27 сентября, 2020

Как получить биогаз из навоза: технология и устройство установки по производству

Сельские хозяйства каждый год встречаются с трудностью утилизации навоза. В никуда уходят большие средства, которые нужны для организации его вывоза и захоронения. Однако есть метод, дающий возможность не только сэкономить собственные деньги, но и заставить служить себе во благо этот настоящий продукт.

Рачительные владельцы уже давно используют в действительности экотехнологию, дающую возможность получить биогаз из навоза и применять результат в качестве топлива.

Про хорошие качества применения биотехнологий

Методика получения биогаза из разных природных источников не нова. Исследования в данной области начались еще в конце 18 VEKA и удачно развивались в 19 веке. Во времена СССР первая биоэнергетическая установка была сделана в сороковых годах прошлого столетия.

Биотехнологии давно используются во многих государствах, но именно сегодня они приобретают важное значение. Вследствие ухудшения экологической обстановки на земле и большой цены источников энергии, многие устремляют собственные взоры в сторону экологически чистых источников энергии и тепла.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

Методика переработки навоза в биогаз дает возможность сделать меньше кол-во вредных выбросов метана в атмосферу и получить добавочный источник энергии тепла

Несомненно, навоз считается очень ценным удобрением, и если в обиходе есть две коровы, то и трудностей с его использованием не появляется. Иное дело, когда речь идет о сельских хозяйствах с большим и средним поголовьем, где в течении года появляются тонны зловонного и гниющего биологического материала.

Дабы навоз превратился в хорошее удобрение, необходимы площади с конкретным режимом температур, а это лишние затраты. Благодаря этому многие фермеры складывают его, где придется, а потом вывозят на поля.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

В зависимости от объема сырья, образующегося в день, необходимо выбирать размеры установки и степень ее автоматизации

При несоблюдении вариантов сбережения из навоза улетучиваются до 40% азота и главная часть фосфора, что очень сильно делает хуже его показатели качества. Более того, в атмосферу выделяется газ метан, который оказывает плохое влияние на обстановку в экологическом плане планеты.

Современные биотехнологии дают возможность не только остановить негативное влияние метана на экологию, но и заставить его служить на пользу человека, извлекая при этом немалую пользу в плане экономии. В результате переработки навоза появится биогаз, из которого потом можно получить тысячи кВт энергии, а производственные отходы собой представляют очень значимое анаэробное удобрение.

Что собой представляет биогаз

Биогаз – это летучее вещество без цвета и какого-нибудь запаха, в котором есть до 70% метана. По собственным хорошим показателям он приближается к обычному виду топлива – сетевому газу. Различается хорошей теплотворной способностью, 1м3 биогаза выделяет столько тепла, сколько выходит при горении полутора килограмм угля.

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

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

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

Для активизации процесса нужно создать прекрасные условия для деятельности бактерий. Они обязаны быть похожи с теми, в которых микробы развиваются в естественном резервуаре – в желудке животных, где тепло и отсутствует кислород. Именно это и существует два ключевых условия, помогающих чудесному превращению гниющей навозной массы в чистое в экологическом плане горючее и ценные удобрения.

Механизм образования газа из органического сырья

Для получения биогаза необходим герметичный реактор без доступа воздуха, где произойдет процесс брожения навоза и разложения его на составляющие:

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

Образовавшиеся газы поднимаются кверху емкости, откуда их потом выкачивают, а вниз садится последний продукт – очень качественное удобрение из органики, сохранившее в результате обработки все ценные вещества, присущие в навозе – азот и фосфор, и потерявшее большую часть патогенных микроорганизмов.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

Реактор для получения биогаза обязан иметь полноценно непроницаемую конструкцию, в которой отсутствует кислород, в другом случае процесс гниения навоза будет проходить очень потихоньку

Второе главное условие для хорошего разложения навоза и образования биогаза – соблюдение режима температур. Бактерии, принимающие участие в процессе, активизируются при температуре от +30 градусов. Причем в навозе содержится два варианта бактерий:

  • Мезофильные. Их жизнедеятельность происходит при температуре +30 – +40 градусов;
  • Термофильные. Для их размножения нужно исполнить режим температур +50 (+60) градусов.

