Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходів

Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходів

Стурбоване насувається енергетичною кризою людство активно намагається освоювати поновлювані джерела енергії.

Поряд з сонячними і вітровими електростанціями з’явилися установки для отримання з органічних відходів газоподібного палива, іменованого біогазом.

Чудова особливість цієї технології полягає в її простоті: реалізувати її в невеликих масштабах може будь-який бажаючий. Отже, біогаз своїми руками – ось про що піде розмова.

Зміст

  • 1 Біологія процесу
  • 2 Фактори, що впливають на виробництво біогазу
    • 2.1 Вигляд сировини
    • 2.2 Температура
      • 2.2.1 Псіхрофільние
      • 2.2.2 Мезофільні
      • 2.2.3 Термофільний
    • 2.3 Обмін речовин і свобода переміщення
    • 2.4 Час бродіння
    • 2.5 Кислотно-лужний баланс
    • 2.6 Співвідношення вуглецю і азоту
  • 3 Порівняння біогазу з більш традиційними видами палива
  • 4 Установка для одержання біогазу
  • 5 Конструкція типовою біогазової установки
    • 5.1 Реактор
    • 5.2 Система подачі біомаси
    • 5.3 Мішалки
    • 5.4 Автоматизована система підігріву
    • 5.5 Газгольдер
    • 5.6 Сепаратор
  • 6 Найпростіша біогазова установка своїми руками для дому
  • 7 Схема установки
  • 8 Відео на тему

Біологія процесу

Якщо появою сонячних батарей і вітрогенераторів ми зобов’язані відкриттям учених, то у випадку з біогазом винаходити нічого їм не довелося – природа все зробила сама. Даний вид палива являє собою продукт життєдіяльності особливих бактерій, які узагальнено називають гідролізними, кислотообразующими і метанообразующими.

За назвою неважко здогадатися про основною складовою біогазу – це метан, який також міститься в природному газі. В біогазі на його частку припадає 60% всього обсягу. Близько третини (35%) становить вуглекислота, що залишилися 5% — інші гази, наприклад, сірководень.

Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходів

Принципова схема біогазової установки

Звідки беруться ці чудові мікроорганізми? Вони являють собою природну мікрофлору, мешкає в кишечнику великої рогатої худоби і разлагающую його вміст. Ці бактерії виводяться назовні разом з гноєм, що використовується для заправки нової газогенераторної установки.

Коли мікроби будуть заселені на нове місце проживання, їх «меню» можна урізноманітнити іншими відходами. Згодиться будь-яка органіка: екскременти інших тварин і птахів, рослини і тирса, відходи харчової промисловості. Все це піддається бродінню з утворенням біогазу. При цьому сировина перетворюється в найцінніше добриво.

Обов’язковою умовою життєдіяльності метаногенів та інших бактерій є відсутність доступу повітря (такі мікроорганізми називаються анаеробними).

Фактори, що впливають на виробництво біогазу

Обсяг продукованого дружною командою мікробів біогазу при різних умовах може змінюватися і залежить від ряду факторів.

Вигляд сировини

Найбільше біогазу можна отримати з відходів харчової промисловості, що містять цукровий жом і велику кількість жирів. Найменш вигідним видом сировини є гній великої рогатої худоби.

Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходів

Гній — сировину для біогазу

Температура

З ростом температури продуктивність бактерій збільшується. По температурному режиму газогенератори діляться на три типи.

Псіхрофільние

Це установки без підігріву, в яких температура підтримується в межах від 18 до 25 градусів. Зараз майже не застосовуються.

Мезофільні

Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходівЗавдяки підігріву температурний режим витримується в межах від 25 до 40 градусів.

Переваги:

  • низькі енерговитрати;
  • амінокислотний склад добрив є максимально корисним.

Недоліки:

  • відносно низька продуктивність по біогазу;
  • відсутність знезаражуючого ефекту (в сировині містяться хвороботворні бактерії, від яких варто було б позбутися).

Термофільний

Застосовується інтенсивний підігрів, температура перевищує 40 градусів.

Переваги:

  • висока продуктивність;
  • гинуть хвороботворні бактерії.

Недоліки:

  • високі енерговитрати;
  • низька якість добрив.

Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходів

Термофільний біореактор на гної

Для кожного виду сировини існує оптимальний температурний режим. Чому не можна просто розігріти реактор до максимально можливої температури? З двох причин:

  • через зростання енерговитрат знизиться рентабельність установки;
  • з ростом температури збільшується і кількість вільного аміаку.

Остання залежність призводить до гальмування газогенерації (цей газ є токсичним для бактерій).

Обмін речовин і свобода переміщення

Сировина повинна бути досить розрідженим, щоб мікроби і бульбашки газу могли в ньому рухатися. Для цього в установку доливають гарячу воду, доводячи вологість завантаження до 85% взимку і до 92% влітку.

Щоб в реакторі краще відбувалися обмінні процеси, його вміст потрібно час від часу (приблизно кожні 4 – 6 годин) перемішувати.

Час бродіння

Якщо сировина вивантажувати раніше покладеного терміну, бактерії не будуть встигати компенсувати втрати у чисельності і продуктивність їх колоній впаде.

Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходівПри надмірно тривалій витримці продуктивність також знижується із-за нестачі поживних речовин.

У середньому оптимальний час бродіння становить:

  • для психрофильного режиму: 30 – 40 діб або більше;
  • для мезофильного: 10 – 20 діб;
  • для термофільного: 5 – 10 діб.

Кислотно-лужний баланс

Найбільша продуктивність спостерігається при значеннях рН від 6,5 до 8,5 (залежить від сировини).

Співвідношення вуглецю і азоту

Оптимальне значення знову ж таки залежить від сировини. Вуглецю повинно бути раз в 10 – 20 більше, ніж азоту.

Порівняння біогазу з більш традиційними видами палива

До сильних сторін даної технології відносять наступне:

  • Сировина, що використовується для отримання біогазу, є невичерпним ресурсом і обходиться безкоштовно.
  • Біогазова енергетика не прив’язана до певного місця – сировина для установки знайдеться в будь-якому регіоні.
  • Широка сфера застосування: біогаз може виступати в ролі джерела тепла, електроенергії та моторного палива.
  • Вартості будівництва (3 – 4 тис. євро на кожен кВт потужності) біогазові установки знаходяться між атомними (5 тис. євро на 1 кВт) та вугільними (2 тис. євро на 1 кВт) станціями.

    Установка для отримання біогазу

    На практиці доведено: чим більше потужність установки, тим дешевше обходиться виробляється з її допомогою енергія. Також рентабельність залежить від виду використовуваного сировини.

    Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходів

    Схема організації виробництва біогазу в домашніх умовах

    При спорудженні газогенератора потужністю понад 10 МВт, що працює на харчових відходах, доведеться витратити близько 2 тис. євро на кожен кВт потужності; в той же час установка з потужністю до 1 МВт, що використовує в якості сировини коров’ячий гній, обійдеться в 7 тис. євро на 1 кВт.

    Конструкція типовою біогазової установки

    Агрегат складається з декількох технологічних вузлів.

    Реактор

    Являє собою оббиту теплоізоляцією цілісну залізобетонну ємність з декількома технологічними отворами. Реактор повинен герметично закриватися, щоб повітря не потрапляло в його внутрішній простір.

    Система подачі біомаси

    Для завантаження сировини установка оснащується бункером. Відходи подаються сюди вручну або за допомогою транспортера.

    Також до реактора підводиться труба з гарячою водою.

    Мішалки

    Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходівЛопатки для перемішування закріплені на вертикальному валу, хвостовик якого виходить назовні через ущільнену отвір в кришці реактора.

    Пристрій приводиться в рух електродвигуном за допомогою зубчастого редуктора.

    Включення електродвигуна може проводитися вручну або автоматично.

    Автоматизована система підігріву

    Обігрів встановлюється в нижній частині реактора. Теплоносієм можуть служити вода або електрика. Включення нагрівальних елементів здійснюється термостатом, налаштованим на певну температуру.

    Газгольдер

    Це ємність, у яку надходить утворюється в реакторі біогаз.

    Сепаратор

    Як було сказано вище, біогаз являє собою суміш різних газів. Сепаратор дозволяє відокремити метан від домішок для подальшої подачі до споживача.

    Найпростіша біогазова установка своїми руками для дому

    Саморобний биогазогенератор, звичайно, поступається за характеристиками дорогим установок заводського виготовлення, але натомість вимагає значно менших початкових витрат.

    Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходівДля його споруди знадобляться:

    • залізобетонні кільця;
    • сталевий бункер;
    • масивна кришка із сталі або залізобетону (відомий випадок, коли в якості кришки був застосований важкий дзвін);
    • трубопроводи для подачі води і відведення готового продукту.

    Об’єм реактора повинен перевищувати обсяг завантаження в 1,5 рази.

    Схема установки

    У найпростішому виконанні газогенератор не оснащується підігрівом і пристроєм перемішування. Роботи з будівництва установки ведуться в такій послідовності:

  • Викопується котлован достатніх розмірів, дно якого бетонується.
  • В котлован опускають одне за іншим декілька ж/б кілець, формуючи з них циліндричний резервуар. Всі стики слід герметизувати бітумною мастикою.
  • Бетонна ємність обклеюється теплоізоляцією і гідроізоляцією, після чого приступають до засипання котловану.
  • Зверху на реактор укладається кришка щільно закривається завантажувальним люком. В ході бродіння сировини в реакторі утвориться високий тиск, тому кришку для надійності можна закріпити тросами. Не буде зайвим встановити в ній запобіжний клапан з противагою у вигляді гирі.
  • До завантажувального люка необхідно приєднати бункер.
  • Залишається підключити до реактора трубопроводи. При цьому на лінії відведення готового продукту повинен бути встановлений гідрозатвор.
  • Біомаса готується наступним чином:

    • Слід взяти 3 частини коров’ячого гною і 7 частин згнилих рослинних залишків гички овочевих культур, листя, очисток і т. д.
    • Отриману суміш необхідно розбавити водою, піднявши тим самим її вологість до 60% — 70%.

    З метою збільшення продуктивності можна застосувати більш досконалу схему установки, що включає водяний підігрів. У ролі теплогенератора буде виступати водогрійний котел, який працює на вырабатываемом установкою паливі.

    Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходів

    Біогазова установка своїми руками — креслення

    При завантаженні сировина досить прогріти до 35 градусів, після чого його температура в результаті бродіння підніметься до 70 градусів.

    Як показала практика, 5-тонна завантаження біомаси дозволяє протягом 6-ти місяців отримувати щодня в середньому близько 40 куб. м газоподібного палива.

    Відео на тему

    Сподобалася стаття? Поділитися з друзями: