Общие принципы
Биогаз — продукт, который получается при разложении органических веществ. В процессе гниения/брожения выделяются газы, собрав которые, можно обеспечить нужды собственного хозяйства. Оборудование, в котором происходит данный процесс называю «биогазовая установка».
В некоторых случаях выход газа чрезмерный, тогда его запасают в газгольдерах — для использования в период его недостаточного количества. При грамотной организации процесса газа может быть слишком много, тогда его излишки можно продавать. Еще один источник дохода — перебродившие остатки. Это высокоэффективное и безопасное удобрение — в процессе сбраживания погибает большинство микроорганизмов, семена растений теряют свою всхожесть, яйца паразитов становятся нежизнеспособными. Вывоз на поля таких удобрений положительно влияет на урожайность.
Условия для выработки газа
Процесс образования биогаза происходит за счет жизнедеятельности разного рода бактерий, которые содержатся в самих отходах. Но для того чтобы они активно «работали» необходимо им создать определенные условия: влажность и температуру. Для их создания строятся биогазовая установка. Это комплекс устройств, основа которого — биореактор, в котором и происходит разложение отходов, который сопровождается газообразованием.
Организация цикла переработки навоза и растительных отходов в биогаз
Различают три режима переработки навоза в биогаз:
- Психофильный режим. Температура в биогазовой установке от +5°C до +20°C. При таких условиях процесс разложения идет медленно,газа образуется намного, его качество низкое.
- Мезофильный. На этот режим установка выходит при температуре от +30°C до +40°C. В этом случае 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 быстрее всего (3-5 дней), выход газа — самый большой (при идеальных условиях с 1 кг завоза можно получить до 4,5 литров газа). Большинство справочных таблиц по выходу газа от переработки даны именно для этого режима, так что при использовании других режимов стоит делать корректировку в меньшую сторону.
Сложнее всего в биогазовых установках реализуется термофильный режим. Тут требуется качественная теплоизоляция биогазовой установки, подогрев и система контроля за температурой. Зато на выходе получаем максимальное количество биогаза. Еще одна особенность термофильной переработки — невозможность дозагрузки. Остальные два режима — психофильный и мезофильный — позволяют ежедневно добавлять свежую порцию подготовленного сырья. Но, при термофильном режиме, малый срок переработки позволяет разделить биореактор на зоны, в которых будет перерабатываться своя доля сырья с разными сроками загрузки.
Описание и свойства биогаза
Биогаз образуется при анаэробном (без воздуха) метановом сбраживании биомассы. В состав смеси входит до 55–75% метана, 25–45% двуокиси углерода, различное количество примесей сероводорода, оксидов азота, аммиака и других соединений.
Свойства смеси зависят от входящих в состав компонентов:
- метан взрывоопасен и чрезвычайно горюч, не имеет цвета и запаха, потребительские свойства связаны с большим выделением теплоты при сгорании;
- углекислый газ (углекислота) при вдыхании является причиной утраты внимания и усталости, снижая уровень насыщения крови кислородом;
- сероводород в той концентрации, которая бывает в готовом продукте, не подвержен взрыву, но является токсичным для человеческого организма;
- аммиак неприятно пахнет, но в опасных количествах, способных повредить слизистые оболочки глаз и органов дыхания, в установках вырабатывается редко.
Физические свойства:
- энергетический запас 5–6,5 кВт/ч в одном кубическом метре;
- теплотворная способность до 7500 ккал/м³;
- температура воспламенения — 680–750°С;
- давление в реакторе от 0,05 атм.
Сырьё для получения биогаза
Биогазовая установка для частного дома использует в качестве сырья самые разнообразные отходы сельского хозяйства. Биогазовая станция перерабатывает:
- навоз любой фракции, птичий помёт;
- растительные остатки — сорную траву, солому, силос;
- мезгу и жом;
- пивную барду;
- некондиционные зерновые культуры;
- отходы рыбных производств;
- мелассу различного происхождения;
- остатки бойни;
- жир;
- корнеплоды, потерявшие пищевую ценность.
Методы добычи
Сырьё проходит стадию подготовки, чтобы процесс брожения шёл активнее и продуктивнее.
Навоз бывает двух видов: природный и самосплавной. Первый вид забирают из-под животного вместе с подстилкой. Самосплавной вид удаляется с фермы потоком воды.
