Самостійне виробництво біогазу. Пристрій для отримання біогазу своїми руками Біогаз із трави

На обійсті будь-якого господарства можна використовувати не тільки енергію вітру, сонця, а й біогазу.

Біогаз- газоподібне паливо, продукт анаеробного мікробіологічного розкладання органічних речовин. Біогазові технології - це найбільш радикальний, екологічно чистий, безвідходний спосіб переробки, утилізації та знезараження різноманітних органічних відходів рослинного та тваринного походження.

Умови отримання та енергетична цінністьбіогазу.

Тим, хто захоче побудувати на обійсті малогабаритну біогазову установку, необхідно детально знати з якої сировини та за якою технологією можна отримати біогаз.

Біогаз отримуютьу процесі анаеробної (без доступу повітря) ферментації (розкладання) органічних речовин (біомаси) різного походження: пташиний послід, бадилля, листя, солома, стебла рослин та інші органічні відходи індивідуального господарства. Таким чином, біогаз можна виробляти з усіх господарсько-побутових відходів, які мають здатність блукати та розкладатися у рідкому чи вологому стані без доступу кисню. Анаеробні установки (ферментатори) дають можливість переробляти будь-яку органічну масу при перебігу процесу у дві фази: розкладання органічної маси (гідратація) та її газифікація.

Застосування органічної маси, що пройшла мікробіологічне розкладання біогазових установках, підвищує родючість грунтів, врожайність різних культур на 10-50%.

Біогаз, що виділяється в процесі складного бродіння органічних відходів, складається із суміші газів: метану («болотного» газу) – 55-75 %, Вуглекислий газ- 23-33%, сірководню - 7%. Метанове бродіння – бактеріальний процес. Головна умова його протікання та виробництва біогазу – наявність тепла у біомасі без доступу повітря, що можна створити у простих біогазових установках. Установки нескладно спорудити в індивідуальних господарствах у вигляді спеціальних ферментаторів для зброджування біомаси.

У присадибному господарстві основною органічною сировиною для завантаження у ферментатор є гній.

На першому етапі завантаження в ємність ферментатора гною великої рогатої худоби тривалість процесу ферментації повинна бути 20 діб, свинячого гною - 30 діб. Більше газу отримують при завантаженні різних органічних компонентів порівняно із завантаженням лише одного компонента. Наприклад, при переробці гною великої рогатої худоби та пташиного посліду в біогазі може міститися до 70% метану, що значно підвищує ефективність біогазу як палива. Після того, як процес зброджування стабілізується, слід завантажувати сировину в ферментатор щодня, але не більше 10% кількості маси, що переробляється в ньому. Вологість сировини, що рекомендується, влітку 92-95 %, взимку - 88-90 %.

У ферментаторі, поряд з виробництвом газу, здійснюється знезараження органічних відходів від патогенної мікрофлори, дезодорація неприємних запахів, що виділяються. Отриманий мул коричневого кольору періодично вивантажується з ферментатора і використовується як добриво.

Для підігріву маси, що переробляється, використовують тепло, яке виділяється при її розкладанні в біоферментаторі. При зниженні температури у ферментаторі знижується інтенсивність газовиділення, оскільки мікробіологічні процеси в органічній масі уповільнюються. Тому надійна теплоізоляція біогазової установки (біоферментатора) одна з найбільш важливих умовїї нормальної роботи.

Для забезпечення необхідного режиму ферментації рекомендується змішувати гній, що закладається в ферментатор. гарячою водою(бажано 35-40 ° С). Втрати тепла необхідно зводити до мінімуму також під час періодичного довантаження та очищення ферментатора. Для кращого обігрівуферментатора можна використовувати тепличний ефект». Для цього над куполом встановлюють дерев'яний чи легкий металевий каркас та покривають поліетиленовою плівкою. Найкращі результатидосягаються при температурі сировини, що зброджується, 30-32 ° С та вологості 90-95%. На півдні України біогазові установки можуть працювати ефективно без додаткового підігріву органічної маси у ферментаторі. У районах середньої та північної смуги частину одержуваного газу необхідно витрачати в холодні періоди року на додатковий підігрів маси, що зброджується, що ускладнює конструкцію біогазових установок. Можлива ситуація, коли після першого наповнення ферментатора та початку відбору газу останній не горить. Це тим, що спочатку отриманий газ містить понад 60 % вуглекислого газу. В цьому випадку його необхідно випустити в атмосферу і через 1-3 дні робота біогазової установки відбуватиметься у стабільному режимі.

При ферментації екскрементів від однієї тварини можна отримати за добу: великої рогатої худоби (жива маса 500-600 кг) – 1,5 куб.м біогазу, свині (жива маса 80-100 кг) – 0,2 куб.м, курки або кролю – 0,015 куб.м.

За добу ферментації з гною великої рогатої худоби утворюється 36 % біогазу, а свинячого - 57 %. За кількістю енергії 1 куб.м біогазу еквівалентний 1,5 кг кам'яного вугілля, 0,6 кг гасу, 2 кВт/год електроенергії, 3,5 кг дров, 12 кг брикетів гною.

Широкий розвиток біогазові технології отримали у Китаї, вони активно впроваджуються у низці країн Європи, Америки, Азії, Африки. У Західної Європи, наприклад у Румунії, Італії, понад 10 років тому почали масово застосовувати малогабаритні біогазові установки з обсягом сировини, що переробляється 6-12 куб.м.

Власники присадибних та фермерських господарств в Україні теж почали виявляти інтерес до таких установок. На території будь-якої садиби можна обладнати одну з найпростіших біогазових установок, які, наприклад, використовуються в індивідуальних господарствах Румунії. Згідно з наведеними на рис. 1-а, розмірами обладнують яму 1 і купол 3. Яму облицьовують залізобетонними плитамитовщиною 10 см, які штукатурять цементним розчином і для герметичності покривають смолою. З покрівельного заліза зварюють дзвін висотою 3 м, у верхній частині якого накопичуватиметься біогаз. Для захисту від корозії дзвін періодично фарбують двома шарами олійної фарби. Ще краще попередньо покрити дзвін зсередини свинцевим суриком.

У верхній частині дзвони встановлюють патрубок 4 для відведення біогазу та манометр 5 для вимірювання його тиску. Газовідвідний патрубок 6 можна виготовити з гумового шлангу, пластмасової або металевої труби.

Навколо ями-ферментатора влаштовують бетонну канавку-гидрозатвор 2, наповнену водою, яку занурюють нижній борт дзвона на 0,5 м.

Подавати газ до кухонної плити можна за металевими, пластмасовими або гумовими трубками. Щоб взимку через замерзання води, що конденсується трубки не розривало, застосовують нескладний пристрій (рис. 1-б): U-подібну трубку 2 приєднують до трубопроводу 1 в самій нижній точці. Висота її вільної частини повинна бути більшою за тиск біогазу (у мм. вод. ст.). Конденсат 3 зливається через вільний кінець трубки, не буде витоку газу.

У другому варіанті установки (рис. 1-в) яму 1 діаметром 4 мм глибиною 2 м обкладають усередині покрівельним залізом, листи якого щільно зварюють. Внутрішню поверхню зварного резервуару покривають смолою для антикорозійного захисту. З зовнішнього боку верхньої кромки резервуару з бетону влаштовують кільцеву канавку глибиною 5 до 1 м, яку заливають водою. У неї вільно встановлюють вертикальну частину бані 2, що закриває резервуар. Таким чином канавка із залитою в неї водою служить гідрозатвором. Біогаз збирається у верхній частині купола, звідки через випускний патрубок 3 і далі трубопроводом 4 (або шлангу) подається до місця використання.

У круглий резервуар 1 завантажується близько 12 м3 органічної маси (бажано свіжого гною), яка заливається рідкою фракцією гною (мочою) без додавання води. За тиждень після заповнення ферментатор починає працювати. У цій установці ємність ферментатора становить 12 куб.м, що дозволяє споруджувати її для 2-3 сімей, будинки яких розташовані недалеко. Таку установку можна побудувати на обійсті, якщо сім'я вирощує на підряді бичків або містить кілька корів.

Конструктивно-технологічні схеми найпростіших малогабаритних установок наведено на рис. 1-г, д, е, ж. Стрілки позначені технологічні переміщення вихідної органічної маси, газу, мулу. Конструктивно купол може бути жорстким або виготовленим із поліетиленової плівки. Жорсткий купол можна виконати з довгою циліндричною частиною для глибокого занурення в масу, що переробляється «плаваючим» (рис. 1-г) або вставленим в гідравлічний затвор (рис. 1-д). Купол із плівки можна вставити в гідрозатвор (рис. 1-е) або виготовити у вигляді цільно клеєного великого мішка (рис. 1-ж). В останньому виконанні на мішок із плівки укладають вантаж 9, щоб мішок не дуже роздмухувався, а також для утворення достатнього тиску під плівкою.

Газ, який збирається під куполом або плівкою, надходить газопроводом до місця використання. Для запобігання вибуху газу на випускному патрубку можна встановити відрегульований на певний тиск клапан. Однак, небезпека вибуху газу малоймовірна, оскільки при значному підвищенні тиску газу під куполом останній буде піднятий у гідравлічному затворі на критичну висоту і перекинеться, випустивши газ.

Вироблення біогазу може бути знижено через те, що на поверхні органічної сировини в ферментаторі при її бродінні утворюється кірка. Для того щоб вона не перешкоджала виходу газу, її розбивають, перемішуючи масу в ферментаторі. Перемішувати можна не вручну, а шляхом приєднання знизу до бані металевої вилки. Купол піднімається у гідравлічному затворі на певну висоту при накопиченні газу та опускається у міру його використання.

Завдяки систематичному руху купола зверху-вниз, з'єднані з куполом вилки руйнуватимуть кірку.

Висока вологість та наявність сірководню (до 0,5 %) сприяє підвищеній корозії металевих частин. біогазових установок. Тому стан усіх металевих елементів ферментатора регулярно контролюють і місця пошкоджень ретельно захищають, найкраще свинцевим суриком в один або два шари, а потім фарбують у два шари будь-якою олійною фарбою.

Мал. 1. Схеми найпростіших біогазових установок:

а). з пірамідальним куполом: 1 – яма для гною; 2 - канавка-гідрозатвор; 3 - дзвін для збирання газу; 4, 5 - патрубок для відведення газу; 6 – манометр;

б). пристрій для відведення конденсату: 1 – трубопровід для відведення газу; 2 – U-подібна труба для конденсату; 3 – конденсат;

в). з конічним куполом: 1 – яма для гною; 2 - купол (дзвін); 3 – розширена частина патрубка; 4 – труба для відведення газу; 5 - канавка-гідрозатвор;

г, д, е, ж – схеми варіантів найпростіших установок: 1 – подача органічних відходів; 2 – ємність для органічних відходів; 3 - місце збирання газу під куполом; 4 – патрубок для відведення газу; 5 - відведення мулу; 6 – манометр; 7 - купол з поліетиленової плівки; 8 – водяний затвор; 9 - вантаж; 10 - цільноклеєний поліетиленовий мішок.

Біогазова установказ підігрівом маси, що зброджується теплом, що виділяється при розкладанні гною в аеробному ферментаторі, наведена на рис. 2 включає метантанк - циліндричну металеву ємність з заливною горловиною 3, зливним краном 9, механічною мішалкою 5 і патрубком 6 відбору біогазу.

Ферментатор можна зробити прямокутним з дерев'яних матеріалів. Для вивантаження обробленого гною бічні стінки виконані знімними. Підлога ферментатора - гратчаста, через технологічний канал 10 повітря продувають з повітродувки 11. Зверху ферментатор закривають дерев'яними щитами 2. Щоб зменшити втрати тепла, стінки і днище виготовляють з теплоізоляційним прошарком 7.

Працює установка так. У метантанк 4 через Головину 3 заливають попередньо підготовлений рідкий гній вологістю 88-92% рівень рідини визначають по нижній частині заливної горловини. Аеробний ферментатор 1 через верхню частину, що відкривається, заповнюють підстилочним гною або сумішшю гною з пухким сухим органічним наповнювачем (солома, тирса) вологістю 65-69 %. При подачі повітря через технологічний канал у ферментатор починає розкладатися органічна маса і виділяється тепло. Його достатньо для підігріву вмісту метантанку. В результаті відбувається виділення біогазу. Він накопичується у верхній частині метантанку. Через патрубок 6 його використовують для побутових потреб. У процесі зброджування гній метантенке перемішується мішалкою 5.

Така установка окупиться вже протягом року лише за рахунок утилізації відходів в особистому господарстві.

Мал. 2. Схема біогазової установки з підігрівом:
1 – ферментатор; 2 – дерев'яний щит; 3 – заливна горловина; 4 – метантанк; 5 – мішалка; 6 – патрубок для відбору біогазу; 7 - теплоізоляційний прошарок; 8 - грати; 9 – зливний кран для переробленої маси; 10 - канал для подачі повітря; 11 - повітродувка.

Індивідуальна біогазова установка(ІБГУ-1) для селянської сім'ї, Що має від 2 до 6 корів або 20-60 свиней, або 100-300 голів птиці (рис. 3). Установка щодобово може переробляти від 100 до 300 кг гною та виробляє 100-300 кг екологічно чистих органічних добрив та 3-12 куб.м біогазу.

Для приготування їжі на сім'ю із 3-4 осіб необхідно спалювати 3-4 куб.м біогазу на добу, для опалення будинку площею 50-60 кв.м – 10-11 куб.м. Установка може працювати у будь-якій кліматичній зоні. Їхнє серійне виробництво розпочав тульський завод «Будтехніка» та ремонтно-механічний завод «Орловський» (м. Орел).

Мал. 3. Схема індивідуальної біогазової установкиІБГУ-1:
1 - заливна горловина; 2 – мішалка; 3 – патрубок для відбору газу; 4 - теплоізоляційний прошарок; 5 - патрубок із краном для вивантаження переробленої маси; 6 – термометр.

Створити біогаз самостійно може кожен. Для цього не потрібно особливих знань та спеціальних умінь у галузі відновлюваних джерел енергії. Якщо кожна людина думатиме про навколишній світ, ситуація з екологією на Землі значно покращиться.

Газ із гною – це реальність. Його справді можна отримати з гною, який так чи інакше удобрює землю. Але можна пустити його в обіг і отримати справжнісінький газ.

Щоб отримати газ із гною своїми руками в домашніх умовах застосовується біогазова установка фермерського господарства. Видобувати природний газ, використовуючи метантенк, можна прямо на фермі. Так видобувають багато фермерів. Для цього не треба купувати особливе паливо. Достатньо природної сировини.

Біореактор має входити від 1 до 8-10 м.куб. відходів приватного виробництва, курячого посліду. Виробництво та переробка сировини на пристрої з таким обсягом буде здатна переробити понад 50 кг гною. Щоб зробити біогазову установку, слід знайти креслення, якими роблять устаткування, і навіть потрібна схема.

Робота установки здійснюється у кілька етапів:

Саморобна установка дозволить отримати газ із гною за лічені часи. Її можна зібрати самостійно, маючи схеми та креслення. Для теплогенератора можна вибирати казани для нагрівання води. Для збирання газу на ділянці потрібен газгольдер. Він здійснює збирання та зберігання газу.

Пам'ятайте, що час від часу повинне здійснюватися очищення домішок та сміття в резервуарі.

Отримати газ із гною можна за допомогою біогазової установки. Її можна сформулювати своїми руками. Визначте обсяг сировини, що переробляється, виберете відповідну ємність, в якій перероблятиметься і перемішуватиметься сировина - так і відбувається видобуток газу, насиченого метаном в біопаливі.

Робимо біогаз у домашніх умовах

Існує стереотип, що отримати біогаз можна лише на спеціалізованих виробництвах та господарствах. Однак це не так. Сьогодні можна робити біогаз у домашніх умовах.

Біогаз - це сукупність різних газів, що створюються шляхом розкладання органічних речовин. Варто знати, що біогаз є вогнебезпечним. Він легко спалахує чистим полум'ям.

Відзначимо переваги біогазової установки будинку:

1. Отримання біогазу без дорогого обладнання;
2. Використання своєї;
3. Природна та безкоштовна сировина у вигляді гною або рослин;
4. Турбота про екологію.

Мати біогазову установку будинку – це вигідна справа для господаря дачної ділянки. Щоб зробити таку установку потрібна мала кількість коштів: дві бочки по 200 літрів, бочка на 50 літрів, труби каналізації, газовий шланг і кран.

Як бачите, щоб зробити інсталяцію своїми руками, навіть не потрібно купувати додаткові інструменти. Бочки, кран, шланги та труби практично завжди можна знайти у господарстві власників дач. Газогенератор – це турбота про екологію, а також ваша можливість використовувати альтернативне джерело енергії та палива.

Навіщо потрібна біогазова установка для фермерського господарства

Деякі фермери, дачники, господарі приватних будинків не бачать необхідності робити біогазову установку. На перший погляд, так і є. Але потім, коли господарі бачать усі вигоди, питання необхідності такої установки відпадає.

Перша очевидна причина зробити біогазову установку на фермі – це отримання електроенергії, опалення, що дозволить менше платити за електрику.

Використання своєї енергії коштує дешевше, ніж оплата за її поставку на ферму.

Інша головна причина необхідності створення установки – це організація закінченого циклу безвідходного виробництва. Як сировину для пристрою ми використовуємо гній або послід. Після переробки ми отримуємо новий газ.

Третя причина на користь біогазової установки – це ефективна переробка та вплив на екологію.

3 переваги біогазової установки:

• отримання енергії для підтримки роботи сімейної ферми;
• Організація закінченого циклу;
• Ефективне використання сировини.

Наявність установки на фермі – це показник вашої ефективності та турботи про навколишній світ. Біогенератори економлять величезну кількість грошей, здійснюючи безвідходне виробництво, ефективний розподіл ресурсів та сировини, але також вашу повну самозабезпеченість.

Тепловий насос легко зібрати своїми руками із старого домашнього обладнання. Весь процес описаний у статті:

Питання ефективного господарства: як отримати метан правильно

Метан – це основний компонент біогазу. Сам біогаз є сумішшю різних газів. Серед них метан найголовніший.

Виділимо фактори, що впливають на одержання метану:

• Довкілля;
• Якісна сировина;
• Частота перемішування сировини у резервуарі установки.

Перемішувати сировину в ємності слід вилами і щонайменше один раз на день, ідеально - шість разів.

Отримання метану безпосередньо з отриманням біогазу. Чим краще ви ставитиметеся до процесу отримання біогазу, тим якісніше ви отримаєте на виході біогаз. Для цього треба використовувати тільки якісну сировину, стежити за місцем, де стоїть установка, та перемішувати вміст резервуару. Тоді ви отримаєте метан правильно.

Біогазова установка своїми руками (відео)

Прибічників збереження довкілля у її первозданному вигляді стає більше. Без викидів та забруднення навколишнього середовища. Установки для отримання біогазу вирішують цю проблему. Крім того, особисто господар біогазової установки отримує пряму грошову вигоду від її використання.

Постійне підвищення вартості традиційних енергоносіїв підштовхує домашніх майстрів створення саморобного устаткування, що дозволяє одержувати з відходів біогаз своїми руками. За такого підходу до господарювання вдається не тільки отримати дешеву енергію для опалення будинку та інших потреб, але й налагодити процес утилізації органічних відходів та отримання безкоштовних добрив для подальшого внесення до ґрунту.

Надлишки виробленого біогазу, як і добрив, можна реалізувати по ринкової вартостізацікавленим споживачам, перетворивши на гроші те, що буквально «валяється під ногами». Великі фермери можуть дозволити собі купити готові станції з виробництва біогазу, зібрані в заводських умовах. Вартість такого обладнання досить висока. Однак і віддача від його експлуатації відповідає зробленим вкладенням. Менш потужні установки, що працюють за тим же принципом, можна зібрати самотужки з доступних матеріалів та деталей.

Що таке біогаз і як він утворюється

В результаті переробки біомаси виходить біогаз

Біогаз відносять до екологічно чистих видів палива. За своїми характеристиками біога багато в чому сходиться з природним газом, що видобувається в промислових масштабах. Уявити технологію отримання біогазу можна так:

• у спеціальній ємності, яка називається біореактором, відбувається процес переробки біомаси за участю анаеробних бактерій в умовах безповітряного бродіння протягом певного періоду, тривалість якого залежить від обсягу завантаженої сировини;
• в результаті відбувається виділення суміші газів, що складається на 60% метану, на 35% - з вуглекислого газу, на 5% - з інших газоподібних речовин, серед яких є і сірководень у невеликій кількості;
• газ, що отримується, постійно відводиться з біореактора і після очищення відправляється на використання за призначенням;
• перероблені відходи, що стали високоякісними добривами, періодично видаляються з біореактора та вивозяться на поля.

Наочна схема процесу вироблення біопалива

Щоб виробництво біогазу налагодити в домашніх умовах у безперервному режимі, треба володіти або мати доступ до сільськогосподарських та тваринницьких підприємств. Економічно вигідно займатися отриманням біогазу тільки в тому випадку, якщо є джерело безкоштовного постачання гною та інших органічних відходів тваринництва.

Опалення газом, як і раніше, залишається надійним способом обігріву. Детальніше дізнатися про автономну газифікацію можна у наступному матеріалі:

Типи біореакторів

Установки для біогазу розрізняються за типом завантаження сировини, збору отриманого газу, розміщення реактора щодо поверхні землі, матеріалу виготовлення. Бетон, цегла та сталь є найбільш підходящими матеріалами для будівництва біореакторів.

За типом завантаження розрізняють біоустановки, які завантажується задана порція сировини і проходить цикл переробки, а потім повністю вивантажується. Виробіток газу в цих установках нестабільний, зате в них можна завантажувати будь-які види сировини. Як правило, вони мають вертикальне розташування і займають мало місця.

У систему другого типу щодня підвантажується порція органічних відходів і вивантажується рівна їй за обсягом порція готових ферментованих добрив. У реакторі завжди залишається робоча суміш. Установка так званого безперервного завантаження стабільно виробляє більше біогазу та користується великою популярністю у фермерів. В основному ці реактори розташовані горизонтально та зручні за наявності вільного місця на ділянці.

Вибраний тип збору біогазу визначає конструктивні особливостіреактора.

• балонні системи складаються з гумового або пластикового термостійкого балона, в якому поєднані реактор та газгольдер. Переваги цього виду реакторів – простота конструкції, завантаження та вивантаження сировини, легкість очищення та транспортування, мала вартість. До мінусів можна віднести невеликий термін служби, 2-5 років, можливість пошкодження внаслідок зовнішніх впливів. До балонних реакторів належать і установки канального типу, які широко використовуються в Європі для переробки рідких відходів та стічних вод. Такий гумовий верх ефективний за високої температури навколишнього середовища та відсутності ризику пошкоджень балона. У конструкції з фіксованим куполом повністю закритий реактор і ємність, що компенсує, для вивантаження шламу. Газ накопичується в куполі, при завантаженні чергової порції сировини перероблена маса виштовхується у компенсаційну ємність.
• Біосистеми з плаваючим куполом складаються з монолітного біореактора, розташованого під землею та рухомого газгольдера, який плаває у спеціальній водяній кишені або прямо у сировині та піднімається під дією тиску газу. Перевагою плаваючого купола є легкість експлуатації та можливість визначення тиску газу за висотою підняття купола. Це чудове рішення для великої ферми.
• При виборі підземного або розташування установки над поверхнею, потрібно враховувати ухил рельєфу, що полегшує завантаження та вивантаження сировини, посилену теплоізоляцію підземних конструкцій, яка захищає біомасу від добових коливань температури та робить процес бродіння стабільнішим.

Конструкція може оснащуватися додатковими пристроями для підігріву та перемішування сировини.

Чи рентабельно робити реактор і користуватися біогазом

Будівництво біогазової установки має такі цілі:

• виробництво дешевої енергії;
• вироблення легкозасвоюваних добрив;
• економія на підключенні до дорогої каналізації;
• переробка відходів господарства;
• можливий прибуток від продажу газу;
• зниження інтенсивності неприємного запаху та покращення екологічної обстановки на території.

Графік рентабельності вироблення та використання біогазу

Для оцінки вигоди будівництва біореактора дбайливому господареві слід врахувати наступні аспекти:

• витрати на біоустановку відносяться до довгострокових капіталовкладень;
• саморобне біогазове обладнання та встановлення реактора без залучення сторонніх фахівців обійдеться набагато дешевше, але і його ефективність нижча, ніж у дорогого заводського;
• для підтримки стабільного тиску газу, у фермера повинен бути доступ до відходів тваринницького виробництва у достатній кількості та на тривалий термін. У разі високих цін на електроенергію та природний газ або відсутність можливості газифікації використання установки стає не тільки вигідним, а й необхідним;
• для великих господарств із власною сировинною базою, вигідним рішеннямбуде включення біореактора в систему теплиць та ферм ВРХ;
• для невеликих ферм підвищити ефективність можна шляхом монтажу кількох невеликих реакторів та завантажувати сировину у різні проміжки часу. Це дозволить уникнути перебоїв із газом при нестачі вихідної сировини.

Як побудувати біореактор самотужки

Рішення про будівництво прийнято, тепер потрібно спроектувати встановлення та розрахувати необхідні матеріали, інструменти та обладнання.

Важливо! Стійкість до агресивних кислих та лужних середовищ – основна вимога до матеріалу біореактора.

Якщо є металева цистерна – її можна використовувати за умови захисного покриття від корозії. При виборі ємності з металу зверніть увагу на наявність зварних швів та їхню міцність.

Міцний та зручний варіант – ємність з полімеру. Цей матеріал не гниє та не іржавіє. Прекрасно витримає навантаження бочка з товстими жорсткими стінками або армована.

Найдешевший спосіб - викладка ємності з цегли або каменю, бетонних блоків. Для збільшення міцності стіни армують і покривають усередині та зовні багатошаровим гідроізоляційним та газонепроникним покриттям. Штукатурка має містити присадки, що забезпечують задані властивості. Найкраща форма, яка дозволить витримати всі навантаження тиску – овальна чи циліндрична.

В основі цієї ємності передбачають наявність отвору, через який видалятиметься відпрацьована сировина. Цей отвір має щільно закриватися, адже система ефективно працює лише в герметичних умовах.

Розрахунок необхідних інструментів та матеріалів

Для викладки цегляної ємності та пристрою всієї системи знадобляться наступні інструменти та матеріали:

• ємність для замішування цементного розчину або бетонозмішувача;
• дриль із насадкою міксер;
• щебінь та пісок для влаштування дренажної подушки;
• лопата, рулетка, кельня, шпатель;
• цегла, цемент, вода, дрібнофракційний пісок, арматура, пластифікатор та інші необхідні присадки;
• зварювальний апарат та кріплення для монтажу металевих труб та комплектуючих;
• водяний фільтр та ємність з металевою стружкою для очищення газу;
• балони від шин або стандартні пропанові балони для зберігання газу.

Розмір бетонного резервуару визначається із кількості органічних відходів, що з'являються щодобово у приватному обійсті або фермерському господарстві. Повноцінна робота біореактора можлива у разі заповнення на дві третини від наявного обсягу.

Визначимо обсяг реактора для невеликого приватного господарства: якщо в наявності є 5 корів, 10 свиней та 40 курей, то за добу їх життєдіяльності утворюється послід 5 х 55 кг + 10 х 4,5 кг + 40 х 0,17 кг = 275 кг + 45 кг + 6,8 кг = 326,8 кг. Щоб довести курячий послід до необхідної вологості, 85% необхідно долити 5 літрів води. Загальна вага = 331,8 кг. Для переробки за 20 днів необхідно: 331,8 кг х 20 = 6636 кг – близько 7 кубів лише під субстрат. Це дві третини потрібного обсягу. Щоб отримати результат, потрібно 7х1, 5 = 10,5 куб. Отримана величина є необхідний обсяг біореактора.

Пам'ятайте, що видобути велика кількістьбіогазу в невеликих ємностях не вийде. Вихід безпосередньо залежить від маси органічних відходів, що переробляються в реакторі. Так, щоб отримати 100 кубічних метрівбіогазу, треба переробити тонну органічних відходів.

Підготовка місця для влаштування біореактора

Органічна суміш, що завантажується в реактор, не повинна містити антисептиків, миючих засобів, хімічних речовин, шкідливих для життєдіяльності бактерій і уповільнюють вироблення біогазу.

Важливо! Біогаз є займистим і вибухонебезпечним.

Для правильної роботи біореактора необхідно дотримуватися тих же правил, що й для будь-яких газових установок. Якщо обладнання герметично, біогаз своєчасно приділяється в газгольдер, то проблем не виникне.

Якщо ж тиск газу перевищить норму або труїть при порушенні герметичності, виникає ризик вибуху, тому рекомендується встановити датчики температури та тиску в реакторі. Вдихання біогазу також є небезпечним для здоров'я людини.

Як забезпечити активність біомаси

Прискорити процес бродіння біомаси можна за допомогою її обігріву. Як правило, у південних регіонах такої проблеми не виникає. Температури навколишнього повітря вистачає природної активації процесів бродіння. У регіонах із суворими кліматичними умовами в зимовий часбез підігріву взагалі неможлива експлуатація установки з виробництва біогазу. Адже процес бродіння запускається при температурі, що перевищує позначку 38 градусів за Цельсієм.

Організувати підігрів резервуара з біомасою можна кількома способами:

• підключити до системи опалення змійовик, розташований під реактором;
• встановити на підставі ємності електричні нагрівальні елементи;
• забезпечити пряме нагрівання резервуара шляхом використання електричних опалювальних приладів.

Бактерії, які впливають вироблення метану, перебувають у сплячому стані у сировині. Їхня активність підвищується при певному рівні температури. Забезпечити нормальний перебіг процесу дозволить встановлення автоматизованої системи підігріву. Автоматика включить обігрівальне обладнання при вступі в біореактор чергової холодної партії, а потім вимкне, коли біомаса прогріється до заданого рівня температури.

Подібні системи контролю температури встановлюються у водогрійних казанах, тому їх можна придбати в магазинах, що спеціалізуються на продажу газового обладнання.

На схемі показаний весь цикл, починаючи від завантаження твердої та рідкої сировини, і закінчуючи відведенням біогазу до споживачів

Важливо зауважити, що активізувати вироблення біогазу в домашніх умовах можна за допомогою перемішування біомаси в реакторі. Для цього виготовляють пристрій конструктивно схожий на побутовий міксер. Привести пристрій у рух може вал, який виводять через отвір, розташований у кришці або стінках резервуара.

Які спеціальні дозволи потрібні на встановлення та використання біогазу

Щоб побудувати та експлуатувати біореактор, а також використовувати отриманий газ, потрібно ще на стадії проектування потурбуватися про отримання необхідних дозволів. Погодження потрібно пройти з газовою службою, пожежниками та Ростехнаглядом. Загалом правила встановлення та експлуатації аналогічні правилам користування звичайним газовим обладнанням. Будівництво повинне проводитися строго за СНиПами, всі трубопроводи мають бути жовтого кольору і мати відповідне маркування. Готові системи, виготовлені на заводі, коштують у рази дорожче, але мають усі супровідні документи, відповідають усім технічним вимогам. Виробники дають на обладнання гарантію та виробляють обслуговування та ремонт своєї продукції.

Саморобна установка для отримання біогазу може дозволити заощаджувати на оплаті енергоносіїв, які займають велику частку у визначенні собівартості сільськогосподарської продукції. Зниження витрат на випускати продукції позначиться збільшення рентабельності фермерського господарства чи приватного подвір'я. Тепер, коли ви знаєте, як отримати від наявних відходів біогаз, залишається лише реалізувати ідею на практиці. Багато фермерів вже давно навчилися з гною робити гроші.

Необхідні обов'язкові матеріали:

• дві ємності;
• сполучні труби;
• клапани;
• газовий фільтр;
• засоби забезпечення герметичності (клей, смола, герметик тощо);

Бажані:

• мішалка з електродвигуном;
• датчик температури;
• датчик тиску;

Наведена нижче послідовність підходить для південних регіонів. Для працездатності в будь-яких умовах слід додати систему підігріву реактора, яка забезпечуватиме нагрівання судини до 40 градусів Цельсія та підвищити теплоізоляцію, наприклад, обнести конструкцію теплицею. Теплицю бажано покрити чорною плівкою. Також бажано додати до трубопроводу пристрій виведення конденсату.

Створення простої біогазової установки:

1. Створити накопичувальну ємність.Вибираємо резервуар, де зберігатиметься отриманий біогаз. Резервуар фіксується клапаном та оснащується манометром. Якщо споживання газу постійно, то потреби в газгольдері немає.
2. Утеплити конструкцію всередині котловану.
3. Встановити труби.Прокласти в котлован труби для завантаження сировини та розвантаження компостного перегною. У ємності реактора виробляється вхідний і вихідний отвір. Реактор вміщується в котлован. До отворів підводяться труби. Труби щільно закріплюються за допомогою клею або інших потрібних засобів. Діаметр труб менше 30 см сприятиме їх забиванню. Місце завантаження слід вибирати на сонячному боці.
4. Встановити люк.Ректор, оснащений люком, робить зручнішими роботи з ремонту та профілактики. Люк та корпус реактора слід проклеїти гумою. Також можна встановити датчики температури, тиску та рівня сировини.
5. Вибрати ємність для біореактора.Вибрана ємність має бути міцною - оскільки при ферментації виділяється велика кількість енергії; мати гарну теплоізоляцію; бути повітрям і водонепроникною. Найкраще підходять судини яйцеподібної форми. Якщо спорудити такий реактор проблематично, то гарною альтернативою буде посудина циліндричної форми із заокругленими краями. Ємності квадратної формименш ефективні тому, що в кутах накопичуватиметься затверділа біомаса, що ускладнює ферментацію.
6. Підготувати котлован.
7. Вибрати місце для встановлення майбутньої установки.Бажано вибирати місце досить далеко від будинку і так, щоби можна було викопати яму. Розміщення всередині ями дозволяє суттєво заощадити на теплоізоляції, використовуючи для цього дешеві матеріали на зразок глини.
8. Перевірити герметичність одержаної конструкції.
9. Запустіть систему.
10. Додати сировину.Чекаємо близько двох тижнів поки пройдуть усі необхідні процеси. Необхідна умова горіння газу – позбавлення двоокису вуглецю. Для цього підійде звичайний фільтр із будівельного магазину. Саморобний фільтр виготовляється з відрізка газової трубидовжиною 30 см, наповненого сухими дерев'яними та металевими стружками.

Склад та види

Біогаз називається газ, отриманий в результаті трифазного біохімічного процесу над біомасою, що проходить в герметичних умовах.

Процес розкладання біомаси послідовний: спершу вона піддається впливу гідролізних бактерій, потім кислотоутворювальних та в кінці метанобразующих. Матеріалом для мікроорганізмів кожному етапі служить продукт діяльності попереднього етапу.

На виході приблизний склад біогазу виглядає так:

• метан (від 50 до 70%);
• вуглекислий газ (від 30 до 40%);
• сірководень (~2%);
• водень (~1%);
• аміак (~1%);

На точність пропорцій впливає використовується сировина та технологія отримання газу. Потенціалом для горіння має метан, чим його відсоток вищий, тим краще.

Досвід застосування пального болотяного газу мають стародавні культури, що датуються понад трьома тисячолітнім віком (Індія, Персія або Ассирія). Наукове обґрунтування сформувалося набагато пізніше. Хімічна формуламетану СН 4 було відкрито вченим Джоном Дальтоном, входження метану до складу болотного газу виявлено Гемфрі Деві. Велику роль розвитку галузі альтернативної енергії зіграла Друга світова війна, що вимагає від воюючих сторін величезної потреби в енергоресурсах.

Володіння СРСР величезними запасами нафти та газу призвело до незатребуваності інших технологій отримання енергії, дослідження біогазу переважно було предметом інтересу академічної науки. На даний момент ситуація змінилася настільки, що, крім промислового видобутку різних видівпалива, створити біогазову установку для своїх цілей під силу будь-якій людині.

- Комплекс обладнання, призначеного для отримання біогазу з органічної сировини.

За типом подачі сировини виділяють такі види біогазових установок:

• з порційною подачею;
• з безперервною подачею;

Біогазові установки з постійною подачею сировини є ефективнішими.

За типом обробки сировини:

1. Без автоматичного перемішуваннясировини та підтримування необхідної температури – комплекси з мінімальною комплектацією, підходять для малих господарств (схема 1).
2. З автоматичним перемішуванням, але без підтримки необхідної температури – також служить невеликим господарствам, ефективнішим за попередній тип.
3. За допомогою необхідної температуриале без автоматичного перемішування.
4. З автоматичним перемішуванням сировини та підтримкою температури.

Принцип роботи

Процес перетворення органічної сировини на біогаз називається ферментацією.Сировина завантажується у спеціальну ємність, що забезпечує надійний захист біомаси від доступу кисню. Подія, що відбувається без втручання кисню, називається анаеробною.

Під впливом спеціальних бактерій в анаеробному середовищі починає відбуватися ферментація. З розвитком бродіння сировина покривається кіркою, яку необхідно регулярно руйнувати. Руйнування здійснюється за допомогою ретельного перемішування.

Перемішувати вміст потрібно мінімум двічі на добу, не порушуючи при цьому герметичність процесу. Крім видалення кірки змішування дозволяє рівномірно розподілити кислотність та температуру всередині органічної маси. Внаслідок цих маніпуляцій виробляється біогаз.

Отриманий газ збирається в газгольдері, звідти трубами доставляється споживачеві. Біодобрива, отримані після переробки вихідної сировини, можна використовувати як харчову добавку для тварин або додавати до ґрунту. Таке добриво називається компостним перегноєм.

Біогазова установка включає такі елементи:

• ємність гомогенізації;
• реактор;
• мішалки;
• резервуар для зберігання (gas-holder);
• комплекс опалення та змішування води;
• газовий комплекс;
• комплекс насосів;
• сепаратор;
• датчики контролю;
• КВП з візуалізацією;
• система безпеки;

Приклад біогазової установки промислового типунаведено на схемі 2.

Використовувана сировина

Розкладання будь-яких залишків тваринного або рослинного походження виділяє горючий газ різною мірою. Добре підходять для сировини суміші різного складу: гній, солома, трава, різні відходи тощо. Для хімічної реакції потрібна вологість 70%, тому сировину необхідно розбавляти водою.

Неприйнятною є наявність в органічній біомасі очисних засобів, хлору, пральних порошків, оскільки вони перешкоджають хімічним реакціям і можуть пошкодити реактор. Також не підходить для реактора сировина з тирсою хвойних дерев(містять смоли), з високою часткою лігніну і з перевищенням порога вологості 94%.

Рослинний.Рослинна сировина чудово підходить для виробництва біогазу. Максимальний вихід палива дає свіжа трава - з тонни сировини виходить близько 250 м3 газу з метану в 70%. Кукурудзяний силос трохи менше - 220 м 3 . Бадилля від буряків – 180 м 3 .

Можна використовувати як біомасу практично будь-які рослини, сіно або водорості. Недолік застосування полягає у тривалості виробничого циклу. Процес отримання біогазу триває до двох місяців. Сировина повинна бути обов'язково дрібно подрібнена.

Тварина.Відходи переробних, молочних підприємств, зі скотобоєн тощо. придатні для біогазової установки. Максимальний вихід палива дають тваринні жири – 1500 м 3 біогазу з часткою метану 87%. Основний недолік – дефіцит. Тварина сировина також має бути подрібнена.

Екскременти.Головна перевага гною - його дешевизна і доступність. Недолік – кількість та якість біогазу нижча, ніж від інших видів сировини. Кінські та коров'ячі екскременти можна переробляти одразу. Виробничий цикл займе приблизно два тижні і дасть вихід обсягом 60 м3 з 60% вмістом метану.

Курячий послід і свинячий гній безпосередньо застосовувати не можна, тому що вони токсичні. Щоб запустити процес ферментації, їх треба змішати з силосом. Продукт життєдіяльності людини також можна використати, але каналізаційні стоки не підійдуть, оскільки вміст фекалій замало.

Схеми роботи

Схема 1 – біогазова установка без автоматичного перемішування сировини:

Схема 2 – біогазова установка промислового типу:

Фермерське господарство потребують палива для опалювальних систем, отримання електроенергії та інших повсякденних потреб Оскільки ціни на енергоносії стабільно зростають рік за роком, кожен власник будинку чи малого підприємства хоч раз і думав про те, як виробляти біогаз у домашніх умовах.

Біогазова установка для приватного будинку дозволяє організувати виробництво біогазу прямо у дворі, що вирішує проблему палива. Оскільки вагомий відсоток мешканців сіл має навички роботи зі зварювальним та слюсарним інструментом, питання самостійного виготовленняустановки для одержання газу виглядає логічним. Так можна заощадити не лише на роботі, а й на матеріалах, якщо використати підручні засоби.

Що таке біогаз, і як він утворюється: отримання та виробництво

Біогаз – це речовина, що утворюється під час бродіння органічних відходів, яка містить у собі метан у достатній кількості, щоб використовувати його як паливо. Під час згоряння біогаз виділяє теплоту, якої вистачає для опалення будинку або заправлення машини. отримання енергоносія виступає гній, який легкодоступний і дешевий або зовсім безкоштовний, якщо йдеться про тваринницьке підприємство або велике приватне господарство.

Біогаз – це екологічно чисте біопаливо, яке можна виробляти своїми руками, біологічний газ споріднений із природним. Виходить газ внаслідок переробки відходів анаеробними бактеріями. Бродіння протікає у безповітряному просторі ємності під назвою біореактор. Швидкість вироблення біогазу залежить від кількості відходів, завантажених у біогенератор. Під дією бактерій із сировини виділяється суміш метану та вуглекислого газу з деякими домішками інших газоподібних речовин. Утворений газ відводиться з біореактора, очищається і використовується для потреб. Перероблена сировина після завершення процесу стає добривом, яке використовують, щоб покращити родючість ґрунтів. Отримання біогазу вигідно тваринницьким підприємствам, у яких відкритий доступ до безкоштовного гною та інших органічних відходів.

Переваги спалювання палива з гною (добрива на фермі) для опалення: електроенергія з метану

До плюсів біогазу як паливо можна віднести:

• Ефективну та екологічно чисту переробку відходів
• Доступність сировини для виробництва газу у сільській місцевості
• Можливість організувати замкнутий цикл безвідходного вироблення з гною газу та добрив
• Не виснажується джерело сировини, що самозаповнюється

Як побудувати біореактор (установку) своїми руками

Біогазові установки, які видобувають газ із гною, можна легко зібрати своїми руками на власній ділянці. Перш ніж збирати біореактор для переробки гною, варто намалювати креслення та ретельно вивчити всі нюанси, т.к. ємність, що містить велику кількість вибухонебезпечного газу, може бути джерелом великої небезпеки при неправильній її експлуатації або наявності помилок конструкції установки.

Об'єм ємності біореактора розраховується виходячи з кількості сировини, яка використовується для отримання метану. Для того, щоб умови роботи були оптимальними, ємність реактора заповнюють відходами не менше ніж на дві третини. Для цього використовують яму великої глибини. Щоб герметичність була високою, стінки ями армують бетоном або зміцнюють пластиком, іноді встановлюють бетонну кільця в яму. Поверхню стін обробляють вологоізолюючими розчинами. Герметичність – необхідна умова для ефективної роботиустановки. Чим краще ізольована ємність, тим вища якість та кількість. До того ж, продукти розпаду відходів є отруйними і, у разі витоку, можуть нашкодити здоров'ю.

У тару для відходів встановлюють мішалку. Вона відповідає за перемішування відходів при бродінні, перешкоджаючи нерівномірному розподілу сировини та утворенню кірки. Слідом за мішалкою в гною монтується дренажна конструкція, яка полегшує відведення газу в ємність для зберігання і запобігає витоку. Виводити газ потрібно з міркувань безпеки, а також підвищення якості добрив, що залишаються в реакторі після завершення переробки. У нижній частині реактора роблять отвір для . Отвір оснащують щільною кришкою, щоб обладнання залишалося герметичним.

Як забезпечити активне бродіння біомаси в домашніх умовах за допомогою генератора та іншого обладнання: переробка відходів, склад та видобуток

Щоб процес переробки в біореакторі протікав швидше, необхідно підігрів. Температури довкілля цілком достатньо, щоб переробка гною відбувалася без сторонньої допомоги. Але за несприятливих погодних умов, у зимову пору року міні-біогазова установка потребує додаткового джерела тепла, інакше вироблення газу стає неможливим. Щоб бактерії перетворювали відходи на газ, температура в реакторі повинна перебувати на позначці понад 38 градусів за Цельсієм. Біогаз отримати своїми руками не складно, головне знати певні правила виготовлення.

Обігрівають ємність за допомогою змійовика, який мають у своєму розпорядженні під реактором, або встановлюючи електричні нагрівачі для безпосереднього обігріву резервуара. , що переробляють відходи в газ, вже є у сировині. Для активізації мікроорганізмів і запуску процесу вироблення біогазу температура в ємності повинна бути достатньою для бродіння. Щоб полегшити контроль за дотриманням температурних умов, до реактора підключають автоматичний підігрів. Він нагріває ємність при завантаженні палива до потрібної температури і відключає підігрів при досягненні потрібної позначки на термометрі. З роллю автоматичного нагрівача впорається пристрій контролю температури, який легко знайти в магазині газового обладнання.

Правильне відведення газу з біореактора: креслення, використання технології

Для легкого відведення газу, що утворився, з ємності біогазові установки оснащуються рядом пристосувань:

1. Вертикально розташовані пластикові труби з великою кількістю отворів для полегшення відокремлення газу від сировини. Верхня частина труби має виступати над масою відходів, дозволяючи газу вільно виходити назовні.
2. Плівка, що настилає поверх ємності і утворює подібність парникового ефекту. Вона підтримує необхідну температуру всередині ємності, також перешкоджає змішуванню газу з повітрям.
   

   Іноді зверху ємність накривають куполом з бетону чи іншого матеріалу. Щоб такий купол не полетів під дією тиску газу, що утворюється, його ретельно кріплять до конструкції, прив'язують тросами.

3. У верхній частині реактора розміщують трубу для відведення газу. Труба оснащується щільним запірним механізмом, щоб не порушувати герметичність конструкції. Біогаз, що тільки-но виділився, надходячи у відвідну трубу, насичений водяними парами і містить багато домішок. відбувається шляхом конденсації: охолоджуючись до температури навколишнього середовища вода осідає у вигляді конденсату на стінках труби. Щоб уникнути корозії, трубу, що відводить, встановлюють так, щоб полегшити видалення конденсату через сепаратор.
4. Для позбавлення біогазу від домішок сірководню, на його шляху до сховища встановлюють фільтр із спеціально обробленого активованого вугілля, в якому суміш окислюється в сірку і осідає в сорбенті.

ПОДИВИТИСЬ ВІДЕО

Біогазова установка, зібрана своїми руками, переробляючи гній у біогаз у домашніх умовах, відчутно знижує витрати на оплату опалення та електрики. Така установка скоротить витрати на забезпечення приватного будинку теплом, зменшить собівартість фермерської продукції, підвищивши тим самим рентабельність господарства. – можливість перетворити відходи на джерело енергії та альтернатива природному газу. Біогаз – це екологічно та сучасно.