Как получать биогаз

Сырье для 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.

Получение биогаза возможно не только из навоза или птичьего помета. Для производства экологически чистого топлива можно использовать и другое сырье:

  • зерновая барда;
  • отходы от выпуска соков;
  • свекольный жом;
  • отходы рыбного или мясного производства;
  • пивная дробина;
  • отходы молокозаводов;
  • фекальные осадки;
  • бытовые отходы органического происхождения;
  • отходы от производства биодизеля из рапса.

Для производства биогаза следует предпринять действия, которые позволят ускорить процесс природного расщепления органической массы. Перед помещением в герметическую емкость с ограниченным поступлением кислорода природное сырье тщательно измельчают и смешивают с определенным количеством воды.

В результате получают исходный субстрат. Наличие в его составе воды необходимо для предотвращения негативного воздействия на бактерии, которое может произойти при попадании веществ из окружающей среды. Без жидкой составляющей процесс брожения значительно замедляется и снижает эффективность работы всей биоустановки.

Оборудование промышленного типа для переработки органического сырья дополнительно оснащается:

  • устройством для подогрева субстрата;
  • оборудованием для перемешивания сырья;
  • приборами для контроля над кислотностью среды.

Данные устройства значительно повышают эффективность работы биореакторов. Благодаря перемешиванию удаляется твердая корка с поверхности биомассы, что увеличивает количество выделяемого газа. Длительность переработки органической массы – около 15 суток. За это время она разлагается только на 25%. Максимальное количество природного газа выделяется, когда степень расщепления субстрата достигает 33%.

Технология изготовления биологического газа подразумевает ежедневное обновление субстрата. Для этого 5% массы удаляют из биореактора, а на ее место укладывают новую порцию сырья. Отработанный продукт используется в качестве одобрения.

Производство биогаза – будущее энергетики

Производство биогаза в домашних условиях происходит по следующей схеме:

  1. Осуществляется измельчение биологической массы. Необходимо получить частицы, размер которых не превышает 10 мм.
  2. Полученная масса тщательно перемешивается с водой. На 1 кг сырья нужно приблизительно 700 мл жидкой составляющей. Используемая вода должна быть питьевой и не содержать примесей.
  3. Полученным субстратом заполняется весь резервуар, после чего герметически закрывается.
  4. Желательно несколько раз в сутки тщательно перемешивать субстрат, что повысит эффективность его переработки.
  5. На 5 день производственного процесса проверяют наличие биогаза и постепенно откачивают его в подготовленные баллоны при помощи компрессора. Периодическое удаление газообразных продуктов является обязательным. Их накопление приводит к увеличению давления внутри резервуара, что негативно сказывается на процессе расщепления биологической массы.
  6. На 15 день производства часть субстрата удаляют, и загружают свежую порцию биологического материала.

Для определения необходимого объема ректора для переработки биомассы следует рассчитать количество навоза, производимого на протяжении суток. В обязательном порядке учитывается вид используемого сырья, температурный режим, который будет поддерживаться в установке. Используемый резервуар должен заполняться на 85-90% от своего объема. Оставшихся 10% необходимо для накопления полученного биологического газа.

В обязательно порядке учитывается длительность цикла переработки. При поддержании температуры в 35°С она составляет 12 суток. Нужно не забывать, что используемое сырье перед отправкой в реактор разбавляется водой. Поэтому ее количество учитывают перед расчетом объема резервуара.

Для производства биогаза можно установить самую простую установку, углубив ее в грунт. Технология изготовления такого резервуара выглядит следующим образом:

  1. Выкапывают котлован нужного размера. Его стенки заливают керамзитобетоном, который дополнительно армируют.
  2. С противоположных стенок бункера оставляют отверстия. В них устанавливают трубы с некоторым наклоном, чтобы производить закачку сырья и извлечение отработанного материала.
  3. Выходной трубопровод диаметром 70 мм устанавливается практически около самого дна. Другой его конец устанавливается в резервуар, в который будет происходить выкачка отработанного шлама. Рекомендуется делать его прямоугольным.
  4. Трубопровод для подачи сырья размещают на высоте 0,5 м относительно дна. Его рекомендуемый диаметр – 30-35 мм. Верх трубы заводят в отдельный резервуар для приема подготовленного сырья.
  5. Верхняя часть биореактора должна иметь купольную или конусную форму. Ее можно изготовить из обычного кровельного железа или других металлических листов. Разрешается сделать крышку резервуара при помощи кирпичной кадки. Для усиления ее конструкции поверхность дополнительно оштукатуривают с установкой арматурной сетки.
  6. Сверху крышки резервуара делаю люк, который должен герметически закрываться. Через нее также выводят газоотводный трубопровод. Дополнительно устанавливают клапан для сброса давления.
  7. Для перемешивания субстрата в резервуаре устанавливают несколько пластиковых труб. Они должны быть погружены в биомассу. В трубах делают множество отверстий, что позволяет перемешивать сырье при помощи движущихся пузырьков газа.
Предлагаем ознакомиться:  Как получить гражданство оаэ

Не любые органические отходы подходят для переработки на биогаз. Например, помет от птицефабрик и свиноферм в чистом виде использовать категорически нельзя, потому что у них высок уровень токсичности. Для получения из них биогаза в такие отходы необходимо добавлять разбавляющие вещества: силосовую массу, зеленую травяную массу, а также навоз из-под коров.

Последний компонент – самое подходящее сырье для получения экологически чистого топлива, поскольку коровы питаются только растительной пищей. Однако и его надо контролировать на предмет содержания тяжелометаллических примесей, химических составляющих, поверхностно-активных веществ, которых в сырье не должно быть в принципе.

К емкости для переработки навоза предъявляются довольно жесткие требования:

  • Она должна быть непроницаемой для воды и газов. Водонепроницаемость должна действовать в обе стороны: жидкость из биореактора не должна загрязнять почву, а подземные воды не должны изменять состояние сбраживаемой массы.
  • Биореактор должен обладать высокой прочностью. Он должен выдерживать массу полужидкого субстрата, давление газа внутри емкости, действующее снаружи давление грунта. В общем, при строительстве биореактора необходимо уделить особое внимание его прочности.
    Для домашнего использования и сезонного производства биотоплива (в теплое время года) в малых объемах подойдет пластиковый бак с крышкой

    Для домашнего использования и сезонного производства биотоплива (в теплое время года) в малых объемах подойдет пластиковый бак с крышкой

  • Удобство обслуживания. Более удобные в использовании цилиндрические емкости — горизонтальные или вертикальные. В них перемешивание можно организовать по всему объему, в них не образуется застойных зон. Прямоугольные емкости проще в реализации при строительстве своими руками, но в них в углах часто образуются трещины, там же застаивается субстрат. Перемешивать его по углам очень проблематично. 

Все эти требования по строительству биогазовой установки должны выполняться, так как они обеспечивают безопасность и создают нормальные условия для переработки навоза в биогаз.

Стойкость к агрессивных средам — это основное требование к материалам, из которых можно сделать емкость. Субстрат в биореакторе может иметь кислую или щелочную реакцию. Соответственно материал, из которого изготавливают емкость, должен хорошо переносить различные среды.

как получать биогаз

Этим запросам отвечают не так много материалов. Первое что приходит на ум — металл. Он прочен, из него можно сделать емкость любой формы. Что хорошо, что использовать можно готовую емкость — какую-то старую цистерну. В этом случае строительство биогазовой установки займет совсем немного времени. Недостаток металла — он вступает в реакцию с химически активными веществами и начинает разрушаться. Для нейтрализации данного минуса металл покрывается защитным покрытием.

Отличный вариант — емкость биореактора из полимера. Пластик химически нейтрален, не гниет, не ржавеет. Только надо выбирать из таких материалов, которые выносят заморозку и нагрев до достаточно высоких температур. Стенки реактора должны быть толстыми, желательно армированными стекловолокном. Такие емкости недешевы, зато они служат долго.

