Фермерські господарства щорічно стикаються із проблемою утилізації гною. У нікуди йдуть чималі кошти, які потрібні для організації його вивезення та поховання. Але є спосіб, що дозволяє не тільки заощадити свої гроші, а й змусити служити собі на благо цей природний продукт.
Обережні господарі вже давно застосовують на практиці екотехнологію, що дозволяє отримати біогаз з гною та використовувати результат як паливо.
Тому в нашому матеріалі йтиметься про технологію отримання біогазу, також ми розповімо про те, як спорудити біоенергетичну установку.
Визначення необхідного обсягу
Об'єм реактора визначається виходячи з добової кількості гною, що виробляється у господарстві. Також необхідно враховувати тип сировини, температурний режим та час бродіння. Щоб установка повноцінно працювала, ємність заповнюється на 85-90% обсягу, щонайменше 10% має залишатися вільним для виходу газу.
Процес розкладання органіки в мезофільному встановленні при середній температурі 35 градусів триває від 12 діб, після чого ферментовані залишки витягуються, і реактор заповнюється новою порцією субстрату. Оскільки перед відправкою в реактор відходи розбавляються водою до 90%, кількість рідини також потрібно враховувати при визначенні добової завантаження.
Виходячи з наведених показників, обсяг реактора дорівнюватиме добовій кількості підготовленого субстрату (гною з водою) помноженому на 12 (час необхідний для розкладання біомаси) і збільшеному на 10% (вільний обсяг ємності).
Будівництво підземної споруди
Тепер поговоримо про найпростішу установку, що дозволяє отримати з найменшими витратами. Розглянемо будівництво підземної системи. Щоб її виготовити потрібно вирити яму, її основу та стіни заливаються армованим керамзитобетоном.
З протилежних сторін камери виводяться вхідний та вихідний отвори, куди монтуються похилі труби для подачі субстрату та відкачування відпрацьованої маси.
Вихідна труба діаметром приблизно 7 см повинна бути практично біля самого дна бункера, інший її кінець монтується в компенсуючу ємність прямокутної форми, в яку будуть відкачуватися відходи. Трубопровід для подачі субстрату розташовується приблизно на відстані 50 см від дна та має діаметр 25-35 см. Верхня частина труби входить у відсік для прийому сировини.
Реактор має бути повністю герметичним. Щоб унеможливити влучення повітря, ємність необхідно покрити шаром бітумної гідроізоляції.
Верхня частина бункера - газгольдер, що має купольну або конусну форму. Він виготовляється із металевих листів або покрівельного заліза. Можна також конструкцію завершити цегляною кладкою, яка оббивається сталевою сіткою і штукатуриться. Зверху газгольдер потрібно зробити герметичний люк, вивести газову трубу, що проходить через гідрозатвор і встановити клапан для скидання тиску газу.
Для перемішування субстрату можна обладнати установку дренажною системою, що діє за принципом барботажу. Для цього всередині конструкції вертикально закріпіть пластикові труби, щоб їх верхній край був вище за шар субстрату. Виконайте в них безліч отворів. Газ під тиском опускатиметься вниз, а піднімаючись вгору, бульбашки газу перемішатимуть біомасу, що знаходиться в ємності.
Якщо ви не бажаєте займатися будівництвом бетонного бункера, можна придбати готову ємність із ПВХ. Для збереження тепла її потрібно обкласти навколо шаром теплоізоляції – пінополістиролом. Дно ями заливається армованим бетоном шаром 10 см. Резервуари з полівінілхлориду можна використовувати, якщо об'єм реактора не перевищує 3 м3.
Висновки та корисне відео на тему
Як зробити найпростішу установку із звичайної бочки, ви дізнаєтесь, якщо подивіться відео:
Найпростіший реактор можна зробити за кілька днів своїми руками за допомогою підручних засобів. Якщо господарство велике, то краще купити готову установку або звернутися до фахівців.
Власникам приватних будинків, розташованих у регіонах з обмеженим доступом до традиційних видів палива, слід обов'язково звернути увагу на сучасні біогазові установки. Подібні агрегати дозволяють отримувати біогаз із різноманітних органічних відходів та використовувати його для особистих потреб, у тому числі й обігріву житлових приміщень.
Газ можна отримувати практично з будь-якої біомаси – відходів тваринницької промисловості, харчового виробництва, сільського господарства, листя тощо. При цьому спорудити подібну установку можна своїми руками.
Механізм дії біогазових установок
Для отримання біогазу підходить як однорідна сировина, так і суміші різноманітної біомаси. Біогазова установка – це об'ємна герметична споруда, оснащена пристосуваннями для подачі сировини, підігріву біомаси, перемішування компонентів, відведення отриманого біогазу в газовий колектор і, звичайно, захисту конструкції.
У реакторі під впливом анаеробних бактерій здійснюється швидке розкладання біомаси. У процесі бродіння органічної сировини виділяється біогаз. Приблизно 70% складу такого газу представлено метаном, частина – вуглекислим газом.
Біогаз характеризується чудовими показниками теплотворної здатності, у нього немає вираженого запаху та кольору. За своїми властивостями біогаз практично ні в чому не поступається традиційнішому природному газу.
У найрозвиненіших країнах використовують додаткові установки для очищення біогазу від вуглекислого газу. За бажання ви зможете купити таку ж установку та отримувати чистий біометан.
Біогазові установки на силосі. 1 Силосні ями. 2 Система завантаження біомаси. 3 Реактор. 4 Реактор дображивания. 5 Субстратер. 6 Система опалення. 7 Силова установка. 8 Система автоматики та контролю. 9 Система газопроводів
В середньому одна корова або інша тварина вагою в півтонни здатна за добу зробити кількість гною, достатню для отримання приблизно 1,5 м3 біогазу. Добовий гній однієї середньої свині можна переробити в 0,2 м3 біогазу, а кролика чи курки – в 0,01-0,02 м3 палива.
Для порівняння: 1 м3 біогазу з гною дає приблизно стільки ж теплової енергії, як 3,5 кг дров, 1-2 кг вугілля, 9-10 кВт/год електрики.
Найпростіший рецепт суміші для отримання біогазу включає наступні компоненти:
- коров'ячий гній - близько 1500 кг;
- згнило листя або інші органічні відходи - 3500 кг;
- вода - 65-75% від загальної маси попередніх компонентів. Попередньо воду потрібно підігріти приблизно до 35 градусів.
Такої кількості біомаси буде достатньо для отримання біогазу на півроку експлуатації з помірною витратою. У середньому біогаз починає виділятися через 1,5-2 тижні після завантаження суміші в установку.
Газ можна використовувати для обігріву будинку та різноманітних господарських та побутових будівель.
Конструкція типової біогазової установки
Біогазова установка
Основними компонентами повноцінної біогазової системи є:
- реактор;
- система подачі перегною;
- мішалки;
- біомаси;
- газгольдер;
- сепаратор;
- захисна частина
Побутова установка матиме дещо спрощену конструкцію, проте для повноти сприйняття вам пропонується ознайомитися з описом усіх перерахованих елементів.
Біогазові установки
Реактор
Ця частина установки зазвичай збирається з нержавіючої сталі або бетону. Зовні реактор схожий на велику герметичну ємність, зверху якої встановлено купол, що зазвичай має кулясту форму.
Нині найбільшої популярності користуються реактори з розбірної конструкції, виконані із застосуванням інноваційних технологій. Такий реактор можна легко зібрати своїми руками з мінімальними тимчасовими витратами. У разі потреби він так само легко розбирається і перевозиться в інше місце.
Сталь зручна тим, що можна без зайвих зусиль створювати отвори для підключення інших елементів системи. Бетон ж перевершує сталь за показниками міцності та довговічності.
Система подачі біомаси
Ця частина установки включає в свій склад бункер для прийому відходів, підвідний трубопровід для подачі води та шнековий насос, призначений для відправки перегною в реактор.
Для завантаження сухого компонента бункер використовується фронтальний навантажувач. У домашніх умовах із цим завданням можна впоратися без навантажувача, використовуючи різні підручні засоби, наприклад, лопати.
У бункері відбувається зволоження суміші до напіврідкого стану. Після досягнення потрібного рівня зволоження шнек переводить напіврідку масу нижній відсік реактора.
Мішалки
Бродіння перегною в реакторі має відбуватися рівномірно. Це одна з найголовніших умов забезпечення інтенсивного виділення біогазу із суміші. Саме для досягнення максимально рівномірного процесу бродіння суміші конструкція типової біогазової установки включає до свого складу мішалки з електроприводами.
Існують мішалки занурювального та похилого типу. Занурювальні механізми можуть опускатися в біомасу на необхідну глибину для забезпечення інтенсивного та рівномірного перемішування субстрату. Зазвичай такі мішалки розміщуються на щоглі.
Монтаж похилих мішалок виконується на бічних поверхнях реактора. За обертання гвинта у ферментаторі відповідає електродвигун.
