Содержание

Почему нужно перерабатывать навоз?

Ещё в конце XVIII века проводились исследования, направленные на извлечение биологического топлива из различных природных источников, в том числе и навоза.

Первая биоэнергетическая установка в СССР появилась в 40-х гг. XX столетия. Тогда экология была в порядке, потому предпочтение отдавалось более эффективным технологиям. В XXI веке получение биогаза из навоза особенно актуально. Необходимость развивать данную отрасль вызвана резким ухудшением экологической ситуации на планете.

Важно: Использование альтернативных источников тепла и энергии позволяет экономить значительные суммы, которые ранее уходили на оплату отопления и электроэнергии.

Из органических отходов получают удобрения для растениеводства. Фермерам следует придерживаться специальных технологий. Качественное удобрение можно получить только при условии создания необходимого температурного режима. Если же технологии не соблюдаются, и навоз аккумулируется в естественным образом гниющих и разлагающихся кучах, из него выделяются:

  • почти весь фосфор;
  • 40% азота;
  • метан.

Потеря первых 2-х веществ заметно снижает качество получаемого удобрения. Метан, выделяемый в атмосферу, вредит экологии.

Производство биогаза – экологическая ценность

Если из отходов жизнедеятельности животных делают биогаз, решается сразу несколько проблем:

  • снижается уровень загрязнения воздуха, почвы и воды;
  • отпадает необходимость в выделении больших площадей для складирования навоза;
  • производится экологичный биогаз;
  • предприятие получает дополнительную финансовую выгоду.

Всё больше руководителей фермерских хозяйств понимают, что старый подход к ведению хозяйства давно отжил своё. На смену халатному пренебрежению к ресурсам пришло продуманное потребление. Навоз – это ценнейший материал, который при разумном использовании может поднять бизнес на новый уровень.

Питательные отходы производства биологического газа можно использовать в качестве удобрения.

Расчеты эффективности применения биогаза

Оценить все преимущества использования альтернативного биотоплива, помогут несложные расчеты. Одна корова весом 500 кг производит в сутки примерно 35-40 кг навоза. Этого количества хватит для получения около 1.5 м3 биогаза, из которого в свою очередь можно выработать 3 кВт/ч электроэнергии.

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

Используя данные из таблицы, нетрудно рассчитать, сколько м3 биогаза можно получить на выходе в соответствии с имеющимся в фермерском хозяйстве поголовьем скота

Для получения биотоплива можно использовать как один вид органического сырья, так и смеси из нескольких компонентов, имеющих влажность 85-90%. Важно, чтобы они не содержали посторонние химические примеси, отрицательно влияющие на процесс переработки.

Самый простой рецепт смеси придумал еще в 2000 году один русский мужик из Липецкой области, который построил своими руками простейшую установку для получения биогаза. Он смешивал 1500 кг коровьего навоза с 3500 кг отходов различных растений, добавлял воду (примерно 65% от веса всех ингредиентов) и разогревал смесь до 35 градусов.

Через две недели бесплатное топливо готово. Эта небольшая установка вырабатывала 40 м3 газа в день, что вполне хватало для обогрева дома и хозпостроек в течение полугода.

Плюсы и минусы по сравнению с другими видами топлива

Для того, чтобы сравнивать между собой различные виды топлива и тем более разные виды энергий, необходимо определить, какие именно параметры подлежат сравнению. При этом сравнивать стоимость некорректно, ведь нормальной цена биогаза станет только после периода окупаемости.

Сравнивать по теплотворной способности также некорректно, потому что далеко не всегда топливо с меньшей теплотворной способностью оказывается хуже более теплотворного.

К примеру, дрова обладают меньшей теплотворной способностью, чем солярка, но во многих случаях они оказываются более подходящим видом топлива.

Поэтому сравнивать разные виды топлива и энергии можно по таким параметрам, как:

  1. Пригодность для использования в автомобилях, электрогенераторах и системах отопления (в баллах, 1 балл – подходит для всех, 2 балла – для некоторых, 3 балла – для любого одного).
  2. Необходимость создавать специальные условия для хранения (1 балл – можно в любых условиях, 2 балла – нужны специальные емкости, 3 балла – помимо специальных емкостей необходимо дополнительное оборудование, 4 балла – хранение невозможно).
  3. Сложность переделки оборудования под другое топливо или энергию (1 балл – минимальные переделки, которые сможет сделать даже человек без опыта; 2 – переделки, доступные более-менее разбирающемуся в вопросе любителю и не требующие какого-то узкоспециализированного оборудования, 3 балла – необходима капитальная переделка).
  4. Негативное влияние на экологию (в баллах, 1 – наименьшее, 2 балла – среднее, 3 балла – максимальное);
  5. Является ли топливо или энергия возобновляемым (в баллах, 1 балл – полностью (к примеру, ветер или солнечный свет); 2 балла – условно, то есть в определенных условиях, или после каких-то действий, 3 балла – нет).
  6. Зависит ли от рельефа местности, времени года и погоды (в баллах, 1 балл – нет, 2 балла – частично, 3 балла – зависит от всего).
Название топлива или энергии Параметры для сравнения
Возможности использования Хранение Оборудование Влияние на экологию Возобновляемость Зависимость от внешних факторов
Биогаз очищенный (содержание метана 95-99%) 1 3 1–2 1 1 1
Пропан 1 2–3 1–2 2 3 1
Бензин 1 2 2 3 3 1
Мазут 3 2 3 3 3 1
Солярка 2 2 3 3 3 1
Дрова 3 1 3 2 1 2
Каменный уголь 3 1 3 2 3 2
Электричество 1 4 3 1 2 1
Энергия ветра 2 4 3 1–2 1 3
Энергия солнца 2 4 3 1 1 3
Энергия движения воды (реки) 2 4 3 1–2 1 3

Схема простейшей биоустановки

Для изготовления биогаза в домашних условиях необходимо создать оптимальные условия для микроорганизмов, которые будут расщеплять биологическую массу. В первую очередь желательно организовать подогрев генератора, что повлечет за собой дополнительные расходы.

Необходимо выполнить и другие рекомендации:

  • объем емкости для сохранения отходов должен быть не меньше 1 куб. м;
  • необходимо использовать герметически закрываемый резервуар;
  • утепление бака с биомассой – обязательное условие его эффективной работы;
  • резервуар можно углубить в землю. Тепловую изоляцию устанавливают только в верхней его части;
  • в емкость монтируется ручная мешалка. Ее ручка выводится наружу через герметический узел;
  • предусматриваются патрубки для погрузки/выгрузки сырья, забора биогаза.

Перечень используемого сырья для производства биогаза

Помимо навоза, возможно использование другого сырья для получения биометана:

  • Отходы, образованные в процессе производства биодизеля из рапса;
  • Органические бытовые отходы;
  • Продукты рыбного, молочного и мясного производства;
  • Пивная дробина;
  • Зерновая барда;
  • Свекловичный жом;
  • Кофейная пульпа.

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.

Рентабельность получения биогаза в домашних условиях
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.

Герметичная емкость
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:

  • 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.

Таблица расчета прибыли
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

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.

Из чего сделать установку для получения биогаза
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

Использование в качестве удобрения

Кроме выработки газа биореактор полезен тем, что отходы используются в качестве ценного удобрения, которое сохраняет почти весь азот и фосфаты. При внесении в почву навоза 30 – 40% азота безвозвратно теряется.

Чтобы уменьшить потери азотных веществ, в грунт вносят свежие экскременты, но тогда выделяющийся метан повреждает корневую систему растений. После переработки навоза метан идет на собственные нужды, а все питательные вещества сохраняются.

Калий и фосфор после ферментации переходят в хелатную форму, которая усваивается растениями на 90%. Если смотреть в общем, то 1 тонна ферментированного навоза способна заменить 70 – 80 тонн обычных животных экскрементов.

Анаэробная переработка сохраняет весь имеющийся в навозе азот, переводя его в аммонийную форму, что на 20% увеличивает урожаи любых культур.

Такое вещество не опасно 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 использованием биоудобрение разводят водой в соотношении 1:60.Для этого подходит как сухая , так и жидкая фракция, которая после сбраживания также поступает в резервуар для отработанного сырья.

На гектар нужно от 700 до 1 000 кг/л неразбавленного удобрения. Учитывая, что с одного кубического метра площади реактора в день получается до 40 кг удобрений, то за месяц можно обеспечить не только свой участок, но и соседский, продавая органику.

Какие питательные вещества можно получить после отработки навоза

Основная ценность ферментированного навоза как удобрения – в наличии гуминовых кислот, которые как оболочка сохраняют ионы калия и фосфора. Окисляясь на воздухе при длительном хранении, микроэлементы утрачивают свои полезные качества, но при анаэробной переработке, наоборот, приобретают.

Гуматы положительно влияют на физико-химический состав грунта. В результате внесения органики, даже самые тяжелые почвы становятся более проницаемыми для влаги. Вдобавок, органические вещества являются пищей почвенных бактерий. Они дальше перерабатывают остатки, которые «недоели» анаэробы и выделяют гуминовые кислоты. В результате этого процесса растения получают питательные вещества, которые полностью усваивают.

Кроме основных – азота, калия и фосфора – в составе биоудобрения есть микроэлементы. Но их количество зависит от исходного сырья – растительного или животного происхождения.

Варианты установок для получения биотоплива

После проведения расчетов необходимо определиться, как изготовить установку, чтобы получить биогаз в соответствии с потребностями своего хозяйства. Если поголовье скота небольшое, то подойдет простейший вариант, который нетрудно изготовить из подручных средств своими руками.

Крупным фермерским хозяйствам, у которых есть постоянный источник большого количества сырья, целесообразно построить промышленную автоматизированную биогазовую систему. В этом случае вряд ли получится обойтись без привлечения специалистов, которые разработают проект и смонтируют установку на профессиональном уровне.

Промышленная биоустановка

На схеме наглядно показано, как работает промышленный автоматизированный комплекс по получению биогаза. Строительство таких масштабов можно организовать сразу нескольким фермерским хозяйствам, расположенным поблизости

Сегодня существуют десятки компаний, которые могут предложить множество вариантов: от готовых решений, до разработки индивидуального проекта. Для удешевления строительства можно скооперироваться с соседними хозяйствами (если такие имеются поблизости) и построить одну на всех установку для получения биогаза.

Следует учесть, что для постройки даже небольшой установки необходимо оформить соответствующие документы, сделать технологическую схему, план размещения оборудования и вентиляции (если оборудование устанавливается в помещении), пройти процедуры согласования с СЭС, пожарной и газовой инспекцией.

Мини-завод по производству газа на покрытие нужд небольшого частного хозяйства можно сделать собственноручно, ориентируясь на конструкцию и специфику устройства установок, выпускаемых в промышленном масштабе.

Установка для производства биогаза

Конструкции установок для переработки навоза и растительной органики в биогаз не отличаются сложностью. Выпущенный промышленностью оригинал вполне подойдет в качестве шаблона для сооружения собственного мини-завода

Самостоятельным мастерам, решившим заняться сооружением собственной установки, надо запастись емкостью для воды, водопроводными или канализационными пластиковыми трубами, угловыми отводами, уплотнителями и баллоном для хранения полученного в установке газа.

Основной элемент будущей установки – пластиковый бак с плотно притертой крышкой. На фото емкость 700 л, ее надо подготовить к работе: разметить и вычертить отверстия для входа труб

Потребуются ПВХ трубы для ввода в в емкость, переходник в качестве воронки, пластиковые уголки, шланг для подачи воды в емокость, клей, штуцер для крепления его в крышке и клапан для перекрытия

Абрис отверстий удобнее очертить, используя трубу, которая будет в него заводиться. Отверстие следует вырезать с максимальной аккуратностью

В вырезанные отверстия аккуратно заводятся трубы. Они не должны быть повреждены заусенцами, получившимися в процессе резки. Место соединения заливается клеем и герметиком

Труба, предназначенная для загрузки сырья для переработки, устанавливается так, чтобы между дном емкости и ее нижним краем осталось 2 – 5 см

Переходник в качестве воронки для загрузки сырья используется, т.к. сооружаемый агрегат предназначен для переработки остатков еды. Для загрузки навоза воронка и трубы нужны побольше

Аналогичным образом формируется отверстие и устанавливается горизонтальная выпускная труба. Заведенный в бак край трубы оснащается уголком

В крышке вырезается отверстие, в которое устанавливается шланг, поставляющий необходимую для переработки воду

Шаг 1: Самодельный мини-завод для выработки биогаза

Шаг 2: Соединительные детали для портативной установки

Шаг 3: Формирование отверстий для ввода пластиковых труб

Шаг 4: Установка ПВХ трубы в вырезанное в баке отверстие

Шаг 5: Правила установки трубы загрузки сырья

Шаг 6: Установка адаптера в качестве воронки на трубу

Шаг 7: Установка и крепление выпускной трубы установки

Шаг 8: Крепление шланга для подвода воды в крышке

Система для сбора и отвода биогаза

Трубу для отведения газа монтируют на верхней поверхности резервуара. Другой ее конец отпускают в герметичную емкость, наполненную водой. Ее называют гидрозатвором. Вторая труба, расположенная над поверхностью жидкости, принимает очищенный газ. На выходе устанавливают отсечный кран, обычно рекомендуют шаровое устройство.

Устройство, преимущества и недостатки, проектирование биогазовых установок

Для избавления биогаза от примесей используют разные способы. Углекислый газ можно устранить, если засыпать в гидрозатвор гашеную известь, однако ее придется периодически менять. Сероводород удаляют с помощью емкостей-фильтров, заполненных металлической стружкой, ее замена — старые металлические мочалки. Газ, проходя через металл, лишается сероводорода, скапливается в верхней части емкости, затем следует дальше через другую трубу.

Сушат газ с помощью установки в газопроводе дополнительных гидрозатворов для устранения конденсата. Минус способа — необходимость время от времени сливать воду, иначе газопровод может быть заблокирован. Другой вариант — емкость с силикагелем. В этом случае тоже потребуется его периодическое осушение: например, прогревание при помощи СВЧ-печи.

Для передачи газа используют или газовые трубы из ППР или ПНД, или металлические гальванизированные. При любой работе с газовым оборудованием проверка стыков мыльной пеной обязательна. Трубопровод собирают из труб и фитингов одного диаметра.

Организация производства биогаза из навоза, органики

Преимущество описываемого вида деятельности в том, что производство биогаза может быть налажено в различных объёмах. Промышленность выпускает установки как для крупных ферм, так и для небольших домашних хозяйств. Рентабельность запуска процесса обусловлена тем, что в мире и непосредственно в России постоянно растут цены на газ и электричество. Данный фактор подстёгивает развитие сферы использования альтернативных источников энергии.

Что представляет собой биогаз?

Производство биогаза из отходов животноводства

По своим характеристикам биогаз, получаемый из навоза, близок к газу природному. Он не имеет цвета и запаха и обладает большой теплотворной способностью – сжигание 1м3 биогаза будет таким же эффективным, как сжигание полутора кг угля.

70% биогаза – это метан, который крайне негативно влияет на экологию и будет оказывать обратное действие, если заставить его служить на благо обществу.

Навоз перерабатывается в топливо, благодаря деятельности анаэробных бактерий. Микроорганизмы разлагают органику. Цель производства биогаза состоит в создании благоприятных условий для развития этих бактерий. Им нужно:

  • отсутствие кислорода;
  • тепло.

Это среда характерная для желудков животных. Благодаря бактериям зловонный навоз, который для большинства хозяйств всё ещё проблема, превращается в чистое энергоёмкое топливо и экологичное удобрение.

Принцип работы установок, производящих биогаз

Производство биогаза из отходов животноводства

Установка для получения энергоресурса из органики имеет простейшее строение. Всё, что требуется, это реактор с перекрытым доступом для кислорода. Внутри реактора будет бродить навоз и в процессе брожения разлагаться и производить:

  • метан – около 70%;
  • углекислый газ – около 30%;
  • другие летучие вещества – около 1-25%.

Газы откачиваются. На дне оседает остаток, который являет собой питательное удобрение для растительности, сохранившее все ценные вещества – фосфор и азот, аккумулирующиеся в фекалиях животных. Большинство патогенов в процессе переработки уничтожаются.

Чтобы анаэробные бактерии работали с максимальной эффективностью, необходимо поддерживать в реакторе температуру не менее 30°C. В таких условиях начинают развиваться мезофильные бактерии. При температуре +50°C начинают размножаться термофильные бактерии.

От того, какая температура установлена в реакторе, зависит скорость переработки его содержимого и эффективность процесса.

Мезофильные бактерии и эффективность

Если процесс основан на деятельности мезофильных бактерий, то есть внутри реактора поддерживается температура от 30°C и выше, процесс превращения фекалий в топливо будет длиться от 12 суток до месяца.

С каждого литра полезной площади будет выработано 2 л энергетического ресурса.

Термофильные бактерии и эффективность

Если внутри установки будет соблюдаться температурны й режим от +50°C, процесс ускорится. Требуемый материал можно будет получить всего за 3 суток. Вырастет и количество получаемого продукта – с одного литра площади будет получено 4,5 л биогаза, что на 2,5 л больше.

Несмотря на более высокую эффективность работы термофильных бактерий, реакторы для их размножения используются реже, так как такие устройства требуют больших трат на электроэнергию.

Мезофильные установки более дешёвые в обслуживании и содержании, потому многие фермеры останавливают свой выбор на них.

Комплектация установок для производства биогаза

Производство биогаза из отходов животноводства

Установка простейшего типа состоит из 6 составляющих:

  • биореактор, в котором находится разлагающееся сырьё;
  • работающая в автоматическом режиме система подачи сырья;
  • смеситель, регулярно перемешивающий содержимое реактора;
  • оборудование, обеспечивающее поддержание нужной температуры;
  • газгольдер, аккумулирующий получаемые газы;
  • приёмник для нелетучих отходов.

Устройство называется метантенк. Его можно приобрести в готовом виде или сконструировать самостоятельно из топливных цистерн на 50 куб. м. Главное, чтобы ёмкость была герметичной.

Покупные метантенки легко разбираются и могут перевозиться с места на место.

Важно: При выборе материала, из которого будет изготовлен биореактор, следует учитывать, что в биогазе, в отличие от природного газа, присутствуют сернокислые испарения.

Этапы получения биогаза из органики

Производство биогаза из отходов животноводства

Процесс перевоплощения отходов жизнедеятельности животных в биологический газ состоит из 4-х этапов:

  1. Бактерии занимаются переработкой высокомолекулярных соединений, делая их низкомолекулярными. Полимеры трансформируются в мономеры. Это небыстрый процесс. Скорость его протекания зависит от кислотно-щелочного баланса, установившегося внутри реактора.
  2. Происходит образование кислот. Часть молекул попадает в клетки анаэробных бактерий, где продолжается процесс разложения. На первом этапе вырабатываются карбоновые кислоты и такие газы – углекислый, аммиак, сероводород.
  3. Происходит образование веществ, которые необходимы для появления метана: уксусная кислота, двуокись углерода и углерод.
  4. Образуется метан, а также побочные продукты: вода и углекислый газ.

В полученном из навоза биогазе содержится много водяных паров. Они не дадут ему гореть. Чтобы использовать ресурс для получения энергии, его нужно очистить от жидкости. Для этого субстанцию пропускают через гидрозатвор. Прежде чем попасть к потребителю, сырьё проходит по трубе в специальную ёмкость, содержащую воду, где очищается и доводится до готовности к применению.

Факторы, которые влияют на протекание процесса брожения

Помимо уже названных главных факторов – температуры и герметичности, есть и другие условия, способные оказывать влияние на происходящее внутри реактора брожение. Это:

  • влажность;
  • как часто поступает субстрат;
  • площадь поверхности частиц перерабатываемого сырья;
  • соотношение C:N:P;
  • уровень pH;
  • наличие замедляющих веществ;
  • присутствие стимулирующих добавок.

Чем мощнее производство, тем короче срок его окупаемости. В небольших хозяйствах переход на переработку навоза окупается в течение 5 лет.

Сколько примерно можно получить энергетического сырья?

Если ориентироваться на одну корову, животное в среднем даст за сутки 40 кг навоза. Из этого количества можно выработать 1,5 м3 газа, что равняется 3 кВт/ч электроэнергии.

Расчет количества газа

В среднем, тонна навоза обеспечит владельца сотней кубометров биогаза. Для того чтобы рассчитать количество получаемого биогаза, необходимо умножить ежедневную массу навоза с каждого скота на количество животных.

Естественно, разные животные и птицы дают разное количество навоза:

  • птицы (в первую очередь, куры) – 150-170 г в день
  • корова — 34-36 кг
  • коза – 900 – 1100 г
  • лошадь – 14-16 кг
  • овца – 900 – 1100 г
  • свинья – 4-6 кг

Навоз свиней и коров дает большее количество топлива. Количество выделяемого биогаза можно увеличить, если добавить в смесь просо, ботву свеклы, болотные растения, водоросли или кукурузу (наличие хлорофилла в биомассе улучшает выделение метана).

Строительство подземной установки по производству биогаза

Самой главной составляющей установки является метантенк. Так называется емкость, внутри которой и происходят все необходимые химические реакции, способствующие превращению отходов в ценный метан. Для уменьшения затрат на поддержание постоянной температуры эту емкость размещают прямо под землёй. В этом случае тепловая энергия, которая вырабатывается во время реакций, сохраняется надолго, и температура среды составляет около 15 градусов.

Примерный выход биогаза

Для небольших метантенков, объем которых не превышает 3 куб. м, допускается использование капроновой ёмкости. А для теплоизоляции используют часто применяющиеся в строительстве материалы такие, как минвата и пенополистирол.

Дно ямы, выкопанной для размещения метантенка, покрывают бетонным раствором слоем до 10 см. Бетон нужен для того, чтобы предотвратить выдавливание ёмкости из почвы.

Лучший материал для сооружения больших реакторов – керамзитобетон. Он обладает хорошей прочностью и к тому же, является неплохим теплоизолятором.

Перед тем как начинать заливать стены ямы, необходимо соорудить трубу, через которую будет подаваться смесь. Толщина этой трубы обычно составляет около 30 см. А длина её должна быть такой, чтобы нижний конец располагался на расстоянии примерно 25 см от дна.

В верхней части метантенка находится газгольдер – предназначенная для концентрации газа конструкция в виде конуса или купола. Для изготовления газгольдера могут использоваться обычные металлические листы. Но в некоторых случаях применяют кирпич, который затем обивают металлической сеткой и наносят слой штукатурки.

Из верхней части газгольдера должны выходить две трубки. Одна из них выводит вырабатываемый газ, а через другую откачивается отработанная масса.

Емкость метантенка должна быть надежно закрыта и выдерживать давление в 1/10 атмосферного. Поэтому её стенки изнутри обмазывают битумом, а в верхней части устанавливают герметичную крышку.

Как построить реактор на биоматериале

Если биомассы немного, вместо бетонной емкости, можно взять железную, например, обычную бочку. Но она должна быть крепкой, с качественными сварными швами.

Количество сделанного газа напрямую зависит от объема сырья. В маленькой емкости его получится немного. Чтобы получить 100 кубометров биогаза, нужно переработать тонну биологической массы.

Для повышения прочности установки ее обычно заглубляют в землю. Реактор должен иметь входную трубу для загрузки биомассы и отводное отверстие для удаления отработанного материала. Сверху в баке должно быть отверстие, через которое выводится биогаз. Лучше закрывать его на гидрозатвор.

Для правильной реакции емкость должна быть герметично закрыта, без доступа воздуха. Гидрозатвор обеспечит своевременный вывод газов, что предотвратит взрыв системы.


Экологическая ценность производства биогаза

Благодаря эффективной переработке биологических отходов получают ценное топливо. Налаживание данного процесса позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу, которые оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Это соединение стимулирует парниковый эффект в 21 раз сильнее, чем углекислый газ. Метан способен сохраняться в атмосфере на протяжении 12 лет.

Для предотвращения глобального потепления, что является проблемой мирового масштаба, необходимо ограничить поступление и распространение этого вещества в окружающую среду. Полученные в процессе переработки отходы являются высококачественным одобрением. Его использование позволяет снизить объем применяемых химических соединений. Синтетически изготовленные удобрения загрязняют грунтовые воды и негативно сказываются на состоянии окружающей среды.

Экологическая ценность

Площадь поверхности частиц сырья

Принципиальным является, что чем меньше частички субстрата, тем лучше. Чем больше площадь взаимодействия для бактерий и чем более волокнистый субстрат, тем легче и быстрее бактериям разлагать субстрат. Кроме того, его проще перемешивать, смешивать и подогревать без образования плавающей корки или осадка. Измельченное сырье имеет влияние на количество произведенного газа через длительность периода брожения. Чем короче период брожения, тем лучше должен быть измельчен материал.

При достаточно длительном периоде брожения количество выработанного газа снова увеличится. При использовании измельченного зерна этого уже удалось достичь через 15 дней.

Устройство и особенности оборудования для производства биогаза

Основная часть установки – биореактор. Он может быть исполнен в одном из нескольких вариантов. Но в любом случае он должен быть достаточно герметичным и не позволять проникнуть внутрь кислороду. В домашнем фермерстве для изготовления биореактора обычно применяются топливные цистерны объемом 50 куб. м. Но можно также купить уже готовый метантенк. Его главное преимущество – возможность быстро разобрать и перевезти в другое место, когда это необходимо.

Создание установки для биогаза из навоза в домашних условиях

Для конструирования установки по переработке навоза в биогаз вам понадобится:

  • герметично закрывающая емкость (из металла, бетона, пластика) объемом не меньше одного кубометра;
  • крышка для реактора с герметичным узлом прохода для ручки мешалки;
  • материал для теплоизоляции днища (играет роль системы подогрева);
  • ручная мешалка из подручных материалов (можно использовать лопату или винтовой шнек);
  • патрубки для подачи/вытяжки субстрата и для вывода биогаза.

В процессе строительства вам могут понадобиться дополнительные материалы: трубы, фильтры, клапаны. Все это можно найти в строительном магазине. Конструкция довольна проста, и вы сможете усовершенствовать ее по мере возведения.

Советы по самодельному изготовлению

Самое важное правило – отсутствие кислорода в реакторе. При его наличии может произойти взрыв.

maxresdefault.jpg

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

Резервуар никогда не должен быть абсолютно полон. Желательно пятую часть его объема оставлять незаполненной.

На участке перед установкой оборудование необходимо:

  • правильно выбрать место (желательно, как можно дальше от жилого дома)
  • рассчитать ежедневные объемы образуемого навоза
  • выбрать местоположение для труб (отгрузочных, погрузочных, конденсирующих влагу)
  • найти место для отходов навоза
  • выкопать котлован
  • приобрести емкость для резервуара и закрепить ее на дне котлована
  • загерметизировать все места стыков
  • сконструировать люк для осмотра реактора (между люком и реактором обязательно поставить прокладку)

Если установка происходит в холодном климате, то обязательно стоит продумать способы её нагрева.

Завершающим этапом постройки считается проверка оборудования на герметичность.

Делаем установку из пластиковой бочки

В качестве эксперимента можно попробовать сделать установку из обычной пластиковой бочки. Они выпускаются объемом от 100 до 200 литров. Бочка будет служить реактором. Сделайте в ней два отверстия для входа и выхода патрубков. Входное отверстие делается ближе к днищу, а выходное — сверху. Диаметр отверстий зависит от диаметра используемых патрубков. Пластиковые трубы можно купить в строительном магазине. Вставляем их в отверстия и надежно изолируем. Для входа подойдет труба с изгибом (с соединителем), а для выхода — короткая прямая трубка.

Роль резервуара для полученного биогаза отдается емкости меньшего объема. Например, можно взять ведро объемом от 20 л. Ведро фиксируется с помощью сантехнического клапана. От него отводим трубку к металлическому держателю с вентилем, откуда будет происходить выпуск газа.

bez-imeni-1.jpg

Не забудьте про теплоизоляцию бочки. Ее можно обмотать минеральной ватой, пенополиэтиленом или любым другим материалом. Лучше всего поставить бочку на солнце, чтобы увеличить температуру внутри реактора. Засыпаем внутрь сырье в соотношении 0,7 л воды на 1 кг навоза. Ставим любую подходящую емкость для отвода шлама, устанавливаем сверху ведро и ждем брожения. Ждем около трех недель первой партии своего домашнего биогаза. Помните, что перед использованием метан нужно очистить от двуокиси углерода. С этой задачей справится специальный фильтр, который продается в магазине как «фильтр для очистки сжатого воздуха, углекислого газа и пара».

Биогаз из навоза своими руками: строим подземную установку

Еще один простой способ возвести собственную установку по переработке навоза в биогаз — построить подземную систему. Для начала необходимо вырыть яму объемом не меньше одного кубометра. Ее стенки и днище заливаются керамзитобетоном. С противоположных стен выводится по одной трубе для подачи биомассы и выведения шлама. Выходная труба должна располагаться ближе к днищу, а входная — на 50 см выше дна. Конец выходной трубы подводится к емкости для отходов. Конец входной трубы должен быть расположен таким образом, чтобы вам было удобно закачивать через него новое сырье.

Верхняя часть этого «бункера» представляет собой газгольдер купольной или конусообразной формы. Его проще всего изготовить из металлических листов или кирпичной кладки. На вершине газгольдера монтируется герметичный люк и газовая труба с гидрозатвором.

Советуем предусмотреть наличие такой немаловажной детали, как клапан для сброса давления. Он обеспечит безопасность при работе с установкой и будет поддерживать оптимальное давление внутри реактора.

bioreaktor-1024x682.jpg

Перемешивание субстрата в такой установке происходит по принципу барботажа. Для этого возьмите несколько пластиковых труб и проделайте в них как можно больше дырочек. После этого закрепите трубы внутри реактора в вертикальном положении. Когда газ будет подниматься вверх, он будет испускать пузырьки, которые на выходе начнут бурлить в субстрате, тем самым его перемешивая.

Отходы биомассы после получения газа

Образуемый после нагревания навоза шлам применяют повсеместно в сельском хозяйстве в виде удобрений.

Образуемый углекислый газ обычно стремятся очистить, но при растворении его в воде получается полезная жидкость.

Преимущества процесса

Переработкой навоза для получения биогаза занимались еще в советское время. На сегодняшний день многие страны занимаются данным видом промышленности, так как это выгодно, легко и не представляет опасности для окружающей среды.

Такой альтернативный биогаз не нуждается в трудоемком добывании сырья для производства, процесс его создания относительно дешев, а в окружающую среду не выделяются токсические вещества.

Конечно же, навоз можно использовать просто в качестве удобрения, если в хозяйстве всего несколько коров. Гораздо сложнее приходится крупным фермерам с сотнями голов скота, ведь каждый год им приходится избавляться от нескольких тонн навоза.

Чтобы навоз стал качественным удобрением, его необходимо хранить, соблюдая температурный режим. Но это требует лишних расходов, потому большинство фермеров просто собирают его в определенное место, а потом вывозят на пашни.

При неправильном хранении навоз теряет почти половину находящихся в нем азотистых соединений и большую часть фосфора, потому его показатели становятся гораздо хуже. В атмосферу же непрерывно из навоза выделяется газ метан, что ухудшает экологическую ситуацию.

Новейшие технологии получения биометана позволяют перерабатывать сырье таким образом, что полученный биогаз не имеет токсического эффекта для окружающей среды. Биогаз выделяет при сгорании невероятное количество энергии, а нагретый навоз после его использования становится очень ценным анаэробным удобрением.

Технология производства биогаза в домашних условиях

Производство биогаза из отходов животноводства

Преимущество описываемой технологии в том, что хозяин решает, каких масштабов достигнет его производство. Описываемый выше принцип получения энергии позволит обеспечить теплом и электроэнергией как одно помещение, так и гигантское предприятие. Всё зависит от объёмов. Описываемый принцип подходит для применения в домашних условиях.

При малых производствах отходы измельчаются в специальных ёмкостях. После измельчения в сосуды заливается вода. Сырьё должно иметь влажность около 90%. Далее массу перемещают в приёмный отсек реактора. Дальнейший процесс идёт по описанной выше схеме.

Важно: В основе удобрения, получаемого при переработке навоза, лежит гумус.

Источники

  • https://OthodovNet.com/proizvodstvo-biogaza-iz-othodov-zhivotnovodstva/
  • https://econet.ru/articles/146539-kak-poluchit-biogaz-iz-navoza-tehnologiya-i-ustroystvo-ustanovki-po-proizvodstvu
  • https://rcycle.net/navoz/otoplenie/tehnologiya-pererabotki-v-biogaz
  • https://promzn.ru/drugoe-proizvodstvo/biogaza.html
  • https://bezotxodov.ru/jekologija/2579proizvodstvo-biogaza-iz-othodov
  • https://sovet-ingenera.com/eco-energy/bio-fuel/biogaz-iz-navoza.html
  • https://udobreniya.net/biogaz-iz-navoza/
  • https://dlobal.ru/biogaz-iz-navoza-svoimi-rukami-kak-poluchit-biogaz-v-domashnih-usloviyah/
  • https://altenergiya.ru/poleznye-stati/proizvodstvo-biogaza-iz-navoza-gotovoe-oborudovanie-i-samodelnaya-ustanovka.html
  • https://OrenInstrument.ru/landshaft/pererabotka-navoza-v-biogaz-2.html
  • https://GreenParkOmsk.ru/pro-othody/proizvodstvo-biogaza-iz-othodov.html
  • https://RkzSp.ru/otopitelnaya-sistema/elektrichestvo-iz-navoza.html
  • https://erpstat.ru/othody/proizvodstvo-biogaza.html
  • https://encom74.ru/ustanovka-dla-proizvodstva-biogaza-dla-castnogo-ili-fermerskogo-hozajstva/
  • https://musorniy.ru/proizvodstvo-biogaza-iz-othodov/
  • https://remont-system.ru/alternativnaya-energiya/tehnologiya-polucheniya-biogaza-iz-navoza
  • https://stop-othod.ru/recycling/proizvodstvo-biogaza-iz-navoza.html

[свернуть]
Adblock
detector