Более дешевый вариант — биогазовая установка с емкостью из кирпича, бетонных блоков, камня. Для того чтобы кладка выдерживала высокие нагрузки, необходимо армирование кладки ( в каждом 3-5 ряду в зависимости от толщины стены и материала).  После завершения процесса возведения стен для обеспечения водо- и газо- непроницаемости необходима последующая многослойная обработка стен как изнутри, так и снаружи. Стены штукатурят цементно-песчаным составом с добавками (присадками), обеспечивающими требуемые свойства.

Что влияет на продуктивность производственного процесса?

При правильной организации производственного процесса по выпуску биогаза, из 1 куб. м органического сырья получают около 2-3 куб. м чистого продукта. На его эффективность влияют многие факторы:

  • температура окружающей среды;
  • уровень кислотности органического сырья;
  • влажность окружающей среды;
  • количество фосфора, азота и углерода в исходной биологической массе;
  • размер частиц навоза или помета;
  • наличие веществ, замедляющих процесс переработки;
  • включение в состав биомассы стимулирующих добавок;
  • частота подачи субстрата.

Шаг 2: Собираем сорняки

Вместимость баллона для сбраживания составляет 750 л. Оставим 50 л про запас. Разводим 2,5 кг свежесобранных сорняков вместе с достаточным количеством воды, чтобы в итоге получить 20 л разбавленного «биоматериала». Смесь должна бродить около 35 дней. Воду после удаления твёрдого биоматериала можно использовать в качестве удобрения растений в саду.

Что можно перерабатывать

Биогазовая установка по сути всеядна — перерабатываться может любая органика. Подходит любой навоз и моча, растительные остатки. Негативно влияют на процесс моющие вещества, антибиотики, химия. Их поступление желательно минимизировать, так как они убивают флору, которая занимается переработкой.

Идеальным считается навоз КРС, так как в нем содержатся микроорганизмы в большом количестве. Если в хозяйстве нет коров, при загрузке биореактора желательно добавить некоторую часть помета, для заселения субстрата требуемой микрофлорой. Растительные остатки предварительно измельчаются, разводятся с водой.

Предлагаем ознакомиться:  Права на катер ГИМС, права на моторную лодку, купить в Москве, как получить международные права на управление катером

Красный таз на фото содержит около 2,5 кг сорняков готовых к измельчению.

Состав биологического газа

Состав биогаза после прохождения всех циклов переработки следующий:

  • 50-87% метана;
  • 13-50% диоксида углерода;
  • примеси водорода и сероводорода.

После очистки продукта от примесей получают биометан. Он является аналогом природного газа, но имеет другую природу происхождения. Для повышения качеств топлива нормализуют содержание в его составе метана, который является основным источником энергии.

При расчете объемов производимых газов учитывают температуру окружающей среды. При ее повышении выход продукта повышается и снижается его калорийность. На характеристики биогаза негативно влияет повышение влажности воздуха.

Шаг 4: Измельчаем нарезанные листья

Просто нарезанные листья не так подвержены брожению и дают меньше энергии. Поэтому лучше измельчить листья и растереть их с небольшим количеством воды перед тем, как загружать их в установку. Используем воду, оставшуюся после замачивания риса и чечевицы. Измельчать сорняки можно с помощью дробилки. Воду, оставшуюся после промывания дробилки, можно использовать для разжижения измельчённых сорняков.

Предостережение… не используйте хлорированную и мыльную воду. Используем проточную воду без хлора и каких-либо химических добавок.

Сфера применения биогаза

Производство биогаза играет значительную роль не только для сохранения экологии, но и обеспечивает народное хозяйство топливом. Оно характеризуется обширной сферой применения:

  • используется в качестве сырья для производства электроэнергии, автомобильного топлива;
  • для обеспечения энергетических потребностей небольших или средних предприятий;
  • биогазовые установки исполняют роль очистных сооружений, что позволяет решить проблему утилизации бытовых отходов.

Расчет выхода биогаза

Выход биологического газа зависит от содержания в сырье сухого вещества и его типа:

  • из 1 т навоза от крупного рогатого скота получают 50-60 куб. м продукта с содержанием метана 60%;
  • из 1 т отходов растительного происхождения получают 200-500 куб. м биогаза с концентрацией метана 70%;
  • из 1 т жира получают 1300 куб. м газа с концентрацией метана 87%.

Для определения эффективности производства проводят лабораторные испытания используемого сырья. Рассчитывается его состав, что влияет на качественные характеристики биогаза.

Давайте вычислим объём газа, который мы получим с 2,5 кг сорняков.

Внутренний диаметр газохранилища = 0,8м (радиус-0,4 м). Газ поднимается в среднем на 45 см(0,45 м). Объём газа: π(3,14) ×(0,4×0,4)×0,45= 0,226 куб. м. Добавочный объём содержит примеси – углекислый газ, азот и сульфид водорода.

Получение биогаза в домашних условиях

Другой способ заключается в сравнении среднего объёма выделяющегося газа и сжиженного углеводородного газа (СУГ), который используется в бытовых целях.

Полного 15-литрового баллона с газом обычно хватает на 30 дней. Получается, в день расходуем около 0,5 л газа.

13 октября 2014 года был установлен полный баллон с СУГом и биогазом (использовали одновременно). 24 ноября баллон с СУГом был пуст.

Баллон с бытовым газом, которого обычно хватает только на 30 дней, удалось продержать 41 день, используя его вместе с биогазом. При норме 0,5 л СУГа в день, можем вычислить, что 0,5×11= 5,5 л бытового газа было заменено на биогаз. За один день таким образом мы получаем 5500 гр./41 день= 134 гр. биогаза.

Итак, 0,226 куб. м. биогаза в день дают 134,15 гр. на тепловую энергию.

Схема биогазовой установки

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.

Основа биогазовой установки — биореактор или бункер. В нем происходит процесс брожения, в нем же скапливается полученный газ. Также есть бункер загрузки и выгрузки, выработанный газ выводится через вставленную в верхнюю часть трубу. Далее идет система доработки газа — ее очистка и повышение давления в газопроводе до рабочего.

Производство биогаза – будущее энергетики

Для мезофильных и термофильных режимов необходима также система подогрева биореактора — для выхода на требуемые режимы. Для этого обычно используются газовые котлы, работающие на произведенном топливе. От него система трубопроводов идет в биореактор. Обычно это полимерные трубы, так как они лучше всего переносят нахождение в агрессивной среде.

Предлагаем ознакомиться:  Как носить шарф зимой

Еще биогазовая установка нуждается в системе для перемешивания субстанции. При брожении вверху образуется твердая корка, тяжелые частицы оседают вниз. Все это вместе ухудшает процесс газообразования. Для поддержания однородного состояния перерабатываемой массы и необходимы мешалки. Они могут быть механическими и даже ручными.

Биогазовая установка по типу расположения может быть:

  • Надземной.
  • Полузаглубленной.
  • Заглубленной.

Более затратны в установке заглубленные — требуется большой объем земельных работ. Но при эксплуатации в наших условиях они лучше — проще организовать утепление, меньше расходы на подогрев.

Шаг 9: Проверка исправности системы

Без подогрева перерабатываемой жижи размножаться будут психофильные бактерии. Процесс переработки в этом случае займет от 30 дней, а выход газа будет небольшим. Летом, при наличии теплоизоляции и предварительном подогреве загрузки возможен выход на температуры до 40 градусов, когда начинается развитие мезофильных бактерий, но зимой такая установка практически неработоспособна — процессы протекают очень вяло. При температуре ниже 5°C они практически замирают.

Для получения лучших результатов используют подогрев. Наиболее рациональный — водяной подогрев от котла. Работать котел может на электричестве, твердом или жидком топливе, также можно запустить его на вырабатываемом биогазе. Максимальная температура, до которой требуется греть воду — 60°C. Более горячие трубы могут вызвать налипание на поверхность частиц, что приведет к снижению эффективности обогрева.

Обогреваться биогазовая установка может с использованием стандартных радиаторов отопления, просто трубами, закрученными в змеевик, сварными регистрами. Трубы использовать лучше полимерные — металлопластиковые или полипропиленовые. Подходят также трубы из гофрированной нержавейки, их проще укладывать, особенно в цилиндрических вертикальных биореакторах, но гофрированная поверхность провоцирует налипание осадка, что не очень хорошо для теплоотдачи.

Чтобы снизить возможность осаждения частиц на греющих элементах, их располагают в зоне мешалки. Только при этом надо все спроектировать так, чтобы мешалка не могла задеть трубы. Часто кажется, что лучше нагреватели расположить снизу, но практика показала, что из-за осадка на дне такой обогрев неэффективен. Так что более рационально располагать нагреватели на стенках метатэнка биогазовой установки.

По способу расположения труб обогрев может быть наружным или внутренним. При внутреннем расположении обогрев эффективен, но ремонт и обслуживание нагревателей невозможны без останова и откачки системы. Потому подбору материалов и качеству выполнения соединений уделяют особое внимание.

При наружном расположении обогревателей, требуется больше тепла (затраты на подогрев содержимого биогазовой установки намного выше), так как много тепла уходит на обогрев стенок. Зато система всегда доступна для ремонта, а прогрев более равномерный, так как греется среда от стенок. Еще один плюс такого решения — мешалки не могут повредить систему обогрева.

Чем утеплять

На дно котлована насыпается сначала выравнивающий слой песка, затем теплоизоляционный слой. Это может быть глина, перемешанная с соломой и керамзитом, шлаком. Все эти компоненты можно смешать, можно насыпать отдельными слоями. Их выравнивают в горизонт, устанавливают емкость биогазовой установки.

Бока биореактора можно утеплять современными материалами или классическими дедовскими методами. Из дедовских методов — обмазка глиной с соломой. Наносится в несколько слоев.

Газгольдеры для хранения биогаза

Из современных материалов можно использовать экструдированный пенополистирол высокой плотности, газобетонные блоки малой плотности, вспененный пенополиуретан. Наиболее технологичен в данном случае пенополиуретан (ППУ), но услуги по его нанесению недешевы. Зато получается бесшовная теплоизоляция, которая минимизирует затраты на обогрев.

Анаэробный биогенератор не нуждается в усердной проверке исправности.

В результате анаэробного процесса выделяется тепло и водяной пар, который также смешивается с биогазом. Пар конденсируется и скапливается в газовой трубе. Для предотвращения этого, после использования газа закрывайте выходной клапан. Это способствует тому, что вода осядет обратно в биогенератор. Раз в неделю отсоединяйте газовую трубу и сушите её от конденсированной воды.

Шаг 10: Подводим итоги

Преимущества системы:

  1. Сад регулярно пропалывается;
  2. Сорняки идут на биотопливо;
  3. Продукты брожения идут на удобрение;
  4. Биотопливо позволяет значительно экономить газ;
  5. Экологически чистое производство.

Некоторые важные «нужно» и «не нужно»:

  1. Нужно регулярно использовать биогазовый генератор;
  2. Не нужно превышать норму. Излишки лучше оставить на завтра;
  3. Не нужно собирать сорняки с земли, обработанной пестицидами/гербицидами;
  4. Не нужно использовать хлорированную воду. На все нужды идет чистая проточная вода;
  5. Нужно по возможности повторно использовать одну воду в процессе;
  6. Не нужно использовать воду, предназначенную для мытья посуды.

Биогазовый генератор каждый день стабильно обеспечивает дом газом и удобрениями. Каждые 4 месяца мы экономим на баллоне бытового газа, благодаря почти ничего не стоящему биогазу. Так как мой биогазовый генератор способен выдерживать и большие нагрузки, я планирую увеличить порцию сорняков с 2,5 до 3,5 килограммов.

Надеюсь, что пошаговые инструкции оказались понятными и простыми в исполнении. Жду ваших отзывов и комментариев.

 (A-Z Source)

Загрузка ...
Adblock detector