Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Содержание
  1. Вот почему так ценен навоз: производственная технология биогаза
  2. Как из органики образуется биогаз
  3. Преимущества и область использования биогаза
  4. Работа приспособления для получения биогаза
  5. Как добиться самой большой эффективности биогенератора
  6. Биогазовая установка
  7. Строительство строения для добычи биогаза под землёй
  8. Технология получения биогаза из навоза
  9. Применение биогаза
  10. Плюсы биотехнологий
  11. Технология получения биотоплива
  12. Расчет количества газа
  13. Создание установки для биогаза из навоза дома
  14. Производство биогаза из отходов органики как бизнес
  15. Биогаз из навоза – способы получения, плюсы технологии
  16. Что такое биометан
  17. Технология получения биотоплива
  18. Какие установки используют для получения биогаза
  19. Отходы биомассы после получения газа
  20. Применение в качестве удобрения
  21. Что можно подготовить из кальмаров: быстро и вкусно
  22. Условия получения и каллорийность биогаза
  23. Конструкция маленьких биогазовых установок
  24. Что такое биогаз и как он может применяться?
  25. Как работает биогазовая установка?
  26. Биогазовая установка для дома
  27. Получение биогаза
  28. На сколько хватает полученного биогаза?
  29. Единые правила
  30. Схема биогазовой установки
  31. Что можно перерабатывать
  32. Обозначение расположения
  33. Биореактор
  34. Сбор и отвод биогаза
  35. Приспособления для смешивания
  36. Подогревательная система и тепловая изоляция
  37. Состав биогаза.
  38. Микробиология биогаза.
  39. Классификация и характеристика сырья для ферментации биогаза.
  40. Расчет процесса метанового брожения (ферментации).
  41. Руководство по строительству бытового биогазового реактора.
  42. Биореактор и другое перерабатывающее оборудование навоза в биогаз: виды, рабочий принцип, востребованные модели
  43. Какие условия должна создавать биоустановка?
  44. Что собой представляет установка для изготовления биогаза?
  45. Оборудование дополнительного характера
  46. Рабочий принцип
  47. Как определить идеальные размеры?
  48. Бывают ли метантенки прочих конструкций?
  49. Изготовители и модели
  50. Можно ли сделать метантенк своими силами?
  51. Тематичные форумы
  52. Видео по теме
  53. Заключение

Вот почему так ценен навоз: производственная технология биогаза

Многие сельские хозяйства встречаются с трудностью утилизации навоза, требующей очень больших расходов. Чтобы обмотать это в собственную пользу, необходимо применять навоз для получения биогаза.

Новые технологии дают возможность получить и применять в качестве топлива биогаз из навоза.

Как из органики образуется биогаз

Биогаз не имеет цвета и запаха, это летучее вещество на 70 % состоит из метана. Если сопоставлять его с сетевым газом, то показатели качества биогаза очень близки.
Самым важным преимуществом считается хорошая теплотворная способность.

Тепловыделение 1 куб. м биогаза равно количеству выделяемого тепла при горении 1,5 кг угля.
Благодаря анаэробным бактериям, которые помогают разложению органического сырья, и выходит биогаз. Этим сырьем могут быть отходы крупного скота , свиней, птиц, растений.

Очень высокое содержание метана в курином помете в комбинировании с травой и листами. На другом месте свиной навоз с органическими добавками, тройку замыкает куриный помет и бумажная масса.
Чтобы активировать процесс, делаются прекрасные условия для деятельности бактерий.

Подобные условия обязаны быть приближены к настоящим, как в желудке животного, где нет кислорода и тепло.
Создав подобные условия, можно превратить навозную массу в ценное удобрение и экологическое горючее.

Получить биогаз можно при помощи герметичного редактора, куда не будет поступать воздух. В подобных условиях навозная масса будет прогуливаться и разлагаться на метан, углекислый газ и прочие газообразные вещества.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Биогаз из навоза можно получить при помощи герметичного редактора
Появившийся в результате газ подымается к верху установки, после этого его выкачивают.

Внизу остается органическое удобрение хорошего качества со всеми ценными веществами, однако без патогенных микроорганизмов.
Важный фактор во время получения биогаза – соблюдение конкретного режима температур.

Активация бактерий, которые принимают участие в процессе, происходит при температуре не меньше +30° С.
В навозе имеются мезофильные и термофильные бактерии. Для деятельности мезофильных бактерий требуется температура от +30° до +40° С. Чтобы поддерживать размножение термофильных бактерий, температура должна быть от +50° до +60° С.

Состав смеси и тип установки считаются главными определяющими времени переработки сырья. При применении установки первого типа, процесс продолжается от 12 до 30 суток.
В этом случае вырабатывается 2 л биологического топлива на 1 л полезной площади реактора.

Второй вариант установки намного дорогой, однако при его применении выработка конечного продукта происходит в течение 72 часов и превосходит по количеству в несколько раз.
Хотя термофильные установки более эффектно, но для поддерживания большой температуры в реакторе понадобятся высокие затраты.

Благодаря этому, основная часть фермеров предпочитают мезофильную установку.

Преимущества и область использования биогаза

Биогаз из навоза считается многообещающим источником возобновляемой энергии. Просматривается экологическая, финансовая и энергетическая выгода.
В РФ биогазовые установки пока не нашли массового использования, тогда как государства Европы ежегодно все больше развивают эту отрасль.

Выделяют важные преимущества:

  • продуктивная и экологическая сырьевая переработка;
  • предотвращение эрозии почвы;
  • получение на выходе полезных веществ, которые пригодятся в фермерском хозяйстве;
  • доступность сырья в деревне;
  • беспрерывное пополнение сырьевой базы;
  • получение дополнительного энергетического источника.

На фермерских угодьях всегда серьезно стоит вопрос об переработке отходов. Более всего данный вопрос беспокоит у тех, кто имеет большое хозяйство.

Ни одна установка по утилизации мусора не может превысить биогазовую. Данная установка не просто утилизирует мусор, но и применяет его для получения чистого и очень эффективного удобрения, создает биологическое горючее и энергию.

Огромной популярностью биогазовые установки пользуются среди жителей деревенской местности. Также их можно применять и в городе.

Работа приспособления для получения биогаза

Важный принцип работы установки по изготовлению биогаза – брожение. В результате получившийся биогаз, применяется, как и настоящий.

Например, с его помощью можно нагреть помещение или выработать электрическую энергию.
Таким газом можно заправить автомобиль, естественно, сначала его потребуется сжать.

Сам процесс выработки биогаза в биогазовой установке происходит поэтапно. На начальной стадии загружается сырье.

Для обеспечения самой большой эффективности, придерживаются конкретной влаги сырья. Самый лучший вариант – применение функции добавки воды.

После загрузки сырья в емкость, в расчете 1 к 8 к сырьевой базе добавляют воду и включают насос, благодаря которому все тщательно смешивается и становится гомогенным.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Процесс выработки биогаза из навоза
Дальше сырьевая масса, попадает в биореактор, при этом, продолжая перемешиваться.

Смешивание автоматично выключится после полной выгрузки сырья из емкости.
Гомогенная, смешанная с водой биологическая масса, попадает в биореактор через открывающийся технологичный люк.

Аналогичный герметичный люк есть и сверху биореактора. На нем размещены приборы, отслеживающие уровень биомассы, измеряющие давление биогаза и осуществляющие его отбор.

Чтобы не случился разрыв емкости, специализированный компресс автоматично может включаться или выключаться при увеличении давления. Также нагнетатель воздуха способствует откачке газа из биореактора в газгольдер.
Биореактор также оборудован элементом нагрева, который поддерживает необходимую для брожения температуру.

Потом биологическая масса попадает во вторую часть биореактора, где проходит хим. реакция. Все процессы происходят с постоянным перемешиванием биомассы, что исключает возможность образования плавающей корки, которая препятствует выходу биогаза.

Как только биологическая масса целиком перебродила, она попадает в выгрузочный сектор, где отсоединяется жидкое удобрение и остатки газа.

Как добиться самой большой эффективности биогенератора

Чтобы достигнуть самой большой рабочей эффективности биогенератора, брожение органической смеси должно быть одинаковым. Субстрат должен регулярно двигаться, так получится получить максимум газа.

Благодаря мешалкам погружного или наклонного вида, которые оснащены электрическим приводом, обеспечивается постоянное смешивание биомассы. Эти мешалки размещены вверху или с боковой стороны стандартного реактора.

В кустарных установках применяется устройство которое работает механически смешивания по типу бытового миксера. Он может быть ручным или работать от электрического привода.
Самое важное условие для эффектной добычи биогаза – соблюдение режима температур.

Обогрев может выполняться:

  • при помощи систем автоматизации подогрева. Они применяются в неподвижных установках. Если температура в реакторе падает ниже заданной, система автоматично включается. При достижении необходимой температуры система своими силами выключается;
  • при помощи котлов на газу – выполняется прямой нагрев с применением электроотопительных приборов или вмонтированных ТЕНОВ.

Слой стекловаты может стать прекрасным каркасом для реактора. Для утепления также подходят пенопласт.

Данные материалы смогут помочь сделать меньше теплопотери.

Биогазовая установка

Прежде чем начать делать биогазовую установку, следует выполнить расчеты. Когда скота мало, то предпочтение лучше отдать самой лёгкой установке.

Ее очень просто сделать своими руками.
Для крупного сельскохозяйственного объекта подойдёт промышленная автоматизированная биогазовая установка.

Чтобы ее сделать, необходимо привлечь профессиональных мастеров для проектной разработки и монтажа установки.
Сейчас есть множество компаний, которые предлагают готовый вариант биогазовой установки, или разработку собственного проекта. Некоторые для экономии соединяются, приобретая одну установку на несколько хозяйств.

Перед постройкой даже маленькой биогазовой установки потребуется собрать документацию:

  • технологическая схема;
  • пройти пожарную и газовую инспекцию;
  • разрешение от санэпидемстанции;
  • план расположения оборудования и вентиляции.

Если появится желание и возможностях, можно соорудить оборудование для изготовления биогаза своими силами. В виде основы подойдёт устройство, выпущенное промышленностью.

Строительство строения для добычи биогаза под землёй

Дома можно соорудить простейшую установку для добычи биогаза, минимизируя при этом расходы. Наиболее оптимальный вариант – подземная установка.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Строительство строения для добычи биогаза из навоза под землёй
Для начала необходимо вырыть яму, чтобы залить ее основание и стены используют армированный бетон из керамзита.

Потом нужно вывести входной и выходной проход с разных сторон камеры. Чтобы делать подачу биомассы и откачку отработанной массы, в проходы ставятся наклонные трубы.
Выходную наклонную трубу располагают фактически у дна бункера.

Для откачки отходов выполняется монтаж конца этой трубы в компенсирующую емкость. Эта емкость должна быть квадратной формы, а диаметр самой трубы 70 мм.
Диаметр трубы 25-35 см, благодаря которой выполняется подача субстрата, устанавливается в 50 см от дна.

Ее верхняя часть входит в отсек, где выполняется прием сырья.
Необходимо помнить и о герметичности реактора.

Чтобы избежать попадания воздуха, выполняется битумная гидрозащита.
Для производства верхней части бункера (газгольдера) применяют листы металла или железо для кровли. В большинстве случаев, газгольдер куполообразной или конусной формы.

В окончании, не будет лишним реализовать кладку из кирпича установки. Дальше выполняется обивка сеткой из стали и штукатурка.

Верхушку газгольдера можно обустроить непроницаемым люком. Потом вывести газоотводную трубу, которая проходит через водяной замок.

Дальше выполняется установка клапана, благодаря которому выполняется сброс давления.
Система дренажа (принцип барботажа) ставится для смешивания биомассы. Для ее оборудования потребуется зафиксировать трубы из пластика вертикально.

Верхний краешек данных труб должен находиться выше слоя субстрата. Потом в трубах необходимо сделать много дырок.

Из-за давления газ будет опускаться и подниматься. Благодаря подъему газа вверх, пузырьками газа будет выполняться смешивание биомассы.

При нежелании своими силами делать конструкцию из бетона, можно купить готовую из ПВХ. Дальше нужно побеспокоиться об обеспечении тепловой изоляции установки.

Наиболее соответствующий для этого материал – пенопласт.
Дно ямы (10 см) заливается армированным бетоном.

При объемах реактора менее чем 3*3 м, разрешается применение ПВХ резервуаров.
Там воочию показаны этапы производства биогаза из навоза.

Хотя на государственном уровне газодобыча из органического сырья пока не нашла большого применения, все же, среди обычных фермеров ежегодно возникает все больше почитателей устройств для получения биогаза.
Может быть уже через пару лет, производство биогаза выйдет на новый уровень и заинтересует огромную аудиторию граждан. Благодаря переработке навоза в биогаз не только можно получать полезные удобрения и заправить автомобиль, но и построить интересный бизнес, без ущерба для экологии.

Нефтяные ресурсы не бесконечны, а это означает, в перспективе люди, так или по другому, обратят собственное внимание на добычу биогаза и придут к тому, чтобы выполнить такое производство массовым.

Технология получения биогаза из навоза

Тут вы узнаете:

Эволюция биогазовых систем (Evolution of Biogas Systems)

Биогаз из навоза — новый экономный способ газоснабжения.

Если в обиходе большое количество крупного скота , то из навоза можно получить метан для газоснабжения дома. Производственные отходы — замечательное удобрение.

Применение биогаза

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Высокое содержание метана (около 70%) выполняет биологический газ горючим. Отходы, которые остаются после переработки сырья, можно применять для удобрения – они обладают замечательными характеристиками и абсолютно не опасны в биологическом смысле.

Возможности использования биогаза чрезвычайно широки. При помощи специализированных когенерационных установок его можно превращать в электричество и источник энергии тепла, при этом электро-ресурс подавать в общую сеть, а тепло применять для обогрева:

  • Строений производственного назначения;
  • Домов для жилья;
  • Помещений, где содержатся сельскохозяйственные животные.

Хорошим альтернативным вариантом, заслуживающим внимания, считается оригинальная технология, при которой показатели качества биологического газа доводятся до отметки природного. В данном варианте получившийся газовый продукт можно подать в сеть и успешно применять.Технология позволяет перевозить ресурс на большие расстояния, чтобы применять его в интересах потребителей.

Биологический газ в мировой энергетике

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Статистика говорит, что в мировой энергетике доля биологического газа, полученного из отходов производства в сельском хозяйстве, составляет практически 12%, хотя с самого начала идея его производства и применения не имела целью получение существенной коммерческой выгоды.
И по сей день значительный объем биологического сырья, применяющееся для получения энергии, не относится к категории коммерческих продуктов и официальной статистикой абсолютно не принимается во внимание.
Если говорить о государствах Евросоюза, то доля биоматериалов в энергетике в общем доходит до 3%, при этом:

Как расширить выход

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Так как изготовителями метана являются метаногены, то чтобы сделать больше выход газа, нужно создать максимально уютные условия для данных микроорганизмов.
Этого можно добиться лишь комплексно, влияя на все шаги от сбора и подготовки навоза до сброса отработанного материала и возможностей чистки газа.
Метаногены не могут успешно переваривать твёрдые части, благодаря этому навоз/помет, а еще иные органические вещества, например подстилка, скошенная трава и другие нужно максимально измельчать.
Чем меньше размер больших частей, а еще чем меньше их в процентном отношении содержание, тем побольше материала может быть переработано бактериями. Более того, особенно актуально большое количество воды, благодаря этому навоз или помет обязательно разводят при помощи воды до конкретной консистенции.
Должен быть соблюден баланс между метаногенами и бактериями, разлагающими органику на обычные составляющие, а именно расщепляющими жиры.

Если будет излишек метаногенов, то они быстренько выработают доступные питательные вещества, после этого их продуктивность резко упадет, зато возрастет активность гнилостных микроорганизмов, которые перерабатывают органику в гумус еще одним вариантом.

Если же будет излишек бактерий, разлагающих органику, то доля углекислого газа в биогазе резко возрастет, благодаря чему после чистки готового продукта будет ощутимо меньше.
В неподвижном состоянии содержание биореактора расслаивается по плотности, благодаря чему только часть метанообразующих микроорганизмов получает большое количество питания, благодаря этому нужно иногда смешивать помет/навоз в биореакторе.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Появляющийся в конце концов ил обладает более большой плотностью, чем раствор воды навоза, благодаря этому садится на дно, откуда его стоит удалять, чтобы высвободить место для новой партии экскрементов.

Очистка готового продукта понижает объем биогаза, зато резко увеличивает его теплотворную способность.

Чтобы не потерять готовый биогаз, его стоит закачивать в заблаговременно подготовленные хранилища (газгольдеры), из которых он потом будет поступать к потребителям.

Плюсы биотехнологий

Технология получения биологического топлива из самых разных природных источников не нова. Исследования в данной области начались еще в конце 18 столетия и удачно развивались в 19 веке.

Во времена СССР первая биоэнергетическая установка была создана в сороковых годах прошлого столетия.
Биотехнологии давно используются во многих государствах, но собственно сегодня они приобретают важное значение.

Вследствие ухудшения экологической обстановки на планете и большой цены источников энергии, многие устремляют собственные взоры в сторону экологически чистых источников энергии и тепла.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Технология переработки навоза в биогаз дает возможность сделать меньше кол-во вредных выбросов метана в атмосферу и получить еще один хороший 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 говорим о фермерских хозяйствах с большим и средним поголовьем, где в течении года появляются тонны зловонного и гниющего биологического материала.
Чтобы навоз превратился в хорошее удобрение, необходимы площади с конкретным режимом температур, а это лишние издержки. Благодаря этому многие фермеры складывают его, где придется, а потом вывозят на поля.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

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 составляющая 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 обстановку в экологическом плане, но и заставить его служить на пользу человека, извлекая при этом немалую пользу в плане экономии. В результате переработки навоза образуется биогаз, из которого потом можно получить тысячи кВт энергии, а производственные отходы собой представляют очень ценное анаэробное удобрение.

  • Организация системы по получению биогаза экономически обоснована для сельских хозяйств. Если сырье дают лишь две коровы, его лучше применять в качестве удобрения.
  • Получившийся благодаря переработке навоза газ обеспечит теплом и энергетикой. После чистки он может поставляться в плиту и котел, закачанный в баллон применяться электрическим генератором.
  • Конструктивно простейшую перерабатывающую установку очень просто построить своими руками. Главный орган ее — биореактор, который необходимо хорошо гидро- и утеплить.
  • Для тех, кто хочет уменьшить сроки строения системы, подойдёт полимерная емкость фабричного изготовления. При ее эксплуатации работают подобные принципы строения и изоляции.

Технология получения биотоплива

Все бактерии, которые принимают участие в образовании биогаза, являются анаэробными, другими словами кислород для деятельности им не требуется. Для этого строят полностью герметичные емкости для брожения, трубы для отвода которых также не дышат снаружи.
После заливки в резервуар сырьевой жидкости и увеличения температуры до необходимой величины бактерии начинают работу.

Начинает выделяться метан, который подымается с поверхности навозной жижи. Он направляется в особые подушки или резервуары, после этого проходит через фильтр и попадает в баллоны с газом.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Отработанная бактериями жидкость накапливается на дне, откуда ее иногда откачивают и также отсылают на хранение. После чего в резервуар закачивают новую порцию навоза.

Режим температур функционирования бактерий

Для переработки навоза в биогаз нужно создать подходящие рабочие условия бактерий. отдельные из них активизируются при температуре больше 30 градусов – мезофильные. При этом процесс идет очень медленно и первую продукцию можно получить по прошествии двух недель.

Термофильные бактерии работают при температуре от 50 до 70 градусов. Сроки получения биогаза из навоза уменьшаются до 3 дней.

При этом отходы собой представляют ферментированный шлам, который применяют на полях в качестве удобрения для культур сельского хозяйства. В шламе отсутствуют патогенные микроорганизмы, гельминты и сорняки, так как они погибают при влиянии больших температур.

Есть особенный вид термофильных бактерий, которые могут выжить в обстановке, нагретой до 90 градусов. Их добавляют в сырье, чтобы сделать быстрее процесс брожения.