Автоматизована система підігріву
Для успішного отримання біогазу температура всередині системи повинна підтримуватись на рівні +35-40 градусів. Для цього до конструкції включаються автоматизовані системи підігріву.
Джерелом тепла в даному випадку є водогрійний котел, в окремих ситуаціях застосовуються електричні опалювальні агрегати.
Газгольдер
Газгольдер
У цьому вся елементі конструкції збирається біогаз. Найчастіше газгольдер розміщують на даху реактора.
Виробництво сучасних газгольдерів зазвичай виконується із застосуванням полівінілхлориду – матеріалу, стійкого до сонячного світла та різноманітних несприятливих природних явищ.
Газгольдер
У деяких ситуаціях замість звичайного газгольдер застосовують спеціальні мішки. Також ці пристрої дозволяють тимчасово збільшити обсяг запасу отриманого біогазу.
Для виготовлення газгольдер-мішків застосовується спеціальний полівінілхлорид з еластичними властивостями, здатний роздмухуватися у міру збільшення об'єму біогазу.
Сепаратор
Сепаратор
Ця частина системи відповідає за сушіння відпрацьованого перегною та отримання при необхідності високоякісних добрив.
Найпростіший сепаратор складається із шнека та сепараторної камери. Камера виконана у формі сита. Це дозволяє розділяти біомасу на твердий компонент та рідку частину.
Пресо-шнековий сепаратор
Осушений перегній відправляється у відсік для відвантаження. Рідку частину система направляє назад у приймальну камеру. Тут рідина застосовується для зволоження нової вихідної сировини.
Найпростіша біогазова установка своїми руками
Біогазова установка для дому
Побутова біогазова установка матиме дещо спрощену конструкцію, але її виготовлення слід підходити з максимальною відповідальністю.
Перший крок. Вирийте яму. За своєю суттю біогазова установка є великою ямою із спеціальним оздобленням. Найвідповідальнішою і водночас складною частиною виготовлення аналізованої системи є правильна підготовка стінок біореактора та її основи.
Яма має бути герметичною. Закріпіть основу і стіни за допомогою пластику або бетону. Натомість ви можете придбати готові полімерні кільця з глухим дном. Такі пристрої дозволяють забезпечити необхідну герметичність системи. Матеріал зберігатиме свої початкові характеристики протягом довгих років, а при необхідності ви зможете легко замінити старе кільце новим.
Другий крок. Устаткуйте систему газового дренажу. Це позбавить вас необхідності купівлі та установки мішалок, завдяки чому витрати часу і коштів на складання установки істотно скоротяться.
Найпростіший варіант системи газового дренажу - вертикально закріплені каналізаційні труби з полівінілхлориду з безліччю отворів по корпусу.
Труби підбирайте такої довжини, щоб їх верхні краї трохи височіли над верхнім рівнем завантаженого перегною.
Третій крок. Накрийте зовнішній шар субстрату плівковою ізоляцією. Завдяки плівці будуть створюватися умови для накопичення біогазу під куполом в умовах незначного надлишкового тиску.
Четвертий крок. Встановіть купол і змонтуйте газовідвідну трубу в найвищій точці.
Споживання газу має бути регулярним. Інакше купол над ємністю з біомасою може просто вибухнути. Влітку газ утворюється інтенсивніше, ніж у зимовий період. Для вирішення останньої проблеми купіть та встановіть відповідні обігрівачі.
Порядок та умови успішного використання біогазової установки
Середній питомий вихід біогазу
Таким чином, самостійно зібрати просту біогазову установку нескладно. Однак для її успішної експлуатації ви повинні запам'ятати та дотримуватися кількох простих правил.
Одна з найважливіших вимог - у завантажуваній органічній масі не повинно бути ніяких речовин, здатних негативно вплинути на життєдіяльність анаеробних мікроорганізмів. До заборонених включень належать різного роду розчинники, антибактеріальні препарати та інші подібні речовини.
Ряд неорганічних речовин також може призвести до погіршення життєдіяльності бактерій. Тому забороняється, наприклад, розбавляти перегній водою, що залишилася після прання одягу або миття машини.
Пам'ятайте: біогазова установка є потенційно вибухонебезпечним агрегатом, тому дотримуйтесь усіх положень техніки безпеки, актуальної для експлуатації будь-якого газового обладнання.
Таким чином, навіть гній і в принципі практично все, чого раніше ви намагалися всіма силами позбавлятися, може стати в нагоді в господарстві. Потрібно лише правильно спорудити домашню біогазову установку, і вже дуже скоро у вашому будинку буде тепло. Виконуйте отримані рекомендації, і вам більше не доведеться витрачати колосальні суми на опалення.
Вдалої роботи!
Читайте також на нашому сайті статтю – гідропонна установка своїми руками.
Відео – Біогазова установка своїми руками
svoimi-rykami.ru
Біогазова установка власними силами
У статті про отримання біогазу наводилися теоретичні основи виробництва газу метану з біомаси за допомогою анаеробного зброджування.
Була пояснена роль бактерій у поетапному перетворенні органічних речовин з описом необхідних умов найбільш інтенсивного отримання біогазу. У цій статті будуть наведені практичні реалізації біогазових установок з описом деяких саморобних конструкцій.
Оскільки ціни на енергоносії зростають, і у багатьох власників тваринницьких ферм та малих господарств існують проблеми з утилізацією відходів, з'явилися у продажу промислові комплекси з виробництва біогазу та невеликі біогазові установки для приватного будинку. Користуючись пошуковими системами, користувач мережі Інтернет зможе легко знайти доступне готове рішення, щоб біогазова установка та ціна на неї відповідали запитам, вийти на зв'язок з постачальниками обладнання та домовитися про будівництво біогазового генератора у себе вдома або на господарстві.
Промисловий комплекс з виробництва біогазу
Біореактор – основа біогазової установки
Місткість, в якій відбувається анаеробне розкладання біомаси, називають біореактором, ферментатором або метантанком. Біореактори бувають повністю герметичними, з фіксованим або плаваючим куполом, що мають конструкцію водолазного дзвону. Дзвонові психрофільні (не вимагають підігріву) біореактори мають вигляд відкритого резервуара з рідкою біомасою, в яку занурена ємність у вигляді циліндра або дзвони, де збирається біогаз.
Біогаз, що зібрався, чинить тиск на циліндр, через що той піднімається над резервуаром. Таким чином, дзвін також виконує функцію газгольдера – тимчасового сховища газу, що утворився.
Біореактор з плаваючим куполом
Недоліком дзвонової конструкції біогазового реактора є неможливість перемішування субстрату та його підігріву у холодні періоди року. Також негативним фактором є сильний запах, і антисанітарія через відкриту поверхню частини субстрату.
До того ж, частина газу, що утворився, випарується в атмосферу, забруднюючи навколишнє середовище. Тому ці біореактори використовуються лише в кустарних біогазових установках у бідних країнах із спекотним кліматом.
Ще один приклад біореактора з плаваючим куполом
Задля запобігання забруднення навколишнього середовища та виключення неприємного запаху реактори біогазових установок для будинку та великих виробництв мають конструкцію з фіксованим куполом. Форма конструкції в процесі газоутворення великого значення не має, але при використанні циліндра з дахом у вигляді бані досягається значна економія будівельних матеріалів. Біореактори з фіксованим куполом забезпечуються патрубками для додавання нових порцій біомаси та відбору відпрацьованого субстрату.
Різновид біореактора з фіксованим куполом
Основні типи біогазових установок
Оскільки найбільш прийнятною є конструкція з фіксованим куполом, більшість готових рішень біореакторів мають даний тип. Залежно від способу завантаження біореактори мають різну конструкцію та поділяються на:
- Порційні, з разовим завантаженням усієї біомаси, і з наступним повним вивантаженням після відпрацювання сировини. Основним недоліком цього типу біореакторів є нерівномірність виділення газу протягом переробки субстрату;
- безперервним завантаженням та вивантаженням сировини, завдяки чому досягається рівномірне виділення біогазу. Завдяки конструкції біореактора під час завантаження та вивантаження не припиняється виробництво біогазу і не відбувається витоків, так як патрубки, за якими здійснюється додавання та видалення біомаси, виконані у вигляді гідрозатвора, що запобігає витіканню газу.
Приклад порційного біореактора
Порційні біогазові реактори можуть мати будь-яку конструкцію, що запобігає витоку газу. Так, наприклад, свого часу в Австралії були популярні канальні метантанки з еластичним склепінням, де невеликий надлишковий тиск всередині біореактора надувало міхур з міцного поліпропілену. При досягненні певного рівня тиску всередині біореактора включався компресор, що відкачує вироблений біогаз.
Канальні біореактори з еластичним газгольдером
Тип бродіння у цій біогазовій установці може бути мезофільним (зі слабким підігрівом). Через велику площу куполу, що роздується, канальні біореактори можуть встановлюватися тільки в опалюваних приміщеннях, або в регіонах зі спекотним кліматом. Перевагою конструкції є відсутність необхідності в проміжному ресивері, але великим недоліком є вразливість еластичного купола до механічних пошкоджень.