Время переработки сырья в установках первого типа зависит от состава смеси и может составлять от 12 до 30 суток. При этом 1 литр полезной площади реактора даёт 2 л биологического топлива.  При эксплуатации установок второго типа время выработки итогового продукта уменьшается до трех дней, а кол-во биогаза увеличивается до 4,5 л.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

Результативность термофильных установок видна неподготовленным глазом, однако и цена их обслуживания довольно большая, благодаря этому перед тем как выбрать тот или другой метод получения биогаза, нужно довольно внимательно все посчитать (кликните с целью увеличения)

Не обращая внимания на то, что результативность термофильных установок в десятки раз выше, используются они очень редко, потому как поддержание больших температур в реакторе связано с чрезмерными расходами. Обслуживание и содержание установок мезофильного типа доступнее, благодаря этому большое количество сельских хозяйств для получения биогаза применяют именно их.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

Биогаз по параметрам энергетического потенциала немногим уступает привычному газовому топливу. Но в его составе есть сернокислые испарения, наличие которых нужно учитывать при подборе материалов для строения установки

Расчеты эффективности использования биогаза

Оценить все плюсы применения альтернативного биологического топлива, помогут несложные расчеты. Одна корова весом 500 кг создает в день приблизительно 35-40 кг навоза. Такого количества хватит для получения около 1.5 м3 биогаза, из которого со своей стороны можно выработать 3 кВт/ч электрической энергии.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

Применяя данные из таблицы, легко высчитать, сколько м3 биогаза можно получить на выходе в согласии с имеющимся в сельском хозяйстве поголовьем скота

Для получения биологического топлива можно применять как один вид органического сырья, так и смеси из нескольких элементов, имеющих влажность 85-90%. Важно, дабы они не содержали сторонние химические примеси, отрицательно которые влияют на процесс переработки.

Самый обыкновенный рецепт смеси придумал еще в 2000 году один российский мужчина из Липецкой области, который выстроил собственными руками простейшую установку для получения биогаза. Он смешивал 1500 кг навоза коровы с 3500 кг отходов разных растений, добавлял воду (приблизительно 65% от веса всех компонентов) и разогревал смесь до 35 градусов.

Через 14 дней бесплатное горючее готово. Эта маленькая установка генерировала 40 м3 газа в день, что вполне хватало для отопления дома и хозяйственных построек в течение шести месяцев.

Варианты установок для получения биологического топлива

После выполнения расчетов нужно определиться, как сделать установку, дабы получить биогаз согласно потребностям собственного хозяйства. Если поголовье скота небольшое, то подойдёт самая простая установка, которую легко изготовить из средств находящихся под рукой собственными руками.

Большим сельским хозяйствам, у которых есть постоянный источник большого числа сырья, лучше соорудить промышленную автоматизированную биогазовую систему. В данном варианте не выйдет обойтись без вовлечения экспертов, которые разработают проект и смонтируют установку профессионально.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

На схеме воочию показано, как работает заводской автоматический комплекс по получению биогаза. Строительство подобных объемов можно организовать сразу нескольким сельским хозяйствам, размещенным рядом (+)

Сейчас есть десятки компаний, которые могут порекомендовать много вариантов: от готовых решений, до разработки собственного проекта. С целью удешевления строительства можно скооперироваться с смежными хозяйствами (если такие есть рядом) и соорудить одну на всех установку для получения биогаза.

Нужно учитывать, что для постройки даже не очень большой установки стоит оформить подходящие документы, сделать инновационную схему, план локации оборудования и вентиляции (если оборудование монтируется в помещении), пройти процедуры согласования с СЭС, пожарной и газовой инспекцией.

Мини-завод по изготовлению газа на покрытие потребностей маленького приватного хозяйства можно выполнить своими силами, смотря на конструкцию и специфику устройства установок, выпускаемых в очень большом масштабе.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

Конструкции установок для переработки навоза и растительной органики в биогаз не выделяются сложностью. Выпущенный промышленностью оригинал вполне подходит в виде шаблона для строения своего мини-завода

Самостоятельным мастерам, решившим заняться сооружением своей установки, нужно запастись емкостью для воды, канализационными либо водопроводными трубами из пластика, угловыми отводами, уплотнителями и баллоном для хранения полученного в установке газа.

Особенности конструкции биогазовой системы

Настоящаяя биогазовая установка собой представляет непростую систему, которая состоит из:

  1. Биореактора, где течет процесс гниения навоза;
  2. Автоматической системы подачи отходов органики;
  3. Приспособления для смешивания биомассы;
  4. Оборудования для поддержки хорошего режима температур;
  5. Газгольдера – емкости для хранения газа;
  6. Приемника отработанных твёрдых отходов.

