Здоровый малыш 

Биогаз. Технология производства

Топливные брикеты из навоза могут стать хорошим дополнением и даже неплохой заменой газа, дорогого угля и дров.

Брикеты из навоза, которые еще называют кизяками, отлично горят, не вредят экологии и главное, за них не приходится платить кучу денег: те, у кого есть коровы, овцы или хотя бы куры, могут сделать их сами. Тем, у кого пока нет магистрального газа, имеет смысл задуматься об использовании кизяков.

В этой статье мы рассмотрим:

  • Из чего делать топливные брикеты.
  • Технология изготовления топливных брикетов.
  • Как сделать станок для изготовления кизяков.

Что такое кизяки

Кизяк – это навоз, смешанный с соломой и спрессованный в небольшие кирпичи. Возможно, это , которое в 70-е годы прошлого века было почти полностью вытеснено углем, снова заслуживает внимания и станет для кого-то путем к .

Volodaris Участник FORUMHOUSE

Есть газ, дрова недорогие, но с каждым годом в мире что-то меняется, за газ приходится отдавать немалую часть зарплаты, и он все будет дорожать, нормальные дрова тоже недешевые. И ведь ничего не мешает в один прекрасный год просто не платить монополистам, а на эти деньги купить что-то полезное для себя.

В топке кизяк ведет себя примерно, как древесный уголь, горит так называемым тлеющим пламенем и долго «держит тепло» – поэтому его традиционно использовали для выпечки хлеба и пирогов в русской печи

Плюсы и минусы кизяка

mnwmnw1975 Участник FORUMHOUSE

В период осенних заморозков и при топке бани данные брикеты показали себя, как неплохая альтернатива не только дровам, а даже углю. По субъективным ощущениям примерно, как бурый уголь.

Как делать кизяки

Технология изготовления топливных брикетов из навоза хорошо знакома людям, которые в детстве жили в степных районах нашей страны. До 70-х годов уголь там был редкостью, зато в каждом сельском подворье было много скотины, и даже в Сибири, в Алтайском крае, Омской области и т.д. всю зиму могли отапливаться одними кизяками. Правда, дома были небольшие, а система отопления состояла из одной огромной русской печи.

Проще всего делать топливные брикеты из овечьего навоза – именно они считаются самыми эффективными, хорошо горят и дают больше тепла. По этой технологии овцы всю зиму содержатся на теплой подстилке, навоз не убирают. За зимние месяцы животные трамбуют навоз в плотную, твердую плиту. В начале лета из нее острым топором на длинной ручке (вместо топорища приваривали длинную металлическую трубу) или другим инструментом (известны попытки использовать бензопилу) вырезали «кирпичи» размерами примерно 30х50 см.

Важный момент: кизяки должны быть хорошо просушены, поэтому для их изготовления выбирают устойчивую жаркую погоду. Нарезанные кирпичики кизяков сначала укладывают плашмя в хорошо прогреваемом солнцем и продуваемом ветром месте, через несколько дней каждый переворачивают на ребро, затем «на пятку» и так далее, пока топливный брикет не просушится со всех сторон.

Затем там же, где сушили, кирпичики кизяков укладывают в небольшие пирамиды, напоминающие юрты – внутри должна быть пустота.

А ближе к осени их заносят или в специальное помещение, вроде дровника, или складывают рядами под навес.

Из любого другого навоза делать топливные брикеты уже тяжелее. В течение всей зимы жидкий навоз, смешанный с подстилкой, собирают в одном месте в большую кучу. С наступлением лета, в жаркий день приступают к изготовлению кизяков. В навоз добавляется солома, вся эта смесь распределяется в плоский круг, при этом высота навозного слоя должна составлять около 40 см.

Дальше – самое сложное, смесь хорошо поливают водой и перемешивают до однородного состояния. Полученная масса должна напоминать тесто. Проще всего арендовать у кого-нибудь для этого коня, он перемешает навоз быстро и легко, в противном случае всей семье придется обуться в сапоги и вымешивать состав для топливных брикетов своими ногами.

Кизяки из этой массы делают с помощью станка, про его устройство мы расскажем ниже. Готовые кизяки, как и овечьи, выкладывают на солнечное место, просушивают со всех сторон, выдерживают в пирамидах до полной готовности и переносят в помещение для хранения.

Панда_И Участница FORUMHOUSE

Воспоминания раннего детства: Астраханская область, из природного топлива – только сухой камыш. Моя тетушка месила ногами навоз с соломой из подстилки и просто руками лепила с размаху на дощатую стенку сарая, ориентированную на юг. Потом кизяки собирались в мешки и старые сети и висели под навесом. Топили ими и летнюю печь. Очень приятный ароматный дым.

Участник нашего портала mnwmnw1975 придумал свой, альтернативный способ изготовления кизяков: в течение зимы он из смеси навоза и соломенной подстилки по периметру так называемого денника, загона для дневного содержания животных зимой, сделал стены для их защиты от ветра.

Когда пришло тепло, стены высохли. Наш пользователь порезал их на брикеты и за лето окончательно высушил.

Как сделать станок для кизяка

Однако традиционно кизяки лепят с использованием так называемого станка – формы, в которой можно было сделать один или несколько брикетов.

Станок для одного кизяка – это рама с ручкой 50х70 см, высотой около 25 см. Снизу делается перемычка из стальной пластины, чтобы при набивании топливная масса не вываливалась. Ручка необходима для переноски станка.

Устройство станка легко понять из фотографии.

Кизяки станком делали так: рядом с перемешанным навозом клали гладкую доску, на нее узкой частью ставили станок, набивали подготовленным навозом, уносили к месту сушки и переворачивали. Благодаря конусообразной форме станка, кизяки легко выскальзывали из нее.

Сейчас кизяки используют, в основном, для обогрева теплиц, или топят дома весной или осенью, подбрасывают в баню вместо дров. С учетом стоимости твердого топлива, это все равно дает .

Вопрос получения метана интересен тем владельцам частных хозяйств, кто занимается разведением птицы или свиней, а также держит крупнорогатый скот. Как правило, в таких хозяйствах вырабатывается значительное количество органических отходов жизнедеятельности животных, они-то и могут принести немалую пользу, став источником дешевого топлива. Цель данного материала – рассказать, как добыть биогаз в домашних условиях, используя эти самые отходы.

Общие сведения о биогазе

Получаемый из различного навоза и птичьего помета домашний биогаз большей частью состоит из метана. Там его от 50 до 80% в зависимости от того, чьи отходы жизнедеятельности использовались для производства. Того самого метана, что горит в наших плитах и котлах, и за который мы платим порой немалые деньги согласно показаниям счетчика.

Чтобы дать представление о количестве горючего, что теоретически можно добыть при содержании животных дома или на даче, представим таблицу с данными о выходе биогаза и содержании в нем чистого метана:

Как можно понять из таблицы, для эффективного производства газа из коровьего навоза и силосных отходов понадобится довольно большое количество сырья. Выгоднее добывать горючее из навоза свиней и помета индюков.

Оставшаяся доля веществ (25-45%), из которых состоит домашний биогаз, приходится на углекислый газ (до 43%) и сероводород (1%). Также в составе горючего присутствует азот, аммиак и кислород, но в незначительных количествах. Кстати, именно благодаря выделению сероводорода и аммиака навозная куча издает такой знакомый «приятный» запах. Что касается энергетического содержания, то 1 м3 метана теоретически может выделить при сжигании до 25 МДж (6.95 кВт) тепловой энергии. Удельная теплота сгорания биогаза зависит от доли метана в его составе.

Для справки. На практике проверено, что для обогрева утепленного дома, находящегося в средней полосе, потребно около 45 м3 биологического горючего на 1 м2 площади за отопительный сезон.

Природой устроено так, что биогаз из навоза образуется самопроизвольно и независимо от того, хотим его получать или нет. Навозная куча перегнивает в течение года – полутора, просто находясь на открытом воздухе и даже при отрицательной температуре. Все это время она выделяет биогаз, но только в небольших количествах, поскольку процесс растянут во времени. Причиной служат сотни видов микроорганизмов, находящихся в экскрементах животных. То есть, для начала газовыделения ничего не нужно, оно будет происходить самостоятельно. А вот для оптимизации процесса и его ускорения потребуется специальное оборудование, о чем пойдет речь далее.

Технология получения биогаза

Суть эффективного производства - ускорение природного процесса разложения органического сырья. Для этого находящимся в нем бактериям необходимо создать наилучшие условия для размножения и переработки отходов. И первое условие – поместить сырье в закрытую емкость – реактор, иначе - генератор биогаза. Отходы измельчаются и перемешиваются в реакторе с расчетным количеством чистой воды до получения исходного субстрата.

Примечание. Чистая вода необходима для того, чтобы в субстрат не попали вещества, пагубно влияющие на жизнедеятельность бактерий. Как следствие, процесс брожения может сильно замедлиться.

Промышленная установка по производству биогаза оборудована подогревом субстрата, средствами перемешивания и контроля над кислотностью среды. Перемешивание выполняется с целью удалить с поверхности твердую корку, что возникает во время брожения и мешает выделению биогаза. Длительность технологического процесса – не менее 15 дней, за это время степень разложения достигает 25%. Считается, что максимальный выход горючего происходит до 33% разложения биомассы.

Технологией предусматривается ежедневное обновление субстрата, так обеспечивается интенсивное получение газа из навоза, в промышленных установках оно исчисляется сотнями кубических метров в день. Часть отработанной массы в размере порядка 5% от общего объема удаляется из реактора, а на ее место загружается столько же свежего биологического сырья. Отработанный материал используется в качестве органического удобрения полей.