Великий канальний біореактор з еластичним газгольдером
Останнім часом набирають популярності порційні біореактори із сухою ферментацією гною без додавання води до субстрату. Оскільки в гною є своя вологість, її буде достатньо життєдіяльності організмів, хоча інтенсивність реакцій зменшиться.
Біореактори сухого типу мають вигляд герметичного гаража з дверима, що щільно закриваються. Біомаса завантажується в реактор за допомогою фронтального навантажувача і залишається в такому стані до завершення повного циклу газоутворення (приблизно півроку), при цьому не потрібно додавання субстрату та його перемішування.
Порційний біореактор із завантаженням через двері, що герметично закриваються.
Біогазова установка своїми руками
Слід зазначити, що більшість біореакторів, як правило, герметичною є лише зона газоутворення, а рідка біомаса на вході і виході перебуває під атмосферним тиском. Надлишковий тиск усередині біореактора витісняє частину рідкого субстрату в патрубки, через що рівень біомаси в них дещо вищий, ніж усередині ємності.
Червоними лініями на схемі вказана різниця рівнів у біореакторі та патрубках
Дані конструкції саморобних біореакторів є популярними серед народних майстрів, які самостійно виготовляють біогазові установки своїми руками для дому, що допускають багаторазове ручне завантаження та вивантаження субстрату. При виготовленні біореакторів своїми руками багато майстрів ставлять експерименти з повністю герметичними ємностями, застосовуючи як газгольдер кілька гумових камер від шин коліс великої автотехніки.
Малюнок газгольдера з тракторних камер
На відео нижче ентузіаст саморобного виробництва біогазу на прикладі бочок, заповнених пташиним послідом, доводить можливість реального одержання пального газу в домашніх умовах, переробляючи на корисне добриво відходи з пташника. Єдине, що можна додати до конструкції, описаної в цьому відео, так це те, що потрібно поставити манометр і запобіжний клапан на саморобний біореактор.
Розрахунки продуктивності біореактора
Кількість біогазу визначається масою та якістю використовуваної сировини. У мережі інтернет можна знайти таблиці, де зазначено кількість відходів, що виробляються різними тваринами, але господарям, яким доводиться щодня прибирати гній, дана теорія ні до чого, тому що вони завдяки своїй практиці знають кількість і масу майбутнього субстрату. Виходячи з наявності відновлюваних щодня запасів сировини, можна розрахувати необхідний обсяг біореактора та щоденне виробництво біогазу.
Таблиця отримання кількості гною від деяких тварин з приблизним розрахунком виходу біогазу
Після проведених розрахунків та затвердженої конструкції біореактора можна приступити до його будівництва. Матеріалом може бути залізобетонна ємність, залита у землі, або цегляна кладка, герметизована спеціальним покриттям, яким обробляють басейни.
Також можливе будівництво основної ємності домашньої біогазової установки із заліза, покритого антикорозійним матеріалом. Малі промислові біореактори часто роблять із хімічно стійких пластикових резервуарів великого обсягу.
Будівництво біореактора з цегляної кладки
У промислових біогазових установках застосовуються електронні системи контролю та різні реактиви для корекції хімічного складу субстрату та його рівня кислотності, а також додаються до біомаси спеціальні речовини – ензими та вітаміни, що стимулюють розмноження та життєдіяльність мікроорганізмів усередині біореактора. У процесі розвитку мікробіології створюються дедалі стійкіші і ефективні штами бактерій метаногенів, які можна придбати в які займаються виробництвом біогазу фірм.
З графіка видно, що із застосуванням ензимів максимальний вихід біогазу настає вдвічі швидше
Необхідність у відкачуванні та очищенні біогазу
Постійне вироблення газу в біореакторі будь-якої конструкції призводить до необхідності відкачування біогазу. Деякі примітивні біогазові установки можуть спалювати отриманий газ прямо в пальнику, встановленому неподалік, але нестабільність надлишкового тиску в біореакторі може призвести до зникнення полум'я з подальшим викидом отруйного газу. Застосування такої примітивної біогазової установки, підключеної до плити, категорично неприпустимо через можливість отруєння отруйними компонентами неочищеного біогазу.
Полум'я пальника при горінні біогазу має бути чистим, рівним та стабільним.
Тому практично будь-яка схема біогазової установки включає ємності для зберігання газу і систему його очищення. Як саморобний комплекс очищення можна застосувати водяний фільтр, і саморобну ємність, наповнену металевою стружкою, або придбати професійні системи фільтрації. Місткість для тимчасового зберігання біогазу може бути виконана з камер від автошин, з яких газ час від часу відкачується компресором стандартні пропанові балони для зберігання і подальшого вживання.
У деяких африканських країнах для зберігання та транспортування біогазу використовують надувні газгольдери у вигляді подушки
Як альтернативу обов'язковому застосуванню газгольдера можна сприймати вдосконалений біореактор із плаваючим куполом. Удосконалення полягає у додаванні концентричної перегородки, яка утворює водяну кишеню, що діє на кшталт гідрозатвору і не допускає дотику біомаси з повітрям. Тиск усередині плаваючого купола залежатиме від його ваги. Пропускаючи газ через систему очищення та редуктор, його можна використовувати в побутовій плиті, періодично нацьковуючи з біореактора.
Біореактор з плаваючим куполом та водяною кишенею
Подрібнення та перемішування субстрату в біореакторі
Перемішування біомаси є важливою складовою процесу утворення біогазу, забезпечуючи бактеріям доступ до поживних речовин, які можуть збитися в кому на дні біореактора. Щоб частинки біомаси краще перемішувалися в біореакторі, їх потрібно подрібнити механічним або ручним способом до завантаження метантанк. На даний момент у промислових та саморобних біогазових установках застосовуються три способи перемішування субстрату:
- механічні мішалки, що приводяться в дію електродвигуном або вручну;
- циркуляційне перемішування за допомогою насоса або гребного гвинта, що перекачує субстрат усередині біореактора;
- барботажне перемішування за допомогою продування вже наявним біогазом рідкої біомаси. Недоліком цього способу є утворення піни на поверхні субстрату.
Стрілкою вказаний циркуляційний гвинт, що перемішує, в саморобному біореакторі.
Механічне перемішування субстрату всередині біореактора може здійснюватися вручну, або автоматично шляхом включення електродвигуна за допомогою електронного таймера. Водоструйне або барботажне перемішування біомаси може здійснюватись лише за допомогою електродвигунів, керованих вручну або за допомогою програмного алгоритму.
У цьому біореакторі встановлено механічний пристрій, що перемішує.
Підігрів субстрату в мезофільних та термофільних біогазових установках
Оптимальною для газоутворення температура субстрату в межах 35-50ºC. Для підтримки даної температури в біореакторі можуть встановлюватися різні системи обігріву - водяні, парові, електричні. Контроль температури повинен проводитися за допомогою термореле або термопар, підключених до виконавчого механізму, що регулює опалення біореактора.
Також потрібно пам'ятати, що відкрите полум'я перегріватиме стінки біореактора, і всередині його біомаса пригорятиме. Сустрат, що пригорів, знизить тепловіддачу і якість підігріву, а розжарена стінка біореактора буде швидко руйнуватися. Одним з найкращих варіантів є водяний підігрів із зворотної труби системи опалення будинку. Потрібно встановити систему електричних вентилів для можливості відключення підігріву біореактора або підключення обігріву субстрату безпосередньо від котла, якщо буде занадто холодно.
Електрична та водяна система обігріву біореактора
Підігрів субстрату в біореакторі за допомогою ТЕНів буде вигідним лише у разі наявності альтернативної електрики, що отримується від вітрогенератора або сонячних батарей. В даному випадку ТЕНи можуть бути підключені безпосередньо до генератора або батареї, що виключить дорогу перетворювачі напруги зі схеми. Щоб знизити втрати тепла та зменшити витрати на підігрів субстрату в біореакторі, потрібно його максимально утеплити за допомогою різних утеплювачів.
Утеплення біореактора термоізоляційним матеріалом
Практичні досліди, неминучі під час будівництва біогазових установок своїми руками
Скільки б літератури не прочитав ентузіаст-початківець самостійного виробництва біогазу, і скільки б відеороликів не переглянув, на практиці багато доведеться пізнавати самому, і результати, як правило, будуть далекі від розрахункових.
Тому, багато майстрів-початківців йдуть шляхом самостійних експериментів з отримання біогазу, починаючи з малих ємностей, визначаючи, скільки газу з наявної сировини дає його невелика експериментальна біогазова установка. Ціни на комплектуючі, вихід метану та майбутні витрати на будівництво повноцінної робочої біогазової установки визначатимуть її рентабельність та доцільність.
