Биогаз из навоза своими руками: как получить биогаз в домашних условиях

Содержание

Что такое биогаз?

Биогаз — это вещество, получаемое из природного сырья в виде биомассы (навоз, птичий помет) в процессе ферментации. В этом процессе участвуют различные бактерии, каждая из которых питается отходами жизнедеятельности предыдущих. Микроорганизмы, принимающие активное участие в производстве биогаза, включают.

  • гидролиз
  • кислотообразующий;
  • Метанообразующие.

Технология производства биогаза из готовой биомассы основана на стимулировании естественных процессов. Бактериям в навозе должны быть созданы оптимальные условия для быстрого размножения и эффективной переработки веществ. Для этого биологический субстрат помещают в емкость, лишенную доступа кислорода.

Получение разрешения

Фото 15
Хотя навоз относится к 3 классу опасности, т.е. к умеренно опасным отходам, для его утилизации необходимо получить разрешение.
Это касается только тех случаев, когда биогаз или энергия, полученная из него, подлежит продаже.

Кроме того, лицензия требуется, если метантенк будет работать на покупном сырье. Если производимый биогаз будет использоваться только для нужд производителя, лицензия не нужна.

Кроме того, необходимо получить разрешение на строительство и утвердить проект в следующих инстанциях

  • Ростехнадзор;
  • Пожарная бригада;
  • САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ;
  • Газовая служба.

Случается, что владельцы мелких и не очень мелких ферм пренебрегают согласованиями и разрешениями, потому что строят все на своем участке и никому не продают переработанную продукцию.

Такое отношение грозит серьезными штрафами, так как биогазовые установки относятся к категории опасных производственных объектов, поэтому они должны быть внесены в государственный реестр опасных производственных объектов Ростехнадзора.

Кроме того, такие объекты должны быть застрахованы на случай аварии и перед вводом в эксплуатацию должны быть проверены специалистами соответствующих ведомств.

Несмотря на это, владельцы небольших, дворовых сооружений пренебрегают регистрацией, поскольку стоимость разрешений сводит на нет все преимущества этого метода утилизации навозной жижи.

Однако они делают это на свой страх и риск, так как в случае любой чрезвычайной ситуации им придется не только платить штрафы за нерегистрацию, но и отвечать за все последствия.



Экологическая ценность производства биогаза

Эффективная переработка биологических отходов позволяет получить ценное топливо. Этот процесс предотвращает выброс метана в атмосферу, который оказывает негативное влияние на окружающую среду. Парниковый эффект этого соединения в 21 раз больше, чем у углекислого газа. Метан способен оставаться в атмосфере в течение 12 лет.

Для предотвращения глобального потепления, которое является мировой проблемой, необходимо ограничить внедрение и распространение этого вещества в окружающую среду. Отходы, образующиеся в процессе переработки, обеспечивают высококачественный индоссамент. Его использование сокращает количество используемых химикатов. Синтетически произведенные удобрения загрязняют грунтовые воды и оказывают негативное воздействие на окружающую среду.

Экологическая ценность

Что влияет на продуктивность производственного процесса?

При правильной организации процесса производства биогаза из 1 кубического метра органического материала можно получить примерно 2-3 кубических метра чистого продукта. На его эффективность влияет ряд факторов:

  • температура окружающей среды;
  • уровень кислотности органического материала
  • влажность окружающей среды;
  • количество фосфора, азота и углерода в органическом веществе;
  • размер частиц навоза или навозной жижи;
  • присутствие ингибиторов переработки;
  • включение в биомассу стимулирующих добавок;
  • частота кормления субстратом.

Бывают ли метантенки других конструкций?

Помимо традиционных метантенков, также известных как вертикальные метантенки, существуют установки, называемые горизонтальными биореакторами.

Они состоят из нескольких (обычно 2-3) вертикальных метантенков, выстроенных в ряд или расположенных в общем корпусе.

Использованная технологическая вода поступает во вторую камеру, где весь процесс метанового брожения начинается заново. Ведь вместе с водой туда попадают частицы органических веществ, в том числе и тех, которые не подверглись гидролизу.

Поскольку содержание органических веществ во втором отсеке гораздо ниже, чем в первом, его производительность невелика, поэтому его часто рассматривают как систему вторичной очистки сточных вод.

Фото 10

Третий отсек обеспечивает окончательную очистку воды и поэтому устанавливается только там, где технология предусматривает частое перемешивание разлагаемой массы, так что заметная часть органических веществ остается со сбрасываемой водой.
Горизонтальные резервуары имеют такую же общую емкость для биогаза, как и вертикальные, но не часто используются в качестве метантенков из-за их больших размеров и сложной конструкции.

Однако они широко используются для очистки бытовых и промышленных сточных вод, содержащих различные органические вещества. Иногда в качестве второго отделения используется открытый резервуар, но это применимо только в районах, где даже зимой температура редко опускается ниже значения 10-15 градусов Цельсия.

Состав биологического газа

Состав биогаза после всех циклов переработки следующий:

  • 50-87% метана;
  • 13-50% углекислого газа;
  • водород и сероводород.

Состав биогаза

После очистки продукта от примесей производится биометан. Он похож на природный газ, но имеет другую природу происхождения. Для улучшения качества топлива необходимо нормализовать содержание в нем метана, который является основным источником энергии.

При расчете объема образующихся газов учитывается температура окружающей среды. Повышение температуры окружающей среды увеличивает выход продукта и снижает его теплотворную способность. Повышение влажности отрицательно сказывается на свойствах биогаза.

Сфера применения биогаза

Производство биогаза играет важную роль не только по экологическим причинам, но и для обеспечения топливом национальной экономики. Он характеризуется широким спектром применения:

  • используется в качестве сырья для производства электроэнергии, топлива для транспортных средств;
  • для удовлетворения энергетических потребностей малых и средних предприятий;
  • Биогазовые установки действуют как очистные сооружения, что решает проблему утилизации бытовых отходов.

Производство электроэнергии

Какие условия должна создавать биоустановка?

Наиболее важными условиями, обеспечивающими наиболее комфортные условия для работы метаногена, являются.

  • Отсутствие доступа кислорода (стесненные условия);
  • Постоянная температура, соответствующая типу процессов, протекающих в реакторе;
  • контролируемое поступление свежего материала;
  • Контролируемый сброс газа и отходов отдельно жидкой и твердой фракций;
  • Регулярное перемешивание содержимого для предотвращения расслоения на твердые и жидкие вещества.

Герметичность должна сочетаться с возможностью обслуживания и ремонта внутренней части, поскольку содержимое биореактора представляет собой высокоагрессивные вещества.

Для обеспечения надлежащей температуры, которая в большинстве случаев значительно выше температуры наружного воздуха, метантенки изолируются и оснащаются нагревательными элементами.

Поскольку биореактор работает с измельченным илом, разбавленным водой до содержания влаги более 97%, свежий материал подается через трубы, оснащенные сифоном или клапаном. Это предотвращает поступление воздуха и неконтролируемый выход паров.