Мезга и жом — это раздробленные части овощей, фруктов и корнеплодов, из которых отжат сок.
Пивная барда, меласса — побочный продукт пивных, сахарных заводов, являются ценной пищевой добавкой, поэтому целесообразность использования для получения газа определяется стоимостью продукции.
Растительные остатки подвергают резке или силосованию.
Силос кукурузный
На сколько хватает
Примерный выход газа из разных субстратов собран в таблицу.
| Субстрат | Влажность сырья, % | Выход биотоплива, м³ из тонны сырья |
| Навоз КРС (природный) | 85 | 55 |
| Навоз КРС (самосплавного способа удаления) | 95 | 22 |
| Навоз свиной природный | 85 | 62 |
| Навоз свиной самосплавной | 95 | 25 |
| Птичий помёт | 60–75 | 90–100 |
| Свежая трава | 50–90 | До 200 |
| Кукурузный силос | 60–90 | До 180 |
| Мезга картофельная | 90 | До 32 |
| Свекольный жом | 78 | 119 |
В следующей таблице собраны данные по количеству сырья, которое можно получить от животных и с одного гектара пашни.
| Источник | Сырьё | Количество сырья т/год | Количество биогаза м³ |
| Корова дойная | Жидкий навоз без подстилки | 20 | До 500 |
| Свинья на откорме | Жидкий навоз без подстилки | 2–6 | 40–170 |
| Бычок на откорме | Твёрдый навоз с подстилкой | 5–12 | 250–850 |
| Лошадь | Твёрдый навоз без подстилки | до 8 | 500 |
| 100 кур | Сухой помёт | 2 | 250 |
| 1 гектар пашни | Сахарная свёкла, силос кукурузы | 40–70 | 5200–10500 |
| 1 гектар пашни | Свежий силос из травы и зерновых культур | 25–50 | 5000–8000 |
Эффективность
Выгоду биогаза оценивают по преимуществам его использования и выходу тепловой или электрической энергии.
Плюсы и минусы добычи биогаза
Энергию получают из возобновляемых природных источников
Используют широкий спектр сырья
Универсальность биогаза для получения тепла или электрической энергии
Экологичность переработки
Утилизация отходов и использование отработанной биомассы для повышения плодородия сельхозземель, улучшения структуры почвы
Выработка в промышленных масштабах не всегда окупается
Сравнение с другими источниками энергии
По потребительским свойствам биогаз можно сравнить с другими источниками энергии: природным и сжиженным газом, сжатым метаном.
| Характеристика | Биогаз | Природный | Сжиженный пропан | Сжатый (метан) |
| Температура воспламенения, °С | 700 | 650 | 480 | 650 |
| Плотность, кг/м³ | 1,2 | 0,7 | 2,0 | 0,73 |
| Плотность относительно воздуха | 0,9 | 0,55 | 1,5 | 0,55 |
| Энергия сгорания кВт*ч/м³ | 2,9–5,0 | 10 | 25 | 10 |
Домашняя биогазовая станция
Если обладатели установки хотят, чтобы она каждые сутки приносила по 0,7-0,9 м3 биогаза (вполне хватит на приготовления пищи для двух человек), то поступать нужно следующим образом.
- Загрузить камеру брожения объемом 1 м3 мелконарезанными и разведенными в воде органическими отходами (напомню – фруктовые и овощные очистки) в весовых соотношениях 1 : 10 – 1 : 5.
- Герметично закрыть ее и обеспечить подачу постоянной температуры от +25 до +30оС.
Для поддержания в камере постоянной температуры, через нее необходимо пропустить змеевик с горячей водой, прогреваемой посредством газа, вырабатываемого этой же установкой. На линии газопровода нужно установить два крана: один у газовой плиты, другой – на выходе из реактора.
На заметку: а вот наш смекалистый сельский народ уже давно задумывается, а некоторые и воплотили в жизнь, получение газа для отопления дома из собственных каловых масс — то бишь совмещают септик с биогазовой установкой. Если хорошо порыться в интернете, можно схемы даже найти.
Газосборник либо газгольдер – второй по значимости, после бродильни, элемент биогазовой установки. Он представляет из себя два стальных сосуда (один из которых перевернут вверх дном), беспрепятственно входящих друг в друга. Во внешний сосуд заливается вода, образуя гидравлический затвор для биогаза, поступающего в полость перевернутого сосуда. Кольцевой зазор между стенками сосудов примерно 50 мм. Объединить оба резервуара можно при помощи трубок диаметром ½ дюйма. Такой же газопровод забирает газ из перевернутого сосуда и доставляет метан к обычной газовой плите. Снаружи газгольдер рекомендуется обложить утепленным шатром.