У наведеному вище відеоролику майстер демонструє можливості своєї біогазової установки, засікаючи, скільки біогазу вийде за одну добу. У його випадку, при закачуванні в ресивер компресора восьми атмосфер, обсяг газу після перерахунків з урахуванням обсягу ємності 24л буде близько 0,2 м ².
Даний обсяг біогазу, отриманий з двосотлітрової бочки, не є значним, але, як показано в наступному відео цього майстра, такої кількості газу вистачить на годину горіння однієї конфорки плити (15 хв помножити на чотири атмосфери балона, який вдвічі більший за ресивер).
В іншому відеоролику нижче майстер розповідає про отримання біогазу та біологічно чистих добрив шляхом переробки у біогазовій установці органічних відходів. Потрібно мати на увазі, що цінність екологічних добрив може перевищити вартість отриманого газу, і тоді біогаз стане корисним продуком процесу виготовлення якісних добрив. Ще однією корисною властивістю органічної сировини є можливість її зберігання певний період для використання у потрібний час.
infoelectrik.ru
Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходів
Занепокоєне енергетичною кризою, що насувається, людство активно намагається освоювати відновлювані джерела енергії.
Поряд із сонячними та вітровими електростанціями з'явилися установки для отримання з органічних відходів газоподібного палива, що називається біогазом.
Чудова особливість цієї технології полягає у її простоті: реалізувати її в невеликих масштабах може будь-хто. Отже, біогаз своїми руками – ось про що йтиметься розмова.
Якщо появою сонячних батарей та вітрогенераторів ми зобов'язані відкриттям вчених, то у випадку з біогазом винаходити їм нічого не довелося – природа все зробила сама. Цей вид палива є продуктом життєдіяльності спеціальних бактерій, які узагальнено називають гідролізними, кислотоутворюючими і метанообразующими.
За назвою неважко здогадатися про основну складову біогазу – це метан, який також міститься у природному газі. У біогаз на його частку припадає 60% всього обсягу. Близько третини (35%) становить вуглекислота, решта 5% - інші гази, наприклад, сірководень.
Принципова схема біогазової установки
Звідки беруться ці чудові мікроорганізми? Вони є природною мікрофлорою, що мешкає в кишечнику великої рогатої худоби і розкладає його вміст. Ці бактерії виводяться назовні разом із гноєм, який використовується для заправки нової газогенераторної установки.
Коли мікроби будуть заселені на місце проживання, їх «меню» можна урізноманітнити іншими відходами. Пригодиться будь-яка органіка: екскременти інших тварин та птахів, рослини та тирсу, відходи харчової промисловості. Все це піддається збродженню з утворенням біогазу. При цьому сировина перетворюється на цінне добриво.
Обов'язковою умовою життєдіяльності метаногенів та інших бактерій є відсутність доступу повітря (такі мікроорганізми називаються анаеробними).
Чинники, що впливають на виробництво біогазу
Обсяг продукованого дружною командою мікробів біогазу за різних умов може змінюватись і залежить від ряду факторів.
Вид сировини
Найбільше біогазу можна отримати з відходів харчової промисловості, що містять цукровий жом та велику кількість жирів. Найменш вигідним видом сировини є гній великої рогатої худоби.
Гній - сировина для біогазу
Температура
Зі зростанням температури продуктивність бактерій збільшується. За температурним режимом газогенератори поділяються на три типи.
Психофільні
Це установки без підігріву, де температура підтримується в межах від 18 до 25 градусів. На даний момент майже не застосовуються.
Мезофільні
Завдяки підігріву температурний режим витримується в межах від 25 до 40 градусів.
Переваги:
- низькі енерговитрати;
- амінокислотний склад добрив є дуже корисним.
Недоліки:
- відносно низька продуктивність з біогазу;
- відсутність знезаражуючого ефекту (у сировині містяться хвороботворні бактерії, яких слід було б позбутися).
Термофільний
Застосовується інтенсивний підігрів, температура перевищує 40 градусів.
Переваги:
- висока продуктивність;
- гинуть хвороботворні бактерії
Недоліки:
- високі енерговитрати;
- низька якість добрив.
Термофільний біореактор на гною
До 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;
- із зростанням температури збільшується і кількість вільного аміаку.
Остання залежність призводить до гальмування газогенерації (цей газ є токсичним для бактерій).
Обмін речовин та свобода переміщення
Сировина має бути досить розрідженою, щоб мікроби та бульбашки газу могли в ньому рухатися. Для цього до встановлення доливають гарячу воду, доводячи вологість завантаження до 85% взимку і до 92% влітку.
Щоб у реакторі краще відбувалися обмінні процеси, його потрібно раз у раз (приблизно кожні 4 – 6 годин) перемішувати.
Час бродіння
Якщо сировину вивантажувати раніше за встановлений термін, бактерії не встигатимуть компенсувати втрати в чисельності і продуктивність їх колоній впаде.
При надмірно тривалій витримці продуктивність також знижується через нестачу поживних речовин.
У середньому оптимальний час бродіння становить:
- для психрофільного режиму: 30-40 діб або більше;
- для мезофільного: 10 – 20 діб;
- для термофільного: 5 – 10 діб.
Кислотно-лужний баланс
Найбільша продуктивність спостерігається при значеннях рН від 65 до 85 (залежить від сировини).
Співвідношення вуглецю та азоту
Оптимальне значення знову ж таки залежить від сировини. Вуглецю має бути раз на 10 – 20 більше, ніж азоту.
Порівняння біогазу з традиційнішими видами палива
До сильних сторін цієї технології відносять таке:
- Сировина, що використовується для отримання біогазу, є невичерпним ресурсом і обходиться безкоштовно.
- Біогазова енергетика не прив'язана до певного місця – сировина для встановлення знайдеться у будь-якому регіоні.
- Широка сфера застосування: біогаз може бути джерелом тепла, електроенергії і моторного палива.
За вартістю будівництва (3 – 4 тис. євро на кожний 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 більша потужність установки, тим дешевше обходиться енергія, що виробляється з її допомогою. Також рентабельність залежить від виду використовуваної сировини.
Схема організації виробництва біогазу в домашніх умовах
При спорудженні газогенератора потужністю понад 10 МВт, який працює на харчових відходах, доведеться витратити близько 2 тис. євро на кожний кВт потужності; в той же час установка з потужністю до 1 МВт, яка використовує як сировину коров'ячий гній, коштуватиме 7 тис. євро на 1 кВт.
Агрегат складається з кількох технологічних вузлів.
Реактор
Є оббитою теплоізоляцією цільною залізобетонною ємністю з кількома технологічними отворами. Реактор повинен герметично закриватися, щоб повітря не потрапляло до його внутрішнього простору.
Система подачі біомаси
Для завантаження сировини установка оснащується бункером. Відходи подаються сюди вручну або транспортером.
Також до реактора підводиться труба із гарячою водою.
Мішалки
Лопатки для перемішування закріплені на вертикальному валу, хвостовик якого виходить назовні через ущільнений отвір у кришці реактора.
Пристрій рухається електродвигуном за допомогою зубчастого редуктора.
Увімкнення електродвигуна може здійснюватися вручну або автоматично.
Автоматизована система підігріву
Обігрів встановлюється у нижній частині реактора. Теплоносієм можуть бути вода або електрика. Увімкнення нагрівальних елементів здійснюється термостатом, налаштованим на певну температуру.
Газгольдер
Це ємність, в яку надходить біогаз, що утворюється в реакторі.
Сепаратор
Як було сказано вище, біогаз є сумішшю різних газів. Сепаратор дозволяє відокремити метан від домішок для подальшого подання до споживача.
Найпростіша біогазова установка своїми руками для дому
Саморобний біогазогенератор, звичайно, поступається за характеристиками дорогим установкам заводського виготовлення, зате вимагатиме значно менших початкових витрат.
Для його спорудження знадобляться:
- залізобетонні кільця;
- сталевий бункер;
- масивна кришка зі сталі або залізобетону (відомий випадок, коли як кришка було застосовано важкий дзвін);
- трубопроводи для подачі води та відведення готового продукту.
Об'єм реактора повинен перевищувати обсяг завантаження в 1,5 рази.
Схема встановлення
У найпростішому виконанні газогенератор не оснащується підігрівом та пристроєм перемішування. Роботи з будівництва установки ведуться в наступній послідовності:
- Викопується котлован достатніх розмірів, дно якого бетонується.
- У котлован опускають одне за одним кілька ж/б-кілець, формуючи з них циліндричний резервуар. Усі стики слід герметизувати бітумною мастикою.
- Бетонна ємність обклеюється теплоізоляцією та гідроізоляцією, після чого приступають до засипки котловану.
- Зверху на реактор укладається кришка з завантажувальним люком, що щільно закривається. У ході бродіння сировини у реакторі утворюється високий тиск, тому кришку для надійності можна закріпити тросами. Не зайве 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 має бути встановлений гідрозатвор.
Біомаса готується наступним чином:
- Слід взяти 3 частини коров'ячого гною та 7 частин згнилих рослинних залишків – бадилля овочевих культур, листя, очищення тощо.
- Суміш, що вийшла, необхідно розбавити водою, піднявши тим самим її вологість до 60% - 70%.
З метою збільшення продуктивності можна застосувати досконалішу схему установки, що включає водяний підігрів. У ролі теплогенератора буде виступати водогрійний котел, що працює на установлюваному паливі.
Біогазова установка своїми руками - креслення
При завантаженні сировину достатньо прогріти до 35 градусів, після чого температура в результаті бродіння підніметься до 70 градусів.
Як показала практика, 5-тонне завантаження біомаси дозволяє протягом 6 місяців отримувати щодня в середньому близько 40 куб. м газоподібного палива.
Відео на тему
Немає коментарів
microklimat.pro
Біогазова установка для приватного будинку своїми руками: рекомендації щодо влаштування та приклад облаштування саморобки
Обережний господар мріє про дешеві енергоресурси, ефективну утилізацію відходів та отримання добрив. Домашня біогазова установка власноруч – це недорогий спосіб втілення мрії в реальність. Самостійне складання такого обладнання обійдеться в розумні гроші, а газ, що виробляється, стане гарною підмогою в господарстві: його можна використовувати для приготування їжі, опалення будинку та інших потреб.
Що потрібно для отримання біогазу
Біогаз утворюється внаслідок бродіння біологічного субстрату. Його розкладають гідролізні, кислото- та метаноутворюючі бактерії. Суміш газів, що виробляються бактеріями, виходить пальною, т.к. містить великий відсоток метану.
За своїми властивостями вона практично не відрізняється від природного газу, що використовується для промислових та побутових потреб.
За бажанням кожен власник будинку може придбати біогазову установку промислового виготовлення, але це дорого, а окупаються вкладення протягом 7-10 років. Тому має сенс докласти зусиль і зробити біореактор своїми руками. Біогаз – екологічно чисте паливо, а технологія його отримання не має особливого впливу на довкілля. Більш того, як сировина для біогазу використовують відходи життєдіяльності, які потребують утилізації. Їх поміщають у біореактор, де відбувається переробка:
- Протягом деякого часу біомаса піддається дії бактерій. Термін бродіння залежить від обсягу сировини.
- В результаті діяльності анаеробних бактерій виділяється горюча суміш газів, до складу якої входять метан (60%), вуглекислий газ (35%) та деякі інші гази (5%). Також при бродінні у невеликих кількостях виділяється потенційно небезпечний сірководень. Він отруйний, тому вкрай небажано, щоб люди зазнавали його впливу.
- Суміш газів з біореактора очищається і надходить у газгольдер, де зберігається до моменту використання за призначенням.
- Газ із газгольдера можна використовувати так само, як природний. Він надходить до побутових приладів – газових печей, опалювальних котлів тощо.
- Біомасу, що розклалася, необхідно регулярно видаляти з ферментатора. Це додаткові трудовитрати, проте зусилля окупаються. Після бродіння сировина перетворюється на високоякісне добриво, яке використовують на полях та городах.
Біогазова установка вигідна для власника приватного будинку лише в тому випадку, якщо він має постійний доступ до відходів тваринницьких ферм. У середньому із 1 м.куб. субстрату можна отримати 70-80 м3. біогазу, але вироблення газу йде нерівномірно і від багатьох чинників, зокрема. температури біомаси. Це ускладнює розрахунки.
Біогазові установки ідеально підходять для фермерських господарств. Відходи життєдіяльності тварин здатні дати достатньо газу для повноцінного обігріву житлових приміщень та господарських будівель Щоб процес отримання газу був стабільним і безперервним, найкраще будувати кілька біогазових установок, а субстрат у ферментатор закладати з різницею в часі. Такі установки працюють паралельно, а сировину в них завантажують послідовно. Це гарантує постійне виробництво газу, завдяки чому можна домогтися його безперервного надходження до побутових приладів.
В ідеалі біореактор має підігріватися. Кожні 10 градусів тепла збільшують вироблення газу вдвічі. Хоча облаштування підігріву вимагає вкладень, це окупається більшою ефективністю конструкції. Саморобне біогазове обладнання, зібране з підручних матеріалів, обходиться набагато дешевше за установки промислового виробництва. Його ефективність нижча, але цілком відповідає вкладеним коштам. Якщо є доступ до гною та бажання докласти власних зусиль для збирання та обслуговування конструкції, це дуже вигідно.
Переваги та недоліки системи
Біогазові установки мають чимало переваг, але й недоліків вистачає, тому перед початком проектування та будівництва слід зважити все:
- Утилізація відходів. Завдяки біогазовій установці можна отримати максимум користі від сміття, якого все одно довелося б позбавлятися. Ця утилізація менш небезпечна для довкілля, ніж закопування відходів.
- Відновлюваність сировини. Біомаса – це вугілля і природний газ, видобуток яких виснажує запаси ресурсів. Під час ведення сільського господарства сировина утворюється постійно.
- Відносна невелика кількість СО2. При отриманні газу навколишнє середовище не забруднюється, а при його використанні в атмосферу виділяється невелика кількість двоокису вуглецю. Воно безпечно і здатне критично змінити екологію, т.к. його поглинають рослини у процесі зростання.
- Помірне виділення сірки. При згорянні біогазу в атмосферу потрапляє невелика кількість сірки. Це негативне явище, проте його масштаби пізнаються в порівнянні: при спалюванні природного газу забруднення навколишнього середовища окислами сірки набагато більше.
- Стабільна робота. Виробництво біогазу стабільніше, ніж робота сонячних батарей або вітряків. Якщо енергією сонця та вітру не можна керувати, то біогазові установки залежать від діяльності людини.
- Можна використовувати кілька налаштувань. Газ – це завжди ризики. Щоб знизити потенційні збитки у разі аварії, можна розосередити по ділянці кілька біогазових установок. Якщо правильно спроектувати та зібрати систему з кількох ферментаторів, вона працюватиме стабільніше, ніж один великий біореактор.
- Вигоди для сільського господарства. Для отримання біомаси висаджують деякі види рослин. Можна вибрати такі, які покращують стан ґрунту. Наприклад, сорго знижує ерозію ґрунту, покращує його якість.
У біогазу є й недоліки. Хоча це відносно чисте паливо, воно все ж таки забруднює атмосферу. Також можуть виникати проблеми з постачанням рослинної біомаси. Безвідповідальні власники установок нерідко заготовляють її так, що виснажують землю та порушують екологічний баланс.
Як розрахувати рентабельність установки
Як сировину для виробництва біогазу зазвичай використовують коров'ячий гній. Одна доросла корова може дати стільки, щоб забезпечити 1.5 м.куб. палива; свиня - 0.2 м.куб.; курка чи кроль (залежно від маси тіла) – 0.01-0.02 м.куб. Щоб зрозуміти, багато це чи мало, можна порівняти з більш звичними видами ресурсів.
1 м.куб. біогазу забезпечує таку ж кількість теплової енергії, як:
- дрова – 3.5 кг;
- вугілля – 1-2 кг;
- електрика – 9-10 кВт/год.
Якщо знати приблизну вагу сільськогосподарських відходів, які будуть доступні протягом найближчих років, та кількість необхідної енергії, можна прорахувати рентабельність біогазової установки.
Один із головних недоліків видобутку біогазу – запах. Можливість використання невеликих компостних куп – це великий плюс, але доведеться терпіти незручності та ретельно контролювати процес, щоб не спровокувати поширення хвороботворних мікроорганізмів. Для закладки в біореактор готують субстрат, до якого входять кілька компонентів у таких пропорціях:
- гній (найкраще коров'ячий чи свинячий) – 1.5 т;
- органічні відходи (це може бути листя, що перегнило, або інші компоненти рослинного походження) – 3.5 т;
- підігріта до 35 градусів вода (кількість теплої води розраховують так, щоб її маса становила 65-75% від загальної кількості органіки).
Розрахунок субстрату зроблено для однієї закладки на півроку, якщо виходити з помірного споживання газу. Приблизно через 10-15 днів процес ферментації дасть перші результати: газ з'явиться у невеликих кількостях та почне заповнювати сховище. Через 30 днів очікується повноцінного вироблення палива.
Устаткування для виробництва біогазу поки що не дуже поширене в нашій країні. Багато в чому це пов'язано з поганою поінформованістю людей про переваги та особливості роботи біогазових систем. У Китаї та Індії багато невеликих фермерських господарств обладнано кустарними установками для отримання додаткового чистого палива. Якщо установка працює правильно, обсяг біогазу поступово збільшуватиметься, поки субстрат не перегниє. Продуктивність конструкції безпосередньо залежить від швидкості бродіння біомаси, яка у свою чергу пов'язана з температурою та вологістю субстрату.