Температурное уменьшение ведет к уменьшению активности термофильных или мезофильных бактерий. В приватных хозяйствах очень часто применяют мезофиллы, так как для них не надо специально нагревать жидкость и производство газа обойдется не очень дорого. Потом, когда будет получена первая партия газа, он может применяться для подогрева реактора с термофильными микроорганизмами.

Важно! Метаногены не переносят резких скачков температур, благодаря этому во время зимы их нужно содержать в тепле регулярно

Как приготовить сырье для заливки в реактор

Для изготовления биогаза из навоза не надо специально подсаживать микроорганизмы в жидкость, так как они уже находятся в экскрементах зверей. Необходимо только поддерживать режим температур и в срок подливать новый раствор навоза. Его нужно согласно правилам готовить.

Влажность раствора должна быть 90% (консистенция жидкой сметанки), благодаря этому сухие виды экскрементов для начала заливаются водой – кроличий помет, конский, овечий, козий. Свиной навоз в чистом виде не нуждается в разбавлении, так как содержит много мочи.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Другой этап – разбить твёрдые частицы навоза. Чем мельче будет фракция, тем лучше бактерии переработают смесь и тем больше газа выйдет на выходе. Для этого в установках используют мешалку, регулярно работающую.

Она понижает риск образования твёрдой корки на поверхности жидкости.
Для изготовления биогаза подойдут те виды навоза, которые имеют наивысшую кислотность.

Называют их еще по другому холодными – свиной и коровий. Снижение кислотности приостанавливает деятельность микроорганизмов, благодаря этому приходится следить перед началом, какое количество времени нужно, чтобы они полностью переработали объем резервуара.

Потом долить очередную дозу.

Технология чистки газа

При переработке навоза в биогаз выходит:

  • 70% метана;
  • 30% углекислого газа;
  • 1% примесей сероводорода и прочих летучих соединений.

Чтобы биогаз стал подходящим для применения в обиходе, его стоит почистить от примесей. С целью удаления сероводород используют особые фильтры.

А дело все в том, что летучие сероводородные соединения, растворяясь в водной массе, создают кислоту. Она способствует возникновению ржавчины на стенках труб или резервуара, если они сделаны из металла.

Высокое содержание углекислоты также требует чистки, но данный процесс более сложный. Дома очень простым и не дорогим способом чистки биогаза от примесей считается вода.

Процесс происходит в 2 этапа:

  • Получившийся газ сжимается под давлением 9 – 11 атмосфер.
  • Подается в водяной резервуар, где примеси растворяются в жидкости.

В очень больших масштабов для очищения используют известь или уголь активированный, а еще особые фильтры.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Как сделать меньше содержание влаги

Своими силами освободится от примесей воды в газе можно несколькими вариантами. Один из них – принцип самогонного аппарата. По холодной трубе газ направляется вверх.

Жидкость при этом конденсируется и течет вниз. Для этого трубу проводят под землёй, где температура по настоящему уменьшается.

По мере подъема, температура также подымается, и осушенный газ попадает в хранилище.
Другой вариант – водяной замок. После выхода газ поступает в емкость с водой и там очищается от примесей.

Подобный вариант именуется одноэтапным, когда при помощи воды биогаз чистят сразу от всех летучих веществ и влаги.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Принцип водяного замка

Расчет количества газа

В среднем, тонна навоза обеспечит владельца сотней кубов биогаза. Для того чтобы проссчитать кол-во получаемого биогаза, нужно помножить каждодневную массу навоза с каждого скота на кол-во зверей.

Естественно, разнообразные животные и птицы дают различное кол-во навоза:

  • птицы (первым делом, куры) – 150-170 г в течении дня
  • корова — 34-36 кг
  • коза – 900 – 1100 г
  • лошадь – 14-16 кг
  • овца – 900 – 1100 г
  • свинья – 4-6 кг

Навоз свиней и коров даёт приличное количество топлива. Кол-во выделяемого биогаза можно сделать больше, если прибавить в смесь просо, ботву свеклы, болотные растения, водоросли или кукурузу (наличие хлорофилла в биомассе делает лучше выделение метана).

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Создание установки для биогаза из навоза дома

Для конструирования установки по переработке навоза в биогаз вам нужно будет:

  • плотно закрывающая емкость (из металла, бетона, пластика) объемом не меньше одного кубометра;
  • крышка для реактора с непроницаемым узлом прохода для ручки мешалки;
  • теплоизоляционный материал днища (играет роль подогревательной системы);
  • ручная мешалка из материалов которые всегда под рукой (можно применять лопату или винтовой шнек);
  • отрезки трубы для подачи/вытяжки субстрата и для вывода биогаза.

В процессе строительства вам могут потребоваться дополнительные материалы: трубы, фильтры, клапаны. Все это можно найти в магазине строительных материалов.

Конструкция довольна проста, и вы сумеете улучшить ее по мере строительства.

Рекомендации по самодельному изготовлению

Самое основное правило – отсутствие кислорода в реакторе. При его наличии может случиться взрыв.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Для того чтобы крышку реактора не сорвало большим давлением, нужны противовесы, защитные прокладки между резервуарами и крышками.

Резервуар никогда не должен быть полностью полон. Лучше всего пятую часть его объема оставлять незаполненной.

На участке перед монтажем оборудование нужно:

  • выбрать правильно место (лучше всего, подальше от дома для жилья)
  • проссчитать повседневные объемы образуемого навоза
  • подобрать расположение для труб (отгрузочных, погрузочных, конденсирующих влагу)
  • определить место для отходов навоза
  • вырыть котлован
  • купить емкость для резервуара и зафиксировать ее на дне котлована
  • загерметизировать все стыковочные места
  • соорудить люк для осмотра реактора (между люком и реактором обязательно поставить прокладку)

Если установка происходит в холодном климате, то обязательно необходимо продумать способы её нагрева.
Последним этапом постройки считается проверка оборудования на герметичность.

Делаем установку из бочки из пластика

В качестве эксперимента можно попробовать сделать установку из обыкновенной бочки из пластика. Они выпускаются объемом от 100 до 200 литров.

Бочка будет служить реактором. Сделайте в ней два отверстия для входа и выхода патрубков.

Входное отверстие выполняется ближе к днищу, а выходное — сверху. Диаметр отверстий зависит от диаметра применяемых патрубков.

Трубы из пластика можно приобрести в магазине строительных материалов. Помещаем их в отверстия и надежно изолируем.

Для входа подойдёт труба с изгибом (с соединителем), а для выхода — короткая прямая трубка.

Роль резервуара для полученного биогаза отдается емкости меньшего объема. К примеру, можно взять ведро объемом от 20 л. Ведро крепится при помощи сантехнического клапана.

От него отводим трубку к металическому держателю с вентилем, откуда произойдет выпуск газа.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Не забывайте про тепловую изоляцию бочки. Ее можно обмотать ватой на минеральной основе, пенополиэтиленом или любым остальным материалом.

Намного лучше поставить бочку на солнечных лучах, чтобы сделать больше температуру в середине реактора. Засыпаем вовнутрь сырье в пропорции 0,7 л воды на 1 кг навоза. Ставим любую подходящую емкость для отвода шлама, устанавливаем сверху ведро и ждем брожения.

Ждем около 20 дней первой партии собственного домашнего биогаза. Не забывайте, что перед применением метан необходимо почистить от двуокиси углерода.

С такой задачей управится специализированный фильтр, который реализуется в магазине как «фильтр для очищения сжатого воздуха, углекислого газа и пара».

Биогаз из навоза собственными руками: строим подземную установку

Очередной простой способ построить свою установку по переработке навоза в биогаз — построить подземную систему. Для начала нужно вырыть яму объемом не меньше одного кубометра.

Ее Дно и стенки заливаются бетоном из керамзита. С стен противоположных друг другу выводится по одной трубе для подачи биомассы и выведения шлама. Выходная труба должна находиться ближе к днищу, а входная — на 50 см выше дна.

Конец выходной трубы подводится к емкости для отходов. Конец входной трубы должен быть размещен поэтому, чтобы вам было комфортно закачивать через него новое сырье.

Основное устройство и принцип работы биогазовых установок своими руками

Верхняя часть этого «бункера» собой представляет газгольдер куполообразной или конической формы. Его легче всего сделать из листов из металла или кладки из кирпича.

На верхушке газгольдера устанавливается герметичный люк и газовая труба с водяным замком.

Рекомендуем учесть наличие подобной очень важной детали, как клапан для сброса давления.

Он обеспечит безопасность во время работы с установкой и будет поддерживать подходящее давление в середине реактора.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Смешивание субстрата в данной установке выполняется по принципу барботажа. Для этого берите несколько труб из пластика и проделайте в них чем побольше дырочек. После чего зафиксируйте трубы в середине реактора вертикально.

Когда газ будет подниматься вверх, он будет испускать пузыри, которые на выходе начнут бурлить в субстрате, таким образом его перемешивая.

Отходы биомассы после получения газа

Образуемый после нагревания навоза шлам используют везде в фермерском хозяйстве в виде удобрений.
Образуемый углекислый газ в большинстве случаев стремятся почистить, однако при растворении его в водной массе выходит полезная жидкость.

Производство биогаза из отходов органики как бизнес

Начать деятельность, которая имеет отношение к экологически чистым источникам энергии, может даже новичок в области бизнеса. Для этого необходимо либо иметь свое сельское хозяйство, либо начать сотрудничать с фермами и постоянно получать от них навоз.

Установкой биореактора можно заняться своими руками или обратиться с просьбой о помощи к профессионалам. После чего остается только наладить сбыт готового альтернативного топлива и удобрений.

В данном варианте все расходы быстро оправдаются и данный бизнес начнет приносить солидный доход. Более того, работая в области экологически чистых источников энергии, бизнесмен будет получать надбавку при выполнении электрической энергии на оптовом рынке.

Биогаз из навоза – способы получения, плюсы технологии

Технология это не новая. Она начала формироваться еще в восемнадцатом веке, когда Ян Гельмонт – химик – обнаружил, что навоз выделяет газы, которые могут к возгоранию.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Его исследования продолжил Алессандро Вольта и Хэмфри Деви, которые нашли в смеси газа метан. В конце 19 столетия в Англии биогаз из навоза применяли в уличных фонарях.

В середина 20 века были обнаружены бактерии, которые делают метан и его предшественников.
А дело все в том, что в навозе по очереди работают 3 группы микроорганизмов, которые питаются продуктами деятельности предыдущих бактерий. Первыми начинают работу ацетогенные бактерии, которые разводят углеводы, белки и жиры в навозной жиже.

Дальше происходит гидролизное окисление под действием гетероацетогенных микроорганизмов, из-за чего появляются вещества, которые считаются питательной средой для метанобразующих бактерий.
После переработки анаэробными микроорганизмами питательного запаса образуется метан, вода и диоксид углерода.

Благодаря наличию воды биогаз на этой стадии не способен гореть – ему необходима очистка, благодаря этому его пропускают через очистительные канализационные сооружения.

Что такое биометан

Газ, получившийся в результате разложения навозной биомассы, считается аналогом газа. Он практически в несколько раз легче воздуха, благодаря этому всегда подымается вверх.

Этим поясняется производственная технология искусственным методом: вверху оставляют пустое пространство, чтобы вещество могло выделяться и собираться, откуда его потом выкачивают насосами для применения в своих нуждах.
Метан максимально влияет на появление парникового эффекта – намного больше, чем углекислый газ – в 21 раз.

Благодаря этому, технология переработки навоза – не только выгодный, но и экологичный способ утилизации отходов животноводства.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Биометан применяют для следующих потребностей:

  • приготовления пищи;
  • в двигателях внутреннего сгорания автомобилей;
  • для отапливания личного дома.

Биогаз выделяет немалое количество тепла. 1 метр кубический эквивалентен сгоранию 1,5 кг каменного угля.

Как получают биометан

Получить его не только можно из навоза, но и водорослей, растительной массы, жира и прочих зверей отходов, остатков переработки сырья рыбных цехов. В зависимости от качества начального материала, его энергетической емкости, зависит конечный выход смеси газа.
Минимально получают от 50 кубов газа с тонны навоза крупного скота . Максимально – 1 300 кубов после переработки животного жира.

Содержание метана при этом – до 90%.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Один из видов биологического газа – свалочный. Он образуется при разложении мусора на загородных свалках.

На Западе есть уже оборудование, которое перерабатывает отходы населения и воплощает их в горючее. Как вид бизнеса – это неограниченные ресурсы.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Под его сырьевую базу попадают:

  • пищевая промышленность;
  • животноводство;
  • птицеводство;
  • рыбный промысел и перерабатывающие комбинаты;
  • молокозаводы;
  • производство алкогольных и слабоалкогольных напитков.

Любая промышленность вынуждена перерабатывать собственные отходы – это не дешево и невыгодно. Дома с помощью маленькой самодельной установки решить можно одновременно несколько проблем: бесплатное домашнее отопление, удобрение участка земли очень качественным питательным веществом, оставшимся от переработки навоза, освобождение места и отсутствие ароматов.

Технология получения биотоплива

Все бактерии, которые принимают участие в образовании биогаза, являются анаэробными, другими словами кислород для деятельности им не требуется. Для этого строят полностью герметичные емкости для брожения, трубы для отвода которых также не дышат снаружи.

После заливки в резервуар сырьевой жидкости и увеличения температуры до необходимой величины бактерии начинают работу. Начинает выделяться метан, который подымается с поверхности навозной жижи.

Он направляется в особые подушки или резервуары, после этого проходит через фильтр и попадает в баллоны с газом.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Отработанная бактериями жидкость накапливается на дне, откуда ее иногда откачивают и также отсылают на хранение. После чего в резервуар закачивают новую порцию навоза.

Режим температур функционирования бактерий

Для переработки навоза в биогаз нужно создать подходящие рабочие условия бактерий. отдельные из них активизируются при температуре больше 30 градусов – мезофильные. При этом процесс идет очень медленно и первую продукцию можно получить по прошествии двух недель.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Термофильные бактерии работают при температуре от 50 до 70 градусов. Сроки получения биогаза из навоза уменьшаются до 3 дней.

При этом отходы собой представляют ферментированный шлам, который применяют на полях в качестве удобрения для культур сельского хозяйства. В шламе отсутствуют патогенные микроорганизмы, гельминты и сорняки, так как они погибают при влиянии больших температур.

Есть особенный вид термофильных бактерий, которые могут выжить в обстановке, нагретой до 90 градусов. Их добавляют в сырье, чтобы сделать быстрее процесс брожения.
Температурное уменьшение ведет к уменьшению активности термофильных или мезофильных бактерий.

В приватных хозяйствах очень часто применяют мезофиллы, так как для них не надо специально нагревать жидкость и производство газа обойдется не очень дорого. Потом, когда будет получена первая партия газа, он может применяться для подогрева реактора с термофильными микроорганизмами.

Как приготовить сырье для заливки в реактор

Для изготовления биогаза из навоза не надо специально подсаживать микроорганизмы в жидкость, так как они уже находятся в экскрементах зверей. Необходимо только поддерживать режим температур и в срок подливать новый раствор навоза.

Его нужно согласно правилам готовить.
Влажность раствора должна быть 90% (консистенция жидкой сметанки), благодаря этому сухие виды экскрементов для начала заливаются водой – кроличий помет, конский, овечий, козий.

Свиной навоз в чистом виде не нуждается в разбавлении, так как содержит много мочи.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Другой этап – разбить твёрдые частицы навоза. Чем мельче будет фракция, тем лучше бактерии переработают смесь и тем больше газа выйдет на выходе. Для этого в установках используют мешалку, регулярно работающую.

Она понижает риск образования твёрдой корки на поверхности жидкости.
Для изготовления биогаза подойдут те виды навоза, которые имеют наивысшую кислотность. Называют их еще по другому холодными – свиной и коровий.

Снижение кислотности приостанавливает деятельность микроорганизмов, благодаря этому приходится следить перед началом, какое количество времени нужно, чтобы они полностью переработали объем резервуара. Потом долить очередную дозу.

Технология чистки газа

При переработке навоза в биогаз выходит:

  • 70% метана;
  • 30% углекислого газа;
  • 1% примесей сероводорода и прочих летучих соединений.

Чтобы биогаз стал подходящим для применения в обиходе, его стоит почистить от примесей. С целью удаления сероводород используют особые фильтры.

А дело все в том, что летучие сероводородные соединения, растворяясь в водной массе, создают кислоту. Она способствует возникновению ржавчины на стенках труб или резервуара, если они сделаны из металла.
Высокое содержание углекислоты также требует чистки, но данный процесс более сложный.

Дома очень простым и не дорогим способом чистки биогаза от примесей считается вода. Процесс происходит в 2 этапа:

  • Получившийся газ сжимается под давлением 9 – 11 атмосфер.
  • Подается в водяной резервуар, где примеси растворяются в жидкости.

В очень больших масштабов для очищения используют известь или уголь активированный, а еще особые фильтры.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Как сделать меньше содержание влаги

Своими силами освободится от примесей воды в газе можно несколькими вариантами. Один из них – принцип самогонного аппарата.

По холодной трубе газ направляется вверх. Жидкость при этом конденсируется и течет вниз.

Для этого трубу проводят под землёй, где температура по настоящему уменьшается. По мере подъема, температура также подымается, и осушенный газ попадает в хранилище.
Другой вариант – водяной замок.

После выхода газ поступает в емкость с водой и там очищается от примесей. Подобный вариант именуется одноэтапным, когда при помощи воды биогаз чистят сразу от всех летучих веществ и влаги.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Принцип водяного замка

Какие установки используют для получения биогаза

Если установку предполагается расположить вблизи фермы, то прекрасным вариантом будет разборная конструкция, которую легко перевезти в иное место. Важный элемент установки – биореактор, в который заливается сырье и происходит процесс брожения.

На больших фирмах применяют цистерны объемом 50 метров кубических.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

В приватных хозяйствах возводят подземные резервуары в качестве биореактора. Их выкладывают из кирпича в подготовленную яму и обмазывают цементом.

Бетон увеличивает уровень безопасности конструкции и препятствует попаданию воздуха. Объем зависит от того, сколько сырья в течении дня получают с домашних четвероногих.
Поверхностные системы также востребованы дома.

Если появится желание установку можно разобрать и перенести в иное место, в отличии от стационарного подземного реактора. В качестве цистерны применяют пластиковые, железные или ПВХ бочки.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

По типу управления имеются:

  • автоматизированные станции, в которых долив и откачка отработанного сырья выполняется без человеческого участия;
  • механичные, где общий процесс находится под контролем вручную.

Дома лучше всего применять электрические измельчители навоза, а еще мешалки, которые будут контролировать процесс образования корки.
С применением насоса можно сделать легче освобождение резервуара, в который попадают отходы после брожения.

Некоторые умельцы-кустари используют насосы для откачки газа из подушек (к примеру, автомобильных камер) в очистительное канализационное сооружение.

Схема самодельной установки для получения биогаза из навоза

Перед сооружением биогазовой установки у себя на участке нужно познакомиться с возможный опасностью, которая может взорвать реактор. Важное условие – отсутствие кислорода.
Метан – это взрывоопасный газ и он может загораться, однако для этого его стоит нагреть выше 500 градусов.

Если биогаз смешается с воздухом, появится лишнее давление, которое разорвет реактор. Бетонный может лопнуть и будет не подходит для последующего применения.
Видео: Биогаз из птичьего помета


Чтобы давление не сорвало крышку, используют противовес, защитную прокладку между крышкой и резервуаром. Емкость наполняют не до конца – обязано остаться как минимум 10% объема для выхода газа.

Лучше – 20%.
Итак, чтобы выполнить у себя на участке биореактор со всеми устройствами, нужно:

  • Хорошо подобрать место, чтобы оно расположилось подальше от жилья (мало ли что).
  • Проссчитать предположительное кол-во навоза, которое каждый день предоставляют животные. Как считать – читать ниже.
  • Определиться, где провести загрузочную и отгрузочную трубу, а еще трубу для конденсации влаги в получившемся газе.
  • Определиться с местом расположения резервуара для отходов (по умолчанию удобрения).
  • Вырыть котлован, исходя из расчетов количества сырья.
  • Подобрать емкость, которая будет служить резервуаром для навоза и установить ее в котлован. Если предполагается бетонный реактор, тогда дно котлована заливают при помощи бетона, стенки ложатся кирпичом и штукатурятся раствором бетона. После чего нужно дать время высохнуть.
  • Стыковки между реактором и трубами также покрываются герметиком на шаге закладки резервуара.
  • Оборудовать люк для осмотра реактора. Между ним ставится герметическая прокладка.

Если климат холодный, то перед заливкой бетоном или установкой пластикового резервуара продумывают способы его обогрева. Это могут быть приборы с нагревательной функцией или лента, применяемая в технологии «пол с подогревом».

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

В конце работ проверить реактор на герметичность.

Расчет количества газа

Из одной тонны навоза можно получить приблизительно 100 метров кубических газа. Вопрос – сколько помета дают животные которые живут дома в день:

  • курица – 165 г в день;
  • корова – 35 кг;
  • коза – 1 кг;
  • конь – 15 кг;
  • овца – 1 кг;
  • свинья – 5 кг.

Помножить данные показатели на кол-во голов и выйдет суточная доза экскрементов, подлежащих переработке.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Больше газа получают от коров и свиней. Если прибавить в смесь такие энергетически мощные растения как кукуруза, свекольная ботва, просо, то кол-во биогаза становится больше. Большой потенциал у болотных растений и водорослей.

Наивысший – у отходов мясоперабатывающих комбинатов. Если такие хозяйства есть неподалеку, то можно скооперироваться и установить один реактор на всех.

Сроки окупаемости биореактора 1 – 2 года.

Отходы биомассы после получения газа

После переработки навоза в реакторе побочным продуктом считается биошлам. При анаэробной переработке отходов бактерии разводят около 30% органического вещества. Остальное выделяется в нетронутом виде.

Жидкая субстанция также считается побочным продуктом метанового брожения и также применяется в фермерском хозяйстве для корневых подкормок.
Углекислый газ – неиспользуемая фракция, которую изготовители биогаза стремятся удалить.

Однако если растворить ее в водной массе, то эта жидкость также может приносить пользу.

Биогазовая установка своими руками (how to make biodigester, 沼气)

Полное применение продуктов биогазовой установки

Чтобы полностью перерабатывать продукты, получаемые после переработки навоза, нужно содержать теплицу. Во-первых – органическое удобрение можно применять для круглогодичного выращивания овощей, урожайность которых будет стабильной.
Второе – углекислый газ применяется как подкормка – корневая или внекорневая, а его на выходе выходит около 30%.

Растения съедают углекислоту из воздуха и при этом лучше растут и набирают зеленую массу. Если посоветоваться с экспертами этой области, то они смогут помочь поставить оборудование, которое переводит углекислый газ из жидкой формы в летучее вещество.
Видео: Биогаз за 2 дня


А дело все в том, что для содержания животноводческой фермы полученных энергоносителей бывает очень много, особенно летом, когда не требуется подогрев коровника или свинарника.

Благодаря этому рекомендуется заняться дополнительным доходным видом деятельности – чистая экологически теплица. Остатки продукции можно сохранять в охлаждаемых помещениях – за счёт все такой же энергии.

Холодильное или любое остальное оборудование способна работать на электричестве, которое формирует газовая АК батарея.

Применение в качестве удобрения

Помимо выработки газа биореактор полезен тем, что отходы применяются в качестве ценного удобрения, которое хранит практически весь азот и фосфаты. При внесении в грунт навоза 30 – 40% азота безвозвратно теряется.
Чтобы сделать меньше потери азотных веществ, в почву вносят свежие фикалии, но тогда выделяющийся метан травмирует корневую систему растений.

После переработки навоза метан идет на свои нужды, а все питательные вещества будут сохранены.
Калий и фосфор после ферментации переходят в хелатную форму, которая усваивается растениями на 90%.

Если взглянуть в общем, то 1 тонна ферментированного навоза способна заменить 70 – 80 тонн обыкновенных зверей экскрементов.
Анаэробная переработка хранит весь имеющийся в навозе азот, переводя его в аммонийную форму, что на 20% повышает урожаи любых культур.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Такое вещество не страшно для корневой системы и может вноситься за 2 недели до высадки культур в открытый грунт, чтобы органика успела переработаться на этот раз почвенными аэробными микроорганизмами.
Перед применением биологическое удобрение разводят при помощи воды в пропорции 1:60. Подходит для этого как сухая , так и жидкая фракция, которая после сбраживания также поступает в резервуар для отработанного сырья.

На гектар необходимо от 700 до 1 000 кг/л неразбавленного удобрения. Если учесть, что с одного кубического метра площади реактора в течении дня выходит до сорока килограмм удобрений, то за месяц можно обеспечить не только собственный участок, но и соседский, продавая органику.

Какие питательные вещества можно получить после отработки навоза

Главная ценность ферментированного навоза как удобрения – в наличии гуминовых кислот, которые как оболочка хранят ионы K и фосфора. Окисляясь на воздухе при долгом хранении, микроэлементы утрачивают собственные полезные качества, однако при анаэробной переработке, наоборот, приобретают.

Гуматы благотворно влияющие на физико-химический состав грунта. В результате внесения органики, даже самые тяжёлые почвы становятся более проницаемыми для влаги. Плюс ко всему, органические вещества являются пищей почвенных бактерий.

Они дальше перерабатывают остатки, которые «недоели» анаэробы и выделяют гуминовые кислоты. Благодаря этому процесса растения получают питательные вещества, которые полностью усваивают.
Помимо главных – азота, калия и фосфора – в составе биоудобрения есть микроэлементы.

Однако их кол-во зависит от начального сырья – растительного или животного происхождения.

Способы хранения шлама

Намного лучше сохранять ферментированный навоз в сухом виде. Так его удобнее фасовать и перевозить. Сухое вещество меньше теряет хороших свойств и его можно сохранять в закрытом виде.

Хотя в течение года такое удобрение совсем не приходит в негодность, однако далее его необходимо закрыть в мешок или емкость.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Жидкие формы следует хранить в закрытых емкостях с плотно закручивающейся крышкой, чтобы не выветривался азот.
Главная проблема изготовителей биоудобрений – сбыт в зимнее время, когда растения находятся в состоянии покоя. На мировом рынке стоимость удобрений такого качества может колебаться в границах 130$ за тонну.

Если наладить линию по расфасовке концентратов, то окупить собственный реактор можно в течение 2-ух лет.
Понравилась статья? Поделись с компанией друзей:

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Здравия, уважаемые читатели! Я — создатель проекта «Удобрения.NET». Рад видеть любого из вас на его страничках.

Надеюсь, информация из статьи была полезна. Всегда открыт для общения — замечания, предложения, что ещё желаете видеть на ресурсе, и даже критику, можно написать мне Vkontakte, Instagram или Facebook (круглые иконки ниже).

Всем мира и счастья! ??
Вам тоже будет интересно почитать:

Что можно подготовить из кальмаров: быстро и вкусно

Газ повсеместно используется как для промышленности, в том числе и химической (к примеру, сырье для получения пластмасс) так и в бытовых условиях. В условиях быта газ используют для отапливания жилых приватных и высотных домов, приготовления пищи, нагревания воды, как горючее для машин и т.д.
В отношении экологии газ один из наиболее чистых видов топлива.

Если сопоставить с остальными видами топлива самое меньшее кол-во выбросов веществ которые вредны для здоровья.
Но Если же говорить о газе то автоматично предполагаем сетевой газ который добывают из недр земли.

Как то как то я на ткнулся в газете на статью в которой рассказывалось как один дедушка собрал не хитрую установку и получает газ из навоза. Меня эта тема сильно заинтересовала. И я желал бы рассказать об этой альтернативе газу – это биогаз.

Я считаю, что эта тема довольно примечательна и полезна типичным людям и тем более фермерам.
На подворье любого крестьянского хозяйства можно применять не только энергию ветра, солнечного света, но и биогаза.
Биогаз — газообразное горючее, продукт анаэробного микробиологического разложения органических веществ.

Технология получения газа чистый в экологическом плане, безотходный способ переработки, утилизации и обеззараживания самых разных отходов органики растительного и животного происхождения.
Сырьем для получения биогаза считается обычный навоз, листья, трава, в общем, любой органический мусор: ботва, отходы от пищи, опавшие листья.

Получаемый газ — метан это результат деятельности метановых бактерий. Из метана — его называют еще болотным или рудничным газом на 90-98 % состоит сетевой газ, который применяется в быту.

Установка для получения газа весьма проста в изготовлении. Нам необходима главная емкость, ее можно сварить самому либо применять какую — то уже готовую это может быть все все что угодно. По обоим бокам емкости необходимо установить тепловую изоляцию, для применения установки в холодный период года.

Сверху делаем пару люков. От одного из них подсоединяем трубки для отвода газа. Для интенсивного бродильного процесса и выделения газа, смесь необходимо иногда смешивать.

Благодаря этому необходимо установить устройство для смешивания. Дальше газ следует собрать и слаживать либо применять по назначению. Для сбора газа можно применять простую камеру для авто, а дальше если есть нагнетатель воздуха сжимать и закачивать в балоны.

Рабочий принцип очень простой: через один люк загружается навоз. В середине происходит разложение этой биомассы специализированными метановыми бактериями. Чтобы процесс проходил интенсивнее, содержание необходимо смешивать и лучше всего нагревать.

Для обогрева можно поставить в середине трубки по которой должна циркулировать горячая вода. Метан выделившийся в результатом деятельности бактерий по трубкам попадает в автомобильные камеры, а когда его скапливается большое количество, с помощью нагнетателя воздуха сжимаем и закачиваем в балоны.
В тёплую погоду или при применении искусственного подогрева установка может давать очень и очень много газа, около восьми метров 3 /сут.

Также газ возможно получать из домашних отходов со свалок, но трудностью являются химикаты применяемые в быту.
Метановые бактерии находятся в кишечники зверей и, поэтому, в навозе.

Однако чтобы они начали работату необходимо уменьшить их взаимное действие с кислородом, так как он угнетает их жизнедеятельность. Благодаря этому необходимо создавать особые установки, чтобы бактерии не контактировали с воздухом.

В получаемом биогазе концентрация метана немногониже чем вприродном, стало быть при е го сжигании он будет давать чуть меньше тепла. При сжигании 1 м 3 газа выделяется 7-7,5 Гкал, то при биогаза — 6-6.5 Гкал.
Этот газ подойдет как для отапливания (у нас еще есть общие сведения об отоплении ) так же и для применения в бытовых плитах.

Отпускная цена биогаза невысокая, а в большинстве случаев вообще фактически равна нулю, если все сделано из материалов которые всегда под рукой и вы держите, к примеру корову.
Отходы от производства газа- это биогумус — органическое удобрении в котором в процессе разложения без доступа кислорода перегнивает все от семян сорняков, а остаются только необходимые микроэлементы нужные растениям.
За рубежом есть даже методы создания искусственных месторождений газа.

Смотрится это так. Так как значительная часть в выбрасываемом бытовом мусоре это органика, которая может гнить и давать биогаз. Чтобы газ начал выделятся необходимо лишить органику взаимные действия своздухом.

Благодаря этому отходы закатывают слоями, а лицевой слой производят из газоводонепроницаемого материала, к примеру глины. Потом бурят скважины и добывают газ как из природных месторождений.

И в то же время решается несколько проблем, это утилизация отходов и получение энергии.
При каких условиях выходит биогаз?

Условия получения и каллорийность биогаза

для того что бы собрать маленькую установку важно знать из какого сырья и по какой технологии можно получить биогаз.
Газ выходит в процессе гниения (ферментации) органических веществ без доступа воздуха (анаэробный процесс): помет домашних четвероногих, солома, ботва, опавшие листья и др. органические отходы, образовывающиеся в индивидуальном хозяйстве.

Отсюда следует, что биогаз можно получать из любых хозяйственно домашних отходов которые могут разлагаться и прогуливаться в жидком или влажном состоянии.
Процесс гниения (ферментации) проходит в две фазы:

  1. Разложение биомассы (гидротация);
  2. Газификация (выделение биогаза).

Данные процессы происходят в ферментаторе (анаэробной биогазовой установке).
Ил получившийся после разложения в биогазовых установках, увеличивает плодородие почв и урожайность увеличивается 10-50%.

Подобным образом, выходит ценнейшее удобрение.
Биогаз состоит из смеси газов:

Метановое брожение — это трудоёмкий процесс брожения органических веществ — бактериальный процесс. Важное условие протекания данного процесса, наличие тепла.
В процессе гниения биомассы образуется тепло, которого достаточно для протекания процесса, что бы сберечь это тепло ферментатор нужно утеплить.

При уменьшении температуры в ферментаторе уменьшается интенсивность газовыделения, так как микробиологические процессы в органической массе замедляются. Благодаря этому надежная тепловая изоляция биогазовой установки (биоферментатора) одно из самых основных условий ее правильной работы.

При загрузке навоза в ферменттатор нужно перемешивать с горячей водой с температурой 35-40 о С. Это поможет обеспечить нужный режим его работы.

При догрузке теплопотери необходимо свести до минимума Инженерная помощь по биогазу

Для лучшего обогрева ферментатора можно применять «тепличный эффекта». Для этого над куполом устанавливают древесный или легкий каркас из металла и покрывают пленкой на основе полиэтилена.

Самые лучшие результаты достигаются при температуре сырья, которое сбраживается 30-32°С и влаги 90-95 %. В районах средней и северной полосы часть получаемого газа нужно тратить в холодные периоды года на дополнительный подогрев сбраживаемой массы, что затрудняет конструкцию биогазовых установок.
Установки очень просто соорудить в индивидуальных хозяйствах в виде специализированных ферментаторов для сбраживания биомассы.

Ключевым органическим сырьем для загрузки в ферментатор считается навоз.
При первой загрузке навоза КРС процесс ферментации должен быть не менее 20 сут, свиного не менее 30 сут.

Газа получить можно больше при загрузке смеси из самых разных элементов если сравнивать с загрузкой, к примеру навоза КРС.
К примеру, смесь навоза КРС и птичьего помета при переработке даёт до 70% метана в биогазе.
Как только процесс сбраживания стабилизировался, необходимо загружать сырье ежедневно не больше 10% от численности перерабатываемой в ферментаторе массы.

При ферментации кроме производства газа происходит обеззараживание органических веществ. Органические отходы избавляются от патогенной микрофлоры, дезодорация выделяемых плохих ароматов.

Появляющийся ил необходимо иногда выгружать из ферментатора, его применяют как удобрение.
При первом наполнении биогазовой установки отбираемый газ не горит, это происходит, так как первый получившийся газ содержит немалое количество углекислого газа, около 60%. Благодаря этому его стоит выпустить в атмосферу, и через 1-3 дня работа биогазовой установки стабилизируется.

Таблица №1- кол-во газа получаемого получаемого за день при ферментации экскриментов одного животного
По количеству выделяемой энергии 1 м 3 биогаза равноценен:

  • 1,5 кг каменного угля;
  • 0,6 кг керосина;
  • 2 кВт/ч электрической энергии;
  • 3,5 кг дров;
  • 12 кг навозных брикетов.

Конструкция маленьких биогазовых установок

Рисунок 1 — Схема самой простой биогазовой установоки с пирамидальным куполом: 1 — яма для навоза; 2 — канавка — водяной замок; 3 — колокол для сбора газа; 4, 5 — отрезок трубы для отвода газа; 6 — прибор для определения величины давления.
Согласно приведенным на рисунке 1, габаритам оснащают яму 1 и купол 3. Яму обкладывают плитами из железобетона толщиной 10 см, которые заштукатуривают раствором из цемента и для герметичности покрывают смолой.

Из кровельного железа сваривают колокол высотой 3 м, сверху которого будет накапливаться биогаз. Для зашиты от ржавчины колокол иногда красят 2-мя слоями краски на масляной основе.

Только лучше заранее покрыть колокол внутри свинцовым суриком. Сверху колокола устанавливают патруоок 4 для отвода биогаза и прибор для определения величины давления 5 чтобы провести измерения его давления.

Газа отводящий отрезок трубы 6 можно сделать из резинового шланга, пластмассовой или трубы из металла.
Вокруг ямы — ферментатора устраивают бетонную канавку — водяной замок 2. наполненную водой, в которую опускают нижний бортик колокола на 0.5 м.

Рисунок 2 — Устройство для отвода конденсата: 1 — трубопровод для отвода газа; 2 — U-образная труба для конденсата; 3 — конденсат.
Подавать газ, к примеру к плите на кухне можно по железным, пластмассовым или резиновым трубкам. Чтобы во время зимы из-за замерзания конденсирующейся воды трубки не размерзались, используют простое устройство показанное на рисунке 2: U — образную трубку 2 присоединяют к трубопроводу 1 в самой нижней точке.

Высота ее свободной части должна быть больше давления биогаза (в мм. вод. ст.). Конденсат 3 сливается через свободный конец трубки, при этом не будет утечки газа.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Рисунок 3 — Схема самой простой биогазовой установоки с конусообразным куполом: 1 — яма для навоза; 2 — купол (колокол); 3 — расширенная часть отрезка трубы; 4 — отводная труба газа; 5 — канавка — водяной замок.
В установке приведенной на рисунке 3 яму 1 диаметром 4 мм глубиной 2 м обкладывают в середине железом для кровли, листы которого плотно сваривают.

Поверхность внутри сварного резервуара покрывают смолой для противокоррозионной зашиты. Снаружи верхней кромки резервуара из бетона устраивают кольцевую канавку 5 глубиной до 1 м, которую заливают водой. В нее беспрепятственно устанавливают вертикальную часть купола 2, закрывающую резервуар.

Подобным образом, канавка с залитой в нее водой служит водяным замком. Биогаз скапливается в верхней части купола, откуда через патрубок выпускного типа 3 и дальше по трубопроводу 4 (или шлангу) подается к месту применения.

В круглый резервуар 1 загружается около 12 куб.м органической массы (лучше всего свежего навоза), которая заливается жидкой фракцией навоза (мочой) без добавки воды. После семи дней после наполнения ферментатор начинает работать. В такой установке емкость ферментатора составляет 12 куб,м, что позволяет строить ее для 2-3 семей, дома которых размещены недалеко.

Данную установку можно построить на подворье, если семья выращивает, к примеру бычков или содержит несколько коров.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Рисунок 4 — Схемы вариантов простых установок: 1 — подача отходов органики; 2 — емкость для отходов органики; 3 — место сбора газа под куполом; 4 — отрезок трубы для отвода газа; 5 — отвод ила; 6 — прибор для определения величины давления; 7 — купол из пленки из полиэтилена; 8 — сифон и ; 9 — груз; 10 — цельносклеенный полиэтиленовый мешок.
Конструктивно-технологические схемы простых маленьких установок приведены на рисунке 4. Стрелками обозначены технологичные перемещения исходной органической массы, газа, ила. Конструктивно купол может быть жёстким или сделанным из пленки из полиэтилена.

Жёсткий купол можно выполнить с длинной цилиндрической частью для глубокого погружения в перерабатываемую массу плавающимрисунок 4, г, или вставленным в гидравлический затвор рисунок 4, д. Купол из пленки можно вставить в водяной замок рисунок 4, е, или сделать в виде цельносклеенного большого мешка рисунок 4, ж. В последнем исполнении на мешок из пленки кладут груз 9 чтобы мешок не очень раздувался, а еще для образования под пленкой достаточного давления.
Газ, который собирается под куполом или при помощи пленки, поступает по газопроводу к месту применения.

Во избежание взрыва газа на выпускном патрубке можно поставить отрегулированный на определенное давление клапан. Впрочем, опасность взрыва газа маловероятна, так как при значительном увеличении давления газа под куполом последний будет поднятый в гидравлическом затворе на критическую высоту и опрокинется, выпустив при этом газ.
Выработка биогаза может быть уменьшена благодаря тому, что на поверхности органического сырья в ферментаторе при ее брожении образуется корка.

Для того, чтобы она не препятствовала выходу газа, ее разбивают, перемешивая массу в ферментаторе. Смешивать можно не вручную, а путем присоединения снизу к куполу железной вилки. Купол подымается в гидравлическом затворе на конкретную высоту при накоплении газа и опускается по мере его применения.

Благодаря систематическо.му движению купола сверху-вниз, соединенные с куполом вилки будут рушить корку.
Большая влажность и наличие сероводорода (до 0,5 %) способствует очень высокой коррозии частей сделанных из металла биогазовых установок.

Благодаря этому состояние всех элементов из металла ферментатора постоянно контролируют и места повреждении тщательно оберегают, намного лучше свинцовым суриком в один или 2 слоя, а потом красят в 2 слоя любой краской на масляной основе.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Рисунок 5. Схема биогазовой установки с подогревом: 1 — ферментатор; 2 — щиты из дерева; 3 — заливная горловина; 4 — метантанк; 5 — мешалка; 6 — отрезок трубы для отбора биогаза; 7 — утеплительная прослойка; 8 — решётка; 9 — кран для слива для переработанной массы; 10 — канал для воздушной подачи; 11 — воздуходувка.
Биогазовая установка с подогревом сбраживаемой массы теплом, выделяемым при разложении навоза, в аэробном ферментаторе, приведена на рисунке 5. включает метантанк — цилиндрическую железную емкость с заливной горловиной 3. краном для слива воды 9. механической мешалкой 5 и отрезком трубы 6 отбора биогаза.
Ферментатор 1 можно создать прямоугольным и3 материалов из дерева.

Для выгрузки отделанного навоза соковые стенки сделаны снимающимися. Пол ферментатора — решетчатый, через технологичный канал 10 воздух продувают из воздуходувки 11.

Сверху ферментатор закрывают древесными шитами 2. Чтобы сделать меньше теплопотери, Дно и стенки делают с утепляющей прослойкой 7.
Работает установка так.

В метантанк 4 через головину 3 заливают заранее подготовленный жидкий навоз влажностью 88-92 %, уровень жидкости формируют по нижней части заливной горловины. Аэробный ферментатор 1 через верхнюю открывающуюся часть наполняют подстилочным навозом или смесью навоза с рыхлым сухим органическим наполнением (солома, опилки) влажностью 65-69 %. При подаче воздуха через технологичный канал в ферментаторе начинает разлагаться органическая масса и выделяется тепло. Его достаточно для подогрева содержимого метантанка.

В результате происходит выделение биогаза. Он скапливается сверху метантанка. Через отрезок трубы 6 его применяют для домашних потребностей.

В процессе сбраживания навоз в метантенке смешивается мешалкой 5.
Данная установка оправдается уже за год исключительно за счёт утилизации отходов в личном хозяйстве.

Примерные значения по расходу биогаза приведены в таблице 2.
Таблица №2 – примерные значения по расходу биогаза

Примечание: установка способна работать в любой климатической зоне.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Рисунок 6 — Схема индивидуальной биогазовой установки ИБГУ-1: 1 — заливная горловина; 2 — .мешалка; 3 — отрезок трубы, для отбора газа; 4 — утеплительная прослойка; 5 — отрезок трубы с краном для выгрузки переработанной массы; 6 — термометр.
Индивидуальная биогазовая установка (ИБГУ-1) для семьи, имеющей от 2 до 6 коров или 20-60 свиней, или 100-300 голов птицы (рисунок 6). Установка ежесуточно может перерабатывать от 100 до 300 кг навоза и создает 100-300 кг чистых в экологическом плане удобрений на органической основе и 3-12 м 3 биогаза.

Вопросами, как уменьшить расходы на отопление дома, приготовление пищи и электрическое снабжение, обеспокоены большинство владельцев домохозяйств. Отдельные из них уже соорудили собственными руками биогазовые установки и полностью или частично обособились от поставщиков энергоносителей.

Оказывается, получить практически дармовое горючее в условиях приватного домохозяйства не представляет высокой сложности.

Что такое биогаз и как он может применяться?

Хозяевам приусадебных хозяйств известно: сложив в кучу любое растительное сырье, помет птиц и навоз, спустя какой то период времени можно получить ценное органическое удобрение. Но немногие из них знают, что биологическая масса разлагается не сама по себе, а под действием самых разных бактерий.
Перерабатывая биологический субстрат, эти крошечные микроорганизмы выделяют продукты деятельности, в том числе – газовую смесь.

Большую половину ее (около 70%) составляет метан – тот самый газ, что горит в горелках бытовых плит и обогревательных котлов.
Идея применять такое экотопливо для разных хознужд не нова. Устройства по его добыче применяли еще в древнем Китае.

Возможностью применять биогаз занимались и советские новаторы в 60-х годах ушедшего века. Но настоящее восстановление технология пережила перед началом двухтысячных.

В настоящее время биогазовые установки часто применяют на западе для отапливания домов и других нужд.

Как работает биогазовая установка?

Рабочий принцип устройства по выработке биогаза весьма прост:

  • в непроницаемую емкость загружают разбавленную водой биомассу, где она начинает «прогуливаться» и выделять газы;
  • содержание резервуара постоянно оновляют – сливают переработанное бактериями сырье и добавляют свежее (в среднем около 5-10% каждый день);
  • собравшийся сверху резервуара газ по специализированной трубке поступает на газосборник, а потом – на приборы для быта.

Схема биогазовой установки.

Какое сырье подойдет для биореактора?

Установки для получения биогаза выгодны только там, в которых есть повседневное пополнение свежей органики – навоза или помета домашнего скота и птицы. Также в биореактор можно подмешивать измельченную траву, ботву, листву и домашние отходы (в особенности, чистки от овощей).

Результативность установки в большинстве случаев зависит от типа загружаемого сырья. Доказали, что при одинаковой массе очень большой выход биогаза выходит из свиного навоза и индюшиного помета.

Со своей стороны, фикалии коров и силосные отходы дают малое число газа при подобной же загрузке.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Применение биосырья для отапливания дома.

Что нельзя применять в биогазовой установке?

Есть факторы, которые могут значительно уменьшить активность анаэробных бактерий, а то и совсем остановить процесс выработки биогаза. Нельзя допустить, чтобы вовнутрь резервуара проникало сырье с содержанием:

  • антибиотиков;
  • плесени;
  • искусственных средств для мытья, растворителей и остальной «химии»;
  • смол (в том числе опилки деревьев хвойной породы).

Не эффективно применять уже гниющий навоз – загрузке подлежат исключительно свежие или заранее просушенные отходы. Также нельзя допустить переувлажнения сырья – критерий в 95% уже считается критическим. Тем не менее, минимальное количество питьевой воды в биомассу добавлять все-таки стоит – для того, чтобы сделать легче ее загрузку и сделать быстрее процесс брожения.

Разводят навоз и отходы до консистенции негустой манной каши.

Биогазовая установка для дома

Сегодня промышленность уже выпускает установки для получения биогаза в очень больших масштабов. Их приобретение и монтаж обойдется не дешево, возмещается данное оборудование в приватных домохозяйствах не до недавнего времени, чем через 7-10 лет при условиях, что для переработки будут применяться значительные объемы органики.

Как показывает опыт, что если появится желание маленькую биогазовую установку для личного дома мастеровитый хозяин может соорудить собственными руками, причем из самых экономичных материалов.

Готовим перерабатывающий бункер

Первым делом понадобится плотно закрывающийся емкость формы в виде цилиндра. Разумеется можно, применять большие кастрюли или выварки, однако их небольшой объем не позволить достигнуть достаточной выработки газа. Благодаря этому в данных целях применяют очень часто бочки из пластика объемом от 1 м? до десяти метров?.

Сделать такую можно лично. В продаже имеются листы из поливинилхлорида, при хорошей прочности и стойкости к агрессивной среде они без проблем свариваются в конструкции необходимой комбинации. В качестве бункера можно применять и железную бочку достаточного объема.

Правда, понадобится провести антикоррозийные мероприятия – покрыть ее внутри и с наружной стороны стойкой к действию влаги краской. Если резервуар сделан из нержавеющей стали, этого делать не следует.

Система отвода газа

Отрезок трубы для отвода газа устанавливают сверху бочки (в основном, в крышке) – собственно там он накапливается, согласно законам физики. По подключенной трубе биогаз подается на водяной замок, дальше – на накопитель (как вариант – при помощи нагнетателя воздуха в баллон) и к домашним приборам.

Рядом с газоотводом рекомендуется также встроить спусковой клапан – если давление в середине резервуара станет очень большим, он выпустит лишний газ.

Система подачи и выгрузки сырья

Чтобы обеспечить постоянное производство смеси газа, бактерий в субстрате необходимо регулярно (каждый день) «подкармливать», другими словами добавлять свежий навоз либо иную органику. Со своей стороны, уже переработанное сырье из бункера нужно убирать, чтобы оно не занимало полезное место в биореакторе.
Для этого в бочке проделываются два отверстия – одно (для выгрузки) фактически около дна, другое (для загрузки) выше.

В них ввариваются (впаиваются, вклеиваются) трубы у которых диаметр не менее 300 мм. Загрузочный трубопровод направляют вверх и оснащают воронкой, а слив обустраивают таким образом, чтобы комфортно было собирать переработанную жижу (ее потом можно применять как удобрение).

Стыковочные места герметизируют.

Подогревательная система

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Если биореактор будет поставлен на улице или в холодном помещении (что нужно по технике безопасности), то ему нужно обеспечить тепловую изоляцию и подогрев субстрата. Первое требование достигается путем «укутывания» бочки любым материалом для утепления или углублением в землю.
Что касается подогрева, то тут можно рассматривать очень разнообразные варианты.

Одни умельцы заводят вовнутрь трубы, по которой течет вода из системы отопления и устанавливают их вдоль стенок бочки в виде змеевика. Иные помещают реактор в больший по объему водяной резервуар в середине, подогреваемой электротенами.

Первый вариант удобнее и намного экономнее.
Для оптимизации работы реактора нужно держать температуру его содержимого на определенном уровне (не менее 38?C).

Однако если она поднимется выше 55?C, то газообразующие бактерии просто-напросто «сварятся», и процесс ферментации остановится.

Система смешивания

Как говорит практика, в конструкциях ручная мешалка любой комбинации существенно увеличивает результативность биореактора. Ось, к которой приварены (прикреплены) лопасти «миксера», выводится через крышку бочки.

На нее в последующем одевается ручка-ворот, отверстие тщательно герметизируется. Тем не менее, такими устройствами домашние специалисты обустраивают ферментаторы не всегда.

Получение биогаза

После того, как установка окажется готовой, в нее загружают биомассу, разведенную водой в пропорции приблизительно 2:3. Большие отходы при этом обязаны быть измельчены – самый большой размер фракции не должен быть больше 10 мм. Дальше крышка закрывается – остается ждать, когда смесь начнет «прогуливаться» и выделять биогаз.

При хороших условиях первое поступление горючего встречается через пару дней после загрузки.
Про то, что газ «пошёл», можно судить по отличительному бульканью в сифоне. Одновременно с этим бочку необходимо проверить на герметичность.

Выполняется это при помощи привычного раствора на мыльной основе – его наносят на все стыки и наблюдают, не возникли ли пузырьки.
Первое оновление биосырья необходимо провести приблизительно через 14 дней.

После того, как в воронку будет залита биологическая масса, из трубы для отвода выльется аналогичный объем отработанной органики. Дальше эту процедуру выполняют каждый день или раз в 2 дня.

На сколько хватает полученного биогаза?

В условиях маленького хозяйства биогазовая установка не станет полной альтернативой газу и прочим доступным источникам энергии. К примеру, при помощи устройства емкостью 1 м? можно получить топлива исключительно на несколько часов приготовления пищи для маленькой семьи.
А вот биореактором в 5 м? уже можно отопить помещение площадью 50 м?, но его работу надо будет поддерживать повседневной загрузкой сырья массой не менее 300 кг. Чтобы это сделать нужно иметь в обиходе приблизительно десять свиней, пять коров и несколько десятков кур.
Мастера, у которых вышло своими силами сделать действующие биогазовые установки, разделяются видео с мастер-классами в интернете:
Рост расценок на источники энергии заставляет подумать о возможности обеспечить себя ими своими силами. Один из видов — биогазовая установка.

При ее помощи из навоза, помета и остатков растительности получают биогаз, какой после чистки можно применять для газовых приборов (плиты, котла), закачивать в балоны и применять его как горючее для автомобилей или электрических генераторов. В общем — переработка навоза в биогаз может обеспечить все потребности дома или фермы в энергоносителях.
Постройка биогазовой установки — способ самостоятельного обеспечения энергетическими ресурсами

Единые правила

Биогаз — продукт, который выходит при разложении органических веществ. В процессе разложения/брожения выделяются газы, собрав которые, можно обеспечить нужды своего хозяйства.

Оборудование, в котором происходит этот процесс называю «биогазовая установка».
Процесс образования биогаза происходит благодаря деятельности различного рода бактерий, которые содержатся в самих отходах.

Однако чтобы они активно «работали» нужно им создать конкретные условия: влажность и температуру. Для их создания строятся биогазовая установка.

Это комплекс приспособлений, основа которого — биореактор, в котором и происходит разложение отходов, который сопровождается газообразованием.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Отличают три режима переработки навоза в биогаз:

  • Психофильный режим. Температура в биогазовой установке от +5°C до +20°C. При подобных условиях процесс гниения идет потихоньку,газа образуется гораздо, его качество невысокое.
  • Мезофильный. На такой режим установка выходит при температуре от +30°C до +40°C. В данном варианте активно размножаются мезофильные бактерии. Газа при этом образуется больше, процесс переработки занимает меньше времени — от 10 до 20 дней.
  • Термофильный. Эти бактерии размножаются при температуре от +50°C. Процесс идет скорее всего (3-5 дней), выход газа — очень большой (при замечательных условиях с 1 кг завоза можно получить до 4,5 литров газа). Большинство справочных таблиц по выходу газа от переработки даны конкретно для этого режима, так что при применении остальных режимов необходимо делать исправление в меньшую сторону.

Труднее всего в биогазовых установках реализовывается термофильный режим. Здесь требуется хорошая тепловая изоляция биогазовой установки, подогрев и система проверки за температурой. Зато на выходе приобретаем большое количество биогаза.

Еще одна характерность термофильной переработки — невозможность дозагрузки. Другие два режима — психофильный и мезофильный — дают возможность каждый день добавлять свежую порцию подготовленного сырья.

Однако, при термофильном режиме, небольшой срок переработки дает возможность поделить биореактор на зоны, в которых будет перерабатываться собственная доля сырья с различными сроками загрузки.

Схема биогазовой установки

Основа биогазовой установки — биореактор или бункер. В нем происходит процесс брожения, в нем же накапливается получившийся газ. Также есть бункер загрузки и выгрузки, выработанный газ выводится через вставленную в часть сверху трубу.

Дальше идет система доработки газа — ее очистка и увеличение давления в газопроводе до рабочего.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Для мезофильных и термофильных режимов нужна также подогревательная система биореактора — для выхода на требуемые режимы. Чтобы это сделать в большинстве случаев применяются котлы на газу, которые работают на произведенном топливе. От него система трубо-проводов идет в биореактор.

В большинстве случаев это полипропиленовые трубы, так как они намного лучше переносят нахождение в агрессивной обстановке.
Еще биогазовая установка нуждается в системе для смешивания субстанции. При брожении вверху образуется жесткая корка, тяжёлые частицы оседают вниз.

Вместе все это ухудшает процесс газообразования. Для поддерживания гомогенного состояния перерабатываемой массы и нужны мешалки.

Они бывают механическими и даже ручными. Могут запускаться по таймеру или вручную.

Все может зависеть от того, как выполнена биогазовая установка. Автоматическая система более дорога во время монтажа, но требует минимума внимания при работе.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Биогазовая установка по типу расположения может быть:
Более расходны в установке углубленные — требуется значительный объем земельных работ.

Но при работе в наших условиях они лучше — легче организовать утепление, меньше издержки на подогрев.

Что можно перерабатывать

Биогазовая установка по существу всеядна — перерабатываться может любая органика. Подходит любой навоз и моча, остатки растительности. Плохо воздействуют на процесс моющие вещества, антибиотики, химия.

Их поступление лучше всего уменьшить, так как они убивают флору, которая занимается переработкой.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Безупречным считается навоз КРС, так как в нем содержатся микроорганизмы в огромном количестве. Если в обиходе нет коров, при загрузке биореактора лучше всего добавить определенную часть помета, для заселения субстрата необходимой микрофлорой.

Остатки растительности заранее измельчаются, разводятся с водой. В биореакторе перемешиваются растительное сырье и фикалии.

Такая «заправка» перерабатывается дольше, но на выходе при правильном режиме, имеем самый большой выход продукта.

Обозначение расположения

Чтобы сократить затраты на организацию процесса, целесообразно разместить биогазовую установку недалеко от источника отходов — возле строений, где содержится птица или животные. Создать конструкцию лучше всего таким образом, чтобы загрузка происходила самостоятельно.

Из коровника или свинарника можно провести под уклоном трубопровод, по которому навоз будет самостоятельно поступать в бункер. Это намного облегчает задачу по обслуживанию реактора, да и уборку навоза тоже.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Лучше всего разместить биогазовую установку таким образом, чтобы отходы с фермы могли поступать самостоятельно
В большинстве случаев сооружения с животными находятся на определенном удалении от дома для жилья. Потому выработанный газ надо будет передавать к потребителям.

Но протянуть одну газовую трубу доступнее и легче, чем организовывать линию по перевозке и загрузке навоза.

Биореактор

К емкости для переработки навоза предъявляют довольно жёсткие требования:

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Все такие требования по строительству биогазовой установки обязаны производится, так как они предоставляют безопасность и делают нормальные условия для переработки навоза в биогаз.

Из какого материала можно создать

Устойчивость к агрессивных средам — это главное требование к материалам, из которых можно создать емкость. Субстрат в биореакторе как правило имеет кислую или щелочную реакцию.

Исходя из этого материал, из которого делают емкость, должен хорошо переносить разные среды.
Этим требованиям отвечают мало материалов. Первое что на ум приходит — металл.

Он прочный, из него можно создать емкость разнообразной формы. Что хорошо, что применить можно готовую емкость — какую-то старую цистерну. В данном варианте строительство биогазовой установки занимает совсем мало времени.

Недостаток металла — он вступает в реакцию с химически активными веществами и начинает разрушаться. Для нейтрализации этого минуса металл покрывается покрытием с защитным эффектом.
Прекрасный вариант — емкость биореактора из полимерного материала.

Пластик химически нейтрален, не поддается гниению, не поддается коррозии. Только нужно подбирать из подобных материалов, которые выносят замороженную продукцию и нагрев до достаточно больших температур. Стенки реактора обязаны быть толстыми, лучше всего армированными стекловолокном.

Такие емкости недешевые, зато они служат долгое время.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Более недорогой вариант — биогазовая установка с емкостью из кирпича, блоков из бетона, камня. Для того чтобы кладка выдерживала большие нагрузки, нужно армирование кладки (в каждом 3-5 ряду в зависимости от толщины стены и материала).

После окончания процесса строительства стен для обеспечения водо- и газо- непроницаемости нужна дальнейшая многослойная обработка стен как внутри, так и с наружной стороны. Стены заштукатуривают песчано-цементным составом с добавками (присадками), обеспечивающими требуемые свойства.

Обозначение размеров реактора

Объем реактора зависит от подобранной температуры переработки навоза в биогаз. Очень часто подбирается мезофильная — ее легче поддерживать и она подразумевает возможность повседневной дозагрузки реактора. Выработка биогаза после выхода на обычный режим (порядка 2 дней) идет стабильно, без всплесков и провалов (при разработке нормальных условий).

В данном варианте целесообразно проссчитать объем биогазовой установки все зависит от количества навоза, образующегося в обиходе за день. Все легко подсчитывается, исходя из среднестатистических данных.

Разложение навоза при мезофильных температурах идет от 10 до 20 дней. Исходя из этого, объем рассчитывается умножением на 10 или 20.

При расчитывании стоит предусмотреть кол-во воды, которое нужно для приведения субстрата к очень хорошему состоянию — его влажность должна быть 85-90%. Найденный объем повышаюту на 50%, так как самая большая загрузка не должна быть больше 2/3 по объему резервуара — под поверхностью потолка должен накапливаться газ.
К примеру, в обиходе 5 коров, 10 свиней и 40 кур.

За сути образуется 5 * 55 кг + 10 * 4,5 кг + 40 * 0,17 кг = 275 кг + 45 кг + 6,8 кг = 326,8 кг. Чтобы привести куриный помет к влаге 85% следует прибавить немножко побольше 5 литров воды (это еще 5 кг).

В итоге вся масса выходит 331,8 кг. Для переработки за 20 дней нужно: 331,8 кг * 20 = 6636 кг — около 7 кубов исключительно под субстрат. Найденную цифру умножаем на 1,5 (увеличиваем на 50%), приобретаем 10,5 куб.

Это и будет расчетная величина объема реактора биогазовой установки.
Люки загрузки и разгрузки ведут конкретно в емкость биореактора.

Для того чтобы субстрат одинаково распределялся по всей территории, делают их в разных концах емкости.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

При заглубленном установочном варианте биогазовой установки, загрузочные и разгрузочные трубы подходят к корпусу под острым углом. Причем нижний конец трубы должен находится пониже уровня жидкости в реакторе.

Подобным образом исключается попадание воздуха в емкость. Также на трубах ставят поворотные или отсечные задвижки, которые в нормальном положении закрытые.

Открываются они только на определенный период времени загрузки или выгрузки.
Так как в навозе находятся большие части (детали подстилки, стебли травы и т.д.), трубы небольшого диаметра будут часто забиваться. Потому для загрузки-выгрузки они обязаны быть диаметром 20-30 см.

Устанавливать их нужно до начала работ по утеплению биогазовой установки, впрочем после того, как емкость размещена на место.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Самый комфортный рабочий режим биогазовой установки — с постоянной загрузкой и выгрузкой субстрата. Эта операция может проходит раз в день или раз в два дня. Навоз и прочие элементы заранее собираются в аккумулирующей ёмкости, где доводятся до необходимого состояний — измельчаются, если необходимо увлажняются и мешаются между собой.

Для удобства в этой емкости может быть механическая мешалка. Подготовленный субстрат выливается в приемный люк. Если разместить приемную емкость на солнечных лучах, субстрат будет заранее разогреваться, а это сделает меньше расходы на поддержание необходимой температуры.

Глубину установки приемного бункера лучше всего проссчитать таким образом, чтобы отходы стекали в него самостоятельно. То же касается выгрузки в биореактор. Лучший случай, если подготовленный субстрат будет двигаться самостоятельно.

А отгараживать его на определенный период времени подготовки будет заслонка.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Для обеспечения герметичности биогазовой установки, люки на приемном бункере и в зоне выгрузки должны содержать герметизирующий уплотнитель из резины. Чем меньше будет в емкости воздуха, тем чище будет газ на выходе.

Сбор и отвод биогаза

Отвод биогаза из реактора происходит через трубу, один конец которой расположена под крышей, второй в большинстве случаев опущен в водяной замок. Это емкость с водой, в которую выводится получившийся биогаз. В водяном замке есть вторая труба — она находится больше уровня жидкости.

В нее выходит уже больше чистый биогаз. На выходе их биореактора ставится отсечной газовый вентиль.

Прекрасный вариант — шаровый.
Какие материалы можно применять для системы передачи газа? Гальванизированные трубы из металла и трубы для газа из ПНД или ППР. Они должны обеспечивать герметичность, швы и стыки контролируются с помощью мыльной пены.

Весь трубопровод собирается из труб и арматуры одного диаметра. Без сужений и расширений.

Очищение от примесей

Примерный состав получаемого биогаза такой:

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству
  • метан — до 60%;
  • углекислый газ — 35%;
  • иные газообразные вещества (в том числе и сероводород, придающий газу зловонный запах) — 5%.

Для того чтобы биогаз не имел запаха и хорошо горел, стоит убрать из него углекислый газ, сероводород, пары воды. Убирание углекислого газа происходит в водяном замке, если на дно установки добавить гашеную известь.

Такую закладку придется иногда менять (как станет газ гореть хуже — время менять).
Осушение газа можно создать двумя вариантами — сделав в газопроводе водяные замки — вставив в трубу изогнутые участки под водяные замки, в которых будет накапливаться конденсат.

Недостаток этого метода — необходимость постоянного опорожнения водяного замка — при большом количестве собранной воды она может закрыть проход газа.
Второй способ — поставить фильтр с силикагелем.

Смысл тот же, что и в водяном замке — газ подается в силикагель, отводится осушенный из-под крышки. При этом способе осушения биогаза, силикагель необходимо время от времени осушать.

Для этого его требуется прогреть какое то время в СВЧ печи. Он нагревается, влага выветривается.

Можно засыпать и опять применять.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Для удаления сероводорода применяется фильтр с загрузкой из железной стружки. Можно в емкость загрузить старые железные мочалки.

Очищение происходит именно так: газ подается в нижнюю часть заполненной металлом емкости. Проходя, он очищается от сероводорода, скапливается в верхней свободной части фильтра, откуда выводится по через иную трубу/шланг.

Газгольдер и нагнетатель воздуха

Прошедший чистку биогаз поступает в емкость для хранения — газгольдер. Это может быть герметичный полиэтиленовый мешок, полимерная емкость. Ключевое требование — газонепроницаемость, форма и материал не имеют значения.

В газгольдере хранится запас биогаза. Из него, с помощью нагнетателя воздуха, газ под конкретным давлением (задается компрессором) поступает уже к потребителю — на кухонную плиту или котел.

Этот газ также может применяться для выработки электрической энергии с помощью генератора.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Для создания стабильного давления в системе после нагнетателя воздуха лучше всего установить ресивер — маленькое приспособление для нивелирования перепадов давления.

Приспособления для смешивания

Чтобы биогазовая установка работала в нормальном режиме, нужно частое смешивание жидкости в биореакторе. Этот легкий процесс решает очень много задач:

  • перемешивает свежую порцию загрузки с колонией бактерий;
  • способствует высвобождению выработанного газа;
  • выравнивает температуру жидкости, исключая более прогретые и более холодные участки;
  • поддерживает однородность субстрата, предотвращая оседание или всплытие отдельных составляющих.

В большинстве случаев маленькая рукодельная биогазовая установка имеет механичные мешалки, которые приводятся в движение с помощью мускульной силы. В системах с довольно значительным объемом приводить в движение мешалки могут моторы, которые включаются таймером.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Второй способ — смешивать жидкость, пропуская через нее част выработанного газа. Для этого после выхода из метатенка ставится тройник и часть газа полается в нижнюю часть реактора, где через трубку с дырками выходит. Данную часть газа нельзя считать расходом, так как все равно он опять попадает в систему и, в результате, оказывается в газгольдере.

3-ий способ смешивания — с помощью дренажных насосов перекачивать субстрат их нижней части, выливать его вверху. Недостаток данного способа — зависимость от наличия электрической энергии.

Подогревательная система и тепловая изоляция

Без подогрева перерабатываемой жижи плодиться будут психофильные бактерии. Процесс переработки в данном варианте занимает от 30 дней, а выход газа будет маленьким.

Летом, если есть наличие тепловой изоляции и предварительном подогреве загрузки возможен выход на температуры до 40 градусов, когда начинается развитие мезофильных бактерий, но во время зимы данная установка фактически неработоспособна — процессы протекают очень вяло. При температуре меньше +5°C они фактически замирают.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Чем согревать и где разместить

Для получения лучших результатов применяют подогрев. Самый рациональный — водяной подогрев от котла. Работать котел может на электричестве, твёрдом или жидком топливе, также можно запустить его на вырабатываемом биогазе.

Самая большая температура, до которой требуется подогревать воду — +60°C. Более горячие трубы могут вызвать налипание на поверхность частиц, что приводит к уменьшению эффективности обогрева.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Можно применять и прямой подогрев — вставить Трубчатые нагреватели, но в первую очередь, трудно организовать смешивание, второе, на поверхности будет налипать субстрат, снижая отдачу тепла, Трубчатые нагреватели будут быстро перегорать
Обогреваться биогазовая установка может с применением типовых отопительных радиаторов, просто трубами, закрученными в полотенцесушитель, сварными регистрами. Трубы применять лучше полимерные — металлопластиковые или полипропиленовые.

Подойдут также трубы из гофрированной нержавеющей стали, их легче укладывать, тем более в цилиндрических вертикальных биореакторах, но гофрированная поверхность провоцирует налипание осадка, что довольно плохо для отдачи тепла.
Чтобы уменьшить возможность осаждения частиц на обогревающих элементах, их размещают в зоне мешалки. Только при этом необходимо все спроектировать таким образом, чтобы мешалка не имела возможности задеть трубы.

Часто кажется, что лучше нагреватели разместить снизу, но практика показала, что из-за осадка на дне такой обогрев неэффективен. Так что намного практичнее располагать нагреватели на стенках метатэнка биогазовой установки.

Способы водяного отопления

По способу расположения труб обогрев может быть внутренним либо наружным. При внутреннем расположении обогрев продуктивен, но ремонт и обслуживание нагревателей невозможны без останова и откачки системы.

Потому выбору материалов и качеству выполнения соединений уделяют акцентированное внимание.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Обогрев увеличивает продуктивность биогазовой установки и уменьшает сроки переработки сырья
При наружном расположении систем обогрева, требуется больше тепла (расходы на подогрев содержимого биогазовой установки значительно выше), так как много тепла уходит на обогрев стенок.

Зато система всегда доступна для работ по ремонту, а прогрев более одинаковый, так как греется среда от стенок. Очередной плюс подобного решения — мешалки не могут повредить систему отопления.

Чем утеплять

На дно котлована насыпается сначала выравнивающий песочный слой, потом слой утеплителя. Это может быть глина, перемешанная с соломой и керамзитобетоном, шлаком.

Эти все элементы можно перемешать, можно насыпать отдельными слоями. Их равняют в горизонт, устанавливают емкость биогазовой установки.
Бока биореактора можно утеплять инновационными материалами или традиционными дедовскими методами.

Из дедовских методов — обмазка глиной с соломой. Наноситься несколькими слоями.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Из новых материалов можно применять пенополистирол экструдированный большой плотности, блоки из газосиликата небольшой плотности, . Наиболее технологичен в этом случае искусственный латекс (ППУ), но услуги по его нанесению недешевые. Зато выходит бесшовная тепловая изоляция, которая уменьшает расходы на обогрев.

Существует еще один материал для теплоизоляции — стекло вспененное. В плитах он достаточно дорог, но его бой или крошка стоит очень мало, а по свойствам он практически безупречен: не поглощает влагу, не боится замерзания, хорошо переносит статические нагрузки, имеет невысокую теплопроводность.
Биогаз – газ получаемый в результате ферментации (сбраживания) органических веществ (к примеру: соломы; сорняков; животного и человеческого кала; мусора; отходов органики сточных бытовых и промышленных вод, и т.д.) в анаэробных условиях.

В производстве биогаза принимают участие разные типы микроорганизмов с разным количеством функций катаболизма.

Состав биогаза.

Биогаз более чем на половину состоит из метана (CH 4). Метан составляет приблизительно 60% биогаза.

Более того, в биогазе содержится диоксид углерода (CO 2) около 35 %, а еще иные газы, например пар перегретый, сероводород, угарный газ, азот и другие. Биогаз, получившийся в самых разных условиях, различен в собственном составе.

Так биогаз из человеческих экскрементов, навоза, отходов убоя содержит до 70% метана, а из остатков растительности, в основном, около 55% метана.

Микробиология биогаза.

Биогазовое брожение в зависимости от микробного вида участвующих бактерий можно поделить на три момента:
Первый именуется самим началом брожения бактерий.

Разные органические бактерии, размножаясь, выделяют внеклеточные ферменты, центральная роль которых состоит в разрушении трудных органических соединений с гидролизным образованием обычных веществ. К примеру, полисахариды в моносахариды; белок в пептиды или аминокислоты; жиры в глицерин и жирные кислоты.
Второй этап именуется водородным.

Образуется водород в результате деятельности уксуснокислых бактерий. Их центральная роль состоит в бактериальном разложении уксусной кислоты с образованием двуокиси углерода и водорода.

3-ий этап именуется метаногеным. В нем участвует вид бактерий, популярных как метаногены.

Их роль состоит в применении уксусной кислоты, водорода и диоксида углерода с образованием метана.

Классификация и характеристика сырья для ферментации биогаза.

Практически все натуральные органические материалы могут быть применены в качестве сырья для ферментации биогаза. Важным сырьем для изготовления биогаза являются канализационные воды: канализации; пищевой, фармацевтической и химической промышленности. В деревенских районах это отходы, образовывающиеся при сборе урожая.

Из-за различий в происхождении различен и процесс формирования, состав и структура биогаза.

Источники сырья для биогаза в зависимости от происхождения:

1.Сельскохозяйственное сырье.

Это сырье можно поделить на сырье с большим содержание азота и на сырье с высоким содержанием углерода.

Сырье с высоким содержанием азота:

человеческие фекалии, навоз скота, помет птиц. Соотношение углерод-азот составляет 25:1 или менее. Такое сырое было полностью переварено желудочно-кишечным трактом человека или животного.

В основном, содержит немалое количество низкомолекулярных соединений. Вода в этом сырье частично преобразовалась и была включёна в состав низкомолекулярных соединений. Это сырье отличается легким и быстрым анаэробным разложением на биогаз.

А еще богатым выходом метана.

Сырье с высоким содержанием углерода:

солома и шелуха. Соотношение углерод-азот составляет 40:1.

Имеет высокое содержание высокомолекулярных соединений: целлюлозы, гемицеллюлозы, пектина, лигнина, растительных восков. Анаэробного разложения происходит очень медленно.

Для того чтобы сделать больше скорость производства газа такой материал в большинстве случаев просят подготовительной обработки перед брожением.

2. Городские органические водные отходы.

Включает отходы человеческой жизнедеятельности, канализацию, органические отходы, органические промышленные канализационные воды, осадки в виде шлама.

3. Растения в воде.

Включают водяной гиацинт, иные растения в воде и водоросли. Расчетная плановая загрузка мощностей производства отличаются большой зависимостью от энергии солнца.

Имеют высокую прибыльность. Технологическая организация требует более аккуратный подход.

Анаэробное разложение происходит легко. Метановый цикл короткий. Характерность такого сырья состоит в том, что без подготовительной обработки оно всплывает в реакторе.

Для того, чтобы это убрать сырье должна быть немного подсушено или заранее компостировано в течении 2 дней.

Источники сырья для биогаза в зависимости от влаги:

1.Твёрдое сырье:

солома, органические отходы с относительно большим содержанием сухого вещества. Их переработка выполняется по методу сухой ферментации.

Трудности появляются с удалением из ректора большого числа твёрдых отложений. Общее кол-во сырья которое применяется можно представить в виде суммы содержания сухих веществ (TS) и летучих веществ (VS). Летучие вещества можно изменить в метан.

Для расчета летучих веществ образец сырья загружают в муфельную печь с температурой 530-570°С.

2. Жидкое сырье:

свежие фекалии, навоз, помет. Содержат около 20% сухого вещества.

Дополнительно просят добавки воды в количестве 10% для смешивания с твёрдым сырьем при сухой ферментации.

3. Органические отходы средней влаги:

барды спиртового производства, канализационные воды целлюлозных заводов и др. Подобное сырье содержит различное кол-во белков, жиров и углеводов, считается очень хорошим сырьем для изготовления биогаза.

Для данного сырья применяют устройства по типу UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket — восходящий анаэробный процесс).

Таблица1. Сведения о дебите (скорости образования) биогаза для условий: 1)температура сбраживания 30°С; 2)периодичное сбраживание

Название сбраживаемых отходов Средняя быстрота потока биогаза во время нормального производства газа (m 3 /m 3 /d) Выход биогаза, m 3 /Kg/TS Дебит биогаза (в % от всего объема производства биогаза) 0-15 d 25-45 d 45-75 d 75-135 d Сухой навоз 0,20 0,12 11 33,8 20,9 34,3 Вода химической промышленности 0,40 0,16 83 17 0 0 Рогульник (чилим, водяной орех) 0,38 0,20 23 45 32 0 Водяной салат 0,40 0,20 23 62 15 0 Свиной навоз 0,30 0,22 20 31,8 26 22,2 Сухая трава 0,20 0,21 13 11 43 33 Солома 0,35 0,23 9 50 16 25 Человеческие фикалии 0,53 0,31 45 22 27,3 5,7

Расчет процесса метанового брожения (ферментации).

Единые правила изысканий инженеров ферментации базируются на увеличении загрузки органическим сырьем и сокращении длительности метанового цикла.

Расчет сырья на цикл.

Загрузка сырья отличается: Массовой долей TS (%), массовой долей VS (%), концентрацией COD (COD — chemical oxygen demand, что переводится как ХПК – химический критерий кислорода) (Kg/m 3). Концентрация зависит от типа ферментационных устройств.

К примеру, современные промышленные реакторы для канализационных вод — UASB (восходящий анаэробный процесс). Для твёрдого сырья применяют AF (анаэробные фильтры) — в большинстве случаев концентрация менее 1%.

Отходы промышленности в качестве сырья для биогаза очень часто имеют высокую концентрацию и нуждаются в разбавлении.

Расчет скорости загрузки.

Для определения суточного количества загрузки реактора: концентрация COD (Kg/m 3 ·d), TS (Kg/m 3 ·d), VS (Kg/m 3 ·d). Данные показатели считаются очень важным критериями оценки эффективности биогаза.

Нужно стремится к органичению нагрузки и одновременно при этом иметь большой уровень объема получения газа.

Расчет отношения объема реактора к выходу газа.

Данный показатель считается существенным критерием оценки эффективности реактора. Измеряется в Kg/m 3 ·d.

Выход биогаза на единицу массы брожения.

Данный показатель определяет текущее состояние производства биогаза. К примеру, объем газосборника 3 m 3 . Каждый день подается 10 Kg/TS.

Выход биогаза составляет 3/10 = 0,3 (m 3 /Kg/TS). По возможности от ситуации можно применять теоретический выход газа или практический выход газа.

Теоретический выход биогаза определяется по формулам:

Производство метана (Е):
Производство углекислого газа (D):

D = 0.37A + 0.49B + 0.36C. Где А- содержание углеводов на грамм материала брожения, B- белка, C- содержание жира

Гидравлический объем.

Для увеличения эффективности нужно снижение срока ферментации. В некоторой степени есть связь с потерей ферментирующих микроорганизмов. На данный момент некоторые эффектные реакторы имеют срок ферментации 12 дней и даже меньше.

Гидравлический объем рассчитывается путем подсчета объема повседневной загрузки сырья со дня, когда возникла загрузка сырья и зависит от срока нахождения в реакторе. К примеру, предполагается ферментация при 35°С, концентрация сырьевой подачи 8% (общее кол-во TS), суточный объем подачи 50 m 3 , период ферментации в реакторе 20 дней. Гидравлический объем будет составлять: 50·20 = 100 m 3 .

Убирание органических загрязнений.

Производство биогаза, как и любое химическое производство, имеет отходы. Отходы химического производства способны наносить ущерб экологии в вариантах бесконтрольной утилизации отходов. К примеру, попадая в реку рядом.

Современные большие биогазовые установки продуцируют тысячи и даже десятки тысяч килограмм отходов в день. Качественный состав и пути утилизации отходов больших биогазовых установок контролируются лабораториями фирм и государственной экологической службой.

Малые фермерские биогазовые установки не имеют такого контроля по двум причинам: 1) так как мало отходов, то ущерба внешней среде будет недостаточно. 2) Проведение хорошего анализа отходов требует нестандартного лабораторного оборудования и узко специального персонала.

Этого у очень маленьких фермеров нет, а государственные структуры правильно считают такой контроль не целесообразным.
Критерием уровня загрязненности отходов биогазовых реакторов считается ХПК (химический критерий кислорода).
Применяют очередную математическую зависимость: ХПК органической скорости загрузки Kg/m 3 ·d= загрузочная концентрация ХПК (Kg/m 3) / гидравлический срок хранения (d).

Дебит газа в объеме реактора (kg/(m 3 ·d)) = выход биогаза (m 3 /kg) / ХПК органической скорости загрузки kg/(m 3 ·d).

Положительные качества биогазовых энергетических установок:

твёрдые и жидкие отходы имеют своеобразный аромат отпугивающий мух и грызунов;
возможность делать практичный конечный продукт — метан, являющийся чистым и хорошим топливом;
в процессе брожения семена сорняков и некоторые из возбудителей погибают;
в процессе ферментации азот, фосфор, калий и прочие компоненты удобрения практически полностью будут сохранены, часть органического азота превращается в аммиачный азот, а это повышает его ценность;
ферментационный остаток может быть применен в качестве корма для зверей;
для биогазового брожения не потребуется использование кислорода из воздуха;
анаэробный шлам может сберегаться в течение пары месяцев без добавки питательных веществ, а потом при загрузке первичного сырья брожение может быстро начаться опять.

Минусы биогазовых энергетических установок:

не простое устройство и требует относительно серьёзных вложений в строительство;
требуется большой уровень строительства, управления и обслуживания;
первое анаэробное распространение брожения происходит потихоньку.

Характерности процесса метанового брожения и управление процессом:

1.Температура получения биогаза.

Температура для получения биогаза может быть в относительно большом температурном диапазоне 4
65°С. С повышением температуры быстрота получения биогаза увеличивается, однако не линейно.

Температура 40
55°С считается переходной зоной деятельности разных микроорганизмов: термофильных и мезофильных бактерии.

Наивысший ритм анаэробного брожения происходит в узком температурном диапазоне 50
55°С.

При температуре брожения 10°С за 90 дней дебит газа составляет 59%, однако данный же дебит при температуре брожения 30°С происходит за 27 дней.
Непредвиденное температурное изменение станет иметь серьезное воздействие на производство биогаза.

Проектом биогазовой установки обязательно должно предусматриваться контролирование такого параметра как температура. Температурные изменения более чем на 5°С, существенно уменьшают продуктивность биогазового реактора.

К примеру, если температура в биогазовом реакторе была долгое время 35°С, а потом внезапно снизилась до 20°С, то производство биогазового реактора практически полностью остановится.

2. Прививочный материал.

Чтобы закончить метановое брожение, в основном, требуется некоторое количество и вид микроорганизмов. Роскошный метановыми микробами осадок именуется прививочный.

Биогазовое брожение сильно распространено в природе и именно так очень популярны места с прививочным материалом. Это: канализационные шламы, иловые отложения, донные осадки навозных ям, разные осадки канализационных вод, пищеварительные остатки и т.д. Из-за обильного органического вещества и хороших анаэробных условий в них появляются богатые микробные сообщества.

Посев, добавленный первый раз в новый биогазовый реактор способна заметно снизить период стагнации. В новом биогазовом реакторе нужно вручную вносить подкормку прививочным материалом.

При применении промышленных отходов в качестве сырья этому уделяют очень много внимания.

3. Анаэробная среда.

Анаэробность среды определяется степенью анаэробности. В большинстве случаев окислительно-восстановительный потенциал принято классифицировать величиной Eh. В анаэробных условиях Eh имеет отрицательное значение.

Для анаэробных метановых бактерий Eh лежит в границах -300
-350mV. Некоторые бактерии продуцирующие факультативные кислоты способны жить хорошей жизнью при Eh -100
В целях обеспечения анаэробных условий должно гарантироваться построение плотно закрытых биогазовых реакторов, которые обеспечивают влагонепроницаемость и отсутствие утечек.

Для больших промышленных биогазовых реакторов величина Eh всегда находится под контролем. Для очень маленьких фермерских биогазовых реакторов появляется проблема контроля данной величины благодаря необходимости закупки очень дорогого и сложного оборудования.

4. Контроль кислотности среды (рН) в биогазовом реакторе.

Метаногены нужен диапазон рН в очень узком диапазоне. В среднем рН=7.

Брожение происходит в диапазоне рН от 6,8 до 7,5. Контроль за величиной кислотности рН доступен для очень маленьких биогазовых реакторов.

Для этого многие фермеры используют единоразовые лакмусовые индикаторные бумажные полосы. На больших фирмах нередко применяют электронные приборы контроля рН. При нормальных обстоятельствах, баланс метанового брожения носит вид нормального процесса, в основном, без регулировки рН.

Только в некоторых случаях бесхозяйственности появляются массовые накопления летучих кислот, снижение рН.

Мерами по послаблению последствий очень высокой кислотности рН считаются:

(1) Заменить частично среду в биогазовом реакторе, и благодаря этому разбавить содержание летучих кислот. Этим становится больше рН.

(2) Внести золу или нашатырный спирт для увеличения рН.
(3) Довести рН известью.

Данная мера особенно эффективна для случаев очень высоких содержаний кислоты.

5. Смешивание среды в биогазовом реакторе.

В обыкновенном бродильном чане в результате брожения среда в большинстве случаев разделяется на 4-ре слоя: верхняя корка, надосадочный слой, активный слой и слой осадка.

Цель смешивания:

1) переселение активных бактерий на новую порцию первичного сырья, увеличение поверхности контакта микробов и сырья для ускорения темпов получения биогаза, увеличение эффективности применения сырья.
2) избежание образования толстого слоя корки, создающего сопротивление для выхода биогаза.

К перемешиванию особенно требовательно такое сырьё как: солома, сорняки, листья и т.д. В большом слое корки происходят условия для накопления кислоты, что считается не допустимым.

Способы смешивания:

1) механическое смешивание колесами разного типа, установленными в середине пространства для работы биогазового реактора.
2) смешивание биогазом, отбираемым из верхней части биореактора и подающимся в нижнюю часть с лишним давлением.

3) смешивание циркулирующим гидронасосом.

6. Соотношение углерода к азоту.

Эффективному брожению способствует только идеальное сочетание питательных веществ. Главным показателем считается соотношение углерода к азоту (C: N).

Идеальное сочетание 25:1. Бесчисленными исследованиями доказали, что пределы благоприятного соотношения составляют 20-30:1, а производство биогаза существенно уменьшается при соответствии 35:1.

Экспериментальными исследованиями выявлено, что биогазовое брожение возможно при соответствии углерода к азоту 6:1.

7. Давление.

Метановые бактерии могут приспосабливаться к большим гидростатическим давлениям (около 40 метров и более). Однако они очень восприимчивы к перепадам давления и благодаря этому появляется потребность в стабильном давлении (отсутствии резких изменения давления).

Большие изменения давления могут происходить в вариантах: существенного возрастания использования биогаза, относительно быстрой и большой загрузки биореактора первичным сырьём или подобной разгрузки реактора от отложений (чистке).

Способы стабилизации давления:

2) подачу свежего первичного сырья и чистку делать одновременно и с одинаковой скоростью разрядки;
3) установка плавающих крышек на биогазовый реактор дает возможность сберегать относительно постоянное давление.

8. Активаторы и ингибиторы.

Некоторые вещества после добавки минимального количества усовершенствуют продуктивность биогазового реактора, подобные вещества, известны как активаторы. Тогда как иные вещества добавленые в минимальных количествах приводят к существенному удерживанию процессов в биогазовом реакторе, подобные вещества, именуют ингибиторами.
Известны многие типы активаторов, в том числе некоторые ферменты, неорганические соли, органические и неорганические вещества.

К примеру, добавление конкретного количества фермента целлюлазы существенно облегчает производство биогаза. Добавка 5 mg/Kg высших оксидов (R 2 О 5) может расширить газодобычу на 17%. Дебит биогаза для первичного сырья из соломы и аналогичных ей можно намного увеличить добавкой аммония гидрокарбоната (NH 4 HCO 3).

Активаторами тоже считаются уголь активированный или торф. Подача в биореактор водорода может сильно повысить производство метана.

Ингибиторы по большей части относится к некоторым из соединений ионов металлов, солей, фунгицидов.

Классификация процессов брожения.

Метановая ферментация считается строго анаэробной ферментацией. Процессы брожения разделяют на следующие типы:

Классификация по температуре брожения.

Может быть разделена на «естественную» температуры брожения (ферментации переменной температуры), в данном варианте температура брожения около 35°С и процесс с большой температурой брожения (около 53°С).

Классификация по дифференциальности.

По дифференциальности ферментации можно поделить на одноступенчатое брожение, двухступенчатое брожение и многоступенчатое брожение.

1) Одноступенчатое брожение.

Относится к наиболее общему типу брожения. Это можно отнести к аппаратам, в которых одновременно происходит продуцирование кислот и метана.

Одноступенчатое брожения может быть менее успешно по критерию БПК (Биологическому Потреблению Кислорода) чем 2-ух- и многоступенчатое брожение.

2) Двухступенчатое брожение.

Основано на индивидуальном брожении кислот и метаногенных микроорганизмов. Эти два типа микробов имеют различную физиологию и необходимость в питании, есть существенные различия в росте, обменных характеристиках и прочих качествах.

Двухэтапное брожения способна заметно повысить дебит биогаза и разложение летучих жирных кислот, уменьшить цикл ферментации, принести большую экономию расходов на эксплуатацию, успешно удалить органические загрязнения из отходов.

3) Многоступенчатое брожение.

Используется для первичного сырья богатого целлюлозой в следующей очередности:
(1) Делают гидролиз целлюлозного материала в наличии кислот и щелочей. Происходит образование глюкозы.
(2) Вносят прививочный материал.

В большинстве случаев это активный осадок или канализационные воды биогазового реактора.
(3) Делают подходящие условия для продуцирования кислотных бактерий (продуцирующих летучие кислоты): pH=5,7 (однако не более 6,0), Eh=-240mV, температура 22°С. На данной стадии появляются такие летучие кислоты: уксусная, пропионовая, масляная, изомасляная.

(4) Делают подходящие условия для продуцирования метановых бактерий: pH=7,4-7,5, Eh=-330mV, температура 36-37°С

Классификация по переодичности.

Технология брожение классифицируется на переодическое брожение, постоянное брожение, полунепрерывное брожение.

1) Периодичное брожение.

В биогазовый реактор едино разово загружают сырье и прививочный материал и подвергают его брожению. Подобный вариант используют когда имеются трудности и неудобства загрузки первичного сырья, а еще выгрузки отходов.

К примеру, не измельченная солома или крупногабаритные брикеты отходов органики.

2) Постоянное брожение.

К нему относятся ситуации, когда планово пару раз в течении дня в биоректор загружают сырье и убирают ферментационные сливы.

3) Полунепрерывное брожение.

Это можно отнести к биогазовым реакторам, для которых нормальным считается иногда не равными количествами добавлять различное первичное сырье. Такая технологическая схема очень активно применяется очень маленькими сельскими хозяйствами Китая и связана со спецификами ведения сельхоз. работ. Биогазовые реакторы полунепрерывного брожения могут иметь разные отличия в конструкциях.

Ниже рассмотрены данные конструкции.

Схема №1. Биогазовый реактор с неподвижной крышкой.

Характерности конструкции: комбинирование бродильной камеры и хранилища биогаза в одном сооружении: снизу бродит сырье; сверху сберегаться биогаз.
Биогаз выходит из жидкости и собирается под крышкой биогазового реактора в его куполе. Давление биогаза уравновешивается весом жидкости.

Чем больше газовое давление, тем больше жидкости покидает бродильную камеру. Чем меньше газовое давление, тем больше жидкости поступает в бродильную камеру. Во время работы биогазового реактора в середине него обязательно есть жидкость и газ.

Но в различных соотношениях.

Схема№2. Биогазовый реактор с плавающей крышкой.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Схема№3. Биогазовый реактор с неподвижной крышкой и внешним газгольдером.

Характерности конструкции: 1) вместо плавающей крышки имеет отдельно выстроенный газгольдер; 2) давление биогаза на выходе регулярно.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Положительные качества Схемы №3: 1) замечательно подойдет для работы биогазовых горелок, строго требующих конкретный номинал давления; 2) при небольшой активности брожения в биогазовом реакторе существует возможность обеспечить стабильное и большое давление биогаза у потребителя.

Руководство по строительству бытового биогазового реактора.

GB/T 4750-2002 Домашние биогазовые реакторы.
GB/T 4751-2002 Приемка по качествам бытовых биогазовых реакторов.

GB/T 4752-2002 Правила строительства бытовых биогазовых реакторов.
GB 175 -1999 Портландцемент, портландцемент обычный.

GB 134-1999 Шлакопортландцемент, цемент из вулканического туфа и цемент из зольной пыли.
GB 50203-1998 Строительство укладки камня и приемка.
JGJ52-1992 Стандарт качества простого бетона из песка.

Методы испытаний.
JGJ53- 1992 Стандарт качества простого бетона из щебня или гравия. Методы испытаний.

JGJ81 -1985 Механичные характеристики простого бетона. Метод испытаний.

JGJ/T 23-1992 Техническая специфика для проверки на прочность бетона на сжатие методом отскока.
JGJ70 -90 Раствор для строительных работ.

Метод проверки на важные характеристики.
GB 50164-92 Качественный контроль бетона.

Воздухонепроницаемость.

Конструкция биогазового реактора обеспечивает внутреннее давление 8000 (или 4000 Pa). Степень утечки после 24 ч менее 3%.

Единица производства биогаза на объем реактора.

Для удовлетворительных производственных условий биогаза считается нормальным, когда на метр кубический объема реактора выполняется 0,20-0,40 m 3 биогаза.

Обычный объем газового хранилища составляет 50% суточного производства биогаза.

Показатель запаса прочности не менее K=2,65.

Обычный эксплуатационный период не менее 20 лет.

Живая нагрузка 2 kN/m 2 .

Значение несущей способности фундаментной конструкции не менее 50 kPa.

Газовые резервуары рассчитаны на давление не больше 8000 Pa, а с плавающей крышкой на давление не больше 4000 Pa.

Самый большой предел давления для бассейна не больше 12000 Pa.

Самая маленькая толщина арочного свода реактора не менее 250 mm.

Самая большая загрузка реактора составляет 90% его объема.

Конструкцией реактора предусматривается наличие под крышкой реактора места для флотации газа составляющее 50% суточного производства биогаза.

Объем реактора составляет 6 m 3 , дебит газа 0,20 m 3 /m 3 /d.

Возможна постройка реакторов у которой объем 4 m 3 , 8 m 3 , 10 m 3 по этим чертежам. Для этого приходится задействовать поправочные размерные величины, указанные в таблице на чертежах.

Подготовка к строительным работам биогазового реактора.

Выбор типа биогазового реактора зависит от численности и параметров сбраживаемого сырья. Стоит еще сказать что выбор зависит от здешних гидрогеологических и условий климата и уровня техники для строительных работ.
Бытовой биогазовый реактор должен находиться вблизи санузлов и помещений со скотом на удалении не больше 25 метров.

Место размещения биогазового реактора должно быть с подветренной и солнечной стороны на твёрдом грунте с невысоким уровнем грунтовых вод.
Для выбора дизайна биогазового реактора применяйте таблицы расхода стройматериалов нижеприведенные.

Таблица3. Шкала материалов для биогазового реактора из сборных панелей из бетона

Объем реактора, m 3 4 6 8 10 Объем, m 3 1,828 2,148 2,508 2,956 Цемент, kg 523 614 717 845 Песок, m 3 0,725 0,852 0,995 1,172 Гравий, m 3 1,579 1,856 2,167 2,553 Объем, m 3 0,393 0,489 0,551 0,658 Цемент, kg 158 197 222 265 Песок, m 3 0,371 0,461 0,519 0,620 Цементная паста Цемент, kg 78 93 103 120 Общее кол-во материала Цемент, kg 759 904 1042 1230 Песок, m 3 1,096 1,313 1,514 1,792 Гравий, m 3 1,579 1,856 2,167 2,553

Таблица4. Шкала материалов для биогазового реактора из сборных плит из железобетона

Объем реактора, m 3
4 6 8 10
Объем, m 3 1,540 1,840 2,104 2,384
Цемент, kg 471 561 691 789
Песок, m 3 0,863 0,990 1,120 1,260
Гравий, m 3 1,413 1,690 1,900 2,170
Оштукатуривание сборного корпуса Объем, m 3 0,393 0,489 0,551 0,658
Цемент, kg 158 197 222 265
Песок, m 3 0,371 0,461 0,519 0,620
Цементная паста Цемент, kg 78 93 103 120
Общее кол-во материала Цемент, kg 707 851 1016 1174
Песок, m 3 1,234 1,451 1,639 1,880
Гравий, m 3 1,413 1,690 1,900 2,170
Стальные материалы Стальной прут диаметр 12 mm, kg 14 18,98 20,98 23,00
Арматура из стали диаметр 6,5 mm, kg 10 13,55 14,00 15,00

Таблица5. Шкала материалов для биогазового реактора из бетона монолитного

Объем реактора, m 3
4 6 8 10
Объем, m 3 1,257 1,635 2,017 2,239
Цемент, kg 350 455 561 623
Песок, m 3 0,622 0,809 0,997 1,107
Гравий, m 3 0,959 1,250 1,510 1,710
Оштукатуривание сборного корпуса Объем, m 3 0,277 0,347 0,400 0,508
Цемент, kg 113 142 163 208
Песок, m 3 0,259 0,324 0,374 0,475
Цементная паста Цемент, kg 6 7 9 11
Общее кол-во материала Цемент, kg 469 604 733 842
Песок, m 3 0,881 1,133 1,371 1,582
Гравий, m 3 0,959 1,250 1,540 1,710

Таблица6. Условные определения на чертежах.

Описание Обозначение на чертежах
Материалы:
Штруба (канава в грунте)
Символы:
Ссылка на чертеж детали. Верхняя цифра указывает на номер детали. Нижняя цифра указывает на номер чертежа с детальным описанием детали. Если взамен нижней цифры указан символ «-», то это указывает, что детальное описание детали продемонстрировано на этом чертеже.
Разрез детали. Жирными линиями указана поверхность разреза и направление взгляда, а числами указан идентификационный код разреза.
Стрелкой указан радиус. Цифры после буквы R обозначают значение радиуса.
Общепринятые:
Исходя из этого большая полуось и короткая ось эллипсоида
Длина

Конструкции биогазовых реакторов.

Характерности:

Вид конструктивной характерности ключевого бассейна.

Дно имеет уклон от впускного окна к выпускному окну. Это обеспечивает образование постоянство двигающегося потока.

На чертежах №№ 1-9 указаны три типа конструкций биогазового реактора: вид А, вид В, вид С.
Биогазовый реактор вид А: Устроен наиболее просто. Убирание жидкой субстанции предусматривается лишь через выпускное окно силой давления биогаза в середине бродильной камеры.

Биогазовый реактор вид В: Ключевой бассейн оборудован вертикальной трубой в самом центре, через какую во время эксплуатации можно делать подачу или убирание жидкой субстанции в зависимости от такой надобности. По мимо этого для формирования потока субстанции через вертикальную трубу данный тип биогазового реактора имеет отражающую (дефлекторную) перегородку на дне ключевого бассейна.

Биогазовый реактор вид С: Имеет похожую конструкцию с реактором типа В. Впрочем, оборудован ручным поршневым насосом обычной конструкции, установленным в центральной вертикальной трубе, а еще иные отражающие перегородки на дне ключевого бассейна. Эти особенности конструкции дают возможность успешно контролировать параметры главных тех. процессов по большей части бассейне за счёт простоты экспресс проб.

А еще применять биогазовый реактор в качестве донора биогазовых бактерий. В реакторе данного типа более полно происходит диффузия (смешивание) субстрата, что со своей стороны повышает выход биогаза.

Характеристики сбраживания:

Процесс состоит в отборе прививочного материала; подготовке первичного сырья (доводки по плотности водой, доводки кислотности, внесении прививочного материала); сбраживании (контроль смешивания субстрата и температуры).
В качестве ферментационного материала применяются человеческие фекалии, навоз домашнего скота, помет птиц.

При непрерывном процессе сбраживания делаются относительно стабильные условия производительной работы биогазового реактора.

Принципы проектирования.

Соответствие «триединой» системе (биогаз, санузел, хлев). Биогазовый реактор собой представляет вертикальный цилиндрический резервуар.

Высота цилиндрической части H=1 m. Верхняя часть резервуара имеет арочный свод. Соотношение высоты свода к диаметру цилиндрической части f 1 /D=1/5.

Дно имеет Наклон от впускного окна к выпускному окну. Наклонный угол 5 градусов.

Конструкция резервуара обеспечивает удовлетворительные условия брожения. Движение субстрата происходит самостоятельно. Система работает при полной загрузке резервуара и сама себя контролирует по времени нахождения сырья за счёт увеличения производства биогаза.
Биогазовые реакторы типов В и С имеют дополнительные приспособления для обработки субстрата.
Загрузка резервуара сырьем может быть не полной. Это понижает газовую продуктивность без вреда эффективности.
Небольшая цена, легкость управления, широкое этническое распространение.

Описание стройматериалов.

Материал стен, дна, свода биогазового реактора – бетон.
Детали квадратного сечения, например загрузочный канал, могут быть выполнены из кирпича.

Конструкции из бетона могут быть сделаны заливкой смеси из бетона, но могут быть сделаны из сборных элементов выполненных из бетона (например: крышка впускного окна, садок для бактерий, труба по самому центру). Садок для бактерий круглый в сечении и состоит из битой яичной скорлупы, помещенной в оплетку.

Очередность операций связанных со строительством.

Метод опалубочной заливки состоит в следующем. На земля выполняется разметка контура грядущего биогазового реактора.

Достается грунт. Сначала заливается дно.

На дно ставится опалубка для заливки бетона по кольцу. Заливаются стенки с использованием опалубки и потом арочный свод.

Для опалубки может быть применена сталь, дерево или кирпич. Заливку делают симметрично и для прочности используют трамбовочные устройства.

Остатки текучего бетона удаляют шпателем.

Строительные чертежи.

Строительство выполняется по чертежам №№1-9.
Чертеж 1. Биогазовый реактор 6 m 3 . Вид А:

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Чертеж 2. Биогазовый реактор 6 m 3 . Вид А:

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству
Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству
Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Строительство биогазовых реакторов из сборных плит железобетона является намного совершеннее строительной технологией. Такая технология более совершенна за счёт простоты реализации выполнения точности размеров, снижения сроков и расходов на строительство.

Основной особенностью строительства считается то, что важные элементы реактора (арочный свод, стены, каналы, крышки) делаются вдалеке от места установки, потом они перевозяться на установочное место и собираются на месте в огромном котловане. Во время сборки такого реактора главное внимание уделяют соответствие точности установки в горизонтальном положении и вертикали, а еще плотности стыковых соединений.

Чертеж 13. Биогазовый реактор 6 m 3 . Детали биогазового реактора из плит железобетона:

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Чертеж 14. Биогазовый реактор 6 m 3 . Детали сборки биогазового реактора:

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Чертеж 15. Биогазовый реактор 6 m 3 . Детали сборки монолитно бетонного реактора:

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

http :// www .74 rif . ru / biogaz — konst . html Информационный центр
поддержки предпринимательства
в мире топливных и автомобильных технологий
Выход биогаза и содержание метана

Выход биогаза в большинстве случаев подсчитывается в литрах или кубических метрах на килограмм сухого вещества, содержащегося в навозе. В таблице показаны значения выхода биогаза на килограмм сухого вещества для различных вариантов сырья после 10-20 дней ферментации при мезофильной температуре.
Для определения выхода биогаза из свежего сырья при помощи таблицы сначала необходимо установить влажность свежего сырья. Для этого необходимо взять килограмм свежего навоза, высушить его и взвесить сухой остаток.

Влажность навоза в процентах можно подсчитать по формуле: (1 — вес высушенного навоза)х100%.

Вид сырья Выход газа (м 3 на килограмм сухого вещества) Содержание метана (%)
А. навоз зверей
Навоз КРС 0,250 — 0,340 65
Свиной навоз 0,340 — 0,580 65 — 70
Помет птиц 0,310 — 0,620 60
Конский навоз 0,200 — 0,300 56 — 60
Овечий навоз 0,300 — 620 70
Б. Отходы хозяйства
Канализационные воды, фекалии 0,310 — 0,740 70
Овощные отходы 0,330 — 0,500 50-70
Картофельная ботва 0,280 — 0,490 60 — 75
Свекольная ботва 0,400 — 0,500 85
С. Растительные сухие отходы
Пшеничная солома 0,200 — 0,300 50 — 60
Солома ржи 0,200 — 0,300 59
Ячменная солома 0,250 — 0,300 59
Овсяная солома 0,290 — 0,310 59
Кукурузная солома 0,380 — 0,460 59
Лен 0,360 59
Конопля 0,360 59
Свекольный жом 0,165
Листья подсолнечника 0,300 59
Клевер 0,430 — 0,490
D. Другое
Трава 0,280 — 0,630 70
Листва деревьев 0,210 — 0,290 58

Выход биогаза и содержание в нем метана при применении различных типов сырья
Подсчитать, какое кол-во свежего навоза с конкретной влажностью будет подходить 1 кг сухого вещества, можно так: от 100 отнимаем значение влаги навоза в процентах, а потом делим 100 на это значение:

Пример 1. Если вы определили, что влажность применяемого в качестве сырья навоза КРС равна 85%. то 1 килограмм сухого вещества будет подходить 100:(100-85) = около 6,6 килограмма свежего навоза. Значит, с 6.6 килограмма свежего навоза мы приобретаем 0,250 — 0,320 м 3 биогаза: а с 1 килограмма свежего навоза КРС можно получить в 6.6 раза меньше: 0.037 — 0,048 м 3 биогаза.
Пример 2. Вы установили влажность свиного навоза — 80%, значит, 1 килограмм сухого вещества будет равным 5 килограммам свежего свиного навоза.
Из таблицы мы знаем, что 1 килограмм сухого вещества или 5 кг свежего свиного навоза выделяет 0,340 — 0,580 м 3 биогаза. Значит, 1 килограмм свежего свиного навоза выделяет 0,068-0,116 м 3 биогаза.

Приблизительные значения
Если известен вес суточного свежего навоза, то суточный выход биогаза будет приблизительно следующим:
1 тонна навоза КРС — 40-50 м 3 биогаза;
1 тонна свиного навоза — 70-80 м 3 биогаза;
1 тонна птичьего помета — 60 -70 м 3 биогаза. Необходимо помнить, что приблизительные значения приводятся для готового сырья влажностью 85% — 92%.
Объемный вес биогаза составляет 1,2 кг на 1 м 3 , благодаря этому при подсчете количества приобретаемых удобрений нужно вычитать его из количества перерабатываемого сырья.
Для средней за сутки загрузки 55 кг сырья и дневном выходе биогаза 2,2 — 2.7 м 3 на голову КРС масса сырья станет меньше на 4 — 5% в процессе переработки его в биогазовой установке.
Оптимизация процесса получения биогаза
Кислотообразующие и метанобразующие бактерии попадаются в природе везде, в особенности в экскрементах зверей. В пищеварительной системе крупного скота содержится полный набор микроорганизмов, нужных для сбраживания навоза.

Благодаря этому навоз КРС активно используют в качестве сырья, загружаемого в новый реактор. Для начала процесса сбраживания достаточно обеспечить следующие условия:
Поддержка анаэробных условий в реакторе
Жизнедеятельность метанообразующих бактерий возможна исключительно при отсутствии кислорода в реакторе биогазовой установки, благодаря этому необходимо наблюдать за герметичностью реактора и отсутствием доступа в реактор кислорода.
Соблюдение режима температур
Поддержка комфортной температуры считается одним из самых важных факторов процесса сбраживания. В условиях природы образование биогаза происходит при температуре от 0°С до 97°С, но с учетом оптимизации процесса переработки отходов органики для получения биогаза и биоудобрений выделяют три температурных режима:
Психофильный режим температур определяется температурами до 20 — 25°С,
мезофильный режим температур определяется температурами от 25°С до 40°С и
термофильный режим температур определяется температурами более 40°С.
Степень бактериологического производства метана возрастает с повышением температуры. Но, так как кол-во свободного нашатырного спирта тоже возрастает с ростом температуры, процесс сбраживания может замедлиться. Биогазовые установки без подогрева реактора показывают удовлетворительную продуктивность исключительно при средней температуре в году около 20°С или выше или когда средняя температура днем может достигать как минимум 18°С.

При средних температурах в 20-28°С производство газа непропорционально возрастает. Если же температура биомассы менее 15°С, выход газа будет так низок, что биогазовая установка без тепловой изоляции и подогрева перестает быть рентабельной.
Сведения относительно благоприятного режима температур различны для различных вариантов сырья. Для биогазовых установок работающих на смешанном навозе КРС, свиней и птиц, комфортной температурой для мезофильного режима температур считается 34 — 37°С, а для термофильного 52 — 54°С. Психофильный режим температур выполняется в установках без подогрева, в которых отсутствует контроль за температурой.

Более интенсивное выделение биогаза в психофильном режиме происходит при 23°С.
Процесс биометанации очень чувствительный к температурным изменениям. Степень этой чувствительности со своей стороны зависит от температурных рамок, в которых происходит переработка сырья. При процессе ферментации могут быть допустимы температурные изменения в границах:

психофильный режим температур: ± 2°С в час;
мезофильный режим температур: ± 1°С в час;
термофильный режим температур: ± 0,5°С в час.
В действительности очень популярны два температурных режима, это термофильный и мезофильный. У любого из них существуют собственные минусы и плюсы.

Плюсы термофильного процесса сбраживания это очень высокая скорость разложения сырья, и стало быть более большой выход биогаза, а еще фактически полное устранение болезнетворных бактерий, находящихся в сырье. К минусам термофильного разложения можно отнести; немалое количество энергии, нужное на подогрев сырья в реакторе, чувствительность процесса сбраживания к небольшим температурным изменениям и несколько более плохое качество приобретаемых биоудобрений .
При мезофильном режиме сбраживания сохраняется большой аминокислотный состав биоудобрений, но обеззараживание сырья не такое полное, как при термофильном режиме.
Доступность питательных веществ
Для роста и деятельности метановых бактерий (благодаря которым выполняется биогаз) нужно наличие в сырье органических и минеральных питательных веществ. К этому всему к углероду и водороду создание биоудобрений требует достаточного кол-во азота, серы, фосфора, калия, кальция и магния и некоторого количества микроэлементов — железа, марганца, молибдена, цинка, кобальта, селена, вольфрама, никеля и прочих.

Простое органическое сырье — навоз зверей — содержит большое количество упомянутых выше элементов.
Подходящее время сбраживания зависит от дозы загрузки реактора и температуры процесса сбраживания. Если время сбраживания подобрано чрезмерно коротким, то при выгрузке сброженной биомассы бактерии из реактора вымываются быстрее, чем могут плодиться, и процесс ферментации фактически останавливается.

Чрезмерно продолжительное выдерживание сырья в реакторе не отвечает задачам получения самого большого количества биогаза и биоудобрений за конкретный зазор времени.
При подсчете самой лучшей длительности сбраживания пользуются термином «время оборота реактора». Время оборота реактора — это тех временах, за который свежее сырье, загруженное в реактор, перерабатывается, и его выгружают из реактора.
Для систем с непрерывной загрузкой усредненное время сбраживания определяется отношением объема реактора к повседневному объему загружаемого сырья. В действительности время оборота реактора подбирают в зависимости от температуры сбраживания и состава сырья в следующих интервалах:
Психофильный режим температур: от 30 до 40 и больше 24 часов;
мезофильный режим температур: от 10 до 20 суток;
термофильный режим температур: от 5 до 10 суток.
Суточная доза загрузки сырья определяется временем оборота реактора и возрастает (как и выход биогаза) с повышением температуры в реакторе. Если время оборота реактора составляет 10 суток: то суточная доля загрузки как правило составит 1/10 от всего объема загружаемого сырья.

Если время оборота реактора составляет 20 суток, то суточная доля загрузки как правило составит 1/20 от всего объема загружаемого сырья. Для установок, работающих в термофильном режиме, доля загрузки может быть до 1/5 от всего объема загрузки реактора.
Выбор времени сбраживания зависит также и от типа перерабатываемого сырья. Для таких видов сырья, перерабатываемого в условиях мезофильного режима температур, время, за которое отличается самая большая часть биогаза, равно приблизительно:
Жидкий навоз КРС: 10 -15 дней;

жидкий свиной навоз: 9 -12 дней;
жидкий куриный помет: 10-15 дней;
навоз, смешанный с растительными отходами: 40-80 дней.
Метанопродуцирующие бактерии намного лучше приспособленые для существования в нейтральных или слегка щелочных условиях. В процессе метанового брожения второй этап производства биогаза считается фазой активного действия кислотных бактерий.

В данное время уровень рН уменьшается, другими словами среда становится более кислой.
Но при нормальном ходе процесса жизнедеятельность различных групп бактерий в реакторе проходит одинаково успешно и кислоты перерабатываются метановыми бактериями. Подходящее значение кислотно-щелочного баланса колеблется в зависимости от сырья от 6,5 да 8,5.
Померять уровень кислотно-щелочного баланса можно при помощи лакмусовой бумаги. Значения pH будут подходить цвету: приобретаемому бумагой при её погружении в сбраживаемое сырье.
Содержание углерода и азота
Одним из самых существенных факторов, влияющих на метановое брожение (выделение биогаза), считается соотношение углерода и азота в перерабатываемом сырье. Если соотношение C/N безмерно велико, то недостаток азота будет служить аргументом, уменьшающим процесс метанового брожения.

Если же это соотношение очень мало, то образуется такое немалое количество нашатырного спирта, что он становится ядовитым для бактерий.
Микроорганизмы нуждаются как в азоте, так и в углероде для ассимиляции в их клеточную структуру. Разные эксперименты показали: выход биогаза самый большой при уровне соотношения углерода и азота от 10 до 20, где оптимум колеблется в зависимости от типа сырья.

Для достижения высокой продукции биогаза практикуется перемешивание сырья для достижения благоприятного соотношения C/N.

Биоферментируемый материал Азот N(%) Соотношение углерода и азота C/N
А. Навоз зверей
КРС 1,7 — 1,8 16,6 — 25
Куриный 3,7 — 6,3 7,3 — 9,65
Конский 2,3 25
Свиной 3,8 6,2 — 12,5
Овечий 3,8 33
B. Растительные сухие отходы
Кукурузные початки 1,2 56,6
Солома зерновых 1 49,9
Пшеничная солома 0,5 100 — 150
Кукурузная солома 0,8 50
Овсяная солома 1,1 50
Соя 1,3 33
Люцерна 2,8 16,6 — 17
Свекольный жом 0,3 — 0,4 140 — 150
С. Другое
Трава 4 12
Опилки 0,1 200 — 500
Опавшая листва 1 50

Свободный вещественный обмен в сырье считается предпосылкой для высокой активности бактерий. Это возможно исключительно в случае, когда вязкость сырья допускает свободное движение бактерий и газовых пузырьков между жидкостью и содержащиеся в ней твёрдыми веществами.

В отходах производства в сельском хозяйстве имеются разнообразные твёрдые частицы.
Твёрдые частицы, к примеру, песок, глина и др. обуславливают образование осадка. Более легкие материалы поднимаются на поверхность сырья и создают корку.

Это приводит к уменьшению ообразования биогаза. Благодаря этому рекомендуется тщательно измельчать перед загрузкой в реактор остатки растительности — солому: и др. , и стремиться к отсутствию твёрдых веществ в сырье.

Разновидности зверей Среднесут. кол-во навоза, кг/сутки Влажность навоза (%) Среднесут. кол-тво экскрементов (кг/сутки) Влажность экскрементов (%)
КРС 36 65 55 86
Свиньи 4 65 5,1 86
Птица 0,16 75 0,17 75

Кол-во и влажность навоза и экскрементов на одно животное
Влажность сырья, загружаемого в реактор установки, должна быть не менее 85% в зимнее время и 92% летом. Для достижения правильной влаги сырья навоз в большинстве случаев разбавляют горячей водой в количестве, определяемом по формуле: OB = Нx((В 2 — В 1):(100 — В 2)), где то-количество загружаемого навоза. В 1 — первоначальная влажность навоза, В 2 — нужная влажность сырья, ОВ — кол-во воды в литрах.

В таблице приводится нужное кол-во воды для разбавки 100 кг навоза до 85% и 92% влаги.
Кол-во воды для достижения нужной влаги на 100 кг навоза
Для производительной работы биогазовой установки и поддерживания стабильности процесса сбраживания сырья в середине реактора нужно периодичное смешивание. Основными целями смешивания считаются:
Высвобождение произведенного биогаза;
смешивание свежего субстрата и популяции бактерий (прививка):
предотвращение формирования корки и осадка;
предотвращение участков различной температуры в середине реактора;
обеспечение одинакового распределения популяции бактерий:
предотвращение формирования пустых мест и скоплений, уменьшающих эффективную площадь реактора.
При подборе возможного способа и метода смешивания необходимо брать во внимание, что процесс сбраживания собой представляет соединение между разными штаммами бактерий, другими словами бактерии одного вида могут питать другой вид. Когда объединение разбивается, процесс ферментации будет непродуктивным до того, как образуется новое объединение бактерий.

Благодаря этому чрезмерно частое или продолжительное и интенсивное смешивание вредно. Рекомендуется потихоньку смешивать сырье спустя каждые 4-6 часов.
Сбраживаемая органическая масса не должна содержать веществ (антибиотики, растворители и т. п.), отрицательно оказывающих влияние на жизнедеятельность микроорганизмов, они тормозят а порой и прекращают процесс выделения биогаза. Не помогают «работе» микроорганизмов и некоторые неорганические вещества, благодаря этому нельзя, к примеру, применять для разбавки навоза воду, оставшуюся после стирки белья искусственными средствами для мытья.
На любой из разных типов бактерий, участвующих в трех стадиях метанообразования, такие параметры воздействуют по-разному. Есть также узкая взаимозависимость между параметрами (к примеру, выбор времени сбраживания зависит от режима температур), благодаря этому трудно определить точное влияние каждого фактора на кол-во образующегося биогаза.

Биореактор и другое перерабатывающее оборудование навоза в биогаз: виды, рабочий принцип, востребованные модели

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Для переработки подобных отходов животноводства и птицеводства, как навоз и помет, в биогаз, нужно особенное оборудование — биореактор, метантенк, биогазовая установка.
Эти приспособления предоставляют быстрое перегнивание экскрементов, а еще делают идеальные условия для деятельности метанобразующих бактерий — метаногенов.

Побеседуем об оборудовании для переработки навоза в биогаз: разновидностях и рабочем принципе, а еще приведем обзор моделей.

Какие условия должна создавать биоустановка?

Самыми основными условиями, обеспечивающими максимально уютные условия для деятельности метаногенов, считаются:

  • отсутствие притока кислорода (герметичность);
  • систематическая температура, соответственная типу процессов, происходящих в реакторе;
  • регулируемый приток свежего материала;
  • регулируемый отвод газа и отходов по отдельности жидкой и твёрдой фракции;
  • частое смешивание содержимого, предотвращающее зонирование на твёрдую и жидкую фракции.

Герметичность должна согласоваться с возможностью обслуживания и ремонта пространства внутри, ведь содержимым биореактора считаются довольно агрессивные вещества.
Для создания достаточной температуры, которая во многих случаях сильно превосходит уличную, метантенки утепляют и оборудуют обогревающими элементами.

Вследствие того, что биореактор работает на измельченной жиже, разведенной водой до влаги выше 97%, свежий материал подводят по трубам, оборудованным водяным замком или клапаном.

Это исключает попадание вовнутрь воздуха и бесконтрольный выход выработанных газов.

Для того, чтобы выработка метана располагалась на качественном уровне, нужно вовремя удалять отходы данного процесса, другими словами техническую воду и ил (сапропель). Это делают при помощи труб и водяных замков либо других запирающих устройств, которые препятствуют выходу выработанного газа.

Смешивание делают механическим способом, приводя все содержание метантенка в круговое и вертикальное движение, из-за этого разделенные слои различной плотности перемешиваются и создают единый слой, который обладает одинаковой влажностью в любом участке.

Что собой представляет установка для изготовления биогаза?

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Самой лучшей формой для данной установки считается цилиндр с конусной нижней и конусной или круглой частью вверху, причем нет особенной разницы между соотношением диаметра и высоты.
В подобной конструкции легче всего осуществить смешивание расслаивающегося материала, а для увеличения температуры важна не форма сосуда, а большое количество энергии тепла и минимум теплового излучения в атмосферу.
Корпус и крышка, в которой размещен первичный газгольдер, могут быть сделаны из бетона или нержавейки.

Важное достоинство бетонных корпусов в том, что их не приходится полностью или по частям везти издали, а опалубку для заливки собирают на месте из досок.
Основным минусом считается сложность создания и поддержания в биореакторе достаточной температуры, ведь нужно прогревать не только содержание метантенка, но и бетонные стенки устройства.

Устройства маленького объема (1–20 м 3 ) очень часто делают из полипропилена, полимерного этилена и прочих полимерных материалов.

Для обогрева содержимого в середине стенок укладывают трубы для движения носителя тепла или создают «водяную рубашку», другими словами полость между утепляющим слоем и внутренней стенкой.

Первый способ применяют в конструкциях из бетона, а второй в сделанных из нержавейки. Поверхность внутри стен из самых разных материалов очень часто покрывают химически инертными в отношении к навозу материалами, вследствие чего неоднократно увеличивается служебный срок метантенка.
Входное отверстие, через которое в емкость попадает исходный материал, и сливное отверстие технической воды располагают там, где перед перемешиванием оказывается участок воды.

Во многих случаях расположение этого отверстия отвечает половине уровня самого большого наполнения.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

В самой нижней части днища делают отверстие для отвода сапропеля. Снизу крышки делают пластичный мешок, исполняющий функцию первичного газгольдера и соединенный через клапан с газопроводом.

Есть модели и без мешка, там местом для накапливания газа служит пустое пространство между крышкой и стеной.
Однако у подобной схемы есть недостаток – большая вероятность утечки газа через плохо заделанные щели.
Во множестве биореакторов система смешивания состоит из вертикального вала и установленных на нем лопастей.

Во время вращения они делают направленное вверх или вниз движение большей части содержимого, вследствие чего и происходит смешивание слоев.

Но встречаются устройства с на гидравлике перемешиванием, в которых готовый субстрат подают через дно под высоким давлением, вследствие чего появляются вихревые возмущения, перемешивающие содержание.

Но система такого типа смешивания уместна лишь там, где соотношение объемов суточной порции субстрата и всего содержимого метантенка не превышает 1:10.

Оборудование дополнительного характера

К добавочному оборудованию, без которого невозможна работа биореактора, относят:

  • измельчающее устройство;
  • источник энергии тепла;
  • систему сброса технической воды;
  • хранилище сапропеля;
  • установку для очистительных работ;
  • ключевой газгольдер;
  • установку сжижения газа;
  • газгольдер для сжиженного газа;
  • управляющую систему.

Измельчающее устройство

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Измельчающее устройство принимает поступающую с мест содержания зверей/птиц навозную/пометную жижу, а еще смытую или убранную вручную подстилку и размельчает все большие части, чтобы работу сделать легче бактерий.
Более того, измельчающее устройство смешивает измельченную массу с водой, чтобы обеспечить нужный уровень влажности, причем во время смешивания происходит доизмельчение материала.
Такой измельченный и разведенный водой материал именуют субстратом.

После подготовки субстрат по трубам поступает в метантенк и перемешивается с находящимся в нем веществом.

Источник энергии тепла

Очень часто роль такого источника исполняет адаптированный для работы на метане котел, работающего на газе, который в зимнее время также снабжает теплом отопительную систему.

Преимуществом метанового котла считается возможность подсоединения к ключевому газгольдеру, вследствие чего получается обойтись без вовлечения дополнительных энергоносителей.

При этом нужно регулярно отслеживать температуру в середине биореактора, чтобы она все время пребывала в оптимальных пределах и, если необходимо, повышать или уменьшать газо подачу, для чего в середине емкости устанавливают температурные датчики.

Система сброса технической воды

Сливаемая с биореактора техническая вода содержит немного неорганических и органических веществ, однако в ней нет ни возбудителей заболеваний, ни яиц или личинок глистов, а еще семян сорняков. Благодаря этому ее можно применять для полива, а еще для разведения составов, применяемых для подкормки.

Для реализации этих всех возможностей система, кроме иногда открываемого сливного клапана, должна содержать емкость для технической воды и средства доставки к месту применения.

Хранилище сапропеля

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Скапливающийся на дне метантенка сапропель через специализированный клапан поступает в хранилище, где понемногу скапливается.
Он считается очень хорошим удобрением, сопоставимым с перегноем, впрочем менее качественно разрыхляющим почву.
Но все таки, сапропель успешно заменяет многие комплексные удобрения, ведь содержит большой спектр неорганических и органических веществ.

После наполнения хранилище открывают и вынимают из него собранный материал, который потом вносят в грунт.

Устройство для очистных работ

Биогаз состоит из метана (50–60%) и прочих газов, благодаря этому в неочищенном состоянии обладает небольшой теплотворной способностью.

Очистная установка убирает из него углекислый газ и сероводород, вследствие чего доля метана составляет 94–97%.

Такой очищенный биогаз по собственной теплотворной способности сопоставим с натуральным и сжиженным газом, благодаря этому его можно применять в качестве топлива для любых устройств, с самого начала работающих на перечисленных видах топлива.

Ключевой газгольдер

Это оборудование нужно для сглаживания перепадов газового давления в период подсоединения или выключения потребителей. Газгольдер делают из стали, вследствие чего он выдержит давление в десятки или сотни атмосфер.

В связке с газгольдером работает и насос, закачивающий в него газ под важным давлением.

Аппарат сжижения газа и газгольдер для его хранения

Эта установка позволяет запасать газ в те периоды, когда употребление меньше производства. А дело все в том, что сжиженный газ занимает очень мало места, благодаря этому при одном и том же объеме хранилища его можно запасти ощутимо больше.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Аппарат сжижает газ при помощи охлаждения, вследствие чего он переходит из газообразного в состояние жидкости.
Газгольдер для сжиженного газа делают из очень прочной стали, а еще тщательно утепляют, ведь давление в середине газгольдера будет зависеть не только от численности сжиженного метана, но и от его температуры.
Такой газгольдер позволяет в месяцы лета делать запас сжиженного метана, который во время зимы можно будет применять для отопления или других нужд, возмещая им малую производство биогаза.
Более того, сжиженный газ из газгольдера хорошо подойдет для заправки автомобилей и иной техники, работающей на подобном виде топлива.

Управляющая система

Для обеспечения самой большой выработки биогаза, а еще с целью увеличения доли метана в нем нужно не только поддерживать приятную температуру, но и вовремя исполнять все нужные действия, другими словами:

  • подавать субстрат;
  • убирать воду;
  • удалять сапропель;
  • настраивать работу очистной и сжижающей установок.

Эти все действия делает управляющая система, состоящую из центрального сервера и разных периферийных устройств.

Более того, к ней подсоединены датчики, отслеживающие состояние и трудоспособность всех в нее входящих устройств.

Биоустановка «Фермер» — рабочий ролик

Рабочий принцип

Когда биореактор загружают в первый раз или после продолжительного простоя, то после загрузки первой партии субстрата кол-во бактерий в нем недостаточно для того, чтобы все процессы шли с нужной скоростью.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Благодаря этому первые 5–15 дней (зависит от рабочего режима) происходит накопление субстрата и размножение населяющих его бактерий, которые понемногу приступают к переработке содержимого биореактора.
Переработка происходит в три момента:

  • разложение помета/навоза, а еще растительности на моносахариды и прочие обычные органические вещества (гидролиз);
  • образование кислот и кетонов (кислотообразование);
  • переработка уксусной кислоты и углекислого газа в метан (метанообразование).

Все процессы происходят благодаря конкретным бактериям. Гидролизные выделяют конкретные энзимы, расщепляющие органику и делающие ее подходящей для всасывания через клеточные стенки. Кислотообразующие бактерии впитуют результаты гидролиза и выделяют подходящие вещества, которые, со своей стороны, служат питанием для метаногенов.

Не обращая внимания на то, что в помете или навозе с самого начала содержатся все нужные бактерии, активно плодиться и исполнять собственную функцию они смогут только после создания подходящих условий.

Гидролизные бактерии не могут перерабатывать твёрдые вещества, а кислотообразующие начинают активно плодиться и работать исключительно после того, как гидролизные бактерии обеспечивают их подходящим питанием.

Точно также дело обстоит и с метанообразующими микроорганизмами.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Когда все три типа микроорганизмов размножатся, а их численность достигнет нужного значения, метантенк перейдет в активный рабочий режим.
После вливания в него новой порции субстрата происходит перемешивание свежих и переработанных веществ, благодаря этому каждый вид бактерий получает нужное ему питание.
Метаногены, потребляя продукты деятельности кислотообразующих бактерий, выделяют вещества, которые создают сапропель.

Возбудители заболеваний и яйца/личинки глистов точно также предрасположены действию энзимов, которые расщепляют их на обычные органические вещества. Благодаря этому процесса эти вредители погибают, после этого вода становится условно неопасной.

Более того, гидролизные бактерии расщепляют вещества, являющиеся основой зловонного запаха навоза или помета, благодаря этому переработанная вода уже не обладает запахом начального продукта.

Выделенный метаногенами биогаз собирается в верхней части биореактора, откуда через реагирующий на определенное давление клапан поступает в ключевой газгольдер, а после по трубам двигается к потребителям.

Если потребители длительное время отключены и давление в газгольдере достигло конкретного значения, то запасенный газ поступает к установке сжижения, а потом в газгольдер для сжиженного газа.

Как определить идеальные размеры?

Время полного цикла переработки экскрементов в биогаз и сапропель зависит от режима температур. Есть 3 типа режимов температур, которые мы поместили в таблицу.

Режимы Температура градусов по Цельсию, при которой бактерии данного типа наиболее активны Время полного перегнивания субстрата (суток) и короткое описание результатов процесса перегнивания
Психрофильный 10–25 20–60, самая маленькая выработка метана, максимальное образование сапропеля
Мезофильный 25–40 10–20, прекрасная производительность выработки метана, сапропеля немного
Термофильный 40–60 5–10, самая большая выработка метана, минимум веществ уходит в сапропель

Объем метантенка должен вмещать весь субстрат, произведенный за время полного перегнивания. Более того, объем биореактора нужно расширить на 15–30%, которые будут употреблены для образования первичного газгольдера.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Не обращая внимания на то, что термофильный процесс считается самым эффективным, а объем метантенка для него будет небольшим, он не пользуется популярностью благодаря необходимости поддерживать очень большую температуру.
Благодаря этому сильно становятся больше издержки газа на поддержку температуры и уменьшается объем готового продукта.

Но все таки, при больших повседневных объемах экскрементов и ограниченности пространства для установки метантенка термофильный режим будет самым предпочтительным.
Благодаря этому самым известным считается мезофильный режим, ведь он сочетает относительно небольшое время перегнивания (при температуре 35 градусов оно в среднем составляет 15 суток) и не очень большую температуру. Психрофильный процесс не стал распространен из-за очень большого времени перегнивания.

Для наиболее популярного (мезофильного) режима полный объем метантенка должен превышать каждодневный объем разведенного водой субстрата в 15–25 раз или превышать объем суточного сбора навоза/помета в 20–35 раз.

Бывают ли метантенки прочих конструкций?

Кроме классического метантенка, называемого также вертикальным, встречаются устройства, названные горизонтальных биореакторов.
Они состоят из нескольких (в большинстве случаев 2–3) вертикальных метантенков, построеных однолинейной или присутствующих в общем корпусе.

Отработанная техническая вода попадает во второй отдел, где общий процесс метанового брожения начинается по новому.

Ведь в связке с водой туда поступают частицы органики, в том числе не прошедшей через гидролиз.

Благодаря тому, что содержание органики в другом отделе намного меньше, чем в первом, его продуктивность невелика, благодаря этому его чаще рассматривают как систему добавочной чистки сброшенной воды.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

3-ий отдел обеспечивает заключительную водоочистку, благодаря этому его ставят лишь там, где технологией рассчитано частое смешивание перегнивающей массы, благодаря чему одновременно со сбрасываемой водой уходит видимая часть органики.
Общая продуктивность по биогазу у горизонтальных устройств аналогичная, как у вертикальных, однако из-за очень большого размера и конструкционной сложности эти приспособления не получили большого распространения в качестве метантенков.
Зато их широко используют для очистки бытовых и промышленных сливов, содержащих разные органические вещества.

Порой в качестве второго отдела применяют открытую емкость, однако это применимо лишь там, где даже в зимнее время года температура нечасто спускается ниже значения 10–15 градусов.

Изготовители и модели

Мы подготовили небольшой обзор самых распространенных моделей отечественных изготовителей, потому что они ничем не выделяются от их заменителей заграничного производства.

Многие производители биореакторов и биоустановок рекомендуют не только модели с определенными свойствами, но и подгонку имеющихся моделей под ситуацию заказчика.

Более того, часть изготовителей предлагает полный список узлов, нужных для создания полностью независимой биогазовой установки, в то время как остальные делают лишь биореактор и некоторые сопутствующие устройства.

BioMash-20

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Биогазовая установка от «Конструкторского бюро Климова» подойдет для переработки навоза/помета влажностью ?90% общей массой 300–700 кг в день с добавкой подстилочного материала (максимум 20% от массы).
Биореактор сделан из полимерного этилена, благодаря этому не требует обслуживания и ремонта.
В связке с реактором поставляют ключевой газгольдер и насос для его накачки (максимальное давление 2,8 Мпа).

Благодаря столь большому давлению газ можно закачивать в обыкновенные баллоны с газом.

  • газовый теплогенератор, выделяющий 100 квт в день;
  • метановый электрический генератор мощностью 11 квт;
  • полный набор оборудования для обогрева метантенка;
  • полный набор газовых магистралей.

Серия «БИО»

Эти установки производства компании «Агробиогаз» предназначаются для переработки навоза/помета весом 10–350 тонн в день (зависит от модели).

Корпуса сделаны из нержавейки и современных полимеров, благодаря этому не просят обслуживания или ремонта.

Преимуществом данной серии является условно низкая стоимость, но в набор поставки входит лишь самый маленький набор оборудования, благодаря этому газгольдеры и многое иное придется покупать отдельно.

Серия «СБГ»

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Эту серию биогазовых комплексов выпускает кировская компания «СельхозБиоГаз».
Благодаря персональному подходу ко всем клиентам, компания предлагает не только готовые комплекты, но и изготовление подобной продукции под определенные условия.

В модельном ряду представлены установки, которые способны за день переработать от 100 килограмм до 1000 тонн экскрементов.
В набор поставки входит все оборудование которое необходимо для разворачивания полноценной линии по переработке навоза в газ и очистке продукта.

Серия «БУГ»

Серию биогазовых установок «БУГ» создает ассоциация фирм «БМП». В эту серию входят биореакторы маленького объема (0,5–12 м 3 ), оборудованные газгольдерами емкостью 1–2 м 3 .

Сравнительно низкая цена комплекта возмещается минимумом входящего в него оборудования, обеспечивающего лишь перегнивание материала и выделение биогаза.

Благодаря этому ключевыми покупателями данной серии установок для изготовления биогаза из навоза и помета становятся маленькие сельские хозяйства или домохозяйства с большим поголовьем птиц/скота.

Серия «БГР»

Серию биогазовых установок «БГР» выпускает размещенное в Яранске предприятие «BioGasRussia». Самая маломощная установка данной серии (БГР-12) способна переработать 500 – 900 кг экскрементов в день, а объем ее биореактора составляет 12 м 3 .

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Объем реактора и массу каждодневного поступления навоза для очень крупных установок данной серии обговаривают персонально, вследствие чего заказчик получает аппарат либо даже завод, максимально подходящие его потребностям.
В составе установок значительного объема могут быть как вертикальные, так и горизонтальные метантенки, это обсуждается при оформлении заказа.

Более того, компания BioGasRussia предлагает весь спектр нужного оборудования, вследствие чего биогазовая установка способна работать в полностью независимом режиме — без подсоединения к электрическим или газовым сетям.

Можно ли сделать метантенк своими силами?

Самодельные биогазовые установки выделяются от промышленных лишь размерами и работоспособностью, но общий принцип не меняется. Благодаря этому для производства биореактора понадобится плотно закрывающийся емкость из кислотостойкого материала, в которую надо будет вставить устройство для смешивания субстрата.
Для бытовых метантенков не очень важна возможность частичного слива отработанной воды, а еще периодическая доливка субстрата, благодаря этому их очень часто делают без сливного отверстия.

Впрочем число подобных емкостей должно превышать число дней, нужное для полнейшего перегнивания материала.

Главной трудностью бытовых устройств считается сложность чистки биогаза от примесей, благодаря этому очень часто чистку проводят при помощи фильтров для воды. Проходя через воду, биогаз оставляет в ней какую-то часть примесей, благодаря чему концентрация метана увеличивается.

Не обращая внимания на то, что поднять концентрацию метана до отметки промышленных установок (95–98%) нереально, такая очистка с применением нескольких фильтров поднимает уровень метана до значения 75–85%, что будет достаточно для бытового использования.
Дома нечасто получается запустить мезофильный процесс из-за трудностей с теплоизоляцией и обогревом реактора, но даже психрофильный процесс может дать достаточно газа для работы кухонной печи.

Как получить биогаз из навоза обзор базовых принципов и устройства установки по производству

Но все таки, в домах, где содержат много живности, лучше раскошелиться на обогрев и утепление метантенка, что даст возможность уменьшить его объем и сделать больше выход готового газа.
Для того, чтобы каждый день доливать в него фикалии зверей/птиц и кухонные отходы, устраивают натуральный слив с применением водяного замка.

Но для этого установку придется поместить под землёй, а сбрасываемую воду либо отводить на поле, которое предназначено для ее отстоя, либо сливать в одну или несколько переходных емкостей, где проскочившие органические остатки будут догнивать, превращаясь в ил.
Причем лучше всего, чтобы последняя из емкостей обеспечивала аэробное (с доступом кислорода) брожение, это повысит качество чистки жидкости и сделает ее неопасной.

Но для этого объем последней емкости, в качестве которой очень часто применяют бетонированные лагуны, должен быть больше во много раз, чем у метантенка.

Тематичные форумы

Применение биореакторов для утилизации отходов животноводства/птицеводства и получения из них биогаза обсуждается на многих форумах.

Пользователи разделяются собственным опытом изготовления и применения подобных устройств, а еще отвечают на вопросы менее опытных сотрудников.

Благодаря этому мы подготовили ссылки на наиболее авторитетные русскоязычные форумы:

Видео по теме

Детальнее про устройство и рабочем принципе биоустановки серии БУГ в этом видео:

Заключение

Биореактор для переработки навоза – это важный элемент биогазовой установки, ведь конкретно в нем бактерии преобразовывают отходы животноводства и птицеводства в метан и прочие газы. Благодаря этому от качественного подбора типа метангенератора и режима его работы зависит скорость и результативность переработки экскрементов в горючий газ.

Кроме того, нужно правильно выбрать сопутствующее оборудование для изготовления биогаза, которое обеспечивает производительную работу биореактора. Без этого установка не сможет качественно перерабатывать отходы в полезные продукты.

Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.