А что делать зимой?
Зимой эта биогазовая станция может работать только в самых южных районах страны. Потому как в условиях севера в это время обогрев для поддержания брожения потребует немного больше газа, чем она сможет выработать.
Принципиальная схема биогазовой установки работающей на навозе
Но зимнее время можно использовать с пользой — для сбора и загрузки камеры сухой биомассой. Тогда при наступлении теплого сезона вам не придется терять время на запуск установки – вы заполните реактор водой либо навозной жижей, и через три-четыре дня вы начнете получать биогаз в домашних условиях. Представляете сколько мы с вами этой биогазовой станцией «убили зайцев».
Ну, вот вроде бы и все, что хотел вам рассказать о добываемом биогазе в домашних условиях. Не говорите только никому. Иначе останетесь без отходов (шучу). На этом пока все, до новых статей.
Принцип образования биогаза
Тем, кто решил создать установку для производства биогаза, необходимо знать о технологии возникновения этого источника энергии. Процесс переработки биологических масс происходит в специальной емкости. Активное участие в нем принимают анаэробные бактерии.
Чтобы был запущен процесс производства биогаза, необходимо создать в нем определенные условия. Самое главное – в нем должен отсутствовать воздух. В этом случае возникает процесс брожения биомассы. Его продолжительность во многом зависит от количества сырья, которое используется для производства этого топлива.
Во время процесса брожения образуется газовая смесь. В её составе входят:
- метан – 60%;
- кислый газ – 35%.
На остальные компоненты газообразного вида, присутствующие в составе смеси, приходится 5%.
Именно так происходит образование газа, который потом отводится из реактора, подвергается процессу очистки. По ее завершении он может использоваться по назначению.
Как работает
Для того чтобы понять принцип действия, необходимо разобраться с устройством биогазовой установки. Стандартный агрегат включает в себя такие узлы, части и детали:
- ёмкость для первичного органического сырья;
- размельчители слишком крупного материала (различные миксеры, мельницы), позволяющие получить более мелкие фракции сырья;
- газгольдер – ёмкость, в которой накапливается вырабатываемый биогаз;
- резервуар, ёмкость, реактор, где осуществляется процесс выработки топлива;
- трубки, по которым первичное сырье доставляется в резервуар производства биотоплива;
- система, позволяющая передать биогаз из резервуара в газгольдер и на следующие этапы переработки;
- автоматизированные системы, система безопасности и контроля над осуществляемым процессом.
Чтобы более подробно ознакомиться с устройством агрегата, можно изучить схемы и чертежи биогазовых установок, на которых будет наглядно отображены все составляющие и комплектующие оборудования.
Принцип действия базируется на брожении и последующем разложении начального сырья (в виде которого могут выступать различные сельскохозяйственные или производственные отходы, например, навоз, продукты лесопереработки) в биореакторе установки. Этот процесс происходит под воздействием специальных бактерий.
Основные этапы процессов, протекающих в устройстве:
- поступление органического сырья в ёмкости;
- измельчение и дальнейшая транспортировка загруженных отходов в реактор, одновременный подогрев биомассы;
- начало процесса разложения в герметичном биореакторе, идеальная температура для его работы: + 40 градусов по Цельсию;
- образование биогаза (в газгольдере) и биоудобрения (в специальной отдельной емкости реактора);
- поступление биогаза в систему очистки и дальнейшее его целевое использование человеком (для потребления в быту, получения тепловой или электроэнергии);
- использование биоудобрения из реактора по его прямому назначению.
Инструкция по самостоятельному строительству
Если нет опыта сборки сложных систем, есть смысл собрать в сети или разработать простейшую конструкцию биогазовой установки для частного дома.
Чем проще конструкция, тем она надежнее и долговечнее. После этого, когда появятся навыки построения и эксплуатации системы, можно будет переделать оборудование или смонтировать дополнительную установку.
В дорогостоящих промышленных объектах предусмотрены системы смешивания биомассы, автоматического отопления, газоочистки и т.д. Бытовая техника не так уж и сложна. Лучше собрать простую установку, а затем добавить элементы, которые будут необходимы
При расчете объема ферментера следует ориентироваться на 5 кубометров. Такая установка позволяет получить количество газа, необходимое для обогрева частного дома площадью 50 квадратных метров, если в качестве источника тепла используется газовый котел или духовка.
Это средний показатель, поскольку теплотворная способность биогаза обычно не превышает 6000 ккал / м3.
Чтобы процесс брожения протекал более-менее стабильно, необходимо достижение правильного температурного режима. Для этого биореактор устанавливают в земляной яме или заранее продумывают надежную теплоизоляцию. Постоянный нагрев субстрата может быть обеспечен, если под основанием ферментера будет размещена трубка для нагрева воды
Строительство биогазовой установки можно разделить на несколько этапов.
Этап 1 – подготовка котлована под биореактор
Практически вся биогазовая установка находится под землей, поэтому многое зависит от того, как яма была вырыта и закончена. Есть несколько вариантов усиления стен и заделки ямы: пластик, бетон, полимерные кольца.
Оптимальное решение – покупка готовых полимерных колец с глухим дном. Они будут стоить дороже имеющихся материалов, но дополнительной герметизации не потребуется. Полимеры чувствительны к механическим воздействиям, но не боятся влаги и химически агрессивных веществ. Их нельзя отремонтировать, но при необходимости их можно легко заменить.
Интенсивность ферментации субстрата и выделение газов зависят от подготовки стенок и дна биореактора, поэтому яма тщательно укрепляется, изолируется и герметизируется. Это самый сложный и трудоемкий этап работы
2 этап – устройство газоотвода
Покупка и установка специальных смесителей для биогазовых установок стоит дорого. Систему можно сделать более экономичной, подготовив отвод газа. Это вертикально установленная полимерная канализационная труба, в которой просверлено множество отверстий.
При расчете длины дренажных труб необходимо руководствоваться планируемой глубиной заполнения биореактора. Верх труб должен быть выше этого уровня.
Для отвода газа можно выбрать металлические или полимерные трубы. Первые более прочны, а вторые более устойчивы к химическому воздействию. Лучше отдать предпочтение полимерам, ведь металл быстро заржавеет и загниет
В готовый биореактор можно сразу загружать субстрат. Он покрыт пленкой, чтобы газ, выделяющийся при брожении, находился под легким давлением. Когда купол будет готов, это обеспечит нормальный поток биометана через выхлопную трубу.
Шаг 3 – установка купола и труб
Завершающий этап сборки простейшей биогазовой установки – установка куполообразного верха. В самой высокой точке купола устанавливается труба для отвода газа и натягивается на газгольдер, без которого не обойтись.
Емкость биореактора закрывается герметичной крышкой. Во избежание смешивания биометана с воздухом устанавливается гидрозатвор. Он также используется для очистки газов. Необходимо предусмотреть сливной клапан, который работает, если давление в ферментере слишком высокое.
Подробнее о том, как сделать биогаз из навоза, читайте в этом материале.
Свободное пространство биореактора в какой-то мере выполняет функции газовой залежи, но этого недостаточно для безопасной работы установки. Газ должен потребляться постоянно, иначе возможен взрыв избыточного давления под куполом
Специфика получения биогаза
Биогаз образуется в результате брожения биологического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, т.к. содержит большой процент метана.
По своим свойствам она практически не отличается от природного газа, который используется для промышленных и бытовых нужд.
При желании каждый владелец дома может приобрести биогазовую установку промышленного изготовления, но это дорого, а окупаются вложения в течение 7-10 лет. Поэтому имеет смысл приложить усилия и сделать биореактор своими руками
Биогаз – экологически чистое топливо, а технология его получения не оказывает особого влияния на окружающую среду. Более того, в качестве сырья для биогаза используют отходы жизнедеятельности, которые нуждаются в утилизации.
Их помещают в биореактор, где происходит переработка:
- в течение некоторого времени биомасса подвергается воздействию бактерий. Срок брожения зависит от объема сырья;
- в результате деятельности анаэробных бактерий выделяется горючая смесь газов, в состав которой входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые другие газы (5%). Также при брожении в небольших количествах выделяется потенциально опасный сероводород. Он ядовит, поэтому крайне нежелательно, чтобы люди подвергались его воздействию;
- смесь газов из биореактора очищается и поступает в газгольдер, где хранится до момента использования по назначению;
- газ из газгольдера можно использовать точно так же, как природный. Он поступает к бытовым приборам – газовым печам, отопительным котлам и т.п.;
- разложившуюся биомассу необходимо регулярно удалять из ферментатора. Это дополнительные трудозатраты, однако усилия окупаются. После брожения сырье превращается в высококачественное удобрение, которое используют на полях и огородах.
Биогазовая установка выгодна для владельца частного дома только в том случае, если у него есть постоянный доступ к отходам животноводческих ферм. В среднем из 1 м.куб. субстрата можно получить 70-80 м.куб. биогаза, но выработка газа идет неравномерно и зависит от многих факторов, в т.ч. температуры биомассы. Это осложняет расчеты.
Биогазовые установки идеально подходят для фермерских хозяйств. Отходы жизнедеятельности животных способны дать достаточно газа для полноценного обогрева жилых помещений и хозяйственных построек
Чтобы процесс получения газа был стабильным и непрерывным, лучше всего строить несколько биогазовых установок, а субстрат в ферментаторы закладывать с разницей во времени. Такие установки работают параллельно, а сырье в них загружают последовательно.
Это гарантирует постоянную выработку газа, благодаря чему можно добиться его непрерывного поступления к бытовым приборам.
В идеале биореактор должен подогреваться. Каждые 10 градусов тепла увеличивают выработку газа вдвое. Хотя обустройство подогрева требует вложений, это окупается большей эффективностью конструкции
Самодельное биогазовое оборудование, собранное из подручных материалов, обходится гораздо дешевле установок промышленного производства. Его эффективность ниже, но вполне соответствует вложенным средствам. Если есть доступ к навозу и желание приложить собственные усилия для сборки и обслуживания конструкции, это очень выгодно.
Сравнение биогаза с другими источниками энергии
При сравнении производства биогаза, служащего топливом для получения различных видов энергии, с другими видами получения альтернативной энергии, как то, солнечные электростанции и ветровые генераторы, то видно, что данные установки, обладают одним преимуществом, это способность работать, вне зависимости от внешних факторов (погода, сезонность и т.д.) в круглосуточном и круглогодичном циклах. Еще один аспект использования биогазовых установок, как то, возможность использовать в полном объеме установленную мощность агрегатов, сопоставляет их с традиционными устройствами получения энергии (нефть, газ и т.д.) и гарантирует их использование в ближайшей и долгосрочной перспективах.
Внутренняя энергия 1,0 м3 биогаза, сопоставима с:
- 0,6 м3 природного газа;
- 0,74 л нефти;
- 0,65 л дизельного топлива;
- 0,48 л бензина.
При сжигании 1,0 м3 биогаза выделяется 9,0 кВт тепловой энергии, что позволяет произвести до 1,5 кВт электрической энергии или обогреть помещение площадью до 80,0 м2 в течение нескольких часов.
Характеристики горючести биогаза и прочих горючих газов несколько разняться, для сравнения они приведены в ниже следующей таблице:
| характеристики | Газ | ||||
| Единица измерения | Биогаз | Природный газ | Пропан | Метан | |
| Теплота сгорания | кВт*ч/м3 | 6,0 | 10,0 | 26,0 | 10,0 |
| Плотность | кг/м3 | 1,2 | 0,7 | 2,01 | 0,72 |
| Соотношение плотности с воздухом | кг/м3 | 0,9 | 0,54 | 1,51 | 0,55 |
| Температура воспламенения | *С | 700 | 650 | 470 | 650 |
| Скорость распространения пламени в воздухе | м/с | 0,25 | 0,39 | 0,42 | 0,37 |
| Предел воспламенения пламени в воздухе | % | 6,0 – 12,0 | 5,0 – 15,0 | 2,0 – 10,0 | 5,0 – 15,0 |
Биогаз – это альтернативный вид топлива, постепенно завоевывающий рынок возобновляемых источников энергии в разных странах и на разных континентах нашей планеты.
Технологии производства биогаза
Существуют различные варианты технологических схем биогазовых станций — в зависимости от типов и количества видов применяемых субстратов. Использование предварительной подготовки, в ряде случаев, позволяет добиться увеличения скорости и степени распада сырья в биореакторах, а, следовательно, увеличения общего выхода биогаза. В случае применения нескольких субстратов, отличающихся свойствами, например, жидких и твёрдых отходов, их накопление, предварительная подготовка (разделение на фракции, измельчение, подогрев, гомогенизация, биохимическая или биологическая обработка, и пр.) проводится отдельно, после чего они либо смешиваются перед подачей в биореакторы, либо подаются раздельными потоками.
Основными структурными элементами схемы типичной биогазовой установки являются:
- система приёма и предварительной подготовки субстратов;
- система транспортировки субстратов в пределах установки;
- биореакторы (ферментеры) с системой перемешивания;
- система обогрева биореакторов;
- система отвода и очистки биогаза от примесей сероводорода и влаги;
- накопительные ёмкости сброженной массы и биогаза;
- система программного контроля и автоматизации технологических процессов.
Технологические схемы БГУ бывают различными в зависимости от вида и числа перерабатываемых субстратов, от вида и качества конечных целевых продуктов, от того или иного используемого «ноу-хау» компании поставщика технологического решения, и ряда других факторов. Наиболее распространёнными на сегодняшний день являются схемы с одноступенчатым сбраживанием нескольких видов субстратов, одним из которых обычно является навоз.
С развитием биогазовых технологий применяемые технические решения усложняются в сторону двухступенчатых схем, что в ряде случаев обосновано технологической необходимостью эффективной переработки отдельных видов субстратов и повышением общей эффективности использования рабочего объема биореакторов.
Как обеспечить активность биомассы?
Для правильного брожения биомассы лучше всего подогревать смесь. В южных регионах температура воздуха способствует началу брожения. Если вы живете на севере или в средней полосе, можете подключить дополнительные нагревательные элементы.
Для запуска процесса нужна температура 38 градусов. Есть несколько способов ее обеспечения:
- Змеевик под реактором, подключенный к системе отопления;
- Нагревательные элементы внутри емкости;
- Прямой нагрев емкости электрическими отопительными приборами.
В биологической массе уже находятся бактерии, которые нужны для получения биогаза. Они просыпаются и начинают активность при повышении температуры воздуха.
Лучше всего подогревать их автоматическими нагревательными системами. Они включаются при поступлении в реактор холодной массы и автоматически выключаются, когда температура достигает нужного значения. Такие системы устанавливаются в водонагревательных котлах, их можно купить в магазинах газового оборудования.
Если вы обеспечите нагрев до 30-40 градусов, то на переработку уйдет 12-30 дней. Это зависит от состава и объема массы. При нагреве до 50 градусов активность бактерий увеличивается, и переработка занимает 3-7 дней. Минус таких установок в больших затратах на поддержание высокой температуры. Они сравнимы с количеством получаемого топлива, поэтому система становится неэффективной.
Другой способ активации анаэробных бактерий – перемешивание биомассы. Вы можете самостоятельно установить валы в котле и вывести ручку наружу, чтобы помешивать массу при необходимости. Но гораздо удобнее сконструировать автоматическую систему, которая перемешает массу без вашего участия.
Что нельзя использовать в биогазовой установке?
Существуют факторы, которые могут существенно снизить активность анаэробных бактерий, а то и вовсе приостановить процесс выработки биогаза. Нельзя допускать, чтобы внутрь резервуара попадало сырье с содержанием:
- антибиотиков;
- плесени;
- синтетических моющих средств, растворителей и прочей «химии»;
- смол (в том числе опилки хвойных деревьев).
Малоэффективно использовать уже гниющий навоз – загрузке подлежат только свежие или предварительно просушенные отходы. Также нельзя допускать переувлажнения сырья – показатель в 95% уже считается критическим. Впрочем, небольшое количество чистой воды в биомассу добавлять все же нужно – для того, чтобы облегчить ее загрузку и ускорить процесс брожения. Разводят навоз и отходы до консистенции негустой манной каши.
Конструкция типичной биогазовой установки
Агрегат состоит из нескольких технологических узлов.
Реактор
Представляет собой обитую теплоизоляцией цельную железобетонную емкость с несколькими технологическими отверстиями. Реактор должен герметично закрываться, чтобы воздух не попадал в его внутреннее пространство.
Система подачи биомассы
Для загрузки сырья установка оснащается бункером. Отходы подаются сюда вручную или с помощью транспортера.
Также к реактору подводится труба с горячей водой.
Мешалки
Лопатки для перемешивания закреплены на вертикальном валу, хвостовик которого выходит наружу через уплотненное отверстие в крышке реактора.
Устройство приводится в движение электродвигателем посредством зубчатого редуктора.
Включение электродвигателя может производиться вручную или автоматически.
Автоматизированная система подогрева
Обогрев устанавливается в нижней части реактора. Теплоносителем могут служить вода или электричество. Включение нагревательных элементов осуществляется термостатом, настроенным на определенную температуру.
Сепаратор
Как было сказано выше, биогаз представляет собой смесь различных газов. Сепаратор позволяет отделить метан от примесей для последующей подачи к потребителю.
Биогазовая установка для дома
Сегодня промышленность уже выпускает установки для получения биогаза в промышленных масштабах. Их приобретение и монтаж обходится дорого, окупается такое оборудование в частных домохозяйствах не раньше, чем через 7-10 лет при условии, что для переработки будут использоваться большие объемы органики. Опыт показывает, что при желании небольшую биогазовую установку для частного дома мастеровитый хозяин может соорудить своими руками, причем из самых доступных материалов.
Готовим перерабатывающий бункер
В первую очередь понадобится герметично закрывающаяся емкость цилиндрической формы. Можно, конечно, использовать большие кастрюли или выварки, но их малый объем не позволить добиться достаточной выработки газа. Поэтому в этих целях используют чаще всего пластиковые бочки объемом от 1 м³ до 10 м³.
Изготовить такую можно самостоятельно. В продаже имеются листы из ПВХ, при достаточной прочности и стойкости к агрессивным средам они легко свариваются в конструкции нужной конфигурации. В качестве бункера можно использовать и металлическую бочку достаточного объема. Правда, придется провести антикоррозийные мероприятия – покрыть ее изнутри и снаружи устойчивой к воздействию влаги краской. Если резервуар сделан из нержавейки, этого делать не нужно.
Система отвода газа
Патрубок для отвода газа монтируют в верхней части бочки (как правило, в крышке) – именно там он скапливается, согласно законам физики. По подключенной трубе биогаз подается на гидрозатвор, далее – на накопитель (как вариант – с помощью компрессора в баллон) и к бытовым приборам. Рядом с газоотводом рекомендуется также вмонтировать спусковой клапан – если давление внутри резервуара станет слишком высоким, он выпустит лишний газ.
Система подачи и выгрузки сырья
Чтобы обеспечить непрерывное производство газовой смеси, бактерий в субстрате нужно постоянно (ежедневно) «подкармливать», то есть добавлять свежий навоз или другую органику. В свою очередь, уже переработанное сырье из бункера необходимо удалять, чтобы оно не занимало полезное место в биореакторе.
Для этого в бочке проделываются два отверстия – одно (для выгрузки) практически около дна, другое (для загрузки) повыше. В них ввариваются (впаиваются, вклеиваются) трубы диаметром не менее 300 мм. Загрузочный трубопровод направляют вверх и оборудуют воронкой, а слив обустраивают так, чтобы удобно было собирать переработанную жижу (ее впоследствии можно использовать как удобрение). Места стыков герметизируют.
Система подогрева
Теплоизоляция бункера.
Если биореактор будет установлен на улице или в неотапливаемом помещении (что необходимо по технике безопасности), то ему необходимо обеспечить теплоизоляцию и подогрев субстрата. Первое условие достигается путем «укутывания» бочки любым утепляющим материалом или углублением в землю.
Что же касается подогрева, то здесь можно рассматривать самые разные варианты. Одни умельцы заводят внутрь трубы, по которым циркулирует вода из отопительной системы и монтируют их вдоль стенок бочки в виде змеевика. Другие помещают реактор в больший по объему резервуар с водой внутри, подогреваемой электротенами. Первый вариант удобнее и гораздо экономичнее.
Для оптимизации работы реактора необходимо поддерживать температуру его содержимого на определенном уровне (не менее 38⁰C). Но если она поднимется выше 55⁰C, то газообразующие бактерии просто-напросто «сварятся», и процесс ферментации остановится.
Система перемешивания
Как показывает практика, в конструкциях ручная мешалка любой конфигурации значительно повышает эффективность биореактора. Ось, к которой приварены (прикручены) лопасти «миксера», выводится через крышку бочки. На нее в дальнейшем надевается ручка-ворот, отверстие тщательно герметизируется. Впрочем, такими приспособлениями домашние мастера обустраивают ферментаторы не всегда.