Для поддержания производства метана на высоком уровне необходимо своевременно удалять отходы, т.е. технологическую воду и осадок (сапропель). Для этого используются дымоходы и запахоуловители или другие разделительные устройства, предотвращающие выход образующегося газа.

Перемешивание осуществляется механически, приводя все содержимое метантенка в круговое и вертикальное движение, так что разделенные слои разной плотности смешиваются друг с другом, образуя единый слой с одинаковым содержанием влаги в любой точке.

Плюсы использования биотехнологий

Технология производства биотоплива из различных природных источников не нова. Исследования в этой области начались в конце 18 века и успешно развивались в 19 веке. В Советском Союзе первая биоэнергетическая установка была создана в 1940-х годах.

Биотехнологии давно используются во многих странах, но сегодня они приобретают особое значение. В связи с ухудшением экологической ситуации на нашей планете и высокой стоимостью энергии многие обращают свой взор в сторону альтернативных источников энергии и тепла.
Производство биогаза из навоза
Технология переработки навоза в биогаз может сократить выбросы метана в атмосферу и обеспечить дополнительный источник тепловой энергии

Несомненно, навоз является очень ценным удобрением, и если в хозяйстве есть две коровы, то проблем с его использованием не возникает. Иная ситуация складывается на фермах с большим или средним поголовьем, где ежегодно образуются тонны зловонного и разлагающегося биологического материала.

Для того чтобы превратить навозную жижу в высококачественное удобрение, необходимо место с определенным температурным режимом, а это лишние расходы. Поэтому многие фермеры хранят его везде, где только можно, а затем перевозят на поля.
Навозная жижа для биогазовой установки
В зависимости от количества сырья, производимого в день, необходимо выбрать размер установки и степень автоматизации.

При ненадлежащем хранении улетучивается до 40% азота и большая часть фосфора, что значительно снижает качество навоза. Кроме того, в атмосферу выбрасывается газ метан, который влияет на экологию нашей планеты.

Современные биотехнологии позволяют не только нейтрализовать вредное воздействие газа метана на окружающую среду, но и заставить его служить человеку, принося значительную экономическую выгоду. При переработке навоза образуется биогаз, из которого можно вырабатывать тысячи кВт энергии, а отходы производства являются очень ценным анаэробным удобрением.

Механизм образования газа из органического сырья

Биогаз — это летучее, бесцветное вещество без запаха, содержащее до 70% метана. По своим качественным характеристикам он схож с традиционным топливом — природным газом. Он имеет хорошую теплотворную способность: 1 м3 биогаза производит столько же тепла, сколько полтора килограмма угля.

Образование биогаза происходит благодаря анаэробным бактериям, которые активно работают над разложением органического сырья, такого как экскременты домашнего скота, птицы и отходы всех видов растений.
Экономическая эффективность производства биогаза в домашних условиях
Помет домашней птицы и скота может быть использован в автономном производстве биогаза. Сырье может использоваться в чистом виде или в виде смеси, включающей траву, листья, старую бумагу и т.д.

Для активизации процесса необходимо создать благоприятные условия для жизнедеятельности бактерий. Они должны быть похожи на те, в которых микроорганизмы развиваются в естественном резервуаре — желудке животных, где есть тепло и нет кислорода.

Собственно, это два основных условия, которые способствуют чудесному превращению разлагающегося навоза в экологически чистое топливо и ценное удобрение.

Для производства биогаза необходим герметичный реактор под давлением, в котором навозная жижа ферментируется и распадается на составные части:

  • метан (до 70%);
  • двуокись углерода (около 30%)
  • другие газообразные вещества (1-2%).

Образующиеся газы поднимаются в верхнюю часть резервуара, откуда затем откачиваются, а конечный продукт оседает на дно — высококачественное органическое удобрение, которое сохранило все ценные вещества, содержащиеся в навозной жиже — азот и фосфор — и потеряло большую часть патогенных микроорганизмов в результате обработки.
Герметичный резервуар
Скважина для производства биогаза должна быть полностью герметичной, без доступа кислорода, иначе процесс разложения навозной жижи будет происходить очень медленно.

Вторым важным условием для эффективного разложения навозной жижи и производства биогаза является надлежащий температурный контроль. Бактерии, участвующие в этом процессе, становятся активными, начиная с +30 градусов Цельсия.

А навоз содержит два типа бактерий:

  • мезофильный. Их жизнедеятельность происходит при температуре от +30 до +40 градусов Цельсия;
  • теплолюбивый. Для их размножения необходимо поддерживать температуру +50 (+60) градусов Цельсия.

Время переработки сырья первого типа зависит от состава смеси и составляет от 12 до 30 дней. При этом 1 литр площади поверхности реактора дает 2 литра биотоплива.  При втором типе для получения конечного продукта требуется до трех дней, а количество биогаза увеличивается до 4,5 литров.
Таблица рентабельности
Эффективность термофильных установок видна невооруженным глазом, но расходы на их содержание также очень высоки, поэтому перед выбором того или иного метода производства биогаза необходимо все очень тщательно просчитать.

Хотя термофильные установки в несколько десятков раз эффективнее, они используются реже из-за высоких температур в реакторе, которые связаны с большими затратами.

Мезофильные установки дешевле в эксплуатации и обслуживании, поэтому большинство ферм используют их для производства биогаза.
Из чего сделать биогазовую установку
Биогаз не сильно уступает традиционному газообразному топливу по энергетическому потенциалу. Однако он содержит пары серной кислоты, что необходимо учитывать при выборе материалов для завода.

Расчеты эффективности применения биогаза

Существуют очень простые расчеты, которые могут помочь понять преимущества альтернативного биотоплива. Одна корова весом 500 кг производит около 35-40 кг навоза в день. Этого количества достаточно для производства около 1,5 м3 биогаза, который, в свою очередь, может производить 3 кВт/ч электроэнергии.
Выход газа из различных видов сырья
Используя данные таблицы, легко рассчитать, сколько м3 биогаза можно получить в зависимости от количества крупного рогатого скота на ферме.

Для производства биотоплива можно использовать один вид органического сырья или смеси из нескольких ингредиентов с содержанием влаги 85-90%. Важно, чтобы они не содержали посторонних химических загрязнений, которые могут негативно повлиять на процесс обработки.

Самый простой рецепт смеси был изобретен еще в 2000 году россиянином из Липецкой области, который своими руками построил простейшую биогазовую установку. Он смешал 1 500 кг коровьего навоза с 3 500 кг различных растительных остатков, добавил воду (около 65% по весу от всех ингредиентов) и нагрел смесь до 35 градусов.

Через две недели бесплатное топливо было готово. Эта небольшая установка может производить 40 м3 газа в день — достаточно для отопления домов и хозяйственных построек в течение шести месяцев.

Варианты установок для получения биотоплива

После проведения расчетов необходимо решить, как построить биогазовую установку в соответствии с потребностями домохозяйства. Если количество скота невелико, подойдет самый простой вариант, который легко построить своими руками.

Для крупных хозяйств с большим постоянным источником сырья рекомендуется строительство промышленной, автоматизированной биогазовой установки. В этом случае неизбежен наем специалистов для проектирования и установки установки на профессиональном уровне.
Промышленная биогазовая установка
На схеме показано, как работает система промышленной автоматизации для производства биогаза. Строительство такого масштаба возможно для нескольких ферм в районе

В настоящее время существуют десятки компаний, которые могут предложить различные варианты, от готовых решений до проектов на заказ. Для снижения стоимости строительства можно сотрудничать с соседними фермами (если таковые имеются поблизости) и построить единую биогазовую установку.

Следует отметить, что для строительства даже небольшого завода необходимо составить соответствующую документацию, технологическую схему, план размещения оборудования и вентиляции (если оборудование устанавливается в помещении), пройти процедуры согласования с СЭС, пожарной службой и газовой инспекцией.

Мини-газовую установку для небольшой частной фермы можно сделать своими руками, ориентируясь на конструкцию и особенности агрегатов, выпускаемых в промышленных масштабах.
Биогазовая установка
Строительство установки по переработке навоза и растительной органики в биогаз не представляет собой ничего сложного. Оригинальная промышленно изготовленная модель подходит в качестве образца для строительства собственной мини-электростанции.

Самозанятые, решившие построить установку, должны предоставить емкость для воды, пластиковые водопроводные или канализационные трубы, колена, прокладки и баллон для хранения полученного в установке газа.

Преимущества процесса

Ферментация навоза для производства биогаза была разработана еще в советское время. Сегодня многие страны вовлечены в этот вид промышленности, поскольку он является экономически эффективным, простым и экологически чистым.

Для производства такого альтернативного биогаза не требуется трудоемкая добыча сырья, процесс относительно дешев и в окружающую среду не выделяются токсичные вещества.

Конечно, навоз можно использовать просто как удобрение, если на ферме всего несколько коров. Гораздо сложнее приходится крупным фермерам с сотнями голов скота, которым необходимо ежегодно утилизировать несколько тонн навоза.

Чтобы навоз стал качественным удобрением, его необходимо хранить при правильной температуре. Однако это требует дополнительных затрат, поэтому большинство фермеров просто собирают его в определенном месте, а затем вывозят на поля.

При неправильном хранении он теряет почти половину азотных соединений и большую часть фосфора, поэтому его производительность значительно ухудшается. Из навоза в атмосферу постоянно выбрасывается газ метан, что ухудшает экологическую ситуацию.

Новейшие технологии производства биометана позволяют перерабатывать сырье таким образом, что получаемый биогаз не оказывает токсического воздействия на окружающую среду. При сгорании биогаза выделяется невероятное количество энергии, а нагретый навоз после использования становится очень ценным анаэробным удобрением.

Деятельность метанообразующих микроорганизмов

фото 5
Активность всех микроорганизмов, участвующих в производстве биотоплива, напрямую зависит от температуры окружающей среды, но гнилостные микроорганизмы зависят от нее меньше всего.

Хотя некоторые из них также производят метан, общее количество этого газа уменьшается по мере снижения температуры и увеличения количества других газов.

При температуре 5-25 градусов активны только психрофильные метаногены, и их продукция минимальна. Другие процессы также замедляются, но гнилостные бактерии достаточно активны, поэтому смесь начинает гнить довольно быстро, после чего трудно инициировать процессы производства метана.

Нагрев до 30-42 градусов (мезофильный процесс) повышает активность мезофильных метаногенов, которые имеют не очень высокий выход, а их основные конкуренты — гнилостные бактерии чувствуют себя вполне комфортно.

При температуре 54-56°C (термофильный процесс) в игру вступают термофильные микроорганизмы, которые обладают максимальной способностью к производству метана, что не только увеличивает выход биогаза, но и повышает долю метана в нем.

Кроме того, резко снижается активность их основных конкурентов — гнилостных микроорганизмов, что уменьшает потребление разложившихся органических веществ для производства других газов и осадка.

Все метаногены выделяют тепловую энергию в дополнение к газу, но только мезофильные бактерии могут эффективно поддерживать температуру на комфортном уровне. Термофильные микроорганизмы вырабатывают меньше энергии, поэтому для их активности субстрат должен быть нагрет до оптимальной температуры.

Как увеличить выход?

Фото 6
Поскольку производителями метана являются метаногены, для увеличения выхода газа необходимо создать наиболее комфортные условия для этих микроорганизмов.

Этого можно достичь только комплексно, воздействуя на все этапы, начиная со сбора и подготовки навоза, заканчивая утилизацией отходов и методами газоочистки.

Метаногены не могут эффективно переваривать твердые фрагменты, поэтому навоз/помет, а также другие органические вещества, такие как подстилка, скошенная трава и другие, должны быть максимально разложены.

Чем меньше крупные фрагменты и чем ниже их процентное содержание, тем больше материала может быть переработано бактериями. Кроме того, очень важно правильное количество воды, поэтому навоз или экскременты должны быть разбавлены водой до определенной консистенции.

Должен быть баланс между метаногенами и бактериями, расщепляющими органические вещества на простые компоненты, особенно теми, которые расщепляют жиры.

При избытке метаногенов они будут быстро производить доступные питательные вещества, после чего их продуктивность резко упадет, но активность гнилостных микроорганизмов, которые иначе преобразуют органические вещества в гумус, возрастет.

При избытке бактерий, разлагающих органические вещества, доля углекислого газа в биогазе резко возрастет, что приведет к значительному снижению выхода после очистки конечного продукта.

В стационарном состоянии содержимое метантенка будет разделяться по плотности, так что только часть метаногенных микроорганизмов будет получать достаточное питание, и навоз/дигестат в биореакторе необходимо периодически перемешивать.
Фото 7

Образовавшийся осадок плотнее водного раствора суспензии, поэтому он оседает на дно, откуда его необходимо удалить, чтобы освободить место для новой порции фекалий.

Очистка конечного продукта уменьшает объем биогаза, но резко увеличивает его теплотворную способность. Чтобы не потерять готовый биогаз, его необходимо перекачивать в резервуары для хранения (газификаторы), из которых он может подаваться потребителям.

Что представляет собой установка для производства биогаза?

Фото 2
Наиболее эффективная форма для этого растения — цилиндр с коническим низом и коническим или округлым верхом, причем разница между соотношением диаметра и высоты невелика.

В такой конструкции легче всего добиться перемешивания стратифицированного материала, и для повышения температуры важна не форма емкости, а соответствующее количество тепловой энергии и минимальное излучение тепла в атмосферу.

Корпус и крышка, в которой находится держатель первичного газа, могут быть изготовлены из бетона или нержавеющей стали. Основное преимущество бетонных ограждений заключается в том, что их не нужно перевозить целиком или по частям издалека, а опалубка для заливки собирается на месте из досок.

Основным недостатком является сложность создания и поддержания адекватной температуры в биореакторе, поскольку необходимо нагревать не только содержимое метантенка, но и бетонные стены установки. Блоки небольшого объема (1-20 м3) часто изготавливаются из полипропилена, полиэтилена и других полимеров.

Для нагрева содержимого внутри стен прокладываются трубы для движения охлаждающей среды или создается «водяная рубашка», т.е. полость между слоем изоляции и внутренней стеной.

Первый метод используется в бетонных конструкциях, а второй — в конструкциях из нержавеющей стали. Внутренняя поверхность стенки из любого материала часто покрывается материалом, химически инертным к навозной жиже, что многократно увеличивает срок службы метантенка.

Входное отверстие, через которое исходный материал поступает в резервуар, и выходное отверстие, сбрасывающее техническую воду, расположены там, где находится секция воды перед смешиванием. В большинстве случаев положение этого отверстия соответствует половине максимального уровня заполнения.
Фото 3
В самой нижней части дна делается отверстие для слива сапропеля. В нижней части крышки сделан гибкий мешок, который служит основным держателем газа и соединен через клапан с газовой линией.

Существуют также модели без мешка, в которых свободное пространство между крышкой и стенкой служит местом сбора газа.

Однако это имеет тот недостаток, что существует высокая вероятность утечки газа через плохо загерметизированные щели.

В большинстве биореакторов система перемешивания состоит из вертикального вала и установленных на нем лопастей. При вращении они заставляют большую часть содержимого перемещаться вверх или вниз, так что слои перемешиваются.

Однако существуют агрегаты с гидравлическим перемешиванием, в которых готовый субстрат подается через дно под высоким давлением, так что для перемешивания содержимого создаются вихревые возмущения.

Эта система перемешивания полезна только в тех случаях, когда соотношение между суточным потоком субстрата и общим содержимым метантенка не превышает 1:10.

Дополнительное оборудование

Дополнительное оборудование, без которого работа биореактора была бы невозможна, включает.

  • дробильная установка;
  • источник тепла;
  • дренажная система;
  • хранение сапропеля;
  • очистные сооружения;
  • держатель магистрального газопровода;
  • завод по сжижению газа;
  • держатель сжиженного нефтяного газа;
  • система управления.

Измельчающее устройство

Фото 4
В измельчитель поступает навоз/помет из животноводческого/птицеводческого помещения и вымытая или выметенная вручную подстилка и измельчает все крупные частицы, чтобы облегчить работу бактерий.

Измельчитель также смешивает измельченный материал с водой для обеспечения достаточного уровня влажности, и материал регрессирует во время смешивания.

Источник тепловой энергии

Наиболее распространенным является газовый котел, работающий на метане, который также обеспечивает теплом систему отопления в зимний период.

Преимущество котла, работающего на метане, заключается в том, что его можно подключить к основному газовому баллону и таким образом избежать необходимости в дополнительной энергии.

Температура внутри биореактора должна постоянно контролироваться, чтобы она всегда находилась в оптимальном диапазоне, и при необходимости подача газа может быть увеличена или уменьшена путем установки температурных датчиков внутри резервуара.

Система сброса технической воды

Полезная вода, сбрасываемая из биореактора, содержит мало органических и неорганических веществ, но не содержит патогенных микроорганизмов, яиц и личинок червей или семян сорняков. Поэтому его можно использовать для орошения, а также для разведения препаратов, используемых для перевязок.

Чтобы реализовать все эти возможности, система должна иметь резервуар для полезной воды и средства ее доставки к месту использования, а также периодически открываемый сливной клапан.

Хранилище сапропеля

Фото 5
Навозная жижа, скапливающаяся на дне метантенка, поступает через специальный клапан в бункер, где постепенно накапливается.

Это хорошее удобрение, сравнимое с гумусом, но менее эффективное в разрыхлении почвы.

Тем не менее, сапропель является эффективной заменой многих сложных удобрений, так как содержит широкий спектр органических и неорганических веществ.

После заполнения магазин открывается и извлекается собранный материал, который затем вносится в почву.

Очистное устройство

Биогаз состоит из метана (50-60%) и других газов, что означает, что в неочищенном состоянии он имеет низкую теплотворную способность.

На очистных сооружениях удаляются углекислый газ и сероводород, в результате чего содержание метана составляет 94-97%.

После переработки свалочный газ имеет теплотворную способность, сравнимую с теплотворной способностью природного газа и сжиженного газа, поэтому его можно использовать в качестве топлива для всех приборов, которые изначально работали на этих видах топлива.

Основной газгольдер

Это оборудование, необходимое для компенсации колебаний давления газа при подключении или отключении потребителей. Держатель газа изготовлен из стали и может выдерживать десятки и сотни атмосфер.

Вместе с газгольдером используется насос для нагнетания газа под необходимым давлением.

Аппарат сжижения газа и газгольдер для его хранения

Это устройство позволяет хранить газ в то время, когда потребление меньше производства. Сжиженный газ занимает гораздо меньше места, поэтому при одинаковом объеме хранилища его можно хранить в гораздо большем диапазоне.
Фото 6
Аппарат сжижает газ путем охлаждения, что переводит его из газообразного состояния в жидкое.

Держатель сжиженного газа изготовлен из высокопрочной стали и тщательно изолирован, поскольку давление внутри держателя зависит не только от количества сжиженного метана, но и от его температуры.

Такой газгольдер позволяет хранить сжиженный метан в летние месяцы, который зимой можно использовать для отопления или других целей, компенсируя недостаток производства биогаза.
Кроме того, сжиженный газ в газгольдере подходит для зарядки автомобилей и другого оборудования, использующего этот вид топлива.

Управляющая система

Для максимального производства биогаза и повышения содержания метана в биогазе необходимо не только поддерживать оптимальную температуру, но и своевременно выполнять все задачи, т.е:

  • для подачи субстрата;
  • обезвоживание;
  • для удаления сапропеля;
  • регулировать работу заводов по очистке и сжижению газа.

Все эти действия выполняются системой управления, которая состоит из центрального сервера и различных периферийных устройств.

Кроме того, система управления оснащена датчиками, которые контролируют работу и функциональность всего подключенного к ней оборудования.

Принцип работы установки

Основным компонентом системы является биореактор. Существует несколько вариантов его конструкции, главное — обеспечить герметичность конструкции и исключить проникновение кислорода. Он может быть выполнен в виде металлической емкости различной формы (чаще всего цилиндрической), размещенной на поверхности. Часто для этой цели используются 50-сантиметровые пустые топливные баки.

Можно приобрести готовые резервуары разборной конструкции. Их преимущество в том, что при необходимости они могут быть быстро демонтированы и перевезены в другое место. Промышленные поверхностные заполнители хорошо работают на крупных фермах, где постоянно поступает большое количество органического материала.

Для небольших ферм больше подходит подземный бункер. Подземный резервуар строится из кирпича или бетона. Готовые резервуары, такие как бочки из металла, нержавеющей стали или ПВХ, могут быть закопаны в землю. Их также можно разместить на улице или в специально оборудованном помещении с хорошей вентиляцией.
резервуары из ПВХ
Для строительства биогазовой установки можно приобрести готовые резервуары из ПВХ и установить их в помещении с достаточной вентиляцией.

Независимо от того, где и как установлен метантенк, он оснащается ассенизационной машиной. Перед загрузкой субстрат необходимо предварительно обработать, измельчив его на фракции не более 0,7 мм и разбавив водой. В идеале содержание влаги в субстрате должно составлять около 90%.

Автоматизированные промышленные установки оснащены системой подачи, включающей приемник, в котором смесь доводится до требуемой влажности, трубопровод для подачи воды и насосную установку для закачки массы в биореактор.

В дворовых системах используются отдельные контейнеры для подготовки субстрата, где отходы измельчаются и смешиваются с водой. Затем масса загружается в приемный резервуар. В реакторах, расположенных под землей, бункер для приема субстрата выносится наружу, подготовленная смесь самотеком поступает по трубопроводу в метантенк.

Если реактор расположен на земле или в помещении, входная труба с заборным устройством может быть расположена в нижней части резервуара. Также возможно удлинение трубы вверх и размещение на ней форсунки. В этом случае биомассу придется выкачивать.

Биореактор также должен быть оснащен выпускным отверстием, которое находится практически на дне резервуара со стороны, противоположной входной воронке. В случае подземной установки выпускная труба устанавливается наклонно вверх и ведет к резервуару для отходов, который имеет форму прямоугольной коробки. Его верхний край должен находиться ниже уровня входного отверстия.
Подземный реактор
Впускные и выпускные трубы расположены по диагонали вверх с разных сторон резервуара, при этом уравнительный резервуар, в который поступают отходы, расположен ниже приемного бункера

Процесс протекает следующим образом: новая порция субстрата поступает во входную воронку и затем подается в реактор, а равное количество отработанной массы транспортируется по трубе в бункер для отходов. Оттуда он опорожняется и используется в качестве высококачественного биоудобрения.

Биогаз хранится в газовом баллоне. Обычно он расположен непосредственно на крыше метантенка и имеет форму купола или конуса. Он изготовлен из кровельного железа, а затем окрашен несколькими слоями масляной краски для предотвращения коррозии.

В промышленных установках, предназначенных для производства большого количества газа, газгольдер часто выполняется в виде отдельно стоящего резервуара, соединенного с реактором трубопроводом.

Ферментационный газ не подходит для использования, так как он содержит много водяного пара и в таком виде не будет гореть. Для отделения его от водной фракции газ пропускается через поглотитель запаха. Из газгольдера газ направляется по трубе, которая транспортирует биогаз в резервуар с водой, а оттуда по пластиковой или металлической трубе поступает к конечному потребителю.
Принципиальная схема биогазовой установки
Схема установки, расположенной под землей. Входное и выходное отверстия должны находиться на противоположных сторонах резервуара. Над реактором находится водяное уплотнение, через которое полученный газ пропускается для осушки.

В некоторых случаях для хранения газа используются специальные мешки из ПВХ. Мешки помещаются рядом с растением и постепенно наполняются газом. По мере заполнения гибкий материал разбухает, и объем мешков увеличивается, позволяя при необходимости временно хранить большее количество готового продукта.

Условия эффективной работы биореактора

Равномерное сбраживание органического субстрата необходимо для эффективной работы установки и интенсивного производства биогаза. Смесь должна находиться в постоянном движении. В противном случае образуется корка, разложение замедляется, и в конечном итоге образуется меньше газа, чем было рассчитано изначально.

Для обеспечения активного перемешивания биомассы сверху или сбоку типичного реактора устанавливается погружная или наклонная мешалка с электроприводом. На кустарных заводах смешивание производится механически с помощью устройства, напоминающего домашний миксер. Он может быть с ручным управлением или оснащен электроприводом.
Вертикальный реактор
Если реактор установлен вертикально, ручка мешалки находится в верхней части устройства. Если резервуар установлен горизонтально, шнек также располагается горизонтально, а ручка находится сбоку от биореактора.

Одним из важнейших условий производства биогаза является поддержание необходимой температуры в реакторе. Отопление может быть реализовано несколькими способами. На стационарных предприятиях используются автоматические системы отопления, которые включаются, когда температура опускается ниже определенного уровня, и выключаются, когда температура достигает определенного уровня.

Нагрев может осуществляться с помощью газовых котлов, прямого нагрева электрическими нагревателями или путем встраивания нагревательного элемента в дно емкости.

Чтобы минимизировать потери тепла, рекомендуется соорудить вокруг реактора небольшой каркас со слоем стекловаты или покрыть устройство теплоизоляцией. Пенополистирол и другие полистирольные пенопласты обладают хорошими изоляционными свойствами.
Система обогрева реактора
Для создания системы отопления биомассой можно проложить трубопровод от системы отопления дома, которая питается от метантенка

Определение требующегося объема

Вместимость метантенка определяется ежедневным количеством навоза, производимого на ферме. Также необходимо учитывать тип субстрата, температурный режим и время ферментации. Для правильной работы резервуар должен быть заполнен на 85-90%, при этом свободное пространство для улетучивания газа должно составлять не менее 10%.

Для разложения органических веществ в мезофильном реакторе при средней температуре 35°C требуется не менее 12 дней, после чего метантенк отводится, а реактор заполняется новой порцией субстрата. Поскольку перед направлением в реактор отходы разбавляются водой до 90%, количество жидкости также должно учитываться при определении суточной нагрузки.

Исходя из приведенных данных, объем реактора будет равен суточному количеству приготовленного субстрата (навоз с водой), умноженному на 12 (время, необходимое для разложения биомассы) и увеличенному на 10% (свободный объем резервуара).

Советы по самодельному изготовлению

Самый важный принцип — отсутствие кислорода в реакторе. Если есть, это может привести к взрыву.

Для предотвращения сдувания крышки реактора высоким давлением необходимы противовесы и защитные уплотнения между корпусами и крышками.

Емкость никогда не должна быть полностью заполнена. В идеале пятая часть его объема должна оставаться незаполненной.

На месте, перед установкой оборудования, необходимо:

  • выбрать подходящее место (желательно как можно дальше от дома)
  • рассчитать ежедневное количество удобрений, которое необходимо произвести
  • выбрать место для труб (для разгрузки, погрузки и конденсации влаги)
  • найти место для отходов навоза
  • вырыть яму
  • приобрести емкость для бака и закрепить ее на дне ямы
  • герметизация всех соединений
  • Построить люк для осмотра реактора (обязательно установить уплотнение между люком и реактором)

Если установка производится в холодном климате, стоит подумать о способе обогрева.

Завершающим этапом строительства является проверка оборудования на герметичность.

Расчет количества газа

В среднем, тонна навоза дает владельцу сто кубометров биогаза. Чтобы рассчитать количество произведенного биогаза, умножьте суточный вес экскрементов каждого животного на количество животных.

Конечно, разные животные и птицы производят разное количество навоза:

  • домашняя птица (в основном куры) — 150-170 г в день
  • коровы — 34-36 кг
  • коза — 900-1100 кг
  • лошадь — 14-16 кг
  • овцы — 900-1100 г
  • свинья — 4-6 кг

Навоз от свиней и коров дает больше топлива. Количество биогаза можно увеличить, добавив в смесь просо, ботву свеклы, болотные растения, водоросли или кукурузу (наличие хлорофилла в биомассе улучшает выделение метана).

Индивидуальные биогазовые установки

Отходы биомассы после получения газа

Осадок, образующийся после нагревания навоза, повсеместно используется в сельском хозяйстве в виде удобрения.

Полученный углекислый газ обычно очищают, но при растворении в воде получается полезная жидкость.

Биогазовая установка для дома

Уже сегодня промышленность производит биогазовые установки в промышленных масштабах. Они дороги в приобретении и установке, и окупаются в домашних хозяйствах не раньше, чем через 7-10 лет, при условии, что для переработки используется большое количество органических веществ. Опыт показывает, что при необходимости небольшая биогазовая установка для дома на одну семью может быть построена опытным фермером из самых доступных материалов.

Готовим перерабатывающий бункер

Прежде всего, вам понадобится цилиндрический, герметичный и закрытый контейнер. Конечно, можно использовать большие кастрюли или кастрюли для кипячения, но их маленькая емкость не позволяет получить достаточное количество газа. Поэтому чаще всего для этих целей используются пластиковые бочки объемом от 1 м³ до 10 м³.

Его можно изготовить самостоятельно. В продаже имеются листы ПВХ, обладающие достаточной прочностью и устойчивостью к агрессивным средам, которые легко свариваются в конструкции нужной конфигурации. В качестве воронки можно также использовать металлическую бочку достаточного объема. Однако вам придется принять антикоррозийные меры, например, покрыть внутреннюю и внешнюю поверхность влагостойкой краской. Если бак изготовлен из нержавеющей стали, этого делать не нужно.

Система отвода газа

Трубка для отвода газа устанавливается в верхней части бочки (обычно в крышке), где он собирается в соответствии с законами физики. Подключенная труба транспортирует биогаз в сифон, затем в резервуар для хранения (альтернатива — использование баллонного компрессора) и к бытовым приборам. Также рекомендуется установить предохранительный клапан — если давление внутри резервуара будет слишком высоким, он выпустит излишки газа.

Система подачи и выгрузки сырья

Для обеспечения непрерывного производства газовой смеси бактерии в среде необходимо постоянно (ежедневно) «кормить», т.е. добавлять свежий навоз или другие органические вещества. Переработанный материал необходимо удалить из резервуара, чтобы он не занимал место в биореакторе.

Для этого в бункере делают два отверстия — одно (для опорожнения) почти у самого дна и одно (для загрузки) выше. В них используются сварные (паяные, клееные) трубы диаметром не менее 300 мм. Загрузочная труба направлена вверх и снабжена воронкой, а слив устроен так, чтобы было удобно собирать переработанный навоз (впоследствии он может быть использован в качестве удобрения). Стыки герметизированы.

Система подогрева

Если биореактор будет установлен на открытом воздухе или в неотапливаемом помещении (что необходимо по соображениям безопасности), биореактор должен быть изолирован, а субстрат обогрет. Первое условие достигается путем «обертывания» барабана любым изолирующим материалом или вкапывания его в землю.

Когда речь идет об отоплении, можно рассмотреть различные варианты. Некоторые мастера проводят трубы, в которых циркулирует вода из системы отопления, внутрь реактора и устанавливают их вдоль стенок барабана в виде змеевика. Другие помещают реактор в более крупный резервуар с водой внутри, подогреваемый электрическими нагревателями. Первый вариант удобнее и гораздо экономичнее.

Для оптимизации работы реактора необходимо поддерживать температуру его содержимого на определенном уровне (не менее 38⁰C). Если температура поднимается выше 55⁰C, газообразующие бактерии просто «перекипают», и процесс брожения прекращается.

Система перемешивания

Доказано, что в конструкциях любой конфигурации ручная мешалка значительно повышает эффективность биореактора. Ось, к которой приварены (прикручены) лопасти «миксера», проходит через крышку бочки. Затем к крышке прикрепляется ручка, и отверстие тщательно запечатывается. Однако такими устройствами домашние мастера оснащают ферментаторы далеко не всегда.

Технология получения биогаза

Процесс производства биогаза возможен благодаря бактериям, которым не нужен кислород. Поэтому для производства биогаза необходимо построить герметичный резервуар, в котором будет происходить процесс ферментации. Вентиляционные трубы в резервуарах устроены таким образом, что воздух из внешней среды не может просочиться внутрь.

Сначала резервуар заполняют жидким субстратом и повышают температуру до нужного уровня, чтобы микроорганизмы могли начать работу. Метан поднимается из суспензии, собирается в специальных резервуарах, где проходит стадию фильтрации. Затем его собирают в газовые баллоны. Использованные навозные массы скапливаются на дне резервуаров, откуда их периодически извлекают и хранят в другом месте. После откачки отработанной жидкости в резервуар добавляется новый навоз.

Сбор и подготовка материала

Экскременты, собранные в цистерне для навозной жижи, содержат много крупных фрагментов, поэтому их измельчают с помощью любого подходящего измельчителя. Часто эту функцию выполняет насос, закачивая материал в биореактор.

Уровень влажности продукта определяется вручную или автоматическими системами, и при необходимости добавляется чистая, нехлорированная вода.

Если для увеличения выхода биогаза в сырье добавляют скошенную траву (траву, листья и т.д.), ее также измельчают с помощью специального оборудования.

Загрузка и обслуживание биореактора

Фото 8
После того, как субстрат измельчен и, возможно, наполнен зеленым веществом, его фильтруют, а затем перекачивают в контейнер рядом с биореактором.

Там готовый раствор нагревается до необходимой температуры (в зависимости от режима ферментации) и после заполнения заливается в биореактор, который со всех сторон окружен водяной рубашкой.

Этот вид отопления обеспечивает одинаковую температуру во всех слоях содержимого, а часть вырабатываемого газа используется для нагрева теплоносителя (воды) (при первых загрузках теплоноситель придется нагревать за счет внешних источников энергии). Однако возможны и другие способы нагрева содержимого.

Содержимое перемешивается 1-3 раза в день, чтобы избежать сильного расслоения и повысить эффективность газовой конверсии шлама.

Газ, вырабатываемый бактериями, скапливается в верхней части реактора, что создает небольшое положительное давление. Газ всасывается в газовый баллон либо периодически при достижении определенного давления, либо постоянно, но в этом случае количество всасываемого газа регулируется для поддержания необходимого давления.

Слив и утилизация отходов

Полностью разложившийся материал, благодаря своей большей плотности, оседает на дно реактора, а между ним и наиболее активным слоем появляется слой отработанной жидкости. Поэтому его удаляют вместе с частью осадка, который затем отделяют перед смешиванием.
Фото 9

Оба вида отходов являются мощными природными удобрениями — жидкость ускоряет рост растений, а осадок улучшает структуру/качество почвы и содержит гуминовые вещества.

Поэтому оба вида отходов можно как продавать, так и использовать на собственных полях. Если отходы не подлежат немедленному разделению на фракции, их следует периодически перемешивать, чтобы предотвратить слипание осадка, иначе его будет трудно извлечь при опорожнении резервуара.

Температурный режим функционирования бактерий

Выделить метан из навоза можно, только создав для него подходящий температурный режим. В навозе содержатся различные бактерии, которые активируются и выделяют биогаз при разных температурах и с разной скоростью:

  • Мезофильные бактерии. Они начинают действовать, когда температура окружающей среды поднимается выше 30 градусов. Они производят биогаз очень медленно — продукцию можно собирать уже через полмесяца.
  • Термофильные бактерии. Для их активации требуется температура от 50 до 65 градусов Цельсия. Биогаз может быть получен уже через три дня. Особую ценность представляет осадок сточных вод, который представляет собой шламовые отходы после интенсивного нагревания. Это полезное удобрение и, самое главное, безвредное — все гельминты, семена сорняков и патогенные микроорганизмы уничтожаются при нагревании.
  • Существует еще один вид термофильных бактерий, которые могут переносить нагревание до 90 градусов. Их добавляют в навоз, чтобы ферментация происходила быстрее.

При понижении температуры все виды бактерий становятся менее активными. На небольшой ферме обычно используются мезофилы, поскольку нет необходимости в дополнительном нагреве. Затем первичный биогаз может быть использован для искусственного нагрева суспензии и активации термофильных бактерий.

Недостатком хранения сырья является то, что его нельзя подвергать скачкам температуры. Поэтому в зимний период следует предусмотреть теплое помещение для хранения навоза.

Биогаз

Подготовка сырья для заливки в реактор

Обычно нет необходимости дополнительно обогащать навоз микроорганизмами, так как он уже содержит их. Приготовление суспензии, контроль температуры и своевременная смена субстрата в биореакторе являются наиболее важными этапами.

Содержание влаги в субстрате должно быть не менее 90 % (как жидкая сметана). Поэтому сухой навоз (козий, овечий, конский, кроличий) перед использованием следует смешать с водой. Свиной навоз не нуждается в разбавлении из-за высокого содержания мочи.

Также важно, чтобы навоз был однородным, без твердых частиц. Мелкость фракции определяет количество производимого биогаза. По этой причине внутри установки установлена непрерывно работающая мешалка для разрушения твердой корки на поверхности сырья и предотвращения выбросов метана.

Для этого процесса лучше всего подходят высококислотные отходы (свиной и коровий навоз). Если уровень кислотности снижается, бактерии замедляют свою работу, поэтому важно выяснить, сколько времени требуется для полной переработки одной партии навоза в первый раз, и только потом пополнять запасы.

Технология очистки газа

Полученный продукт содержит около семидесяти процентов метана, один процент примесей (сероводород и некоторые летучие элементы) и менее тридцати процентов углекислого газа.

Его можно использовать в качестве топлива только после удаления примесей. Соединения сероводорода удаляются с помощью специальных фильтров. Причина в том, что это вещество, образуя с водой кислоту, ускоряет коррозию металлов, труб, резервуара и всей биогазовой установки, если она металлическая.

Углекислый газ также должен быть удален из топлива, но это занимает много времени:

  • Прежде всего, биогаз сжимается под высоким давлением.
  • Вода направляется в резервуар, в котором растворяются примеси.

Если биогаз производится в больших масштабах, его очищают с помощью извести, активированного угля и специальных фильтров.

Технология очистки газа

Уменьшение содержания влаги

На этом этапе сырье подвергается различным видам обработки.

Первый метод похож на тот, который уже использовался. Биогаз направляется вверх по холодным трубам. Вода превращается в конденсат и стекает по трубам, а метан поступает в резервуар для дальнейшего хранения.

Другой метод — использование поглотителя запаха. Полученный биогаз смешивается с водой, в которой остаются все примеси. Этот метод требует более короткого времени очистки, так как вода удаляет и лишнюю жидкость, и ненужные элементы.

Оценка рентабельности

Фото 12
При оценке рентабельности следует учитывать все доходы и расходы, включая косвенные затраты.

Например, выработка электроэнергии для собственного использования означает отсутствие необходимости покупать электроэнергию, а в некоторых случаях существуют также инвестиции в коммуникации, которые можно считать косвенным доходом.

Одним из видов косвенного дохода является отсутствие жалоб от жителей близлежащих домов из-за неприятного запаха, издаваемого сваленным навозом. В конце концов, закон Российской Федерации гарантирует право человека дышать чистым воздухом, поэтому такой истец вполне может выиграть суд и обязать производителя навоза устранить неприятный запах за свой счет.

Накапливание навоза или помета в кучах не только портит воздух, но и представляет серьезную угрозу для почвы и грунтовых вод. Естественно разлагающаяся куча органических веществ резко повышает кислотность почвы и забирает из нее азот, так что даже через несколько лет на ней трудно что-либо вырастить.

Все фекалии содержат гельминтов и возбудителей различных заболеваний, которые при попадании в грунтовые воды могут попасть в водопровод или колодцы и подвергнуть опасности животных и людей.

Поэтому возможность переработки опасных отходов в относительно безопасный осадок и технологическую воду можно считать очень большим косвенным доходом.

Косвенные затраты могут включать потребление газа для производства энергии и отопления. Кроме того, на рентабельность влияет возможность продажи хвостов, т.е. высушенного или влажного шлама и очищенной технологической воды, обогащенной различными микроэлементами.
Фото 13
Многое зависит от размера капиталовложений, поскольку вы можете купить все оборудование у солидной компании за довольно высокую цену или построить часть оборудования самостоятельно.

Не менее важен и уровень автоматизации, ведь чем он выше, тем меньше требуется работников, а значит, тем ниже расходы на заработную плату и налоги для них.

При наличии необходимого оборудования и правильной организации всего процесса производство биогаза окупается в течение нескольких лет, даже без продажи очищенного биогаза.

Возврат инвестиций может включать:

  • Заметное снижение расходов, связанных с утилизацией экскрементов;
  • Повышение плодородия земли за счет удобрения технологической водой и осадком сточных вод;
  • Снижение затрат на электроэнергию;
  • Снижение затрат на электроэнергию; снижение затрат на удобрения.

Этапы получения биогаза из органики

Производство биогаза из отходов животноводства

Процесс преобразования отходов животноводства в биогаз состоит из 4 этапов:

  1. Бактерии преобразуют высокомолекулярные соединения в низкомолекулярные. Полимеры превращаются в мономеры. Это не быстрый процесс. Его скорость зависит от кислотно-щелочного баланса, установленного внутри реактора.
  2. Происходит образование кислоты. Часть молекул попадает в клетки анаэробных бактерий, где процесс разложения продолжается. На первом этапе образуются карбоновые кислоты и газы, такие как углекислый газ, аммиак и сероводород.
  3. Образуются вещества, необходимые для образования метана: уксусная кислота, двуокись углерода и углерод.
  4. Образуется метан, а также побочные продукты: вода и углекислый газ.

В биогазе, полученном из навоза, содержится много водяного пара. Они не позволят ему сгореть. Для того чтобы использовать это сырье для производства энергии, его необходимо очистить от жидкости. Для этого вещество пропускается через поглотитель запаха. Прежде чем попасть к потребителю, сырье проходит через трубу в специальную емкость с водой, где оно очищается и подготавливается к использованию.

Факторы, которые влияют на протекание процесса брожения

Помимо уже упомянутых основных факторов температуры и герметичности, существуют и другие условия, которые могут повлиять на ферментацию, происходящую внутри реактора. К ним относятся:

  • Влажность;
  • Частота употребления субстрата;
  • Площадь поверхности частиц исходного сырья;
  • Соотношение C:N:P;
  • Уровень pH;
  • Наличие ретардантов;
  • Наличие стимулирующих добавок.

Чем выше производственная мощность, тем короче срок окупаемости. На малых фермах переход на обработку навоза окупается в течение 5 лет

Меры безопасности

Производство биогаза — очень опасный процесс, поскольку он связан с обращением с токсичными и взрывоопасными материалами. Поэтому повышенные меры безопасности необходимы на всех этапах — от проектирования оборудования до транспортировки очищенного газа конечному потребителю и утилизации отходов.

По этой причине проектирование и строительство биореакторов лучше доверить профессионалам. При необходимости самостоятельного монтажа рекомендуется использовать в качестве основы оборудование массового производства и тщательно проверить его на герметичность.

Даже небольшая трещина или щель в реакторе или газовом корпусе приведет к попаданию воздуха и создаст высокий риск образования взрывоопасной смеси метана и кислорода.

Кроме того, проглоченный кислород негативно влияет на активность метаногенов, вызывая снижение суточной выработки метана, а при достаточном количестве кислорода — полную остановку. Утечка метана или неочищенного газа в помещении создаст риск отравления и высокую вероятность взрыва.

Способы переработки в сухое горючее

Существует множество различных способов получения топлива из навоза, но все они имеют одну общую черту: сформированные топливные брикеты или пеллеты тщательно высушиваются, а одним из критериев готовности такого топлива является отсутствие неприятного запаха.

В дополнение к фекалиям в смесь часто добавляют солому различных растений для получения экологически чистого топлива, что повышает общую теплотворную способность.

Ниже рассматриваются все существующие методы переработки навоза в топливо, включая самые необычные.

Сбор подсохших лепешек

Фото 4
Наиболее известный метод заключается в сборе гранул высушенного естественным образом навоза вдоль дороги, по которой часто ходят животные.
Затем собранный материал хранится в хорошо проветриваемом помещении в течение нескольких месяцев, после чего его можно использовать в качестве топлива.

Готовый материал очень плотный, что затрудняет его хранение, так как он занимает много места.

Зимний деревенский способ

Другой метод, который до сих пор используют жители аборигенных деревень, заключается в том, чтобы убрать весь навоз перед зимой, а затем хранить его там, где животные живут всю зиму.

Однако этот метод можно использовать только там, где есть хороший дренаж и ежедневно добавляется свежая подстилка.

Постепенно помет уплотняется и становится похожим на твердый пластилин, после чего животных перемещают в один из углов загона, а освободившееся пространство очищают от навозной массы.

Для этого его рубят топором или бензопилой на куски нужного размера, а затем срезанные бруски снимают и отправляют на сушку, которая занимает 1-3 месяца.

Деревенский способ изготовления, применяемый с весны по осень

Жители деревень также изготавливали топливо из смеси свежего навоза с камышом, сеном или соломой. Экскременты высыпали в яму, растительный материал измельчали или дробили на мелкие кусочки, а будущее топливо аккуратно выкапывали.

фото 5
Когда смесь превращалась в однородную массу, ее использовали для изготовления кирпичей или строительного раствора.
Делались кирпичи или лепешки любой формы и укладывались на ровную поверхность для высыхания.
Каждый день все кирпичи переворачивали вверх ногами по направлению к солнцу, и получались полые пирамиды.

Через 1-2 недели, когда весь материал терял неприятный запах, его отправляли в амбары, где он хранился до зимы.

Сушка на стене сарая

Есть и другой, довольно экзотический способ переработки навоза в топливо. Для этого южная сторона сарая заколачивается досками, затем свежий навоз или помет смешивается с любыми растительными отходами, эта масса формируется в лепешки и бросается на стену.

Через несколько дней (в зависимости от температуры и погоды) высушенные лепешки вынимают и делают из них полые пирамиды, а на освободившееся место бросают новые лепешки.

Перед дождем лепешки на стене накрывают фольгой, а высушенное в пирамидах топливо хранят в сарае. Это делается с первых теплых дней весны до поздней осени.

Сушка с помощью сепаратора

Если топливо должно быть получено из навоза, поставляемого в виде навозной жижи или гидроочистки, необходимо пропустить весь материал через шнековый или валковый сепаратор.

фото 6
Если винтовой сепаратор оснащен ротационным ножом, то на выходе можно сразу сформировать крупные гранулы.

Обе эти машины снижают содержание влаги до 40-60%, после чего материал можно прессовать любым доступным способом, например, с помощью машины для производства шлакоблоков или кирпичей.

Также можно использовать пресс для топливных брикетов, снижающий давление до нескольких атмосфер, или пресс для гранул, снижающий давление до того же уровня.

Сушка с помощью пресса

Для производства брикетов потребуется пресс с усилием в несколько десятков тонн и формы из нержавеющей стали или чугуна, причем высота форм должна быть в два раза меньше толщины брикета.

Кроме того, потребуется матрица, которая будет равномерно распределять усилие прессования по всей поверхности кирпича, и размер которой с каждой стороны на 0,1 мм меньше размера формы. В стенках и дне форм просверливаются отверстия диаметром 0,5-1 мм с шагом 5-15 мм между отверстиями.

Если толщина стен менее 1 см, стоит усилить их стальными уголками, придав им жесткость.

Кроме того, необходимо следить за тем, чтобы жидкость выходила через отверстия, чтобы она не попала на землю на рабочей площадке. Она может переливаться в промежуточный резервуар емкостью несколько сотен литров, из которого она перекачивается в зону хранения, обработки или утилизации.

Собранный навоз лучше всего смешивать с любым сухим растительным наполнителем, который следует разрезать на куски, равные половине или двум третям ширины брикета. Это не только повысит теплотворную способность топлива, но и сделает брикеты более прочными.

Фото 7
Смесь загружается в форму, затем устанавливается в пресс и начинается сжатие. А величина, на которую должен быть сдвинут штамп, определяется влажностью навоза.
Для готовых брикетов оптимальное содержание влаги для этого метода составляет 50-60%, поэтому, зная начальное содержание влаги в материале, можно определить, сколько лишней жидкости находится в смеси.

При начальной влажности собственного навоза 90% и добавлении сухой мякины в соотношении 1:1, влажность смеси снижается до 70-80%, поэтому 10-30% избыточной жидкости необходимо удалить.

На прессе или форме делается отметка, по которой отслеживается движение штампа, и как только достигается нужная точка, смесь больше не сжимается. Затем форма переворачивается, готовый брикет извлекается и отправляется на сушку.

Поделиться:
Нет комментариев
×
Рекомендуем посмотреть
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Политика конфиденциальности
Adblock
detector