Биогаз установка переработки навоза

Вот почему так ценен навоз: технология производства биогаза

Многие фермерские хозяйства сталкиваются с проблемой утилизации навоза, требующей немалых затрат. Чтобы обернуть это в свою пользу, нужно использовать навоз для получения биогаза. Современные технологии позволят получить и использовать в качестве топлива биогаз из навоза.

Как из органики образуется биогаз

Биогаз не имеет цвета и запаха, это летучее вещество на 70 % состоит из метана. Если сравнивать его с природным газом, то качественные показатели биогаза очень близки.

Одним из главных преимуществ является хорошая теплотворная способность. Выделение тепла 1 куб. м биогаза равно количеству выделяемого тепла при сгорании 1,5 кг угля.

Благодаря анаэробным бактериям, которые способствуют разложению органического сырья, и получается биогаз. Этим сырьем могут быть отходы крупного рогатого скота, свиней, птиц, растений.

Самое высокое содержание метана в курином помете в сочетании с травой и листьями. На втором месте свиной навоз с органическими добавками, тройку замыкает куриный помет и бумажная масса.

Чтобы активировать процесс, создаются благоприятные условия для жизнедеятельности бактерий. Такие условия должны быть приближены к естественным, как в желудке животного, где нет кислорода и тепло.

Создав такие условия, можно превратить навозную массу в ценное удобрение и экологическое топливо.

Получить биогаз можно с помощью герметичного редактора, куда не будет поступать воздух. В таких условиях навозная масса будет бродить и разлагаться на метан, углекислый газ и другие газообразные вещества.

Биогаз из навоза можно получить с помощью герметичного редактора

Образовавшийся в результате газ поднимается к верху установки, после чего его выкачивают. Внизу остается органическое удобрение высокого качества со всеми ценными веществами, но без патогенных микроорганизмов.

Немаловажный фактор при получении биогаза – соблюдение определенного температурного режима. Активация бактерий, которые принимают участие в процессе, происходит при температуре не ниже +30° С.

В навозе имеются мезофильные и термофильные бактерии. Для жизнедеятельности мезофильных бактерий требуется температура от +30° до +40° С. Чтобы поддерживать размножение термофильных бактерий, температура должна быть от +50° до +60° С.

Состав смеси и тип установки являются главными определяющими времени переработки сырья. При использовании установки первого типа, процесс длится от 12 до 30 суток.

В данном случае вырабатывается 2 л биотоплива на 1 л полезной площади реактора. Второй тип установки более дорогостоящий, но при его использовании выработка конечного продукта происходит в течение 72 часов и превышает по количеству в 2 раза.

Хотя термофильные установки намного эффективнее, но для поддержания высокой температуры в реакторе потребуются большие расходы. Из-за этого, большая часть фермеров предпочитают мезофильную установку.

Плюсы и сфера применения биогаза

Биогаз из навоза является перспективным источником возобновляемой энергии. Просматривается экологическая, экономическая и энергетическая выгода.

В Российской Федерации биогазовые установки пока не нашли массового применения, в то время как европейские страны с каждым годом все больше развивают эту отрасль.

Выделяют главные преимущества:

• эффективная и экологическая сырьевая переработка;
• предотвращение эрозии почвы;
• получение на выходе полезных веществ, которые пригодятся в сельском хозяйстве;
• доступность сырья в сельской местности;
• беспрерывное пополнение сырьевой базы;
• получение дополнительного источника энергии.

На фермерских угодьях всегда остро стоит вопрос об утилизации отходов. Больше всего этот вопрос волнует у тех, кто имеет большое хозяйство.

Ни одна установка по утилизации мусора не может превзойти биогазовую. Такая установка не просто утилизирует мусор, но и использует его для получения чистого и высокоэффективного удобрения, производит биологическое топливо и энергию.

Наибольшей популярностью биогазовые установки пользуются среди жителей сельской местности. Также их можно использовать и в городе.

Работа устройства для получения биогаза

Основной принцип работы установки по производству биогаза – брожение. В результате полученный биогаз, используется, как и природный. К примеру, с его помощью можно обогреть помещение или выработать электроэнергию.

Таким газом можно заправить автомобиль, естественно, сначала его потребуется сжать.

Сам процесс выработки биогаза в биогазовой установке происходит в несколько этапов. На первом этапе загружается сырье. Для обеспечения максимальной эффективности, придерживаются определенной влажности сырья. Наилучший вариант – использование функции добавления воды.

После загрузки сырья в емкость, из расчета 1 к 8 к сырьевой базе добавляют воду и включают насос, с помощью которого все тщательно перемешивается и становится однородным.

Процесс выработки биогаза из навоза

Далее сырьевая масса, попадает в биореактор, при этом, продолжая перемешиваться. Перемешивание автоматически отключится после полной выгрузки сырья из емкости.

Однородная, смешанная с водой биомасса, попадает в биореактор через открывающийся технологический люк. Такой же герметичный люк имеется и в верхней части биореактора. На нем расположены приборы, отслеживающие уровень биомассы, измеряющие давление биогаза и осуществляющие его отбор.

Чтобы не случился разрыв емкости, специальный компресс автоматически может включаться или выключаться при повышении давления. Также компрессор способствует откачке газа из биореактора в газгольдер.

Биореактор также оснащен нагревательным элементом, который поддерживает нужную для брожения температуру.

Затем биомасса попадает во вторую часть биореактора, где проходит химическая реакция. Все процессы происходят с постоянным перемешиванием биомассы, что исключает возможность образования плавающей корки, которая препятствует выходу биогаза. После того как биомасса окончательно перебродила, она попадает в выгрузочный сектор, где отделяется жидкое удобрение и остатки газа.

Как достичь максимальной эффективности биогенератора

Чтобы добиться максимальной эффективности работы биогенератора, брожение органической смеси должно быть равномерным. Субстрат должен постоянно двигаться, так удастся получить максимум газа.

Благодаря мешалкам погружного или наклонного вида, которые оборудованы электроприводом, обеспечивается постоянное перемешивание биомассы. Эти мешалки расположены вверху или сбоку типового реактора.

В кустарных установках используется механическое устройство перемешивания по типу бытового миксера. Он может быть ручным или работать от электропривода.

Самое главное условие для эффективной добычи биогаза – соблюдение температурного режима. Обогрев может осуществляться:

• с помощью автоматизированных систем подогрева. Они используются в стационарных установках. Если температура в реакторе падает ниже заданной, система автоматически включается. При достижении нужной температуры система самостоятельно отключается;
• с помощью газовых котлов – осуществляется прямой нагрев с использованием электроотопительных приборов или встроенных нагревательных элементов.

Слой стекловаты может стать отличным каркасом для реактора. Для теплоизоляции также подойдут пенополистирол. Эти материалы помогут уменьшить потери тепла.

Биогазовая установка

Перед тем, как начать делать биогазовую установку, следует провести расчеты. Когда скота не много, то лучше отдать предпочтение самой простой установке. Ее не так уж сложно сделать собственными руками.

Для крупного сельскохозяйственного объекта подойдет промышленная автоматизированная биогазовая установка. Чтобы ее сделать, нужно привлечь специалистов для разработки проекта и монтажа установки.

На сегодняшний день существует много компаний, предлагающих готовый вариант биогазовой установки, или разработку индивидуального проекта. Некоторые в целях экономии объединяются, покупая одну установку на несколько хозяйств.

Перед постройкой даже небольшой биогазовой установки потребуется собрать документацию:

• технологическая схема;
• пройти пожарную и газовую инспекцию;
• разрешение от санэпидемстанции;
• план размещения оборудования и вентиляции.

При желании и возможностях, можно соорудить оборудование для производства биогаза самостоятельно. В качестве основы подойдет устройство, выпущенное промышленностью.

Строительство сооружения для добычи биогаза под землей

В домашних условиях можно соорудить простейшую установку для добычи биогаза, минимизируя при этом затраты. Самый подходящий вариант – подземная установка.

Строительство сооружения для добычи биогаза из навоза под землей

Для начала нужно вырыть яму, чтобы залить ее основание и стены применяют армированный керамзитобетон. Затем необходимо вывести входной и выходной проход с противоположных сторон камеры. Чтобы производить подачу биомассы и откачку отработанной массы, в проходы вставляются наклонные трубы.

Выходную наклонную трубу располагают практически у дна бункера. Для откачки отходов производится монтаж конца этой трубы в компенсирующую емкость. Эта емкость должна быть прямоугольной формы, а диаметр самой трубы 70 мм.

Труба диаметром 25-35 см, с помощью которой осуществляется подача субстрата, монтируется в 50 см от дна. Ее верхняя часть входит в отсек, где осуществляется прием сырья.

Не стоит забывать и о герметичности реактора. Во избежание попадания воздуха, производится битумная гидроизоляция.

Для изготовления верхней части бункера (газгольдера) используют металлические листы или кровельное железо. Обычно, газгольдер купольной или конусной формы.

В завершении, не будет лишним осуществить кирпичную кладку установки. Далее производится обивка стальной сеткой и штукатурка.

Верхушку газгольдера можно оборудовать герметичным люком. Затем вывести газоотводную трубу, которая проходит через гидрозатвор. Далее производится установка клапана, с помощью которого осуществляется сброс давления.

Дренажная система (принцип барботажа) устанавливается для перемешивания биомассы. Для ее оборудования потребуется закрепить пластиковые трубы в вертикальном положении. Верхний край этих труб должен находиться выше слоя субстрата. Затем в трубах нужно сделать много дырок.

Из-за давления газ будет опускаться и подниматься. Благодаря подъему газа вверх, пузырьками газа будет осуществляться перемешивание биомассы.

При нежелании самостоятельно делать бетонную конструкцию, можно приобрести готовую из поливинилхлорида. Далее необходимо позаботиться об обеспечении теплоизоляции установки. Самый подходящий для этих целей материал – пенополистирол.

Днище ямы (10 см) заливается армированным бетоном. При объеме реактора менее чем 3*3 м, допускается использование ПВХ резервуаров.

Там наглядно показаны этапы производства биогаза из навоза.

Хотя на государственном уровне добыча газа из органического сырья пока не нашла широкого использования, все же, среди простых фермеров с каждым годом появляется все больше поклонников устройств для получения биогаза.

Возможно уже спустя несколько лет, производство биогаза выйдет на новый уровень и заинтересует большую аудиторию граждан. Благодаря переработке навоза в биогаз можно не только получать полезные удобрения и заправить автомобиль, но и построить выгодный бизнес, без вреда для экологии.

Нефтяные ресурсы не бесконечны, а значит, в будущем люди, так или иначе, обратят свое внимание на добычу биогаза и придут к тому, чтобы сделать такое производство массовым.

Источник

Производство биогаза из отходов животноводства

Ежегодно даже вокруг небольших животноводческих хозяйств скапливается навоз. Руководителям сельскохозяйственных предприятий приходится тратить время и деньги на организацию вывоза и утилизации отходов жизнедеятельности животных. Современный подход к проблеме позволит запустить производство биогаза из отходов животноводства. В результате ферма, потратившаяся на закупку необходимого оборудования, уже скоро окупит затраты и начнёт получать дополнительную прибыль. Помимо положительного экономического фактора есть ещё более важный экологический фактор. Вредные газы, выделяемые фекалиями домашней птицы и крупного рогатого скота, а также опасные быстро размножающиеся микроорганизмы перестанут загрязнять и отравлять окружающую среду.

Почему нужно перерабатывать навоз?

Ещё в конце XVIII века проводились исследования, направленные на извлечение биологического топлива из различных природных источников, в том числе и навоза.

Первая биоэнергетическая установка в СССР появилась в 40-х гг. XX столетия. Тогда экология была в порядке, потому предпочтение отдавалось более эффективным технологиям. В XXI веке получение биогаза из навоза особенно актуально. Необходимость развивать данную отрасль вызвана резким ухудшением экологической ситуации на планете.

Важно: Использование альтернативных источников тепла и энергии позволяет экономить значительные суммы, которые ранее уходили на оплату отопления и электроэнергии.

Из органических отходов получают удобрения для растениеводства. Фермерам следует придерживаться специальных технологий. Качественное удобрение можно получить только при условии создания необходимого температурного режима. Если же технологии не соблюдаются, и навоз аккумулируется в естественным образом гниющих и разлагающихся кучах, из него выделяются:

Потеря первых 2-х веществ заметно снижает качество получаемого удобрения. Метан, выделяемый в атмосферу, вредит экологии.

Производство биогаза – экологическая ценность

Если из отходов жизнедеятельности животных делают биогаз, решается сразу несколько проблем:

• снижается уровень загрязнения воздуха, почвы и воды;
• отпадает необходимость в выделении больших площадей для складирования навоза;
• производится экологичный биогаз;
• предприятие получает дополнительную финансовую выгоду.

Всё больше руководителей фермерских хозяйств понимают, что старый подход к ведению хозяйства давно отжил своё. На смену халатному пренебрежению к ресурсам пришло продуманное потребление. Навоз – это ценнейший материал, который при разумном использовании может поднять бизнес на новый уровень.

Питательные отходы производства биологического газа можно использовать в качестве удобрения.

Организация производства биогаза из навоза, органики

Преимущество описываемого вида деятельности в том, что производство биогаза может быть налажено в различных объёмах. Промышленность выпускает установки как для крупных ферм, так и для небольших домашних хозяйств. Рентабельность запуска процесса обусловлена тем, что в мире и непосредственно в России постоянно растут цены на газ и электричество. Данный фактор подстёгивает развитие сферы использования альтернативных источников энергии.

Что представляет собой биогаз?

По своим характеристикам биогаз, получаемый из навоза, близок к газу природному. Он не имеет цвета и запаха и обладает большой теплотворной способностью – сжигание 1м3 биогаза будет таким же эффективным, как сжигание полутора кг угля.

70% биогаза – это метан, который крайне негативно влияет на экологию и будет оказывать обратное действие, если заставить его служить на благо обществу.

Навоз перерабатывается в топливо, благодаря деятельности анаэробных бактерий. Микроорганизмы разлагают органику. Цель производства биогаза состоит в создании благоприятных условий для развития этих бактерий. Им нужно:

Это среда характерная для желудков животных. Благодаря бактериям зловонный навоз, который для большинства хозяйств всё ещё проблема, превращается в чистое энергоёмкое топливо и экологичное удобрение.

Принцип работы установок, производящих биогаз

Установка для получения энергоресурса из органики имеет простейшее строение. Всё, что требуется, это реактор с перекрытым доступом для кислорода. Внутри реактора будет бродить навоз и в процессе брожения разлагаться и производить:

• метан – около 70%;
• углекислый газ – около 30%;
• другие летучие вещества – около 1-25%.

Газы откачиваются. На дне оседает остаток, который являет собой питательное удобрение для растительности, сохранившее все ценные вещества – фосфор и азот, аккумулирующиеся в фекалиях животных. Большинство патогенов в процессе переработки уничтожаются.

Чтобы анаэробные бактерии работали с максимальной эффективностью, необходимо поддерживать в реакторе температуру не менее 30°C. В таких условиях начинают развиваться мезофильные бактерии. При температуре +50°C начинают размножаться термофильные бактерии.

От того, какая температура установлена в реакторе, зависит скорость переработки его содержимого и эффективность процесса.

Мезофильные бактерии и эффективность

Если процесс основан на деятельности мезофильных бактерий, то есть внутри реактора поддерживается температура от 30°C и выше, процесс превращения фекалий в топливо будет длиться от 12 суток до месяца.

С каждого литра полезной площади будет выработано 2 л энергетического ресурса.

Термофильные бактерии и эффективность

Если внутри установки будет соблюдаться температурны й режим от +50°C, процесс ускорится. Требуемый материал можно будет получить всего за 3 суток. Вырастет и количество получаемого продукта – с одного литра площади будет получено 4,5 л биогаза, что на 2,5 л больше.

Несмотря на более высокую эффективность работы термофильных бактерий, реакторы для их размножения используются реже, так как такие устройства требуют больших трат на электроэнергию.

Мезофильные установки более дешёвые в обслуживании и содержании, потому многие фермеры останавливают свой выбор на них.

Комплектация установок для производства биогаза

Установка простейшего типа состоит из 6 составляющих:

• биореактор, в котором находится разлагающееся сырьё;
• работающая в автоматическом режиме система подачи сырья;
• смеситель, регулярно перемешивающий содержимое реактора;
• оборудование, обеспечивающее поддержание нужной температуры;
• газгольдер, аккумулирующий получаемые газы;
• приёмник для нелетучих отходов.

Устройство называется метантенк. Его можно приобрести в готовом виде или сконструировать самостоятельно из топливных цистерн на 50 куб. м. Главное, чтобы ёмкость была герметичной.

Покупные метантенки легко разбираются и могут перевозиться с места на место.

Важно: При выборе материала, из которого будет изготовлен биореактор, следует учитывать, что в биогазе, в отличие от природного газа, присутствуют сернокислые испарения.

Этапы получения биогаза из органики

Процесс перевоплощения отходов жизнедеятельности животных в биологический газ состоит из 4-х этапов:

1. Бактерии занимаются переработкой высокомолекулярных соединений, делая их низкомолекулярными. Полимеры трансформируются в мономеры. Это небыстрый процесс. Скорость его протекания зависит от кислотно-щелочного баланса, установившегося внутри реактора.
2. Происходит образование кислот. Часть молекул попадает в клетки анаэробных бактерий, где продолжается процесс разложения. На первом этапе вырабатываются карбоновые кислоты и такие газы – углекислый, аммиак, сероводород.
3. Происходит образование веществ, которые необходимы для появления метана: уксусная кислота, двуокись углерода и углерод.
4. Образуется метан, а также побочные продукты: вода и углекислый газ.

В полученном из навоза биогазе содержится много водяных паров. Они не дадут ему гореть. Чтобы использовать ресурс для получения энергии, его нужно очистить от жидкости. Для этого субстанцию пропускают через гидрозатвор. Прежде чем попасть к потребителю, сырьё проходит по трубе в специальную ёмкость, содержащую воду, где очищается и доводится до готовности к применению.

Факторы, которые влияют на протекание процесса брожения

Помимо уже названных главных факторов – температуры и герметичности, есть и другие условия, способные оказывать влияние на происходящее внутри реактора брожение. Это:

• влажность;
• как часто поступает субстрат;
• площадь поверхности частиц перерабатываемого сырья;
• соотношение C:N:P;
• уровень pH;
• наличие замедляющих веществ;
• присутствие стимулирующих добавок.

Чем мощнее производство, тем короче срок его окупаемости. В небольших хозяйствах переход на переработку навоза окупается в течение 5 лет.

Сколько примерно можно получить энергетического сырья?

Если ориентироваться на одну корову, животное в среднем даст за сутки 40 кг навоза. Из этого количества можно выработать 1,5 м3 газа, что равняется 3 кВт/ч электроэнергии.

Технология производства биогаза в домашних условиях

Преимущество описываемой технологии в том, что хозяин решает, каких масштабов достигнет его производство. Описываемый выше принцип получения энергии позволит обеспечить теплом и электроэнергией как одно помещение, так и гигантское предприятие. Всё зависит от объёмов. Описываемый принцип подходит для применения в домашних условиях.

При малых производствах отходы измельчаются в специальных ёмкостях. После измельчения в сосуды заливается вода. Сырьё должно иметь влажность около 90%. Далее массу перемещают в приёмный отсек реактора. Дальнейший процесс идёт по описанной выше схеме.

Важно: В основе удобрения, получаемого при переработке навоза, лежит гумус.

Преимущества биогазовых технологий

Продвижение и развитие технологий производства биогаза из навоза имеет массу преимуществ, которые уже неоднократно подтверждены международной практикой:

1. Навоз является возобновляемым источником энергии. Биомасса производится всеми видами животных, в том числе и человеком.
2. Возможность использовать любое биологическое сырьё. Биогазовые установки можно строить в местах скопления ферм и промышленных отраслей, которые технически связаны с животноводством.
3. Формируется новая рыночная цепочка, что создаёт новые рабочие места – перевозчиков сырья, персонал, работающий с установкой и т. д.
4. Универсальность путей применения биогаза. Из него можно получать как электрическую, так и тепловую энергию, как в месте его получения, так и на других объектах, которые подключены к газотранспортным сетям. Также из биогаза можно получать моторное топливо для транспортных средств.
5. Процессу характерен позитивный агротехнический эффект, выражающийся в улучшении почвенной структуры. Питательные органические вещества, выпадающие в осадок, рассеиваются по полям, что приводит к регенерации грунта и повышению его плодородия. Продукция, выращенная на таких полях, более конкурентоспособна, так как это чистый экологичный продукт, неспособный навредить здоровью.
6. Обеспечение стабильности производства и подачи электрической энергии. С помощью производных навоза можно перекрыть пиковые нагрузки сетей, как традиционных электростанций, так и нестабильных ВИЭ – электростанций, использующих энергию солнца и ветра.
7. Поворот в сторону очищения планеты от загрязнений. Метан, ранее вредивший планете, помогает решать насущные энергетические задачи.
8. Благодаря навозу снижается использование невозобновляемых источников энергии.

Заключение

Благодаря новым технологиям, позволяющим превращать навоз в источник энергии и ценнейшее удобрение, человечество получило возможность исправить сделанные ранее ошибки и защитить свой дом, планету Земля, от надвигающейся экологической катастрофы. Из мусора навоз превратился в ценнейшее сырьё, за которым будущее энергетики.

Источник