріву, то тут можна розглядати різні варіанти. Одні умільці заводять усередину труби, якими циркулює вода з опалювальної системи і монтують їх уздовж стінок бочки у вигляді змійовика. Інші поміщають реактор більший за обсягом резервуар з водою всередині, що підігрівається електротенами. Перший варіант зручніший і набагато економічніший.
Для оптимізації роботи реактора необхідно підтримувати температуру вмісту на певному рівні (не менше 38⁰C). Але якщо вона підніметься вище 55⁰C, то газоутворюючі бактерії просто «зваряться», і процес ферментації зупиниться.
Система перемішування
Як показує практика, у конструкціях ручна мішалка будь-якої конфігурації значно підвищує ефективність біореактора. Вісь, до якої приварені (прикручені) лопаті «міксера», виводиться через кришку бочки. На неї надалі надягається ручка-воріт, отвір ретельно герметизується. Втім, такими пристроями домашні майстри облаштовують ферментатори не завжди.
Отримання біогазу
Після того, як установка буде готова, до неї завантажують біомасу, розведену водою у співвідношенні приблизно 2:3. Великі відходи повинні бути подрібнені – максимальний розмір фракції не повинен перевищувати 10 мм. Далі кришка закривається - залишається чекати, коли суміш почне "бродити" і виділяти біогаз. За оптимальних умов перше надходження пального спостерігається за кілька днів після завантаження.
Про те, що газ «пішов», можна судити з характерного булькання у водяному затворі. У цей час бочку варто перевірити на герметичність. Робиться це за допомогою звичайного мильного розчину – його наносять на всі стики та спостерігають, чи не з'явилися бульбашки.
Перше оновлення біосировини потрібно провести приблизно за два тижні. Після того, як у вирву буде залита біомаса, з відвідної труби виллється такий самий обсяг відпрацьованої органіки. Далі таку процедуру виконують щодня або раз на два дні.
На скільки вистачає отриманого біогазу?
В умовах невеликого господарства біогазова установка не стане абсолютною альтернативою природному газу та іншим доступним джерелам енергії. Наприклад, за допомогою пристрою ємністю 1 м³ можна отримати палива лише на пару годин приготування їжі для невеликої родини.
А ось біореактором у 5 м3 вже можна опалити приміщення площею 50 м², але його роботу потрібно буде підтримувати щоденним завантаженням сировини масою не менше 300 кг. Для цього необхідно мати в господарстві приблизно десять свиней, п'ять корів та кілька десятків курей.
Майстри, які змогли самостійно змайструвати діючі біогазові установки, діляться відео з майстер-класами на просторах інтернету:
Завантаження...