Все перечисленные выше детали ставятся в промышленные установки, работающие в режиме автомат. Домашние реакторы, в основном, имеют более упрощенную конструкцию.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

На схеме показаны ключевые составляющие автоматизированной биогазовой системы. Объем реактора зависит от суточного поступления органического сырья. Для настоящего функционирования установки реактор обязан быть заполнен на две трети объема

Рабочий принцип установки для изготовления биогаза

Ключевым элементом системы считается биореактор. Есть пару вариантов его выполнения, основное – обеспечить герметичность конструкции и убрать попадание   кислорода. Он может быть сделан в виде железной емкости разной формы (чаще цилиндрической), находящейся на поверхности. Часто для этого применяются 50-ти кубовые пустые топливные цистерны.

Можно купить уже готовые емкости разборной конструкции. Их преимущество – возможность быстрой разборки, и если понадобится – перевозки в иное место. Промышленные поверхностные установки лучше всего использовать в больших хозяйствах, в которых есть постоянный приток большого числа органического сырья.

Для маленьких подворий лучше подходит вариант подземного локации резервуара. Поземный бункер выстраивается из кирпича либо бетона. Можно закопать в землю готовые емкости, к примеру, бочки из металла, нержавейки или ПВХ. Возможно также их поверхностное расположение на улице или в намерено отведеном помещении с прекрасной вентиляцией.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

Для производства установки по изготовлению биогаза можно купить уже готовые емкости из поливинилхлорида и установить их в помещении, оборудованном вентиляционной системой

Неважно от того, где и как размещается реактор, он снабжается бункером для загрузки навоза. Перед тем как загрузить сырье, оно должно пройти подготовительную подготовку: его делают мельче на фракции не более 0,7 мм и разбавляют водой. В совершенстве влажность субстрата обязана быть около 90%.

Автоматические установки промышленного типа оборудуются системой сырьевой подачи, включающей приемник, в котором смесь доводится до нужного увлажнения, трубопровод для водоподачи и насосную установку для перекачки массы в биореактор.

В домашних установках для подготовки субстрата применяются некоторые емкости, где отходы  измельчаются и мешаются между собой с водой. Потом масса загружается в приемный отсек. В реакторах, размещенных под землей, бункер для приема субстрата выводится наружу, подготовленная смесь самостоятельно по трубопроводу поступает в камеру для брожения.

Если реактор размещен на земле или в помещении, входная труба с приемным устройством могут размещаться в нижней боковой части емкости. Возможно также трубу вывести в верхнюю часть, а на ее горловину одеть раструб. В данном варианте биомассу придется подавать с помощью насоса.

В биореакторе также нужно предусматривать отверстие для выхода, которое выполняют почти что на дне емкости с другой стороны от входного бункера. При подземном размещении выходная труба ставится косо вверх и ведет в приемник для отходов, по форме которая напоминает ящик квадратной формы. Его верхний краешек дожжен находиться пониже уровня входного отверстия.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

Входная и выходные трубы размещаются косо вверх на различных сторонах емкости, при этом компенсирующая емкость, в которую поступают отходы, должна быть меньше приемного бункера

Процесс течет так: входной бункер принимает новую партию субстрата, которая течет в реактор, одновременно такое же кол-во отработанного шлама по трубе подымается в приемник для отходов, откуда он в последующем вычерпывается и применяется в качестве очень хорошего биоудобрения.

Хранение биогаза выполняется в газгольдере. Очень часто он находится прямо на крыше реактора и имеет купольную форму или конуса. Он делается из кровельного железа, а потом, дабы устранить процессы которые связаны с коррозией, красится несколькими слоями краски на масляной основе. В промышленных установках, которые расчитаны на получение большого числа газа, газгольдер часто исполняется в виде отдельно стоящего резервуара, объединенного с реактором трубопроводом.

Газ, получившийся в результате брожения, не подойдет для применения, потому как в нем содержится огромное количество паров воды, и в подобном виде он не будет гореть. Дабы почистить его от фракций воды, газ пропускают через водяной замок. Для этого из газгольдера выводится труба, по которой биогаз поступает в емкость с водой, а уже оттуда он по пластиковой или железной трубе подается потребителям.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

Установочная схема, расположившейся под землей. Входное и отверстия для выхода должны размещаться на разных сторонах емкости. Над реактором находится сифон, через который для осушения пропускается получившийся газ

В большинстве случаев для хранения газа применяются специализированные мешки-газгольдеры, сделанные из поливинилхлорида. Мешки помещаются рядом с установкой и потихоньку заполняются газом. По мере наполнения, пластичный материал раздувается, и объем мешков становится больше, давая возможность если понадобится на время сберечь приличное количество итогового продукта.

Условия результативной работы биореактора

Для результативной работы установки и интенсивного выделения биогаза нужно  одинаковое брожение органического субстрата. Смесь должна быть в регулярном движении. В другом случае на ней появится корка, процесс гниения замедляется, в итоге газа выходит меньше, чем с самого начала рассчитано.

Дабы обеспечить активное смешивание биомассы, в верхней или боковой части стандартного реактора ставятся мешалки погружного или наклонного вида, оснащенные электрическим приводом. В установках кустарного вида смешивание выполняется механическим способом с помощью устройства, напоминающего бытовой миксер. Им можно управлять ручным способом или снабдить электрическим приводом.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

При вертикальном расположении реактора рукоять мешалки выводится в верхнюю часть установки. Если емкость поставлена в горизонтальном положении, шнек также размещается в горизонтальном положении, и ручка находится с боковой стороны биореактора (+)

Одним из очень важных требований для получения биогаза считается поддержание в реакторе нужного режима температур. Обогрев может выполняться несколькими вариантами. В неподвижных установках используются автоматические системы подогрева, которые включаются в работу при падении температуры ниже заданного уровня, и отключаются при наборе нужного режима температур.

Для обогревания можно применять котлы газовые, воплощать в жизнь прямой нагрев работающими от электричества приборами отопления, или встроить в основу емкости ТЕН. Дабы сделать меньше теплопотери рекомендуется вокруг реактора построить не очень большой каркас со слоем стекловаты или укрыть установку тепловой изоляцией. Хорошими свойствами теплоизоляции владеет пенопласт.

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

Дабы облагородить систему отопления биомассы, можно провести трубопровод от домового теплоснабжения, которое питается от реактора

Как определить необходимый объем реактора

Объем реактора устанавливается исходя из суточного количества навоза, производимого в обиходе. Также нужно брать во внимание вид сырья, режим температур и время брожения. Дабы установка полностью работала, емкость заполняется на 85-90% объема, как минимум 10% обязано остаться свободным для выхода газа.

Процесс гниения органики в мезофильной установке при средней температуре 35 градусов продолжается от 12 суток, после этого ферментированные останки вынимаются, и реактор заполняется новой порцией субстрата. Потому как перед отправкой в реактор отходы разбавляются водой до 90%, то кол-во жидкости также необходимо брать во внимание при подсчете суточной загрузки.

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

Строительство подземного строения

Сейчас побеседуем о самой простой установке, позволяющей получить биогаз в бытовых условиях с минимальными расходами. Рассмотрим строительство подземной установки. Дабы ее сделать необходимо вырыть яму, ее основание и стены заливаются армированным бетоном из керамзита. С разных сторон камеры выводятся входное и отверстия для выхода, куда устанавливаются наклонные трубы для подачи субстрата и откачки отработанного шлама.

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

биогаз, навоз, устройство, установка, производство, получения биогаза

Реактор обязан быть полноценно непроницаемым. Дабы убрать возможность проникания воздуха, емкость нужно покрывать слоем битумной гидрозащиты

Верхняя часть бункера – газгольдер имеет куполообразную или конусную форму. Она делается из листов из металла или кровельного железа. Можно тоже конструкцию окончить кладкой из кирпича, которая потом оббивается сеткой из стали и штукатурится. Сверху газгольдера необходимо сделать герметичный люк, вывести газовую трубу, проходящую через водяной замок и установить клапан для сброса газового давления.

Для смешивания субстрата можно оснащать установку системой дренажа, работающей по принципу барботажа. Для этого в середине конструкции вертикально зафиксируйте трубы из пластика, дабы их верхний краешек был выше слоя субстрата. Проделайте в них большое количество отверстий. Газ под давлением будет спускаться вниз, а поднимаясь вверх, пузыри газа будут смешивать находящуюся в емкости биомассу.

Если вы не хотите заниматься строительством бетонного бункера, можно приобрести готовую емкость из поливинилхлорида. Для теплосбережения ее необходимо обложить вокруг слоем тепловой изоляции – полистиролом вспененным. Днище ямы  заливается армированным бетоном слоем 10 см. Резервуары из ПВХ разрешается применять, если объем реактора не превышает 3 м3.

Нужное видео по теме

Как выполнить самую простейшую установку из обыкновенной бочки, вы узнаете, если взгляните видео:

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

Как происходит загрузка навоза в подземную установку показано в следующем ролике:

Установка по получению биогаза из навоза даст возможность неплохо сэкономить на оплате тепла и электрической энергии, и пустить на благое дело материал сделанный из органики, который в избытке есть в каждом фермерском хозяйстве. Перед тем как приступить к строительным работам, нужно все тщательно высчитать и приготовить.

Самый простой реактор можно выполнить за пару дней собственными руками, применяя подручные средства. Если хозяйство крупное, то рекомендуется приобрести готовую установку или обратиться к профессионалам.

Добавить комментарий