Інструкція з самостійного будівництва
Якщо немає досвіду у складанні складних систем, має сенс підібрати в мережі або розробити найпростіший креслення біогазової установки для приватного будинку.
Чим простіше конструкція, тим вона надійніша і довговічніша. Пізніше, коли з'являться навички будівництва та поводження із системою, можна буде переробити обладнання або змонтувати додаткове встановлення.
У дорогих конструкціях промислового виробництва передбачені системи перемішування біомаси, автоматичного підігріву, очищення газу тощо. Побутове обладнання не таке складне. Краще зібрати просту установку, а потім додати елементи, в яких виникне потреба Під час розрахунку обсягу ферментатора варто орієнтуватися на 5 м.куб. Така установка дозволяє отримати кількість газу, необхідну для обігріву приватного будинку площею 50 м.кв., якщо джерелом тепла використовують газовий котел або піч. Це усереднений показник, т.к. калорійність біогазу зазвичай не вище 6000 ккал/м.
Щоб процес ферментації протікав більш-менш стабільно, потрібно досягти правильного температурного режиму. Для цього біореактор встановлюють у земляній ямі або заздалегідь продумують надійну теплоізоляцію. Постійне підігрів субстрату можна забезпечити, якщо під основу ферментатора підвести трубу водяного опалення. Будівництво біогазової установки можна поділити на кілька етапів.
Етап 1: підготовка ями під біореактор
Практично вся біогазова установка знаходиться під землею, тому багато залежить від того, як була викопана і оброблена яма. Є кілька варіантів зміцнення стін та герметизації ями – пластик, бетон, полімерні кільця.
Від підготовки стін та днища біореактора залежить інтенсивність бродіння субстрату та вихід газу, тому яму ретельно зміцнюють, утеплюють та герметизують. Це найскладніший і найважчий етап робіт Оптимальне рішення – купівля готових полімерних кілець із глухим дном. Вони обійдуться дорожче за підручні матеріали, зате не буде потрібна додаткова герметизація. Полімери чутливі до механічних навантажень, зате не бояться вологи та хімічно агресивних речовин. Вони не підлягають ремонту, але при необхідності їх легко замінити.
Етап 2: облаштування газового дренажу
Купівля та монтаж спеціальних мішалок для біогазових установок – дороге задоволення. Систему можна здешевити, облаштувавши газовий дренаж. Він є вертикально встановлені полімерні каналізаційні труби, в яких пророблено безліч отворів.
Для газового дренажу можна вибрати металеві чи полімерні труби. Перші міцніші, а другі стійкіші до хімічних впливів. Краще віддати перевагу полімерам, т.к. метал швидко проіржавіє та згниє Під час розрахунку довжини труб дренажу слід орієнтуватися на заплановану глибину заповнення біореактора. Верхні частини труб повинні бути вищими за цей рівень.
Етап 3: облаштування ізоляційного шару
У готовий біореактор можна відразу завантажити субстрат. Його накривають плівкою, щоб газ, що виділяється в процесі ферментації, знаходився під невеликим тиском. Коли буде готовий купол, це забезпечить нормальну подачу біометану трубою, що відводить.
Етап 4: монтаж купола та труб
Завершальний етап збирання найпростішої біогазової установки – це монтаж купольної верхньої частини. У найвищій точці бані встановлюють газовідвідну трубу і простягають її до газгольдера.
Вільний простір біореактора певною мірою виконує функції сховища газу, проте цього недостатньо для безпечної роботи установки. Газ повинен споживатись постійно, інакше можливий вибух від надлишкового тиску під куполом Місткість біореактора закривають щільною кришкою. Щоб запобігти змішуванню біометану з повітрям, облаштують гідрозатвор. Також він слугує для очищення газу. Потрібно передбачити спусковий клапан, який спрацює, якщо тиск у ферментаторі буде надто високим.
Два способи підігріву біореактора
Мікроорганізми, що переробляють субстрат, є в біомасі постійно, проте для їх інтенсивного розмноження потрібна температура 38 градусів і вище. Для підігріву в холодну пору можна використовувати змійовик, під'єднаний до системи опалення будинку, або електричні нагрівачі. Перший спосіб економічно вигідніший, тому частіше використовують саме його.
Найпростіше облаштувати підігрів знизу, проклавши трубу від системи опалення, але ефективність роботи такого теплообмінника відносно низька. Краще облаштувати зовнішнє обігрів, в ідеалі – пором, щоб біомаса не перегрівалася. Біогазову установку необов'язково заглиблювати в землю, є інші варіанти облаштування. Приклад роботи системи, зібраної з бочок, наведено у відео нижче.
Відеоматеріали зі збирання та облаштування системи
Хоча в збиранні та облаштуванні біогазового обладнання немає нічого складного, потрібно бути дуже уважним до деталей. Помилки неприпустимі, т.к. можуть призвести до вибухів та руйнувань. Пропонуємо відеоінструкції, які допоможуть розібратися у пристрої установок, правильно їх зібрати та доповнити корисними пристроями для зручнішого використання біогазу.
У відеоролику розказано, як влаштована та працює стандартна біогазова установка:
Приклад саморобної біогазової установки. Відеоурок з облаштування системи своїми руками:
Відеоінструкція зі збирання біогазової установки з бочки:
Опис процесу виготовлення мішалок для субстрату:
Детальний опис роботи саморобного газового сховища:
Якою б простою не була біогазова установка, обрана для приватного будинку, не варто економити на ній. Якщо є можливість, краще купити розбірний біореактор промислового виробництва. Якщо ні – виготовити з якісних та стійких матеріалів: полімерів, бетону чи нержавіючої сталі. Це дозволить створити по-справжньому надійну та безпечну систему газопостачання будинку.
sovet-ingenera.com 
Як провести опалення в приватному будинку своїми руками
Біогазова установка своїми руками може бути виконана без особливих зусиль. Її використання дозволить значно заощадити на енергоносіях, які сьогодні з кожним разом стають дедалі дорожчими. Якщо ви самостійно вирішите збудувати обладнання, що дозволяє з відходів отримати біогаз, то зможете споживати дешеву енергію, яка піде на опалення житла та інші потреби.
Вигідне використання
Якщо в ході роботи установки утворюватимуться надлишки біогазу або добрив, тобто можливість продати їх за ринковою ціною, тим самим ви перетворите на прибуток те, що буквально лежить під ногами. Якщо ви великий фермер, то у вас є можливість придбати готову станцію з виробництва біогазу. Такі установки, виготовлені в заводських умовах, коштують дуже дорого, проте мають тривалий термін життєдіяльності.
Біогазова установка своїми руками може бути виконана з підручних матеріалів, це буде коштувати не дуже дорого, а таке обладнання працюватиме за тим же принципом. Використовувати при цьому можна доступні інструменти, а також деталі, що є в арсеналі майстра.
Принцип утворення біогазу
Якщо ви поставили за мету виготовити установку, яка працюватиме на біологічному газі, то необхідно уявити технологію виникнення біогазу. Так, у спеціальній ємності, що називається біореактором, здійснюється процес переробки біологічної маси, у цьому беруть участь анаеробні бактерії.
Біогазова установка своїми руками для будинку на перепелиному посліді працює за принципом створення умов, що характеризуються відсутністю повітря та бродіння. Все це триває протягом деякого часу, тривалість якого залежить від кількості використовуваної у процесі сировини.
Зрештою відбувається утворення суміші газів, яка має у складі 60% метану та 35% вуглекислого газу. Інші газоподібні компоненти містяться в масі в кількості 5%. Серед останніх можна виділити сірководень у незначній кількості. Утворений таким чином газ безперервно відводиться з реактора, а після того, як проходить процес очищення, надходить на застосування за призначенням.
Особливості обслуговування
Відходи, які зазнали переробки, стають якісними добривами, які час від часу необхідно усувати з біореактора. Їх можна закладати на поля. Біогазова установка своїми руками може бути виконана без особливих зусиль, якщо ви маєте доступ до тваринницьких та сільськогосподарських підприємств. Це вказує на те, що економічно вигідним стане виробництво біогазу лише у тому випадку, якщо є джерело постачання гною та інших органічних відходів тваринницького виробництва.
Особливості самостійного будівництва біореактора
Щоб зрозуміти, як самостійно виготовити біогазову установку, необхідно розібратися, з яких частин вона складається. Можна взяти за основу найпростішу схему обладнання, яке можна спорудити самотужки. У конструкції не передбачений підігрів і пристрій, що перемішує, проте є одна з основних частин - реактор, який ще відомий як метантенк. Ця складова потрібна для здійснення переробки гною. Крім цього, є бункер, за допомогою якого здійснюється завантаження сировини. Потрібно забезпечити конструкцію вхідним люком, також гідрозатвором. А ось для того, щоби була можливість вивантажувати відпрацьовану сировину, потрібна буде труба. Подібний елемент буде потрібний для того, щоб реалізувати можливість відведення біогазу.