Схема биогазовой установки

Получая биогаз в домашних условиях, невозможно создать столь благоприятные условия для микроорганизмов, как в промышленном производстве. И в первую очередь это утверждение касается организации подогрева генератора. Как известно, это требует затрат энергии, что ведет к существенному удорожанию себестоимости горючего. Контролировать соблюдение слабощелочной среды, присущей процессу брожения, вполне возможно. Только как ее корректировать в случае отклонений? Снова затраты.

Владельцам частных хозяйств, желающим добывать биогаз своими руками, рекомендуется изготовить реактор простой конструкции из доступных материалов, а потом его модернизировать в силу своих возможностей. Что надо сделать:

  • герметично закрывающуюся емкость объемом не менее 1 м3. Разные баки и бочки малых размеров тоже подойдут, но горючего из них будет выделяться мало из-за недостаточного количества сырья. Такие объемы производства вас не устроят;
  • организовывая производство биогаза в домашних условиях, вы вряд ли станете делать подогрев емкости, а вот утеплить ее нужно обязательно. Другой вариант – заглубить реактор в землю, выполнив тепловую изоляцию верхней части;
  • установить в реакторе ручную мешалку любой конструкции, выведя рукоятку через верхнюю крышку. Узел прохода ручки должен быть герметичным;
  • предусмотреть патрубки для подачи и выгрузки субстрата, а также для отбора биогаза.

Ниже показана схема биогазовой установки, размещенной ниже уровня земли:

1 – генератор горючего (емкость из металла, пластика или бетона); 2 — бункер для заливки субстрата; 3 – технический люк; 4 – сосуд, играющий роль водяного затвора; 5 – патрубок выгрузки отработанных отходов; 6 – патрубок отбора биогаза.

Как получить биогаз в домашних условиях?

Операция первая – измельчение отходов до фракции, чей размер не более 10 мм. Так гораздо легче приготовить субстрат, да и бактериям будет проще перерабатывать сырье. Получившаяся масса тщательно перемешивается с водой, ее количество – около 0.7 л на 1 кг органики. Как уже сказано выше, воду следует использовать только чистую. Затем субстратом заполняется биогазовая установка, сделанная своими руками, после чего реактор герметично закрывается.

Несколько раз в течении дня надо наведываться к емкости, чтобы перемешать содержимое. На 5-й день можно проверять наличие газа, и буде он появится, периодически откачивать его компрессором в баллон. Если этого вовремя не делать, то давление внутри реактора возрастет и брожение замедлится, а то и остановится вовсе. Спустя 15 дней надо производить выгрузку части субстрата и добавление такого же количество нового. Подробности можно узнать, просмотрев видео:

Заключение

Вполне вероятно, что простейшая установка для получения биогаза не обеспечит все ваши потребности. Но, учитывая нынешнюю стоимость энергоресурсов, это уже будет немалым подспорьем в домашнем хозяйстве, ведь за исходное сырье вам платить не приходится. Со временем, плотно занимаясь производством, вы сможете уловить все особенности и провести необходимое усовершенствование установки.

Как считают специалисты агропромышленного комплекса, корма домашними животными перевариваются и осваиваются только на 35–40 %. Остальная часть этой дорогой растительной массы переходит в навоз.

Существует несколько способов переработки навоза:

  • компостирование навоза;
  • микробиологический способ;
  • переработка с использованием личинок мух и червей.
  • разделение жидкого и твердого навоза.

При компостировании используют твердый навоз (при подстилочном содержании скота), жидкий навоз или твердую фракцию разделенного жидкого навоза (при бесподстилочном содержании скота). При компостировании в навоз добавляют различные добавки типа торфа или резаной соломы, перемешивают все это бульдозерами на специальных площадках и складывают в бурты. В процессе компостирования происходит образование перегноя, а повышение температуры бурта приводит к уничтожению в навозе яиц гельминтов и семян сорняков. После этого компосты можно использовать в качестве удобрения для растений.

Компостирование навоза – один из старых и экономичных методов переработки этого сырья.

Микробиологический метод переработки навоза предполагает использование специальных микробиологических культур, которые могут добавляться в навоз . Эти организмы преобразуют полезные вещества, содержащиеся в навозе, в такую форму, которая легко усваивается растениями. Микробиологические методы переработки навоза можно разделить на два типа:

  1. естественные;
  2. искусственные.

При естественных методах преобразование составляющих навоза микроорганизмами происходит в естественных условиях – на воздухе. Например, в буртах или отстойниках. Искусственные методы предполагают переработку навоза в специальных емкостях – аэротенках или метатенках. В первом случае (аэробный процесс, при котором активизируется деятельность аэробных бактерий) навоз обогащается кислородом, а во втором случае (анаэробный процесс) биогаз, в составе которого имеется метан, вырабатывают метанобразующие бактерии при сбраживании жидкого навоза.

Известны установки, которые позволяют с помощью личинок мух получить белковый корм и перегной. Для получения аналогичных результатов используются также дождевые черви. При этом черви вырабатывают гумус, который увеличивает питательность перегноя для растений.

Большинство современных агрокомплексов используют бесподстилочный метод удаления навоза.

При этом с помощью специальных агрегатов происходит разделение навозной жижи на жидкую и твердую фракции, которые обрабатываются отдельно.

Оборудование для переработки навоза

В зависимости от используемой технологии переработки навоза могут быть использованы различные типы оборудования.

Оборудование для ворошения буртов

В процессе компостирования для равномерного перегнивания необходимо переворачивать слои навоза. На рынке имеется большое количество таких агрегатов. Например, для этой цели компания AVOBO выпускает целый ряд ворошителей компостных буртов. Они рассчитаны на хозяйства различной величины и имеют производительность от 700 (AVONO 16.30) до 1200 кубометров в час (BACKHUS 16.36). Большое количество различных ворошителей компоста предлагают немецкие производители. Стоимость их лежит в пределах от 1500 до 5500 евро.

Сепараторы для переработки навоза

Технология переработки навоза в жидком состоянии предполагает первоначальное разделение его на жидкую и твердую фракции. Для этой операции используются сепараторы.

С помощью решетки (сита), входящей в состав сепаратора, жидкий навоз разделяется на жидкую и твердую составляющие. Жидкая используется для удобрения, при более сложной очистке она может применяться для полива полей. Твердая фракция идет на создание компостов.

В конструкцию сепаратора входят следующие основные элементы:

  • электродвигатель;
  • чугунный корпус;
  • стальной шнек;
  • стальной рабочий цилиндр;
  • сито с различными размерами ячеек;
  • рама для крепления устройства.

Примером такого агрегата служит прессово-шнековый сепаратор немецкой компании BauerCompact. Мощность электродвигателя этого сепаратора составляет 3 кВт. Цена – 13200 евро. В состав комплекта входят также пульт управления стоимостью в 600 евро и линия удлинения и слива стоимостью 300 евро. В зависимости от величины ячеек сита производительность сепаратора может составлять от 2 до 11 кубометров сырья в час.

Более мощный сепаратор S855 этой же компании с мощностью электродвигателя в 7, 5 кВт и производительностью от 9 до 18 кубометров в час в комплекте стоит 37 240 евро.

Модель сепаратора отечественной компании «Дальпрогресс» С-210 имеет мощность 4 кВт и производительность 5 кубометров в час.

Переработка навоза в топливо

Установки, перерабатывающие навоз в биогаз, широко распространены в Европе. Это связано с относительно высокими европейскими ценами на газ и электричество, а также с тем, что на Западе фермеры, которые имеют установки для переработки навоза в газ и электричество, получают льготное кредитование и компенсацию за покупку таких установок. К тому же они имеют право продавать выработанную на своих установках электроэнергию в электрические сети по льготным ценам. В российских условиях эти установки не слишком распространены из-за высокой стоимости.

Принцип работы установки для переработки навоза в биогаз, электроэнергию, тепловую энергию и удобрение состоит в следующем:

В каждой их таких установок имеется биореактор. Биореактор представляет собой емкость, в которую загружается навоз в жидком состоянии. Под действием температуры и бактерий он бродит и образует биогаз. Этот газ может быть использован по-разному. Его можно отделять и продавать, а можно использовать в одной технологической линии для получения тепла и электроэнергии.

Примером отечественной разработки является биогазовая установка «Прометей-20».

Она перерабатывает навоз в электрическую энергию. В качестве биореактора используется пластмассовая емкость в 8 кубометров, в которой происходит сбраживание биомассы. В ней образуется биогаз. Конструкция установки предусматривает отделение из состава биогаза углекислого газа, что повышает содержание метана в биогазе с 50 до 90 %. В состав установки входят газогенератор и котел, в котором сжигается биогаз и твердый остаток. Одновременно отделяется жидкий остаток, который может быть использован в качестве удобрения. Установка также вырабатывает до 20 кВт/час электроэнергии и до 3 Гкал/сутки тепловой энергии.

Стоимость установки с монтажом составляет 1 млн 800 тысяч рублей, и она может окупиться в течение полутора лет.

Другим примером подобной системы может служить комплекс «Буг». В нем также используется биореактор и газгольдер, в котором скапливается биогаз. В биореактор заливается водный раствор навоза, который выделяет газ. Далее ежедневно сливается 10–20 % раствора и заливается новая часть смеси.

Слитая часть используется в качестве удобрения. Биогаз представляет собой смесь метана и углекислого газа. На этом газе могут работать водонагреватели, бытовые приборы и газогенераторы. В зависимости от модели комплекс может вырабатывать в сутки от 1 до 12 кубометров газа. Цена комплексов «Буг» с учетом сезонной скидки лежит в пределах от 180 000 до 770 000 рублей.

Навоз является ценным продуктом, который может использоваться не только в качестве удобрения для полей, но и для выработки биогаза, тепла и электроэнергии. Кроме того, переработка навоза намного более проста и доступна, чем например, .

Для переработки навоза используется как относительно простое оборудование типа ворошителя буртов или сепараторов, так и сложное, образующее целый завод по

Экология потребления. Усадьба: Фермерские хозяйства ежегодно сталкиваются с проблемой утилизации навоза. В никуда уходят немалые средства, которые требуются для организации его вывоза и захоронения. Но есть способ, позволяющий не только сэкономить свои деньги, но и заставить служить себе во благо этот природный продукт.

Фермерские хозяйства ежегодно сталкиваются с проблемой утилизации навоза. В никуда уходят немалые средства, которые требуются для организации его вывоза и захоронения. Но есть способ, позволяющий не только сэкономить свои деньги, но и заставить служить себе во благо этот природный продукт. Рачительные хозяева уже давно применяют на практике экотехнологию, позволяющую получить биогаз из навоза и использовать результат в качестве топлива.

О преимуществах использования биотехнологий

Технология получения биогаза из различных природных источников не нова. Исследования в этой области начались еще в конце 18 века и успешно развивались в 19 столетии. В Советском Союзе первая биоэнергетическая установка была создана в сороковых годах прошлого века.

Технология переработки навоза в биогаз позволяет уменьшить количество вредных выбросов метана в атмосферу и получить дополнительный источник тепловой энергии

Биотехнологии давно применяются во многих странах, но именно сегодня они приобретают особое значение. Вследствие ухудшения экологической обстановки на планете и высокой стоимости энергоносителей, многие устремляют свои взоры в сторону альтернативных источников энергии и тепла.

Безусловно, навоз является очень ценным удобрением, и если в хозяйстве имеется две коровы, то и проблем с его применением не возникает. Другое дело, когда речь идет о фермерских хозяйствах с большим и средним поголовьем, где в год образуются тонны зловонного и гниющего биологического материала.

Чтобы навоз превратился в качественное удобрение, нужны площади с определенным температурным режимом, а это лишние расходы. Поэтому многие фермеры складируют его, где придется, а затем вывозят на поля.

При несоблюдении условий хранения из навоза улетучиваются до 40% азота и основная часть фосфора, что значительно ухудшает его качественные показатели. Кроме того, в атмосферу выделяется газ метан, оказывающий негативное влияние на экологическую обстановку планеты.

В зависимости от объема сырья, образующегося в сутки, следует подбирать габариты установки и степень ее автоматизации

Современные биотехнологии позволяют не только нейтрализовать вредное воздействие метана на экологию, но и заставить его служить на благо человека, извлекая при этом немалую экономическую выгоду. В результате переработки навоза образуется биогаз, из которого затем можно получить тысячи кВт энергии, а отходы производства представляют собой очень ценное анаэробное удобрение.

Что представляет собой биогаз

Биогаз – это летучее вещество без цвета и какого-либо запаха, в котором содержится до 70% метана. По своим качественным показателям он приближается к традиционному виду топлива – природному газу. Отличается хорошей теплотворной способностью, 1м3 биогаза выделяет столько тепла, сколько получается при сгорании полутора килограмм угля.

Образованию биогаза мы обязаны анаэробным бактериям, которые активно трудятся над разложением органического сырья, в качестве которого используются навоз сельскохозяйственных животных, птичий помет, отходы любых растений.

В самостоятельном производстве биогаза может использоваться птичий помет и продукты жизнедеятельности мелкого и крупного домашнего скота. Сырье может применяться в чистом виде и в форме смеси с включением травы, листвы, старой бумаги

Для активизации процесса необходимо создать благоприятные условия для жизнедеятельности бактерий. Они должны быть схожи с теми, в которых микроорганизмы развиваются в естественном резервуаре – в желудке животных, где тепло и отсутствует кислород. Собственно это и есть два основных условия, способствующих чудесному превращению гниющей навозной массы в экологически чистое топливо и ценные удобрения.

Механизм образования газа из органического сырья

Для получения биогаза нужен герметичный реактор без доступа воздуха, где будет происходить процесс брожения навоза и разложения его на составляющие:

  • Метан (до 70%).
  • Углекислый газ (примерно 30%).
  • Другие газообразные вещества (1-2%).

Образовавшиеся газы поднимаются кверху емкости, откуда их затем выкачивают, а вниз оседает остаточный продукт – высококачественное органическое удобрение, сохранившее в результате обработки все ценные вещества, имеющиеся в навозе – азот и фосфор, и потерявшее значительную часть патогенных микроорганизмов.

Реактор для получения биогаза должен иметь полностью герметичную конструкцию, в которой отсутствует кислород, в противном случае процесс разложения навоза будет проходить крайне медленно

Второе важное условие для эффективного разложения навоза и образования биогаза – соблюдение температурного режима. Бактерии, принимающие участие в процессе, активизируются при температуре от +30 градусов. Причем в навозе содержится два вида бактерий:

  • Мезофильные. Их жизнедеятельность происходит при температуре +30 – +40 градусов;
  • Термофильные. Для их размножения необходимо соблюсти температурный режим +50 (+60) градусов.

Время переработки сырья в установках первого типа зависит от состава смеси и составляет от 12 до 30 суток. При этом 1 литр полезной площади реактора дает 2 л биотоплива. При использовании установок второго типа время выработки конечного продукта сокращается до трех дней, а количество биогаза возрастает до 4,5 л.

Эффективность термофильных установок видна невооруженным глазом, однако и цена их обслуживания очень высока, поэтому прежде чем выбрать тот или иной способ получения биогаза, необходимо очень тщательно все просчитать (кликните для увеличения)

Несмотря на то, что эффективность термофильных установок в десятки раз выше, применяются они гораздо реже, поскольку поддержание высоких температур в реакторе связано с большими расходами. Обслуживание и содержание установок мезофильного типа дешевле, поэтому большинство фермерских хозяйств для получения биогаза используют именно их.

Биогаз по критериям энергетического потенциала немногим уступает привычному газовому топливу. Однако в его составе есть сернокислые испарения, наличие которых следует учесть при выборе материалов для сооружения установки

Расчеты эффективности применения биогаза

Оценить все преимущества использования альтернативного биотоплива, помогут несложные расчеты. Одна корова весом 500 кг производит в сутки примерно 35-40 кг навоза. Этого количества хватит для получения около 1.5 м3 биогаза, из которого в свою очередь можно выработать 3 кВт/ч электроэнергии.

Используя данные из таблицы, нетрудно рассчитать, сколько м3 биогаза можно получить на выходе в соответствии с имеющимся в фермерском хозяйстве поголовьем скота

Для получения биотоплива можно использовать как один вид органического сырья, так и смеси из нескольких компонентов, имеющих влажность 85-90%. Важно, чтобы они не содержали посторонние химические примеси, отрицательно влияющие на процесс переработки.

Самый простой рецепт смеси придумал еще в 2000 году один русский мужик из Липецкой области, который построил своими руками простейшую установку для получения биогаза. Он смешивал 1500 кг коровьего навоза с 3500 кг отходов различных растений, добавлял воду (примерно 65% от веса всех ингредиентов) и разогревал смесь до 35 градусов.

Через две недели бесплатное топливо готово. Эта небольшая установка вырабатывала 40 м3 газа в день, что вполне хватало для обогрева дома и хозпостроек в течение полугода.

Варианты изготовления установок для получения биотоплива

После проведения расчетов необходимо определиться, как изготовить установку, чтобы получить биогаз в соответствии с потребностями своего хозяйства. Если поголовье скота небольшое, то подойдет простейшая установка, которую нетрудно изготовить из подручных средств своими руками.

Крупным фермерским хозяйствам, у которых есть постоянный источник большого количества сырья, целесообразно построить промышленную автоматизированную биогазовую систему. В этом случае вряд ли получится обойтись без привлечения специалистов, которые разработают проект и смонтируют установку на профессиональном уровне.

На схеме наглядно показано, как работает промышленный автоматизированный комплекс по получению биогаза. Строительство таких масштабов можно организовать сразу нескольким фермерским хозяйствам, расположенным поблизости

Сегодня существуют десятки компаний, которые могут предложить множество вариантов: от готовых решений, до разработки индивидуального проекта. Для удешевления строительства можно скооперироваться с соседними хозяйствами (если такие имеются поблизости) и построить одну на всех установку для получения биогаза.

Следует учесть, что для постройки даже небольшой установки необходимо оформить соответствующие документы, сделать технологическую схему, план размещения оборудования и вентиляции (если оборудование устанавливается в помещении), пройти процедуры согласования с СЭС, пожарной и газовой инспекцией.

Конструктивные особенности биогазовой системы

Полноценная биогазовая установка представляет собой сложную систему, состоящую из:

  1. Биореактора, где протекает процесс разложения навоза;
  2. Автоматизированной системы подачи органических отходов;
  3. Устройства для перемешивания биомассы;
  4. Оборудования для поддержания оптимального температурного режима;
  5. Газгольдера – емкости для хранения газа;
  6. Приемника отработанных твердых отходов.

Все вышеперечисленные элементы устанавливаются в промышленные установки, работающие в автоматическом режиме. Бытовые реакторы, как правило, имеют более упрощенную конструкцию.

