Дополнительное оборудование
Сам бродильный резервуар без вспомогательных устройств не способен обеспечить поддержание необходимой температуры или подачу газа до места его применения. Поэтому к биореактору обязательно присоединяют следующее оборудование:
- Газгольдер. Представляет собой газовый накопитель, выравнивающий давление биогаза.
- Газовые трубы. Поставляют выработанную газовую смесь к газгольдеру и далее.
- Система подогрева биомассы. Теплообменные трубы (змеевики) могут быть расположены внутри реактора, а могут и опутывать его снаружи. Также реактор нередко сам размещается внутри более объемного резервуара, заполненного подогреваемой водой (водяная баня).
- Стартовый разогрев реактора может осуществляться газом (котел), электричеством (бойлер) либо другими способами (печка, самонагрев на солнце). После начала выделения тепла и биогаза реактор переходит на самостоятельное поддержание температуры.
- Система перемешивания биомассы. Малоразмерные конструкции домашних биореакторов оснащают упрощенным винтом-мешалкой. Движение винта может осуществляться как с помощью энергии биогаза, так и вручную.
- Система контроля температуры. Представляет собой устройство из термометра и автоматического регулятора, который включает и выключает биогазовый подогрев.
- Клапан для сброса излишнего газа (свеча). Предотвращает разрыв труб от чрезмерного газового давления в системе. В целях недопущения распространения метанового запаха, свеча-клапан поджигает выбрасываемую струю газа.
Кроме базовых деталей, реактор может быть оснащен вспомогательными механизмами. Они облегчают обслуживание БЭС либо преобразуют вырабатываемый биогаз в другие виды энергий.
Схемы самодельных биогазовых установок
Простейшая схема биогазовой установки — это герметичная емкость — биореактор, в который сливается подготовленная жижа. Соответственно есть люк загрузки навоза и люк выгрузки переработанного сырья.
Простейшая схема биогазовой установки без «наворотов»
Емкость заполняется субстратом не полностью: 10-15% объема должно оставаться свободным для сбора газа. В крышку бака встраивается труба для отведения газа. Так как в полученном газе содержится довольно большое количество водяных паров, гореть в таком виде он не будет. Потому необходимо его для осушения пропустить через гидрозатвор. В этом нехитром устройстве большая часть водяного пара сконденсируется, и газ уже будет хорошо гореть. Потом газ желательно очистить от негорючего сероводорода и только потом его можно подавать в газгольдер — емкость для сбора газа. А оттуда уже можно разводить к потребителям: подавать на котел или газовую печь. Как сделать фильтры для биогазовой установки своими руками смотрите в видео.
Большие промышленные установки размещают на поверхности. И это, в принципе, понятно — слишком велики объемы земельных работ. Но в небольших хозяйствах чашу бункера закапывают в землю. Это во-первых, позволяет снизить затраты на поддержание требуемой температуры, а во-вторых, на частном подворье и так достаточно всяких устройств.
Емкость можно взять готовую, или в вырытом котловане сделать из кирпича, бетона и т.д. Но придется в этом случае позаботиться о герметичности и непроходимости воздуха: процесс анаэробный — без доступа воздуха, потому необходимо создать непроницаемую для кислорода прослойку. Сооружение получается многослойным и изготовление такого бункера длительный и затратный процесс. Потому дешевле и проще закопать готовую емкость. Раньше это обязательно были металлические бочки, часто из нержавейки. Сегодня с появлением на рынке емкостей из ПВХ можно использовать их. Они химически нейтральны, имеют низкую теплопроводность, длительный срок эксплуатации, и стоят в разы дешевле нержавеек.
Биореактор не обязательно закапывать. Это очень неплохой вариант, и обслуживать его удобно. Но зимой придется еще дополнительные меры по утеплению принимать. А газ отводится в специальные мешки-газгольдеры
Но описанная выше биогазовая установка будет иметь малую производительность. Для активизации процесса переработки необходимо активное перемешивание массы, находящейся в бункере. В противном случае на поверхности или в толще субстрата образуется корка, которая замедляет процесс разложения, газа на выходе получается меньше. Перемешивание проводится любым доступным способом. Например, таким, как продемонстрировано в видео. Привод при этом можно сделать любой.