Ось так виглядає схема біогазової установки. Своїми руками виготовити таку конструкцію нескладно. Для того, щоб отримувати безкоштовне біологічне паливо, на ділянці слід вибрати місце, де можна зробити будівництво армованої ємності, в основі якої буде бетон. Ця посудина буде виконувати роль біореактора. На його підставі потрібно передбачити наявність отвору, через яке буде видалятися сировина, що пройшла відпрацювання. Цей отвір необхідно зробити таким, щоб була можливість його закрити. Це зумовлено тим, що функціонування системи можливе лише у герметичних умовах.
Габарити бетонного відсіку можна визначити, враховуючи кількість однорідних органічних відходів. Потрібно з'ясувати, яка кількість сировини щодня з'являтиметься у фермерському господарстві чи приватному обійсті. Але не варто економити, оскільки забезпечити повноцінну роботу біореактора можна буде лише в тому випадку, якщо заповнити резервуар на 2/3 від наявного обсягу. Якщо вами виготовлятиметься біогазова установка своїми руками з бочки, то працюватиме вона за наступним принципом: як тільки в добре закриту ємність біореактора, яка знаходиться на глибині в ґрунті, потрапляють органічні відходи, вони починають бродити, що призводить до виділення біогазу.
Особливості виготовлення ємності
Біогазова установка власноруч може бути виконана з урахуванням щоденного використання незначної кількості відходів. У цьому випадку залізобетонний резервуар можна замінити сталевою ємністю, якою може виступити навіть бочка. Якщо ви вирішили вдатися саме до такого рішення, то вибирати металеву посудину необхідно, керуючись деякими правилами.
Насамперед необхідно звернути увагу на зварні шви, які мають бути досить міцними та герметичними. При використанні невеликої ємності не варто розраховувати на те, що вдасться отримати значну кількість біогазу. Вихід залежатиме від маси органічних відходів, які одночасно переробляються в реакторі. Таким чином, для того щоб утворилося 100 м 3 біогазу, необхідно переробити тонну відходів.
Устаткування реактора підігрівом
Біогазова установка своїми руками для будинку може бути виготовлена таким чином, що при її роботі вдасться отримати більшу ефективність. Це забезпечується за рахунок підігріву. Такі маніпуляції дозволять прискорити процес бродіння біологічної маси. Якщо обладнання встановлено у південних районах, то такої потреби не виникає. Температура довкілля забезпечує природну активацію бродіння. Однак якщо установка працює в регіонах з холодним кліматом, то в зимовий період підігрів виступає як необхідна умова роботи обладнання для вироблення біогазу. Необхідно пам'ятати, що бродіння починається при температурі, яка перевищує 38 про С.
Способи обладнання біогазової установки підігрівом
Біогазова установка своїми руками для дому може бути обладнана підігрівом кількома методами. Перший передбачає необхідність підключення установки до системи опалення типу змійовика. Його слід монтувати під реактором. Другий спосіб передбачає встановлення в основу резервуара електричного нагрівального елемента. Третій спосіб характеризується забезпеченням безпосереднього нагрівання резервуара методом застосування електричних опалювальних систем. Активацію вироблення біологічного газу в домашніх умовах можна доповнити функцією перемішування маси у відсіку. Для цього слід сконструювати пристрій, який схожий на побутовий міксер. У рух воно буде наводитися за допомогою валу, виведеного крізь отвір у кришці, як альтернативне рішення можна розташувати його в стінках резервуара.
Устаткування встановлення системою виведення
Міні-біогазова установка, власноруч сконструйована, не може працювати без системи відведення газу. Для цього установка повинна мати спеціальний отвор, який необхідно монтувати у верхній частині кришки, остання повинна добре закривати резервуар. Для запобігання ймовірності змішування газу з повітрям необхідно забезпечити його відведення крізь гідрозатвор.
Біогаз - це речовина, до складу якої входить велика кількість метану. Воно виходить у результаті гниття різних органічних відходів. Біогаз виробляє велику кількість енергії, що дозволяє використовувати його для обігріву або заправляти транспорт. Використання гною як альтернативне джерело енергії останнім часом часто цікавить фермерів. Біогазова установка своїми руками чудово впорається з поставленим завданням.
При виборі виду установки для виділення газу спиратися потрібно на погодні та кліматичні умови регіону. Для Росії пропонуються такі види:
Установка для отримання біогазу з ручним завантаженням сировини
(Перемішування та підігрів сировини в реакторі не здійснюється)
Цей варіант біогазової установки, зробленої своїми руками, найпростіший із усіх існуючих. У реактор має поміщатись приблизно від 1 до 10 м. куб. Така установка за день переробляє досить багато сировини – від 50 кг і більше гною. В установці немає жодних зайвих частин: реактор, ємність для сировини, пристрій для відбору та використання біогазу, пристрій для вивантаження відходів.
Такий пристрій чудово підійде для використання в жарких областях, тоді можна не підігрівати і не перемішувати сировину, що переробляється. Нею користуються у промисловому режимі при нагріванні не більше 5-20°С. Зручно те, що отриманий біогаз одразу спрямовується на використання у побутових приладах. Вся перероблена сировина виходить через спеціально зроблений висновок.
Користуючись кресленнями, можна створити подібну біогазову установку своїми руками без значних зусиль і витрат. Її може зробити навіть найдосвідченіший новачок. Тут немає нічого складного, але є деякі нюанси, які варто обговорити детально.
Спочатку потрібно чітко знати: скільки гною у вас у господарстві є? Тобто, наскільки ваша установка буде завантажена. Від цього залежатиме обсяг майбутнього реактора. Далі визначаємо: де розташується установка? Потрібно вибрати місце за принципом: безпечне та зручне.
Потім можна розпочинати пошук деталей для майбутнього джерела альтернативної енергії. Займемося монтажем труб завантаження та вивантаження сировини. Зладжуємо реактор пристрою в котлован і добре закріплюємо завантажувальну ємність і сам газовідведення. Почнемо фінальну частину, монтуємо верхню частину, кришку.
Обов'язково потрібно, щоб реактор був герметичним, щоб у нього не надходило нічого зайвого. Для цього необхідно провести перевірку після його збирання. Установку обов'язково потрібно пофарбувати та утеплити. Все, нарешті можна приступати до роботи. Варто уникати потрапляння сонячних променів на виготовлений пристрій. Для цього найкраще використовувати сонцезахисну панель.
Біогазова установка: завантаження та перемішування сировини ручне
Такий варіант також дуже зручний і не вимагатиме значних фінансових вкладень. Але якщо говорити про корисність та ефективність роботи, то ця модель з ручним завантаженням та можливістю перемішування сировини значно виграє.
Виготовлена установка такого типу більшою мірою підійде для невеликих фермерських господарств. Об'єм реактора, що рекомендується, в межах 1-10 куб. м. Переробити за добу пристрій зможе від 50 до 200 кг гною.
Саморобна установка з перемішуванням, підігрівом та ручним завантаженням сировини
Для більшої ефективності та кращого бродіння сировини найкраще продумати систему підігріву. Пристрій може працювати при температурі до 35°З мезофільному і до 55°С при термофільному режимі.
Для підігріву сировини найкраще використовувати водогрійні котли, що ще й економно, оскільки працює він на біопаливі, що виробляється. Та сировина, яка залишається після вироблення чудово підійде як добрива. Зберігатися воно у спеціальній ємності. Також ця незамінна речовина підходить для розведення хробаків.
Біогазова установка своїми руками з газгольдером, пневматичним перемішуванням сировини та підігрівом її в реакторі (завантаження ручна)
Домашню установку для отримання біогазу можна облаштувати газгольдером, що призначений для зберігання палива, що виробляється. Також встановлюється пристрій автоматичного відкачування газу. При цьому завантаження, як і в попередніх видах установок, залишається ручним.
У реакторі можна здійснювати перемішування сировини пневматичним способом, використовуючи при цьому отриманий біогаз. Вона може бути забезпечена для полегшення роботи будь-чим, процес може бути повністю автоматизований. Особливістю цієї моделі є здатність працювати за різних температур зброджування гною.
Установка з газгольдером, ручною підготовкою, пневматичним завантаженням, перемішуванням сировини та її підігрівом у реакторі
Відмінно підійде такий пристрій як для малого, так і для середнього виробництва. За добу воно зможе переробити до 1,5 тонни гною (мінімальна кількість 0,3 т.). Запропонований обсяг реактора становить 5-25 м. куб.
Пневмонічна система задіяна для завантаження та перемішування сировини. Але підготовка здійснюється у ручний спосіб. Підігрів, який здійснюється в реакторі, відбувається завдяки теплообміну з водонагрівальним котлом. Останній також працює на одержуваному біогазі. Вивантаження відходів відбувається двома шляхами: через один трубопровід сировину подається до сховища для збору, а через другий – для навантаження на транспорт та вивезення безпосередньо у поле.
