Як видобути біогаз у домашніх умовах. Як отримати біогаз із гною: огляд базових принципів та пристрої установки з виробництва Все про біогазові установки

Для власників великих фермерських господарств гостро стоїть питання у вигляді гною, пташиного посліду, останків тварин. Для вирішення проблеми можна використовувати спеціальні установки, призначені для отримання біогазу. Їх легко виготовити в домашніх умовах та експлуатувати протягом тривалого періоду з високим виходом готового до застосування продукту.

Що таке біогаз?

Біогазом називають речовину, що отримується з натуральної сировини у вигляді біомаси (гною, пташиного посліду) внаслідок її бродіння. У цей процес залучені різні бактерії, кожна з яких харчується продуктами життєдіяльності попередніх. Виділяють такі мікроорганізми, що беруть активну участь у процесі виробництва біогазу:

• гідролізні;
• кислотоутворюючі;
• метаноутворюючі.

Технологія отримання біогазу з готової біомаси полягає у стимуляції природних процесів. Бактеріям, що перебувають у гною, слід створити оптимальні умови для швидкого розмноження та ефективної переробки речовин. Для цього біологічну сировину поміщають у закритий від надходження кисню резервуар.

Після цього в роботу вступає група анаеробних бактерій. Вони дозволяють перетворити фосфор-, калій-і азотовмісні сполуки в чисті форми. Через війну переробки утворюється як біогаз, а й якісні схвалення. Вони ідеально підходять для сільськогосподарських потреб і ефективніші, ніж традиційний гній.

Екологічна цінність виробництва біогазу

Завдяки ефективній переробці біологічних відходів одержують цінне паливо. Налагодження цього процесу дозволяє запобігти викидам метану в атмосферу, які негативно впливають на навколишнє середовище. Ця сполука стимулює парниковий ефект у 21 раз сильніше, ніж вуглекислий газ. Метан може зберігатися в атмосфері протягом 12 років.

Для запобігання глобальному потеплінню, що є проблемою світового масштабу, необхідно обмежити надходження та розповсюдження цієї речовини у навколишнє середовище. Отримані у процесі переробки відходи є високоякісним схваленням. Його використання дозволяє знизити обсяг застосовуваних хімічних сполук. Синтетично виготовлені добрива забруднюють ґрунтові води та негативно позначаються на стані довкілля.

Що впливає продуктивність виробничого процесу?

При правильній організації виробничого процесуз випуску біогазу, із 1 куб. м органічної сировини одержують близько 2-3 куб. м чистого продукту. На його ефективність впливають багато факторів:

• Температура навколишнього середовища;
• рівень кислотності органічної сировини;
• вологість довкілля;
• кількість фосфору, азоту та вуглецю у вихідній біологічній масі;
• розмір часток гною або посліду;
• наявність речовин, що уповільнюють процес переробки;
• включення до складу біомаси стимулюючих добавок;
• частота подавання субстрату.

Список використаної сировини для виробництва біогазу

Отримання біогазу можливе не тільки з гною або пташиного посліду. Для виробництва екологічно чистого палива можна використовувати й іншу сировину:

• зернова барда;
• відходи від випуску соків;
• буряковий жом;
• відходи рибного чи м'ясного виробництва;
• пивна дробина;
• відходи молокозаводів;
• фекальні опади;
• побутові відходиорганічного походження;
• відходи від виробництва біодизеля із ріпаку.

Склад біологічного газу

Склад біогазу після проходження всіх наступний:

• 50-87% метану;
• 13-50% діоксиду вуглецю;
• домішки водню та сірководню.

Після очищення продукту від домішок одержують біометан. Він є аналогом, але має іншу природу походження. Для підвищення якості палива нормалізують вміст у його складі метану, який є основним джерелом енергії.

При розрахунку обсягів газів враховують температуру навколишнього середовища. При її підвищенні вихід продукту підвищується та знижується його калорійність. На властивості біогазу негативно впливає підвищення вологості повітря.

Сфера застосування біогазу

Виробництво біогазу грає значну роль як для збереження екології, а й забезпечує народне господарство паливом. Воно характеризується великою сферою застосування:

• використовується як сировина для виробництва електроенергії, автомобільного палива;
• задля забезпечення енергетичних потреб невеликих чи середніх підприємств;
• біогазові установки виконують роль очисних споруд, що дозволяє вирішити .

Технологія виробництва біогазу

Для виробництва біогазу слід вжити заходів, які дозволять прискорити процес природного розщеплення органічної маси. Перед поміщенням у герметичну ємність з обмеженим надходженням кисню природну сировину ретельно подрібнюють та змішують із певною кількістю води.

В результаті одержують вихідний субстрат. Наявність у його складі води необхідна для запобігання негативному впливу на бактерії, що може статися при попаданні речовин із навколишнього середовища. Без рідкої складової процес бродіння значно сповільнюється та знижує ефективність роботи всієї біоустановки.

Обладнання промислового типу для переробки органічної сировини додатково оснащується:

• пристроєм для підігріву субстрату;
• обладнанням для перемішування сировини;
• приладами контролю над кислотністю середовища.

Ці пристрої значно підвищують ефективність роботи біореакторів. Завдяки перемішування видаляється тверда кірка з поверхні біомаси, що збільшує кількість газу, що виділяється. Тривалість переробки органічної маси – близько 15 діб. За цей час вона розкладається лише на 25%. Максимальна кількість газу виділяється, коли ступінь розщеплення субстрату досягає 33%.

Технологія виготовлення біологічного газу має на увазі щоденне оновлення субстрату. Для цього 5% маси видаляють із біореактора, а на її місце укладають нову порцію сировини. Відпрацьований продукт використовується як схвалення.

Технологія виробництва біогазу в домашніх умовах

Виробництво біогазу в домашніх умовах відбувається за такою схемою:

1. Здійснюється подрібнення біологічної маси. Необхідно отримати частинки розмір яких не перевищує 10 мм.
2. Отримана маса ретельно перемішується із водою. На 1 кг сировини потрібно приблизно 700 мл рідкої складової. Вода, що використовується, повинна бути питною і не містити домішок.
3. Отриманим субстратом заповнюється весь резервуар, після чого закривається герметично.
4. Бажано кілька разів на добу ретельно перемішувати субстрат, що підвищить ефективність його переробки.
5. На 5 день виробничого процесу перевіряють наявність біогазу та поступово відкачують його у підготовлені балони за допомогою компресора. Періодичне видалення газоподібних продуктів обов'язкове. Їхнє накопичення призводить до збільшення тиску всередині резервуару, що негативно позначається на процесі розщеплення біологічної маси.
6. На 15 день виробництва частина субстрату видаляють і завантажують свіжу порцію біологічного матеріалу.

Для визначення необхідного обсягу ректора для переробки біомаси слід розрахувати кількість гною, що виробляється протягом доби. В обов'язковому порядку враховується вид сировини, що використовується, температурний режим, який буде підтримуватися в установці. Резервуар, що використовується, повинен заповнюватися на 85-90% від свого обсягу. 10%, що залишилися, необхідно для накопичення отриманого біологічного газу.

У обов'язковому порядку враховується тривалість циклу переробки. При підтримці температури +35°С вона становить 12 діб. Потрібно не забувати, що сировина перед відправкою в реактор розбавляється водою. Тому її враховують перед розрахунком обсягу резервуара.

Схема найпростішої біоустановки

Для виготовлення біогазу в домашніх умовах необхідно створити оптимальні умови для мікроорганізмів, які розщеплюватимуть біологічну масу. Насамперед бажано організувати підігрів генератора, що спричинить додаткові витрати.

• обсяг ємності для збереження відходів має бути не меншим за 1 куб. м;
• необхідно використовувати резервуар, що герметично закривається;
• утеплення бака з біомасою – обов'язкова умова ефективної роботи;
• резервуар можна заглибити у землю. Теплову ізоляцію встановлюють лише у верхній частині;
• в ємність монтується ручна мішалка. Її ручка виводиться назовні через герметичний вузол;
• передбачаються патрубки для навантаження/вивантаження сировини, забору біогазу.

Технологія виготовлення підземного реактора

Для виробництва біогазу можна встановити найпростішу установку, заглибивши її в ґрунт. Технологія виготовлення такого резервуару виглядає так:

1. Викопують котлован потрібного розміру. Його стінки заливають керамзитобетоном, який додатково армують.
2. З протилежних стінок бункера залишають отвори. У них встановлюють труби з деяким нахилом, щоб проводити закачування сировини та витягання відпрацьованого матеріалу.
3. Вихідний трубопровід діаметром 70 мм встановлюється майже біля самого дна. Інший його кінець встановлюється в резервуар, який відбуватиметься викачування відпрацьованого шламу. Рекомендується робити його прямокутним.
4. Трубопровід для подачі сировини розміщують на висоті 0,5 м щодо дна. Його рекомендований діаметр – 30-35 мм. Верх труби заводять окремий резервуар прийому підготовленого сировини.
5. Верхня частина біореактора повинна мати купольну або конусну форму. Її можна виготовити із звичайного покрівельного заліза чи інших металевих листів. Дозволяється зробити кришку резервуара за допомогою цегляної діжки. Для посилення її конструкції поверхню додатково оштукатурюють із встановленням арматурної сітки.
6. Зверху кришки резервуара роблю люк, який має герметично зачинятися. Через неї також виводять газовідвідний трубопровід. Додатково встановлюють клапан скидання тиску.
7. Для перемішування субстрату у резервуарі встановлюють кілька пластикових труб. Вони повинні бути занурені у біомасу. У трубах роблять безліч отворів, що дозволяє перемішувати сировину за допомогою рухомих бульбашок газу.

Розрахунок виходу біогазу

Вихід біологічного газу залежить від вмісту в сировині сухої речовини та її типу:

• з 1 т гною від великого рогатої худобиодержують 50-60 куб. м продукту із вмістом метану 60%;
• з 1 т відходів рослинного походження одержують 200-500 куб. м біогазу з концентрацією метану 70%;
• з 1 т жиру одержують 1300 куб. м газу із концентрацією метану 87%.

Для визначення ефективності виробництва проводять лабораторні випробування сировини, що використовується. Розраховується його склад, що впливає якісні характеристики біогазу.

Доброї доби всім! Ця посада продовжує тему альтернативної енергетики для вашого. У ньому я вам розповім про біогаз і його використання для обігріву житла та приготування їжі. Найбільш ця тема цікава фермерам, які мають доступ до різноманітної сировини для отримання цього виду палива. Давайте спочатку розберемося в тому, що таке біогаз і звідки він береться.

Звідки береться біогаз і що він складається?

Біогаз - горючий газ, що виникає як продукт життєдіяльності мікроорганізмів у живильному середовищі. Цим поживним середовищем може бути гній або силос, який закладається у спеціальний бункер. У цьому бункері, який називається реактором, і відбувається утворення біогазу. Всередині реактор буде влаштований так:

Для прискорення процесу бродіння біомаси необхідний підігрів. Для цього може бути використаний ТЕН або теплообмінник, підключений до будь-якого котла. Не можна забувати і про хорошу теплоізоляцію, щоб уникнути зайвих витрат енергії на підігрів. Крім підігріву, бродячу масу необхідно перемішувати. Без цього ККД установки може значно знижуватися. Перемішування може бути ручним чи механічним. Тут все залежить від бюджету або наявних технічних засобів. Найголовніше в реакторі – це обсяг! Маленький реактор просто фізично не здатний видати велику кількість газу.

Хімічний склад газу сильно залежить від того, які процеси протікають у реакторі. Найчастіше там відбувається процес метанового бродіння, у результаті якого утворюється газ із великим відсотковим вмістом метану. Але замість метанового бродіння цілком може відбуватися процес із утворенням водню. Але на мою думку, для звичайного споживача водень не потрібен, а може, навіть і небезпечний. Згадайте хоч би загибель дирижабля Гінденбург. Тепер давайте розберемося, з чого можна отримувати біогаз.

З чого можна отримувати біогаз?

Газ можна отримувати із різних видів біомаси. Давайте перерахую їх у вигляді списку:

• Відходи харчових виробництв це можуть бути відходи від вибою худоби або молочного виробництва. Підійдуть відходи від виробництва соняшникової чи бавовняної олії. Це далеко не повний список, але передачі суті достатньо. Цей вид сировини дає максимальний вміст метану в газі (доходить до 85%).
• Сільськогосподарські культури — для отримання газу деяких випадках вирощують спеціальні види рослин. Наприклад, для цього підійде силосна кукурудза чи морські водорості. Відсоток вмісту метану у газі тримається в районі 70%.
• Гній найчастіше застосовується на великих тваринницьких комплексах. Відсотковий вміст метану в газі, при використанні гною як сировини, зазвичай не перевищує 60%, а все інше це буде двоокис вуглецю і зовсім трохи сірководень і аміак.

Структурна схема установки для біогазу.

Для того щоб найкращим чиномрозуміти як працює установка для отримання біогазу давайте розглянемо наступний малюнок:

Пристрій біореактора було розглянуто вище, тому про нього не говоритимемо. Розглянемо інші складові установки:

• Приймач відходів - це якась ємність, у яку потрапляє сировину першому етапі. У ній сировина може змішуватися з водою та подрібнюватися.
• Насос (після приймача відходів) - фекальний насос, з якого біомаса перекачується всередину реактора.
• Котел - опалювальний котел на будь-якому паливі, призначений для обігріву біомаси всередині реактора.
• Насос (поряд із котлом) – циркуляційний насос.
• «Добрива» - ємність, в яку потрапляє бродячий мул. Він, як відомо, з контексту можна використовувати як добриво.
• Фільтр - пристрій, у якому відбувається доведення біогазу до кондиції. У фільтрі забираються зайві домішки газів та вологи.
• Компресор - здійснює стиснення газу.
• Газове сховище - герметична цистерна, в якій готовий до застосування газ може зберігатися як завгодно довго.

Біогаз для приватного будинку.

Багато власників невеликих ферм замислюються про використання біогазу для внутрішніх потреб. Але дізнавшись по-докладніше про те, як все це працює більшість залишає цю витівку. Пов'язано це з тим, що обладнання для переробки гною або силосу коштує величезних грошей, а вихід газу (залежно від сировини) може бути невеликим. Це, у свою чергу, робить установку обладнання невигідним. Зазвичай для приватних будинків фермерів встановлюють примітивні установки, що працюють на гною. Вони, найчастіше, здатні забезпечити газом лише кухню та малопотужний настінний газовий котел. При цьому на сам технологічний процесдоведеться витратити чимало енергії - на підігрів, перекачування, роботу компресора. Дорогі фільтри теж не можна виключати з поля зору.

Загалом, мораль тут така — що більше сама установка, то вигідніша її робота. А для домашніх умов це практично завжди неможливо. Але це не означає, що домашніх установок ніхто не робить. Пропоную вам переглянути наступне відео, щоб побачити як це виглядає з підручних матеріалів:

Резюме

Біогаз - чудовий спосіб корисної переробки органічних відходів. На виході виходить паливо і корисне добриво у вигляді мулу. Ця технологія працює тим ефективніше, чим більший обсяг сировини переробляється. Сучасні технологіїдозволяють серйозно збільшити вироблення газу за допомогою застосування спеціальних каталізаторів та мікроорганізмів. Головним мінусом цього є висока ціна одного кубометра. Для звичайних людей найчастіше набагато дешевше купувати газ у балонах, ніж робити установку з переробки відходів. Але, звичайно, з усіх правил є винятки, тому перед тим, як прийняти рішення про перехід на біогаз, варто порахувати ціну кубометра та терміни окупності. На цьому поки що все, пишіть питання в коментарях

Екологія споживання.Садиба: Чи вигідно виробляти біопаливо в домашніх умовах у малих кількостях в особистому підсобному господарстві? Якщо у вас є кілька металевих бочок та іншого залізного мотлоху, а також безодня вільного часу і ви не знаєте, як їм розпорядитися - так.

Припустимо, природного газу у вашому селі не було і не буде. А навіть якщо є, він коштує грошей. Хоча і на порядок дешевше, ніж руйнівне опалення електрикою та рідким паливом. Найближчий цех з виробництва пелет знаходиться в парі сотень кілометрів, везти накладно. Дрова купити щороку все складніше, та й топити ними клопітно. На цьому фоні дуже привабливо виглядає ідея отримувати дармовий біогаз на власному обійсті з бур'янів, курячого посліду, гною від улюбленої свинки або вмісту господарського нужника. Достатньо лише змайструвати біореактор! По телевізору розповідають, як економні німецькі фермери зігрівають себе «гною» і ніякий «Газпром» їм тепер не потрібен. Ось де справедлива приказка «з фекалій плівку зніме». Інтернет рясніє статтями та роликами на тему «біогаз з біомас» та «біогазова установка своїми руками». Але про практичне застосування технології у нас мало що відомо: про виробництво біогазу в домашніх умовах говорять усі, кому не ліньки, але конкретні прикладиу селі, так само, як і легендарний Е-Мобіль на дорозі, мало хто бачив живцем. Спробуємо розібратися, чому це так і якими є перспективи прогресивних біоенергетичних технологій на селі.

Що таке біогаз + трохи історії

Біогаз утворюється в результаті послідовного триступеневого розкладання (гідроліз, кислото- та метаноутворення) біомаси різними видамибактерій. Корисна горюча складова - метан, може бути також водень.

Процес бактеріального розкладання, у результаті якого утворюється горючий метан

Більшою чи меншою мірою горючі гази утворюються у процесі розкладання будь-яких залишків тваринного та рослинного походження.

Орієнтовний склад біогазу, конкретні пропорції складових залежать від застосовуваних сировини та технології

Люди здавна намагаються використати цей вид природного палива, у середньовічних хроніках містяться згадки про те, що жителі низинних районів нинішньої Німеччини ще тисячоліття тому отримували біогаз із рослини, що гниє, занурюючи в болотяну жижу шкіряні міхи. У темні середні віки і навіть освічені століття найбільш талановиті метеористи, завдяки спеціально підібраній дієті, які вміли пустити і вчасно підпалити багатий метановий flatus, викликали постійне захоплення публіки на веселих ярмаркових уявленнях. Промислові біогазові установки зі змінним успіхом почали будувати із середини XIX століття. У СРСР у 80-ті роки минулого століття була прийнята, але не реалізована держпрограма з розвитку галузі, хоча з десяток виробництв все ж таки запустили. За кордоном технологія отримання біогазу вдосконалюється просувається відносно активно, загальна кількість установок, що працюють, обчислюється десятками тисяч. У розвинених країнах (ЄЕС, США, Канада, Австралія) це високоавтоматизовані великі комплекси, що розвиваються (Китай, Індія) - напівкустарні біогазові установки для дому та невеликого селянського господарства.

Відсоткове співвідношення кількості біогазових установок у країнах Євросоюзу. Виразно видно, що технологія активно розвивається лише у Німеччині, причина – солідні державні дотації та податкові пільги

Яке застосування знаходить біогаз

Зрозуміло, що як паливо, раз він горить. Опалення виробничих та житлових будівель, генерація електроенергії, приготування їжі. Однак не все так просто, як показують у роликах, що розкидані по ютюбу. Біогаз повинен стабільно горіти в теплогенеруючих установках. Для цього параметри газового середовища необхідно привести до досить жорстких стандартів. Вміст метану має бути не нижче 65% (оптимум 90-95%), водень відсутній, водяні пари виведені, вуглекислий газ вилучений, складові, що залишилися, інертні до високих температур.

Використовувати біогаз «гноєво-тварини», не звільнений від смердючих домішок, у житлових будинках неможливо.

Нормований тиск - 12,5 бар, при значенні менше 8-10 бар автоматика у сучасних моделях опалювального обладнання та кухонного обладнання припиняє подачу газу. Дуже важливо, щоб характеристики газу, що надходить у теплогенератор, були стабільними. У разі стрибка тиску за межі норми спрацює клапан, включати назад доведеться вручну. Погано, якщо використовуються застарілі газові прилади, що не оснащені системою газ-контролю. В кращому разі може вийти з ладу пальник опалювального казана. Найгірший варіант - газ згасне, але його надходження не припиниться. А це вже загрожує трагедією. Узагальним сказане: характеристики біогазу необхідно привести до необхідних параметрів, а техніку безпеки дотримуватися неухильно. Спрощений технологічний ланцюжок отримання біогазу. Важливий етап - сепарація та газовідділення

Яку сировину використовують для отримання біогазу

Рослинна та тваринна сировина

• Рослина відмінно підходить для виробництва біогазу: зі свіжої трави можна отримати максимальний вихід палива - до 250 м3 на тонну сировини, вміст метану до 70%. Дещо менше, до 220 м3 можна отримати з кукурудзяного силосу, до 180 м3 з бурякового бадилля. Придатні будь-які зелені рослини, хороші водорості, сіно (100 м3 з тонни), але пускати цінні корми на паливо має сенс лише за їх явному надлишку. Невеликий вихід метану з жому, що утворюється при виготовленні соків, масел та біодизеля, а й матеріал дармовий. Нестача рослинної сировини – тривалий виробничий цикл, 1,5-2 місяці. Можна отримувати біогаз і з целюлози, інших рослинних відходів, що повільно розкладаються, але ефективність вкрай низька, метану утворюється мало, виробничий цикл дуже тривалий. На закінчення скажемо, що рослинна сировина обов'язково має бути дрібно подрібнена.
• Сировина тваринного походження: традиційні роги та копита, відходи молокозаводів, боєн та переробних підприємств також придатна і теж у подрібненому вигляді. Найбагатша "руда" - тваринні жири, вихід високоякісного біогазу з концентрацією метану до 87% досягає 1500 м3 на тонну. Тим не менш, тваринна сировина в дефіциті і, як правило, знаходять інше застосування.

Пальний газ із екскрементів

• Гній дешев і в багатьох господарствах є в достатку, проте вихід і якість біогазу значно нижчі, ніж з інших видів. Коров'ячі коржі і кінські яблучка можна використовувати в чистому вигляді, Ферментація починається відразу, вихід біогазу 60 м2 на тонну сировини з невисоким вмістом метану (до 60%). Виробничий цикл короткий, 10-15 днів. Свинячий гній та курячий послід токсичні – щоб корисні бактерії могли розвиватися, його змішують із рослинними відходами, силосом. Велику проблемупредставляють миючі склади, ПАР, які застосовуються при прибиранні тваринницьких приміщень. Разом з антибіотиками, які у великій кількості потрапляють у гній, вони пригнічують бактеріальне середовище та гальмують утворення метану. Не застосовувати дезінфікуючих засобів зовсім неможливо і агропідприємства, що вклали у виробництво газу з гною, змушені шукати компроміс між гігієною та контролем захворюваності тварин з одного боку та підтриманням продуктивності біореакторів з іншого.
• Людські екскременти, абсолютно безкоштовні, також підходять. Але використовувати звичайні каналізаційні стоки нерентабельно, надто мала концентрація фекалій та висока дезінфікуючих засобів, ПАР. Технологи стверджують, що їх можна було б використати лише у випадку, якщо в каналізацію надходитимуть «продукти» лише з унітазу за умови, що змив чаші здійснюється лише одним літром води (стандарт 4/8 л). І без миючих засобів, звичайно.

Додаткові вимоги до сировини

Серйозна проблема, з якою стикаються господарства, що встановили у себе сучасне обладнання для отримання біогазу - сировина не повинна містити твердих включень, що випадково потрапив у масу камінь, гайка, шматок дроту або дошка закупорить трубопровід, виведе з ладу дорогий фекальний насос або мішалку. Потрібно сказати, що наведені дані щодо максимального виходу газу із сировини відповідають ідеальним лабораторним умовам. Щоб наблизитись у реальному виробництві до цих цифр, необхідно дотриматись ряд умов: підтримувати необхідну температуру, періодично перемішувати дрібно подрібнену сировину, вносити добавки, що активізують ферментацію тощо. На кустарній установці, зібраній за рекомендаціями статей про «отримання біогазу своїми руками», тільки-но можна досягти 20% від максимального рівня, високотехнологічні установки дозволяють досягати значень у 60-95%.

Досить об'єктивні дані щодо максимального виходу біогазу для різних типівсировини

Пристрій біогазової установки

Чи вигідно займатися виробництвом біогазу

Ми вже згадували, що у розвинених країнах будують великі промислові установки, а розвиваються переважно дрібні, для невеликого господарства. Пояснимо, чому так:

Чи має сенс виробляти біопаливо в домашніх умовах

Чи вигідно виробляти біопаливо в домашніх умовах у малих кількостях в особистому підсобному господарстві? Якщо у вас є кілька металевих бочок та іншого залізного мотлоху, а також безодня вільного часу і ви не знаєте, як їм розпорядитися - так. Але економія, на жаль, мізерна. А вже вкладати гроші у високотехнологічне обладнання при невеликих обсягах надходження сировини та виробництва метану не має сенсу за жодного розкладу.

Черговий ролик вітчизняного Кулібіна

ПІДПИСУЙТЕСЯ на НАШ youtube каналЭконет.ру, що дозволяє дивитися онлайн, скачати з ютуб безкоштовно відео про оздоровлення, омолодження людини.

Ставте Лайки, ділитеся з ДРУЗЯМИ!

https://www.youtube.com/channel/UCXd71u0w04qcwk32c8kY2BA/videos

Без перемішування сировини та активації процесу ферментації вихід метану становитиме не більше 20% від можливого. Отже, у разі з 100 кг (завантаження бункера) добірної трави можна отримати 5 м3 газу не враховуючи стиску. І буде добре, якщо вміст метану перевищить 50% і не факт, що він горітиме в теплогенераторі. За твердженням автора, сировина завантажується щодня, тобто виробничий цикл у нього – одну добу. Насправді необхідний час – 60 діб. Кількість отриманого винахідником біогазу, що міститься в 50-літровому балоні, який він зміг заповнити, в морозну погоду для опалювального котла потужністю 15 кВт (житловий будинок близько 150 м2) вистачить на 2 хвилини.

Тим, кого можливість виробництва біогазу зацікавила, рекомендується уважно вивчити проблему, особливо з фінансової точки зору, з технічними питаннями звернутися до фахівців, які мають досвід подібних робіт. Дуже цінною буде практична інформація, отримана у тих господарствах, де біоенергетичні технології вже використовуються якийсь час. опубліковано

Вступ

Отримання біогазу метатенків та сільськогосподарських біогазових установок

Системи зберігання біогазу

Склад біогазу

Підготовка біогазу до використання

Основні напрямки та світові лідери використання біогазу

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

У світовій практиці газопостачання накопичено достатній досвід використання відновлюваних джерел енергії, зокрема енергії біомаси. Найбільш перспективним газоподібним паливом є біогаз, інтерес до використання якого в останні рокине тільки не зменшується, а й продовжує зростати. Під біогазами маються на увазі метановмісні гази, які утворюються при анаеробному розкладанні органічної біомаси. Залежно від джерела отримання біогазу поділяються на три основні види:

Газ метантенків, що отримується на міських очисних каналізаційних спорудах (БГ КОС);

Біогаз, який отримується в біогазових установках (БДУ) при зброджуванні відходів сільськогосподарських виробництв (БГ СГП);

Газ звалищ, що отримується на полігонах відходів, що містять органічні компоненти (БГ ТПВ).

У своїй роботі я розглянула технології отримання цих газів, їхній склад, методи підготовки біогазу до використання, а саме методи очищення від баластних речовин. Біогаз має широкий спектр використання, який я коротко розглянула у цій роботі.

Отримання біогазу метатенків та сільськогосподарських біогазових установок

За технічним виконанням біогазові установки поділяються на три системи: акумулятивну, періодичну, безперервну.

В акумулятивних системах передбачається зброджування в реакторах, які є одночасно і місцем зберігання збродженого гною (субстрату) до його вивантаження. Вихідний субстрат постійно подається до резервуару до його заповнення. Вивантаження збродженого субстрату проводиться один-два рази на рік у період внесення добрив у ґрунт. При цьому частина збродженого осаду спеціально залишається в реакторі і служить затравним матеріалом для наступного циклу зброджування. Обсяг сховища, поєднаного з біореактором, розраховується на повний обсяг видаленого з комплексу гною в міжпосівний період. Такі системи вимагають великих обсягів сховищ і використовуються дуже рідко.

Періодична система виробництва біогазу передбачає разове завантаження вихідного субстрату в реактор, подачу туди ж затравочного матеріалу та вивантаження збродженого продукту. Така система характеризується досить великою трудомісткістю, дуже нерівномірним виходом газу та вимагає наявності не менше двох реакторів, резервуару для накопичення вихідного гною та зберігання збродженого субстрату.

При безперервній схемі вихідний субстрат безперервно або через певні проміжки часу (1-10 разів на добу) завантажується в камеру зброджування, звідки одночасно видаляється така кількість збродженого осаду. Для інтенсифікації процесу зброджування в біореактор можуть вноситися різні добавки, що збільшують як швидкість реакції, а й вихід і якість газу. Сучасні біогазові установки розраховуються, як правило, на безперервний процес та виготовляються зі сталі, бетону, пластмас, цегли. Для теплоізоляції застосовуються скловолокно, скловата, комірчастий пластик.

За добовою продуктивністю існуючі біогазові системи та установки можна розділити на 3 типи:

малі – до 50 м 3 /сут;

середні – до 500 м 3 на добу;

великі - до 30 тис. м3/добу.

Метатенковые і сільськогосподарські біогазові установки немає принципових відмінностей, крім використовуваного субстрату. p align="justify"> Технологічна схема біогазової сільськогосподарської установки представлена ​​на рис. 1.

Відповідно до цієї схеми гній з тваринницького приміщення (1) надходить на копіювальну ємність (2), далі фекальним насосом (3) його завантажують в метантенк - ємність для анаеробного зброджування (4). Біогаз, що утворюється в процесі бродіння, надходить у газгольдер (5) і далі до споживача Для нагрівання гною до температури бродіння та підтримки теплового режимув метантенці застосовують теплообмінник (6), через який протікає гаряча вода, що нагрівається в котлі (7) Зброжений гній вивантажують у гноєсховище (8).

Рис.1. Узагальнена схема виробництва біогазу (сільськогосподарська біогазова

Біореактор має теплову ізоляцію, яка має стабільно підтримувати температурний режим зброджування та піддаватися швидкій заміні при виході з ладу. Обігрів біореактора здійснюється за допомогою розміщення по периметру стін теплообмінників у вигляді спіралі з труб, якими циркулює гаряча вода з початковою температурою 60-70 °С. Така низька температуратеплоносія прийнята, щоб уникнути загибелі метаноутворюючих мікроорганізмів і налипання частинок субстрату на теплообмінну поверхню, що може призвести до погіршення теплообміну. ​​У біореакторі також є пристрої для постійного перемішування гною. Надходження гною в метантенк регулюється так, щоб процес зброджування протікав рівномірно.

Під час зброджування в гною розвивається мікрофлора, яка послідовно руйнує органічні речовини до кислот, а останні під дією синтрофних та метанотворчих бактерій перетворюються на газоподібні продукти – метан та вуглекислоту.

У метантенках забезпечуються всі необхідні параметри процесу-температура (33-37º С) , концентрація органічних речовин, кислотність (6,8-7,4) та ін. :1. Деякі речовини, що містяться у вихідному субстраті, можуть пригнічувати метанове зброджування (табл. 1). Наприклад, курячий послід часто інгібує метанове зброджування надлишком NH3.

Таблиця 1

Інгібітори метанового зброджування

Біогаз, що отримується на полігонах ТПВ

Процес некерованого газоутворення на полігонах побутових та інших відходів, що містять велику частку органічних компонентів, можна розглядати як процес отримання газу, що містить метан, в акумулятивній системі, тривалість процесу до повного розкладання органічної частини тут набагато більша, ніж у метатенках.

У вітчизняній практиці системи утилізації біогазу на полігонах ТПВ поки не набули широкого поширення, тому при подальшому розгляді конструктивних особливостей систем збору та транспорту біогазу враховуватиметься закордонний досвід. Принципова схема однієї з таких систем на полігоні ТПВ представлена ​​на рис. 2. Система складається з двох основних частин: газозбірної мережі, що знаходиться під розрідженням, та розподільної мережі споживачів біогазу, що знаходиться під надмірним низьким або (рідше) середнім тиском.

Мал. 2. Влаштування системи дегазації полігонів ТПВ

Нижче наводяться визначення найважливіших елементів системи збирання газу на полігоні, що представлені на рис. 2, та вимоги до окремих елементів системи.

Газові колектори - це трубопроводи, прокладені у товщі відходів, у яких створюється розрідження. Як правило, вони виконуються або вертикально у вигляді газових свердловин, або горизонтально у вигляді перфорованих трубопроводів, проте на практиці застосовуються інші форми (резервуари, гравійні або щебеневі камери та ін.).

Під збірними газопроводами розуміються газопроводи, що є під розрідженням і які ведуть частини збірних колекторів. Для компенсації просадок вони мають гнучке приєднання до газового колектора, у вузлі приєднання розташовуються контрольно-вимірювальні прилади (для вимірювання тиску) та штуцери для відбору проб газу.

У газозбірному пункті поєднуються збірні газопроводи. Газозбірний пункт може бути виконаний у вигляді труби, резервуару і т. п. і розміщується в нижчій точці з метою забезпечення збору та відведення конденсату, що випадає. У газозбірному пункті розміщуються контрольно-вимірювальні прилади та пристрої автоматики.

Система відведення конденсату - це пристрій на газопроводі для збирання та відведення конденсату у нижчій точці системи трубопроводів. У зоні розрідження конденсат відводиться через сифони, в області надлишкового тиску - за допомогою конденсаторів, що регулюються. Конденсат можна відводити як у зоні розрідження, так і в зоні надлишкового тиску за допомогою охолоджуючого пристрою.

Всмоктуючим трубопроводом називають пряму ділянку трубопроводу перед нагнітальним пристроєм, тут також передбачаються контрольно-вимірювальні прилади та пристрої автоматики.

Нагнітальні пристрої (вентилятор, повітродувка тощо) служать для створення розрідження, необхідного для транспортування газу з тіла поховання або для створення надлишкового тиску при транспортуванні газу до місця використання (до факельної установки, системи утилізації тощо).

Компресорна установка служить підвищення надлишкового тиску газу.

У машинному відділенні розміщуються нагнітальні пристрої. Традиційними конструкціями є контейнери, металеві кожухи або невеликі будови (гаражі, блокові конструкції тощо). На великих установках газонагнітальні пристрої розташовуються в машинному залі, іноді можуть розміщуватися на відкритих майданчиках під навісом.

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 його видобутку використовували ще стародавньому 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 моментбіогазові 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 гниючий 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) побутовим приладам. 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), то йому необхідно забезпечити теплоізоляцію та підігрів субстрату. Перша умова досягається шляхом «укутування» бочки будь-яким матеріалом, що утеплює, або заглибленням в землю.

Що ж до підігріву, то тут можна розглядати самі 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 природного газута 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: