Біогазова установка своїми руками принцип роботи, схеми і розрахунок

Одне із завдань, яке доводиться вирішувати в сільському господарстві - утилізація гною і рослинних відходів. І це досить серйозна проблема, яка вимагає постійної уваги. На утилізацію йдуть не тільки час і сили, а й пристойні суми. Сьогодні є, як мінімум, один спосіб, що дозволяє цей головний біль перетворити до статті доходу: переробка гною в біогаз. В основі технології лежить природний процес розкладання гною і рослинних залишків за рахунок містяться в них бактерій. Вся задача в створенні особливих умов для найбільш повного розкладання. Ці умови - відсутність доступу кисню і оптимальна температура (40-50 o C).

Всі знають, як найчастіше утилізують гній: складають у купи, потім, після ферментації, вивозять на поля. В цьому випадку утворився газ виділяється в атмосферу, туди ж летить і 40% міститься в вихідну речовину азоту і велика частина фосфору. Виходять в результаті добриво далеко не ідеально.

Як можна організувати переробку гною в біогаз

Для отримання біогазу необхідно щоб процес розкладання гною проходив без доступу кисню, в закритому об'ємі. В цьому випадку і азот, і фосфор залишаються в залишковому продукті, а газ збереться у верхній частині ємності, звідки його легко викачати. Виходять два джерела прибутку: безпосередньо газ і ефективне добриво. Причому добриво вищої якості і безпечне на 99%: велика частина хвороботворних мікроорганізмів і яйця гельмінтів гинуть, що містяться в гної насіння бур'янів втрачає схожість. Існують навіть лінії по фасуванню цього залишку.

Друга обов'язкова умова процесу переробки гною на біогаз - це підтримання оптимальної температури. Вміщені в біомасі бактерії, при низьких температурах малоактивні. Вони починають діяти при температурі середовища від +30 o C. Причому в гної містяться бактерії двох типів:

• мезофільні - вони розмножуються при температурі від +30 o C до +40 o C;
• термофільні - для їх активного росту необхідна температура від +50 o C до +60 o C.

Порівняльна таблиця витрат і ефективності мезофильного і термофільного розкладання гною. Як бачите, грошей потрібно на старті в три-ЧЕТРА рази більше, але на виході отримуєте більше в десять разів

Термофільні установки з температурою від +43 o C до +52 o C є найбільш ефективними: в них гній обробляється 3 дні, на виході з 1 літра корисної площі біореактора виходить до 4,5 літрів біогазу (це максимальний вихід). Але на підтримку температури в +50 o C потрібні значні витрати енергії, що не в кожному кліматі рентабельно. Тому частіше біогазові установки працюють на мезофільних температурах. В цьому випадку час переробки може становити 12-30 днів, вихід - приблизно 2 літри біогазу на 1 літр обсягу біореактора.

Це можна сказати цілий завод з вироблення газу. Але для приватного подвір'я або невеликої ферми такі обсяги ні до чого. Найпростішу біогазову установку легко зробити своїми руками. Але от питання: «Куди далі направляти біогаз?» Теплота згоряння одержуваного в результаті газу від 5340 ккал / м3 до 6230 ккал / м3 (6,21 - 7,24 кВт.год / м3). Тому його можна подавати на газовий котел для вироблення тепла (опалення та гаряча вода), або на установку з вироблення електрики, на газову грубку і т.д. Ось як використовує гній від своєї перепелиній ферми Сміла Рашин - конструктор біогазової установки.

Це приблизний розклад необхідних витрат і можливих доходів Схеми саморобних біогазових установок

Схеми саморобних біогазових установок

Найпростіша схема біогазової установки - це герметична ємність - біореактор, в який зливається підготовлена ​​жижа. Відповідно є люк завантаження гною і люк вивантаження переробленої сировини.

Найпростіша схема біогазової установки без «наворотів»

Великі промислові установки розміщують на поверхні. І це, в принципі, зрозуміло - занадто великі обсяги земельних робіт. Але в невеликих господарствах чашу бункера закопують в землю. Це по-перше, дозволяє знизити витрати на підтримання необхідної температури, а по-друге, на приватному подвір'ї і так досить всяких пристроїв.

Ємність можна взяти готову, або в виритому котловані зробити з цегли, бетону і т.д. Але доведеться в цьому випадку подбати про герметичність і непрохідності повітря: процес анаеробний - без доступу повітря, тому необхідно створити непроникну для кисню прошарок. Спорудження виходить багатошаровим і виготовлення такого бункера тривалий і витратний процес. Тому дешевше і простіше закопати готову ємність. Раніше це обов'язково були металеві бочки, часто з нержавійки. Сьогодні з появою на ринку ємностей з ПВХ можна використовувати їх. Вони хімічно нейтральні, мають низьку теплопровідність, тривалий термін експлуатації, і коштують в рази дешевше нержавеек.

Біореактор не обов'язково закопувати. Це дуже непоганий варіант, і обслуговувати його зручно. Але взимку доведеться ще додаткові заходи з утеплення приймати. А газ відводиться в спеціальні мішки-газгольдери

Є ще один спосіб перемішування шарів, але Немеханічні - барбітація: виробляється газ під тиском подають в нижню частину ємності з гноєм. Піднімаючись вгору, бульбашки газу будуть розбивати кірку. Так як подається все той же біогаз, то ніяких змін умов переробки не буде. Також цей газ не можна вважати витратою - він знову потрапить в газгольдер.

Як говорилося вище, для гарної продуктивності необхідна підвищена температура. Щоб не особливо витрачатися на підтримку цієї температури необхідно подбати про утеплення. Якого типу утеплювач вибирати, звичайно, залежить лише від вас, але сьогодні найоптимальніший - пінополістирол. Він не боїться води, не дивується грибками і гризунами, має тривалий термін експлуатації і відмінні показники по теплоізоляції.

Для збільшення температури субстрату підійде будь-яка технологія обігріву. Важливо домогтися необхідної температури. Від цього залежить ефективність установки

Форми біореактора можуть бути різні, але найчастіше зустрічається циліндрична. Вона неідеальна з точки зору складності перемішування субстрату, але використовується частіше, тому що у людей накопичений великий досвід побудови подібних ємностей. А якщо такий циліндр розділити перегородкою, то можна використовувати їх як два окремих резервуара, в яких процес зміщений за часом. При цьому в перегородку можна вмонтувати нагрівальний елемент, таким чином вирішивши проблему підтримки температури відразу в двох камерах.

Якщо звичайний циліндр розділити вертикальної перегородкою, отримати можна дві камери для переробки

У найпростішому варіанті саморобні біогазові установки - це прямокутної форми яма, стінки якої зроблені з бетону, а для герметичності оброблені шаром склопластику і поліефірної смоли. Така ємність забезпечується кришкою. Вона вкрай незручна в експлуатації: важко реалізується і підігрів, перемішування і відведення набрід маси, домогтися повної переробки і високої ефективності неможливо.

Біогазова установка своїми руками: креслення установки траншейного типу

Трохи краща ситуація з траншейними біогазовими установками переробки гною. Вони мають скошені краї, що полегшує завантаження свіжого гною. Якщо зробити дно під ухилом, то в одну сторону самопливом буде зміщуватися набрід маса і відбирати її буде простіше. У таких установках потрібно передбачити теплоізоляцію не тільки стін, але і кришки. Подібна біогазова установка своїми руками реалізується нескладно. Але повної переробки і максимальної кількості газу в ній не добитися. Навіть за умови підігріву.

З основними технічними питаннями розбиралися, і ви тепер знаєте кілька способів того, як побудувати установку для отримання біогазу із гною. Залишилися технологічні нюанси.

Що можна переробляти і як домогтися гарних результатів

У гної будь-якої тварини є необхідні для його переробки організми. Було виявлено, що в процесі зброджування і у виробленні газу бере участь більше тисячі різних мікроорганізмів. Найважливішу роль при цьому відіграють метанобразующие. Також вважається, що всі ці мікроорганізми в оптимальних пропорціях знаходяться в гної ВРХ. У всякому разі, при переробці цього виду відходів в поєднанні з рослинною масою, виділяється найбільша кількість біогазу. У таблиці наведено усереднені дані по найбільш поширених видів сільськогосподарських відходів. Візьміть до уваги, що така кількість газу на виході можна отримати при ідеальних умовах.

Кількість біогазу, яке можна отримати з різної сировини

Для гарної продуктивності необхідно підтримувати певну вологість субстрату: 85-90%. Але воду при цьому потрібно використовувати не містить сторонніх хімічних речовин. Негативно на процеси впливають розчинники, антибіотики, миючі засоби і т.д. Також для нормального протікання процесу в рідині не повинні міститися великі фрагменти. Максимальні розміри фрагментів: 1 * 2 см, краще більш дрібні. Тому якщо ви плануєте додавати рослинні інгредієнти, то необхідно їх подрібнювати.

Важливо для нормальної переробки в субстраті підтримувати оптимальний рівень рН: в межах 6,7-7,6. Зазвичай середовище має нормальну кислотність, і лише зрідка кислотообразующие бактерії розвиваються швидше метанобразующих. Тоді середовище стає кислою, вироблення газу знижується. Для досягнення оптимального значення в субстрат додають звичайну вапно або соду.

У таблиці вказані склади, що підвищують кількість газу, що виділяється

Тепер трохи про час, який необхідно на переробку гною. Взагалі час залежить від створених умов, але перший газ може почати надходити вже на третю добу після початку зброджування. Найбільш активно газоутворення відбувається при розкладанні гною на 30-33%. Щоб можна було орієнтуватися за часом, скажімо, що через два тижні субстрат розкладається на 20-25%. Тобто, оптимально переробка повинна тривати місяць. В цьому випадку і добриво виходить найбільш якісним.

Розрахунок обсягу бункера для переробки

Для невеликих господарств оптимальною є установка постійної дії - це коли свіжий гній надходить невеликими порціями щодня і такими ж порціями видаляється. Для того щоб процес не порушувався частка щодобового завантаження не повинна перевищувати 5% від переробленої обсягу.

Саморобні установки з переробки гною на біогаз - НЕ вершина досконалості, але досить ефективні

Виходячи з цього, ви легко визначите необхідний обсяг резервуара для саморобної біогазової установки. Вам потрібно добовий обсяг гною з вашого господарства (вже в розведеному стані з вологістю 85-90%) помножити на 20 (це для мезофільних температур, для термофільних доведеться множити на 30). До отриманої цифри потрібно додати ще 15-20% - вільний простір для збору біогазу під куполом. Основний параметр ви знаєте. Всі подальші витрати і параметри системи залежать від того, яка схема біогазової установки обрана для реалізації і як ви все будете робити. Цілком можна обійтися підручними матеріалами, а можна замовити установку «під ключ». Заводські розробки обійдеться від 1,5 млн. Євро, установки від «кулібіних» будуть дешевші.

юридичне оформлення

Погоджувати установку доведеться з СЕС, газової інспекцією та пожежниками. Вам знадобляться:

• Технологічна схема установки.
• План розміщення обладнання і складових з прив'язкою самої установки, місцем установки теплового агрегату, місця прокладки трубопроводів і енергомагістралей, підключення насоса. На схемі повинні бути позначені громовідвід і під'їзні шляхи.
• Якщо установка буде знаходитися в приміщенні, то необхідний також буде план вентиляції, яка буде забезпечувати не менше ніж восьмикратний обмін всього повітря в приміщенні.

Як бачимо, без бюрократії і тут не обійтися.

Маючи джерело енергії їм гріх не скористатися

Вклавши кілька засобів в пристрій біогазової установки (своїми руками або під ключ), ви не тільки забезпечите власні потреби і потреби в теплі і газі, а й зможете продавати газ, а також виходять в результаті переробки високоякісні добрива.