Добутий біогаз відбирається автоматично, для зберігання передбачений газгольдер. За температурним режимом встановлення не має обмежень.
Механічна підготовка сировини (що є особливістю даної моделі) здійснюється за допомогою компресора, який подає матеріал у бункер завантаження із спеціальної ємності. Подача в реактор відбувається з використанням стисненого біогазу, який також йде на обігрів. Відбір газу відбувається автоматично в газгольдері. Така біогазова установка своїми руками може використовуватися у великих і середніх господарствах при різних температурних режимах зброджування.
Як зробити біогазову установу своїми руками.
Для отримання наочного уявлення про процес отримання газу з гною та роботу установок промислового призначення можна переглянути представлене відео.
Зростаюча популярність альтернативних методів отримання теплової та електричної енергії призвела до бажання багатьох власників заміських будинків та котеджів отримати певну автономію від зовнішніх постачальників енергії. Тим більше, що «покупна» енергія виявляє постійну тенденцію до підвищення ціни, і утримання заміського господарства з кожним днем коштує все дорожче. Установка для отримання біогазу є чудовою альтернативою зовнішнім енергетичним джерелам. Як мінімум, вона може забезпечити будинок пальним газом для плити, а при підвищенні потужності (якщо є достатньо своїх або покупних відходів) – забезпечити і опалення, і електроенергію як для будинку, так і для всього присадибного господарства.
Кому потрібні біогазові установки
Біогазові установки використовуються для одержання горючих газів із біологічної сировини. Тому потрібні вони скрізь, де потрібно використовувати горючі гази. Тобто для отримання теплової та електричної енергії.
Насамперед біогазові установки необхідні тим господарств, де є багато сировини як біологічних відходів. Таким чином, можна не тільки зробити виробництво безвідходним, а й значно підвищити його рентабельність – за рахунок самостійного виробництва енергії, відсутності витрат на придбання як теплової, так і електричної енергії.
Володимир Рашин, конструктор біогазової установки та фермер з Пермі, на власному досвіді довів, що аграрне виробництво, яке самостійно утилізує відходи за допомогою відповідного пристрою, повністю забезпечує свої потреби в тепловій та електричній енергії, а також у паливному газі. У його перепелиному господарстві біогаз використовується для обігріву приміщень (як житлових, так і підсобних та виробничих), для вироблення електроенергії, у кухонних плитах, а також для заправки автотранспорту – всі автомобілі ферми Рашина працюють на біогазі. В даному випадку основною сировиною для біогазової установки є перепелиний послід. На виході, крім біогазу, виходить ще й органічне добриво, яке також приносить фермі додатковий дохід.
Біогазові установки, подібні до установки Володимира Рашина, можуть значно підвищити рентабельність будь-якого сільськогосподарського виробництва. Як сировина для отримання біогазу може бути використаний не тільки гній, але й різні відходи деревообробних виробництв (кора, тирса і так далі), і будь-які органічні речовини.
Крім того, біогазові установки можуть використовуватися і в заміських будинках і котеджах, навіть за відсутності таких господарств фермерської спрямованості. Побутових відходів будь-якого господарства буде достатньо, щоб забезпечити сировиною індивідуальну біогазову установку, і якщо не забезпечити господарство повністю тепловою та електричною енергією, то, принаймні, знизити витрати на придбання такої енергії. До того ж, крім побутових відходів у будь-якому заміському господарстві є ще й відходи з присадибної ділянки (бур'ян, обрізки гілок тощо). А забезпечити горючим газом кухонну плиту можна навіть за допомогою міні-біогазової установки в дачних умовах.
Принцип отримання біогазу
Отримання біогазу здійснюється шляхом анаеробного (тобто без доступу кисню) зброджування біомаси, яке забезпечується спеціальними бактеріями. У процесі беруть участь три види бактерій: гідролізні, кислотоутворюючі та метаноутворюючі.
Біогазова установка складається з кількох частин (ємностей). Спочатку сировина надходить у попередню ємність, де ретельно перемішується та подрібнюється (у разі твердої фракції) до однорідної маси. Потім подрібнена сировина надходить у реактор (ємність, де здійснюється безпосередньо бродіння біомаси).
Реактор зазвичай виготовляється із залізобетону, що володіє кислотостійкістю. Ця ємність повністю герметична. Щоб прискорити процес бродіння, рідина в ємності підігрівається і перемішується. Найчастіше для обігріву реактора використовується когенераційна установка – у такій установці необхідне охолодження теплоелектрогенератора, і відведене тепло надходить у реактор. Також тепло може надходити від спеціального водогрійного казана.
Після того, як процес бродіння завершений, з реактора вироблений газ надходить у газгольдер, де вирівнюється тиск, а потім біогаз надходить вже в теплоелектрогенератор (газовий або дизель-газовий), в результаті чого виробляється теплова або електрична енергія.
Крім біогазу в реакторі осідає тверда фракція - органічні добрива, які потім можуть бути використані на полях. Також із реактора одержують рідкі добрива – після виділення газу. І рідкі, і тверді добрива є концентрованими і активно використовуються в сільському господарстві.
Промислові біогазові установки мають автоматичне керування. Автоматика відповідає і за надходження сировини в установку, і за перемішування, контролює температуру, роботу генератора тощо. Також подібні установки оснащуються аварійними факельними пристроями – на випадок зупинки двигуна тоді газ просто спалюється. Крім того, нерідко промислові біогазові установки оснащуються лінією для пакування рідких добрив, у цьому випадку добрива розливаються у невеликі (до 1 л) пляшки.
Індивідуальна біогазова установка
Принцип роботи індивідуальної біогазової установки такий самий, як і у промислової. Щоправда, міні-установки рідко оснащують автоматичними пристроями для перемішування субстрату та іншою автоматикою – через значне подорожчання побутової установки за такої комплектації. Найчастіше у цих установках є лише пристрої контролю температури, роботи генератора тощо, проте обслуговування міні-біогазової установки здійснюється вручну.
Побутові біогазові установки застосовуються в основному для виробництва пального газу для кухонних потреб, якщо в господарстві немає тваринницької або рослинницької спрямованості. Проте, все більше проявляється тенденція до використання міні-установок для забезпечення заміських будинків та котеджів повним енергетичним комплексом, тобто не лише «кухонним» газом, а й тепловою та електричною енергією. Причому це вже не залежить від наявності в господарстві великої або дрібної худоби, сировина для домашніх біогазових установок просто купується в найближчому господарстві. Це може бути як гній, і відходи деревообробних виробництв.
Біогазова установка своїми руками
Будівництво біогазових установок, навіть міні, для побутових потреб обходиться недешево. І хоча терміни окупності такого обладнання відносно невеликі (5-7 років), далеко не кожен господар готовий або має можливість вкласти необхідну суму. Так, плюси очевидні: через нетривалий час за допомогою міні-біогазової установки можна отримати практично повну автономію від покупних джерел енергії, перевести своє господарство на самозабезпечення, та ще й мати як додаткові бонуси безкоштовні добрива. Проте, платити гроші потрібно сьогодні, а плюси виявляться лише за кілька років. Тому багато власників заміських будинків та котеджів задаються питанням: як зробити біогазову установку самостійно?
Міні-біогазова установка не така складна, і з її спорудою цілком можна впоратися. При цьому заощаджується суттєва сума. До того ж, є проекти біогазових установок, що використовують підручні засоби та матеріали (наприклад, з реактором-дзвоном, причому дзвін може бути виготовлений з гуми, і так далі). Тобто, саморобні установки для виробництва біогазу – це придбання бажаних бонусів за мінімальні гроші.
При будівництві біогазової установки необхідно зробити точний розрахунок – якою має бути її продуктивність. Для цього слід врахувати всіх бажаних споживачів біогазу (наприклад, кухонну плиту, автомобільну техніку тощо). Якщо біогаз планується використовувати для отримання електричної та/або теплової енергії, то розрахунок повинен включати всіх споживачів енергії. З розрахунку створюється проект біогазової установки.
Саморобні установки для виробництва біогазу широко представлені в Інтернеті. Можна знайти і зразки розрахунків, і креслення пристрою, і докладний опис. Величезний вибір пристроїв дозволить виготовити як складну установку з кількома камерами, так і спрощений варіант (наприклад, такий простий пристрій, як вигрібна яма, накрита гумовим дзвоном із пристроєм для відведення газу). Кожен бажаючий зможе вибрати саморобну установку відповідно до своїх бажань, можливостей та вмінь. Особливо корисні в цьому випадку описи, які супроводжуються покроковими фотографіями або відео.
Виготовлення біогазової установки своїми руками дозволяє заощадити до 50% вартості пристрою, що значно прискорює окупність обладнання. До того ж, виготовлення для початку найпростішої установки дозволяє оцінити необхідність такого обладнання в господарстві, а також вкладати гроші поступово, що для багатьох значно легше, ніж відразу заплатити всю потрібну суму.
Як працює біогазова установка?