На схеме представлены основные составляющие автоматизированной биогазовой системы. Объем реактора зависит от суточного поступления органического сырья. Для полноценного функционирования установки реактор должен быть заполнен на две трети объема

Принцип работы и устройство установки для производства биогаза

Основным элементом системы является биореактор. Существует несколько вариантов его исполнения, главное – обеспечить герметичность конструкции и исключить попадание кислорода. Он может быть выполнен в виде металлической емкости различной формы (чаще цилиндрической), расположенной на поверхности. Нередко для этих целей используются 50-ти кубовые пустые топливные цистерны.

Можно приобрести готовые емкости разборной конструкции. Их преимущество – возможность быстрой разборки, и при необходимости – перевозки в другое место. Промышленные поверхностные установки целесообразно применять в крупных хозяйствах, где есть постоянный приток большого количества органического сырья.

Для небольших подворий больше подходит вариант подземного размещения резервуара. Поземный бункер строится из кирпича или бетона. Можно закопать в землю готовые емкости, например, бочки из металла, нержавеющей стали или ПВХ. Возможно также их поверхностное размещение на улице или в специально отведенном помещении с хорошей вентиляцией.

Для изготовления установки по производству биогаза можно приобрести готовые емкости из ПВХ и установить их в помещении, оборудованном системой вентиляции

Независимо от того, где и как размещается реактор, он снабжается бункером для загрузки навоза. Прежде чем загрузить сырье, оно должно пройти предварительную подготовку: его измельчают на фракции не больше 0,7 мм и разбавляют водой. В идеале влажность субстрата должна быть около 90%.

Автоматизированные установки промышленного типа оснащаются системой подачи сырья, включающей приемник, в котором смесь доводится до необходимого увлажнения, трубопровод для подачи воды и насосную установку для перекачки массы в биореактор.

В домашних установках для подготовки субстрата используются отдельные емкости, где отходы измельчаются и перемешиваются с водой. Затем масса загружается в приемный отсек. В реакторах, расположенных под землей, бункер для приема субстрата выводится наружу, подготовленная смесь самотеком по трубопроводу поступает в камеру для брожения.

Если реактор размещен на земле или в помещении, входная труба с приемным устройством могут располагаться в нижней боковой части емкости. Возможно также трубу вывести в верхнюю часть, а на ее горловину надеть раструб. В этом случае биомассу придется подавать при помощи насоса.

В биореакторе также необходимо предусмотреть выходное отверстие, которое делают практически на дне емкости с противоположной стороны от входного бункера. При подземном размещении выходная труба устанавливается косо вверх и ведет в приемник для отходов, по форме напоминающий ящик прямоугольной формы. Его верхний край дожжен находиться ниже уровня входного отверстия.

Входная и выходные трубы располагаются косо вверх на разных сторонах емкости, при этом компенсирующая емкость, в которую поступают отходы, должна быть ниже приемного бункера

Процесс протекает следующим образом: входной бункер принимает новую партию субстрата, которая стекает в реактор, одновременно такое же количество отработанного шлама по трубе поднимается в приемник для отходов, откуда он в дальнейшем вычерпывается и используется в качестве высококачественного биоудобрения.

Хранение биогаза осуществляется в газгольдере. Чаще всего он находится прямо на крыше реактора и имеет форму купола или конуса. Он изготавливается из кровельного железа, а затем, чтобы предотвратить коррозийные процессы, окрашивается несколькими слоями масляной краски. В промышленных установках, рассчитанных на получение большого количества газа, газгольдер нередко выполняется в виде отдельно стоящего резервуара, соединенного с реактором трубопроводом.

Газ, полученный в результате брожения, не подходит для использования, поскольку в нем содержится большое количество водяных паров, и в таком виде он не будет гореть. Чтобы очистить его от фракций воды, газ пропускают через гидрозатвор. Для этого из газгольдера выводится труба, по которой биогаз поступает в емкость с водой, а уже оттуда он по пластиковой или металлической трубе подается потребителям.

Схема установки, расположенной под землей. Входное и выходное отверстия должны располагаться на противоположных сторонах емкости. Над реактором находится водяной затвор, через который для осушения пропускается полученный газ

В некоторых случаях для хранения газа используются специальные мешки-газгольдеры, изготовленные из поливинилхлорида. Мешки помещаются рядом с установкой и постепенно заполняются газом. По мере наполнения, эластичный материал раздувается, и объем мешков увеличивается, позволяя при необходимости временно сохранить большее количество конечного продукта.

Условия эффективной работы биореактора

Для эффективной работы установки и интенсивного выделения биогаза необходимо равномерное брожение органического субстрата. Смесь должна находиться в постоянном движении. В противном случае на ней образуется корка, процесс разложения замедляется, в итоге газа получается меньше, чем изначально рассчитано.

Чтобы обеспечить активное перемешивание биомассы, в верхней или боковой части типового реактора устанавливаются мешалки погружного или наклонного вида, оборудованные электроприводом. В установках кустарного вида перемешивание производится механическим способом при помощи устройства, напоминающего бытовой миксер. Им можно управлять вручную или снабдить электроприводом.

При вертикальном расположении реактора рукоятка мешалки выводится в верхнюю часть установки. Если емкость установлена горизонтально, шнек также располагается в горизонтальной плоскости, и ручка находится сбоку биореактора

Одним из самых главных условий для получения биогаза является поддержание в реакторе необходимого температурного режима. Обогрев может осуществляться несколькими способами. В стационарных установках применяются автоматизированные системы подогрева, которые включаются в работу при падении температуры ниже заданного уровня, и отключаются при наборе необходимого температурного режима.

Для обогрева можно использовать газовые котлы, осуществлять прямой нагрев электрическими отопительными приборами, или встроить в основание емкости нагревательный элемент. Чтобы уменьшить потери тепла рекомендуется вокруг реактора соорудить небольшой каркас со слоем стекловаты или укрыть установку теплоизоляцией. Хорошими теплоизоляционными свойствами обладает пенополистирол.

Чтобы обустроить систему обогрева биомассы, можно провести трубопровод от домового отопления, которое питается от реактора

Как определить нужный объем реактора

Объем реактора определяется исходя из суточного количества навоза, производимого в хозяйстве. Также необходимо учитывать тип сырья, температурный режим и время брожения. Чтобы установка полноценно работала, емкость заполняется на 85-90% объема, как минимум 10% должно оставаться свободным для выхода газа.

Процесс разложения органики в мезофильной установке при средней температуре 35 градусов длится от 12 суток, после чего ферментированные остатки извлекаются, и реактор заполняется новой порцией субстрата. Поскольку перед отправкой в реактор отходы разбавляются водой до 90%, то количество жидкости также нужно учитывать при определении суточной загрузки.

Исходя из приведенных показателей, объем реактора будет равен суточному количеству подготовленного субстрата (навоза с водой) умноженному на 12 (время необходимое для разложения биомассы) и увеличенному на 10% (свободный объем емкости).

Строительство подземной установки по производству биогаза

Теперь поговорим о простейшей установке, позволяющей получить биогаз в домашних условиях с наименьшими затратами. Рассмотрим строительство подземной установки. Чтобы ее изготовить нужно вырыть яму, ее основание и стены заливаются армированным керамзитобетоном. С противоположных сторон камеры выводятся входное и выходное отверстия, куда монтируются наклонные трубы для подачи субстрата и откачки отработанного шлама.

Выходная труба диаметром примерно 7 см должна находиться практически у самого дна бункера, другой ее конец монтируется в компенсирующую емкость прямоугольной формы, в которую будут откачиваться отходы. Трубопровод для подачи субстрата располагается приблизительно на расстоянии 50 см от дна и имеет диаметр 25-35 см. Верхняя часть трубы входит в отсек для приема сырья.

Реактор должен быть полностью герметичным. Чтобы исключить возможность попадания воздуха, емкость необходимо покрыть слоем битумной гидроизоляции

Верхняя часть бункера – газгольдер имеет купольную или конусную форму. Она изготавливается из металлических листов или кровельного железа. Можно также конструкцию завершить кирпичной кладкой, которая затем оббивается стальной сеткой и штукатурится. Сверху газгольдера нужно сделать герметичный люк, вывести газовую трубу, проходящую через гидрозатвор и установить клапан для сброса давления газа.

Для перемешивания субстрата можно оборудовать установку дренажной системой, действующей по принципу барботажа. Для этого внутри конструкции вертикально закрепите пластиковые трубы, чтобы их верхний край был выше слоя субстрата. Проделайте в них множество отверстий. Газ под давлением будет опускаться вниз, а поднимаясь вверх, пузырьки газа будут перемешивать находящуюся в емкости биомассу.

Если вы не желаете заниматься строительством бетонного бункера, можно купить готовую емкость из ПВХ. Для сохранения тепла ее нужно обложить вокруг слоем теплоизоляции – пенополистиролом. Дно ямы заливается армированным бетоном слоем 10 см. Резервуары из поливинилхлорида допускается использовать, если объем реактора не превышает 3 м3.

Видео о получении биогаза из навоза

Как происходит строительство подземного реактора, вы можете посмотреть в видеосюжете:

Установка по получению биогаза из навоза позволит существенно сэкономить на оплате тепла и электроэнергии, и пустить на благое дело органический материал, который в избытке имеется в каждом фермерском хозяйстве. Прежде чем начать строительство, необходимо все тщательно просчитать и подготовить.

Простейший реактор можно сделать за несколько дней своими руками, используя подручные средства. Если хозяйство крупное, то лучше всего купить готовую установку или обратиться к специалистам. опубликовано