Есть еще один способ перемешивания слоев, но немеханический — барбитация: вырабатываемый газ под давлением подают в нижнюю часть емкости с навозом. Поднимаясь вверх, пузырьки газа будут разбивать корку. Так как подается все тот же биогаз, то никаких изменений условий переработки не будет. Также этот газ нельзя считать расходом — он снова попадет в газгольдер.
Расчет рентабельности установки
В качестве сырья для производства биогаза обычно используют коровий навоз. Одна взрослая корова может дать его столько, чтобы обеспечить 1.5 м.куб. топлива; свинья – 0.2 м.куб.; курица или кроль (в зависимости от массы тела) – 0.01-0.02 м.куб. Чтобы понять, много это или мало, можно сравнить с более привычными видами ресурсов.
Галерея изображений Фото из Иногда системы устанавливают в подсобных помещениях. Это удобно с точки зрения осмотров и обслуживания, но небезопасно, т.к. биометан может взорваться
Поэтому следует уделить особое внимание вопросам безопасности
Транспортировка сырья – отдельный вопрос, который следует обдумать в процессе проектирования биогазовой установки. Для перевозки по участку лучше использовать специальную технику или прицепы. Если нужна доставка на большие расстояния, следует просчитать расходы на топливо и определить, окупятся ли они
При покупке контейнеров биогазовой установки и тем более при изготовлении своими руками придется уделить внимание их качеству. Также в процессе эксплуатации системы нужны регулярные проверки состояния и ремонты. Биогазовая установка может стать настоящим спасением для фермерского хозяйства
Биогазовая установка может стать настоящим спасением для фермерского хозяйства
Она позволяет сэкономить на топливе для обогрева и/или освещения коровников. Также это отличный вариант безвредной утилизации отходов. Однако в первые годы вряд ли приходится рассчитывать на полноценную отдачу
Биогазовая установка может стать настоящим спасением для фермерского хозяйства. Она позволяет сэкономить на топливе для обогрева и/или освещения коровников. Также это отличный вариант безвредной утилизации отходов. Однако в первые годы вряд ли приходится рассчитывать на полноценную отдачу
Устройство биореактора из утепленной пластиковой емкости
Удобный транспорт для перевозки субстрата
Компактная установка промышленного производства
Биогазовая установка на молочной ферме
1 м.куб. биогаза обеспечивает такое же количество тепловой энергии, как:
- дрова – 3.5 кг;
- уголь – 1-2 кг;
- электричество – 9-10 кВт/ч.
Если знать примерный вес сельскохозяйственных отходов, которые будут доступны в течение ближайших лет, и количество необходимой энергии, можно просчитать рентабельность биогазовой установки.
Один из главных недостатков добычи биогаза – запах. Возможность использования небольших компостных куч – это большой плюс, но придется терпеть неудобства и тщательно контролировать процесс, чтобы не спровоцировать распространение болезнетворных микроорганизмов (+)
Для закладки в биореактор готовят субстрат, в который входят несколько компонентов в таких пропорциях:
- навоз (лучше всего коровий или свиной) – 1.5 т;
- органические отходы (это могут быть перегнившие листья или другие компоненты растительного происхождения) – 3.5 т;
- подогретая до 35 градусов вода (количество теплой воды рассчитывают так, чтобы ее масса составляла 65-75% от общего количества органики).
Расчет субстрата сделан для одной закладки на полгода, если исходить из умеренного потребления газа. Примерно через 10-15 дней процесс ферментации даст первые результаты: газ появится в небольших количествах и начнет заполнять хранилище. Через 30 дней можно ожидать полноценной выработки топлива.
Оборудование для производства биогаза пока еще не особенно распространено в нашей стране. Во многом это связано с плохой информированностью людей о преимуществах и особенностях работы биогазовых систем. В Китае и Индии многие небольшие фермерские хозяйства оборудованы кустарными установками для получения дополнительного чистого топлива
Если установка работает правильно, объем биогаза постепенно будет увеличиваться, пока субстрат не перегниет. Производительность конструкции напрямую зависит от скорости брожения биомассы, которая в свою очередь связана с температурой и влажностью субстрата.
Ориентировочный расчет стоимости
Прежде чем приступать к проектированию установки, необходимо тщательно просчитать все предстоящие расходы. В некоторых случаях — суровый климат, небольшое количество доступного сырья — выгоднее отказаться от постройки.
Затраты на добычу биогаза
Домашняя мини-станция обойдется примерно в 50 тыс. руб.
Затраты на добычу биогаза складываются из стоимости аппаратуры, расходов на монтаж и обслуживание установок. Если используют покупное сырьё, учитывают его стоимость расходы по доставке.
Саму установку покупают в заводском изготовлении или делают самостоятельно. Фабричные изделия устанавливают, настраивают и обслуживают специализированные организации. Для некоторых моделей придётся приобретать расходные материалы — активаторы брожения или бактерии.
Во время эксплуатации расходы состоят из затрат электроэнергии на перемешивание субстрата и обогрев реактора.
Стоимость готовой и самодельной биогазовой установки
Фермерская установка будет стоить несколько сотен тыс. руб.
Промышленность выпускает биогазовые установки для фермерских хозяйств. Объём биореактора варьируется от 0,5 до 30 м³. Готовая система с резервуаром на 1м³, например, БУГ-М, содержащая все необходимые компоненты, стоит около 180 тысяч рублей. Установки для фермерских хозяйств с количеством стада КРС 12 голов или 1000 голов птицы обойдётся в 2 млн. рублей.
Немногие хозяйства могут позволить покупку такой техники, поэтому предпочитают изготовить установку самостоятельно.
Домашние генераторы могут обойтись в сумму от 50 тысяч рублей, что позволяет значительно сэкономить на покупке.
Принцип работы
Процесс преобразования органического сырья в биогаз называется ферментацией. Сырьё загружается в специальную ёмкость, обеспечивающую надёжную защиту биомассы от доступа кислорода. Событие, происходящее без вмешательства кислорода, называется анаэробным.
Под воздействием специальных бактерий в анаэробной среде начинает происходить ферментация. По мере развития брожения сырьё покрывается коркой, которую необходимо регулярно разрушать. Разрушение производится с помощью тщательного перемешивания.
Перемешивать содержимое требуется минимум два раза в сутки, не нарушая при этом герметичности процесса. Кроме удаления корки промешивания позволяет равномерно распределить кислотность и температуру внутри органической массы. В результате этих манипуляций вырабатывается биогаз.
Полученный газ собирается в газгольдере, оттуда по трубам доставляется потребителю. Биоудобрения, полученные после переработки исходного сырья, можно использовать как пищевую добавку для животных или добавлять в почву. Такое удобрение называется компостным перегноем.
Биогазовая установка включает в себя следующие элементы:
- ёмкость гомогенизации;
- реактор;
- мешалки;
- резервуар для хранения (gas-holder);
- комплекс отопления и смешивания воды;
- газовый комплекс;
- комплекс насосов;
- сепаратор;
- датчики контроля;
- КИПиА с визуализацией;
- система безопасности;
Пример биогазовой установки промышленного типа приведен на схеме 2.
Обустройство элементов системы
Для добычи биогаза своими руками в домашних условиях, необходимо иметь систему специальных мешалок. Однако их приобретение и монтаж считается достаточно дорогим удовольствием, а потому можно поступить иначе. Можно значительно снизить материальные расходы, если установить газовый дренаж. Для этого необходимо иметь определенное количество канализационных полимерных труб, которые устанавливаются в яму в вертикальном положении. В них проделывается множество небольших отверстий.
Стоит отметить, что можно использовать не только полимерные, но и металлические трубы. Их преимущество в том, что они гораздо прочнее с точки зрения механических нагрузок, чем полимеры, которые более устойчивы к химическим воздействиям. Однако значительный недостаток металла кроется в скором возникновении коррозии, а потому их все же лучше не устанавливать.
Что касается длины труб, то она рассчитывается исходя из такого значения, как высота заполнения ферментатора. Трубы должны быть несколько выше, чем этот показатель. После этого биореактор уже считается готовым к эксплуатации, и можно приступать к добыче биогаза своими руками в домашних условиях. Однако, так как купола он все еще не имеет, закрыть его можно пленкой, чтобы газ, который будет выделяться в процессе брожения оставался внутри и был под небольшим давлением. Постоянная подача газа в нормальном режиме станет возможна только после монтажа купола и отводящей трубы.
Финальный этап — это сборка купола и труб. Здесь также все довольно просто. Готовый реактор закрывается сверху «крышкой», которая имеет куполообразную форму. В самой верхней точке этой детали закрепляется газоотводящий шланг, который идет к газгольдеру
Здесь важно отметить, что свободное пространство внутри купола является небольшим хранилищем газа, но его мало. По этой причине газ потреблять нужно постоянно, иначе есть риск, что из-за избыточного давления под куполом произойдет взрыв. Для того чтобы предотвратить смещение газа и воздуха, необходимо плотно закрывать реактор крышкой
Довольно часто обустраивается гидрозатвор, чтобы внутрь не попадали осадки. Еще один важный элемент — это установка системы, которая будет контролировать давление. Нужен клапан, который откроется и выпустит некоторое количество вещества, если давление станет слишком большим
Для того чтобы предотвратить смещение газа и воздуха, необходимо плотно закрывать реактор крышкой. Довольно часто обустраивается гидрозатвор, чтобы внутрь не попадали осадки. Еще один важный элемент — это установка системы, которая будет контролировать давление. Нужен клапан, который откроется и выпустит некоторое количество вещества, если давление станет слишком большим.
Биогаз своими руками
Тот, кто живёт за городом, хорошо знает, что отапливать дом и готовить пищу пока, при нынешних ценах на энергоносители, выгоднее всего магистральным газом. Но подключение к трубе с «голубым топливом» может влететь в копеечку, даже если магистраль проходит по границе с участком. Поэтому домовладельцы ищут способы как сэкономить и при этом не превратиться в истопника или кочегара. Команда инженеров из Израиля предлагает одно из решений проблемы, «чем заменить баллонный газ для плиты». Для этого энтузиасты альтернативной энергии разработали портативную установку для производства биогаза в домашних условиях.
Яир Теллер
Наша команда предлагает использовать отходы еды, жидких удобрений и навоза для производства биогаза. Конечно, мощности установки общим объёмом около 2 куб. м недостаточно, чтобы извлекать из биомассы газ, которого хватит для системы отопления. Но, как показала практика, выработанного газа хватает, чтобы подключить к установке портативную газовую плитку и готовить на ней еду.
Установка представляет собой закрытую ёмкость — реактор объёмом 1200 литров, заполненный водой, в который сбрасываются отходы.
Установка сделана из гибкого высокопрочного растягивающегося материала.
Сверху монтируется вторая ёмкость для сбора полученного газа объёмом на 700 литров.
По словам разработчиков, всё, что нужно пользователю — через специальный приёмник поместить в установку органические отходы, а остальное сделают бактерии.
Яир Теллер
Из органических бытовых отходов среднестатистической семьи можно получить энергию — газ-метан, которого хватит для работы одноконфорочной газовой плиты в течение трёх часов в день. Бактерии, находящиеся в реакторе, перерабатывают органические вещества и превращают их в биогаз и высококачественные жидкие удобрения, которые можно использовать для выращивания растений на огороде.
В разобранном виде биогазовая установка помещается в коробку размером 1000х450х400 мм.
Длина газового шланга может достигать 20 метров. Этого достаточно, чтобы разместить реактор на некотором удалении от дома, т.к. биогаз состоит из метана, углекислого газа и неприятно пахнущего сероводорода.
Монтаж установки занимает менее 1 часа.
После сборки реактор наполняется чистой водой, а для быстрого «запуска» процесса брожения, помимо биомассы — сырья, в установку сбрасывается специальный набор бактерий. После выхода на рабочий режим «подпитка» бактериями уже не требуется.
Хотя для работы устройства не требуется электричества, для эффективного процесса разложения биомассы нужна определённая температура. Лучше всего бактерии «работают» при температуре свыше 25 °C. При снижении температуры ниже 20 °C требуется обеспечить подогрев реактора и его монтаж в утеплённом помещении.
Установки, производящие биогаз в промышленных масштабах, оборудованы системой подогрева субстрата и специальной мешалкой. Перемешивание препятствует образованию на поверхности биомассы твёрдой корочки, сокращающей объём выделения биогаза.
Яир Теллер
Это уже наша вторая и более совершенная установка. Первая модель успешно прошла испытания в 2021 году. Теперь она используется более чем в 76 странах мира. Хотя систему по производству биогаза покупают разные люди, всех их объединяет одно — желание уменьшить загрязнение планеты отходами, а также стремление получать более дешевую энергию из альтернативных источников.
В теме — реальный опыт получения биогаза из куриного помёта. На FORUMHOUSE есть статьи, где рассказывается о выгоде эксплуатации самодельного солнечного коллектора в Подмосковье и нюансах выбора источника альтернативной энергии. В видеосюжете — реновация устаревшей котельной в загородном доме.
Биогазовые установки для дома – приобрести либо же создать своими руками?
Если большие фермеры позволить себе могут приобрести биогазовую установку сделанную в условиях в промышленности, то очень маленькие фирмы, а уж тем более приватные владельцы дома скорее смогут не приобрести, а установить собственными руками менее мощные установки, функционирующие по тому же способу, из материала который находится под рукой. Но вначале нужно понять, каких конкретно размеров, а основное какого типа установку вы желаете получить у себя на участке.
Типов установок, как и видов брожения органических веществ только два – с поступлением воздуха (аэробный) и без него (анаэробный). При аэробном брожении в процессе распада биомасс водород окисляется до воды, а углерод – до углекислого газа. Причем в данный момент выделяется немалое количество энергии тепла – бродящая биологическая масса очень разогревается.
При анаэробном брожении 60-70 % углерода преобразуется в метан, а оставшаяся его часть – в водород, углекислоту и азот. Для сжигания метана прекрасно подходит обыкновенная газовая конфорка.
Аэробный способ получения энергии проще и легче анаэробного. Он не просит производства герметичных бродильных камер и контроля. Аэробные установки называются БТС (биотермические станции). А анаэробные – БЭС (биоэнергетические или биогазовые станции). В качестве сырья для брожения годятся любой органический сельскохозяйственный продукт. Одна израильская компания, к примеру, представила небольшую установку по добыванию биогаза, функционирующую только на фруктовых и овощных очистках.
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.
Механизм образования газа из органического сырья
Биогаз – это летучее вещество без цвета и какого-либо запаха, в котором содержится до 70% метана. По своим качественным показателям он приближается к традиционному виду топлива – природному газу. Отличается хорошей теплотворной способностью, 1м3 биогаза выделяет столько тепла, сколько получается при сгорании полутора килограмм угля.
Образованию биогаза мы обязаны анаэробным бактериям, которые активно трудятся над разложением органического сырья, в качестве которого используются навоз сельскохозяйственных животных, птичий помет, отходы любых растений.
В самостоятельном производстве биогаза может использоваться птичий помет и продукты жизнедеятельности мелкого и крупного домашнего скота. Сырье может применяться в чистом виде и в форме смеси с включением травы, листвы, старой бумаги (+)
Для активизации процесса необходимо создать благоприятные условия для жизнедеятельности бактерий. Они должны быть схожи с теми, в которых микроорганизмы развиваются в естественном резервуаре – в желудке животных, где тепло и отсутствует кислород.
Собственно, это и есть два основных условия, способствующих чудесному превращению гниющей навозной массы в экологически чистое топливо и ценные удобрения.
Для получения биогаза нужен герметичный реактор без доступа воздуха, где будет происходить процесс брожения навоза и разложения его на составляющие:
- Метан (до 70%).
- Углекислый газ (примерно 30%).
- Другие газообразные вещества (1-2%).
Образовавшиеся газы поднимаются кверху емкости, откуда их затем выкачивают, а вниз оседает остаточный продукт – высококачественное органическое удобрение, сохранившее в результате обработки все ценные вещества, имеющиеся в навозе – азот и фосфор, и потерявшее значительную часть патогенных микроорганизмов.
Реактор для получения биогаза должен иметь полностью герметичную конструкцию, в которой отсутствует кислород, в противном случае процесс разложения навоза будет проходить крайне медленно
Второе важное условие для эффективного разложения навоза и образования биогаза – соблюдение температурного режима. Бактерии, принимающие участие в процессе, активизируются при температуре от +30 градусов. Причем в навозе содержится два вида бактерий:
Причем в навозе содержится два вида бактерий:
- Мезофильные. Их жизнедеятельность происходит при температуре +30 – +40 градусов;
- Термофильные. Для их размножения необходимо соблюсти температурный режим +50 (+60) градусов.
Время переработки сырья в установках первого типа зависит от состава смеси и составляет от 12 до 30 суток. При этом 1 литр полезной площади реактора дает 2 л биотоплива. При использовании установок второго типа время выработки конечного продукта сокращается до трех дней, а количество биогаза возрастает до 4,5 л.
Эффективность термофильных установок видна невооруженным глазом, однако и цена их обслуживания очень высока, поэтому прежде чем выбрать тот или иной способ получения биогаза, необходимо очень тщательно все просчитать (кликните для увеличения) (+)
Несмотря на то, что эффективность термофильных установок в десятки раз выше, применяются они гораздо реже, поскольку поддержание высоких температур в реакторе связано с большими расходами. Обслуживание и содержание установок мезофильного типа дешевле, поэтому большинство фермерских хозяйств для получения биогаза используют именно их.
Биогаз по критериям энергетического потенциала немногим уступает привычному газовому топливу. Однако в его составе есть сернокислые испарения, наличие которых следует учесть при выборе материалов для сооружения установки
Монтируем установку
Схема биогазовой установки с ручной загрузкой
На первом этапе нужно определиться с количеством возможного сырья, какой объем отходов жизнедеятельности животных накапливается каждый день, сколько травы или жмыха можете позволить себе расходовать на нужды обогрева. Определите объем реакционной коробки, в которой планируете вырабатывать газ, и выберите место под установку. Это самый ответственный момент. Оборудование стоит установить в отдельном помещении во избежание аварийных ситуаций (все-таки имеем дело с опасным газом метаном) и с учетом неприятного запаха, выделяемого при работе. Завершающий этап: монтируем трубы для загрузки и выгрузки материала. Подготавливаем яму необходимого размера для оборудования.
Итак, резервуар для реактора помещен в подготовленную яму или у стены отдельного помещения, трубы подведены, приступаем к монтажу загрузочного отделения и системы газоотвода.
Устанавливаем крышку на входное отверстие, которая будет служить дверцей для загрузки сырья в топку. Проверяем герметичность. Помните, что кислород не должен поступать в систему. Производим теплоизоляцию. Биогазовая установка сделана своими руками и готова к работе. Поздравляем!
С ручной загрузкой без подогрева или с естественным/пневматическим подогревом – это самая функционально простая энергоустановка. Для ее изготовления понадобятся реактор, бак для загрузки сырья, прибор для отбора и использования полученного газа и устройство для выгрузки перебродившего материала. По указанной схеме сделать установку способен любой хозяин.
Более подробно посмотреть на процесс установки по выработке биологического газа вы можете на видео:
Инструкция по самостоятельному строительству
Если нет опыта в сборке сложных систем, имеет смысл подобрать в сети или разработать самый простой чертеж биогазовой установки для частного дома.
Чем проще конструкция, тем она надежнее и долговечнее. Позже, когда появятся навыки строительства и обращения с системой, можно будет переделать оборудование или смонтировать дополнительную установку.
В дорогих конструкциях промышленного производства предусмотрены системы перемешивания биомассы, автоматического подогрева, очистки газа и т.д. Бытовое оборудование не так сложно. Лучше собрать простую установку, а потом добавить элементы, в которых возникнет необходимость
При расчете объема ферментатора стоит ориентироваться на 5 м.куб. Такая установка позволяет получить количество газа, необходимое для обогрева частного дома площадью 50 м.кв., если в качестве источника тепла используют газовый котел или печь.
Это усредненный показатель, т.к. калорийность биогаза обычно не выше 6000 ккал/м.куб.
Чтобы процесс ферментации протекал более-менее стабильно, нужно добиться правильного температурного режима. Для этого биореактор устанавливают в земляной яме или заранее продумывают надежную теплоизоляцию. Постоянный подогрев субстрата можно обеспечить, если под основание ферментатора подвести трубу водяного отопления
Строительство биогазовой установки можно разделить на несколько этапов.
Этап 1 – подготовка ямы под биореактор
Практически вся биогазовая установка находится под землей, поэтому многое зависит от того, как была вырыта и отделана яма. Есть несколько вариантов укрепления стенок и герметизации ямы – пластик, бетон, полимерные кольца.
Оптимальное решение – покупка готовых полимерных колец с глухим дном. Они обойдутся дороже подручных материалов, зато не потребуется дополнительная герметизация. Полимеры чувствительны к механическим нагрузкам, зато не боятся влаги и химически агрессивных веществ. Они не подлежат ремонту, но при необходимости их легко будет заменить.
От подготовки стен и днища биореактора зависит интенсивность брожения субстрата и выход газа, поэтому яму тщательно укрепляют, утепляют и герметизируют. Это самый сложный и трудоемкий этап работ
Этап 2 – обустройство газового дренажа
Покупка и монтаж специальных мешалок для биогазовых установок – дорогое удовольствие. Систему можно удешевить, обустроив газовый дренаж. Он представляет собой вертикально установленные полимерные канализационные трубы, в которых проделано множество отверстий.
При расчете длины труб дренажа следует ориентироваться на запланированную глубину заполнения биореактора. Верхние части труб должны быть выше этого уровня.
Для газового дренажа можно выбрать металлические или полимерные трубы. Первые прочнее, а вторые устойчивее к химическим воздействиям. Лучше отдать предпочтение полимерам, т.к. металл быстро проржавеет и сгниет
В готовый биореактор можно сразу загрузить субстрат. Его накрывают пленкой, чтобы выделяющийся в процессе ферментации газ находился под небольшим давлением. Когда будет готов купол, это обеспечит нормальную подачу биометана по отводящей трубе.
Этап 3 – монтаж купола и труб
Завершающий этап сборки простейшей биогазовой установки – это монтаж купольной верхней части. В самой высокой точке купола устанавливают газоотводящую трубу и протягивают ее к газгольдеру, без которого не обойтись.
Емкость биореактора закрывают плотной крышкой. Чтобы предотвратить смешивание биометана с воздухом, обустраивают гидрозатвор. Также он служит для очистки газа. Нужно предусмотреть спусковой клапан, который сработает, если давление в ферментаторе будет слишком высоким.
Более подробно отом, как сделать биогаз из навоза читайте в этом материале.
Свободное пространство биореактора в какой-то мере выполняет функции хранилища газа, однако этого недостаточно для безопасной работы установки. Газ должен потребляться постоянно, иначе возможен взрыв от избыточного давления под куполом
Факторы, влияющие на производство биогаза
Объем продуцируемого дружной командой микробов биогаза при различных условиях может меняться и зависит от ряда факторов.
Вид сырья
Больше всего биогаза можно получить из отходов пищевой промышленности, содержащих сахарный жом и большое количество жиров. Наименее выгодным видом сырья является навоз крупного рогатого скота.
Навоз — сырье для биогаза
Температура
С ростом температуры производительность бактерий увеличивается. По температурному режиму газогенераторы делятся на три типа.
Психрофильные
Это установки без подогрева, в которых температура поддерживается в пределах от 18 до 25 градусов. В настоящий момент почти не применяются.
Мезофильные
Благодаря подогреву температурный режим выдерживается в пределах от 25 до 40 градусов.
Достоинства:
- низкие энергозатраты;
- аминокислотный состав удобрений является максимально полезным.
Недостатки:
- относительно низкая производительность по биогазу;
- отсутствие обеззараживающего эффекта (в сырье содержатся болезнетворные бактерии, от которых следовало бы избавиться).
Термофильный
Применяется интенсивный подогрев, температура превышает 40 градусов.
Достоинства:
- высокая производительность;
- гибнут болезнетворные бактерии.
Недостатки:
- высокие энергозатраты;
- низкое качество удобрений.
Термофильный биореактор на навозе
Для каждого вида сырья существует оптимальный температурный режим. Почему нельзя просто разогреть реактор до максимально возможной температуры? По двум причинам:
- из-за роста энергозатрат понизится рентабельность установки;
- с ростом температуры увеличивается и количество свободного аммиака.
Последняя зависимость приводит к торможению газогенерации (этот газ является токсичным для бактерий).
Обмен веществ и свобода перемещения
Сырье должно быть достаточно разжиженным, чтобы микробы и пузырьки газа могли в нем двигаться. Для этого в установку доливают горячую воду, доводя влажность загрузки до 85% зимой и до 92% летом.
Чтобы в реакторе лучше происходили обменные процессы, его содержимое нужно время от времени (примерно каждые 4 – 6 часов) перемешивать.
Время брожения
Если сырье выгружать раньше положенного срока, бактерии не будут успевать компенсировать потери в численности и производительность их колоний упадет.
При чрезмерно длительной выдержке производительность также снижается из-за недостатка питательных веществ.
В среднем оптимальное время брожения составляет:
- для психрофильного режима: 30 – 40 суток или более;
- для мезофильного: 10 – 20 суток;
- для термофильного: 5 – 10 суток.
Оптимальное значение опять же зависит от сырья. Углерода должно быть раз в 10 – 20 больше, чем азота.
