Колко биогаз се произвежда от един кубичен метър. Инсталация за биогаз: Рециклиране на органични отпадъци за ползи

Разумният собственик мечтае за евтини енергийни ресурси, ефективно изхвърляне на отпадъци и получаване на торове. Направи си сам домашна инсталация за биогаз е евтин начин да сбъднеш мечтите си.

Самостоятелното сглобяване на такова оборудване ще струва разумни пари, а произведеният газ ще бъде добра помощ в домакинството: може да се използва за готвене, отопление на къщата и други нужди.

Нека се опитаме да разберем спецификата на това оборудване, неговите предимства и недостатъци. А също и дали е възможно самостоятелно да се изгради инсталация за биогаз и дали ще бъде ефективна.

Биогазът се образува в резултат на ферментацията на биологичен субстрат. Разгражда се от хидролитични, киселинно- и метанообразуващи бактерии. Сместа от газове, произвеждана от бактерии, се оказва запалима, т.к. съдържа голям процент метан.

По своите свойства той практически не се различава от природния газ, който се използва за промишлени и битови нужди.

При желание всеки собственик на жилище може да закупи промишлена инсталация за биогаз, но тя е скъпа и инвестицията се изплаща в рамките на 7-10 години. Ето защо има смисъл да положите усилия и да направите биореактор със собствените си ръце.

Биогазът е екологично чисто гориво, а технологията за неговото производство не оказва особено влияние върху околната среда. Освен това като суровина за биогаз се използват отпадъчни продукти, които трябва да се обезвреждат.

Те се поставят в биореактор, където се извършва обработката:

• известно време биомасата е изложена на бактерии. Периодът на ферментация зависи от обема на суровините;
• в резултат на дейността на анаеробни бактерии се отделя горима смес от газове, която включва метан (60%), въглероден диоксид (35%) и някои други газове (5%). Освен това по време на ферментацията се отделя потенциално опасен сероводород в малки количества. Той е отровен, така че е крайно нежелателно хората да бъдат изложени на него;
• сместа от газове от биореактора се пречиства и постъпва в газовия резервоар, където се съхранява до използване по предназначение;
• газът от газов резервоар може да се използва по същия начин като природния газ. Отива за домакински уреди - газови печки, отоплителни котли и др.;
• разградената биомаса трябва редовно да се отстранява от ферментатора. Това е допълнително усилие, но усилието се отплаща. След ферментация суровината се превръща във висококачествен тор, който се използва в полета и градини.

Инсталацията за биогаз е полезна за собственика на частна къща само ако има постоянен достъп до отпадъци от животновъдни ферми. Средно от 1 куб.м. субстрат може да се получи 70-80 куб.м. биогаз, но производството на газ е неравномерно и зависи от много фактори, вкл. температура на биомасата. Това усложнява изчисленията.

Една от задачите, които трябва да бъдат решени в селското стопанство, е обезвреждането на оборски тор и растителни отпадъци. И това е доста сериозен проблем, който изисква постоянно внимание. Рециклирането отнема не само време и усилия, но и прилична сума. Днес има поне един начин това главоболие да се превърне в доход: преработка на оборски тор в биогаз. Технологията се основава на естествения процес на разграждане на оборския тор и растителните остатъци от съдържащите се в тях бактерии. Цялата задача е да се създадат специални условия за най-пълно разлагане. Тези условия са липсата на достъп на кислород и оптималната температура (40-50 o C).

Всеки знае как най-често се изхвърля оборският тор: натрупва се, след което след ферментация се изнася на полето. В този случай полученият газ се освобождава в атмосферата и 40% от азота, съдържащ се в първоначалното вещество, и по-голямата част от фосфора също летят там. Полученият тор далеч не е идеален.

За получаването на биогаз е необходимо процесът на разграждане на тора да протича без достъп на кислород, в затворен обем. В този случай и азотът, и фосфорът остават в остатъчния продукт, а газът се натрупва в горната част на резервоара, откъдето може лесно да се изпомпва. Получават се два източника на печалба: директно газ и ефективен тор. Освен това торът е с най-високо качество и е 99% безопасен: повечето от патогените и яйцата на хелминтите умират, семената на плевелите, съдържащи се в оборския тор, губят своята кълняемост. Има дори линии за опаковане на този остатък.

Втората предпоставка за процеса на преработка на оборския тор в биогаз е поддържането на оптимална температура. Бактериите, съдържащи се в биомасата, са неактивни при ниски температури. Те започват да действат при температура на околната среда от +30 o C. Освен това в оборския тор се съдържат два вида бактерии:

Най-ефективни са топлолюбивите инсталации с температури от +43 o C до +52 o C: в тях оборският тор се обработва за 3 дни, от 1 литър полезна площ на биореактора се получават до 4,5 литра биогаз (това е максималната производителност) . Но поддържането на температура от +50 o C изисква значителни разходи за енергия, което не е изгодно във всеки климат. Поради това по-често инсталациите за биогаз работят при мезофилни температури. В този случай времето за обработка може да бъде 12-30 дни, добивът е приблизително 2 литра биогаз на 1 литър обем на биореактора.

Съставът на газа варира в зависимост от суровината и условията на обработка, но приблизително е както следва: метан - 50-70%, въглероден диоксид - 30-50%, а също така съдържа малко количество сероводород (по-малко от 1% ) и много малко количество амоняк, водородни и азотни съединения. В зависимост от дизайна на инсталацията биогазът може да съдържа значително количество водна пара, което ще изисква дехидратация (в противен случай просто няма да изгори). Как изглежда индустриалната инсталация е показано във видеото.

Може да се каже цял газов завод. Но за частен двор или малка ферма такива обеми са безполезни. Най-простата инсталация за биогаз е лесна за правене със собствените си ръце. Но въпросът е: „Къде да изпратим биогаз след това?“ Калоричността на получения газ е от 5340 kcal / m3 до 6230 kcal / m3 (6,21 - 7,24 kWh / m3). Следователно може да се подава към газов котел за производство на топлина (отопление и топла вода), или към централа за производство на електричество, газова печка и др. Ето как Владимир Рашин, проектант на инсталация за биогаз, използва тор от своята ферма за пъдпъдъци.

Оказва се, че като имате поне малко или по-малко прилично количество добитък и птици, можете напълно да задоволите нуждите на вашето домакинство от топлина, газ и електричество. И ако инсталирате газови инсталации на автомобили, тогава гориво за автопарка. Като се има предвид, че делът на енергията в производствените разходи е 70-80%, можете да спестите само от биореактор и след това да спечелите много пари. По-долу е екранна снимка на икономическото изчисление на рентабилността на инсталация за биогаз за малка ферма (към септември 2014 г.). Не можете да наречете икономиката малка, но определено не е и голяма. Извиняваме се за терминологията - това е стилът на автора.

Това е приблизителна разбивка на необходимите разходи и възможните приходи.

Схеми на самостоятелно направени инсталации за биогаз

Най-простата схема на инсталация за биогаз е запечатан контейнер - биореактор, в който се излива приготвената суспензия. Съответно има люк за товарене на тор и люк за разтоварване на преработени суровини.

Най-простата схема на инсталация за биогаз без "звънци и свирки"

Контейнерът не е напълно пълен със субстрата: 10-15% от обема трябва да остане свободен за събиране на газ. В капака на резервоара е вградена газова тръба. Тъй като полученият газ съдържа доста голямо количество водна пара, той няма да изгори в тази форма. Поради това е необходимо да се прекара през воден затвор за дренаж. В това просто устройство по-голямата част от водната пара ще кондензира, а газът вече ще изгори добре. След това е желателно газът да се пречисти от незапалим сероводород и едва след това може да се подаде в газдържача - контейнер за събиране на газ. И оттам вече е възможно да се размножава на потребителите: да се захранва с котел или газова печка. Как да направите филтри за инсталация за биогаз със собствените си ръце, вижте видеото.

На повърхността са разположени големи промишлени съоръжения. И това по принцип е разбираемо - обемът на земната работа е твърде голям. Но в малките ферми бункерната купа е заровена в земята. Това, първо, ви позволява да намалите разходите за поддържане на необходимата температура, и второ, в частен двор вече има достатъчно устройства.

Контейнерът може да се вземе готов или да се направи от тухли, бетон и др. в изкопана яма. Но в този случай ще трябва да се погрижите за херметичността и запушването: процесът е анаеробен - без достъп на въздух, следователно е необходимо да се създаде слой, непропусклив за кислород. Конструкцията се оказва многопластова и производството на такъв бункер е дълъг и скъп процес. Следователно е по-евтино и по-лесно да заровите готовия контейнер. Преди това непременно бяха метални варели, често от неръждаема стомана. Днес, с появата на PVC контейнери на пазара, можете да ги използвате. Те са химически неутрални, имат ниска топлопроводимост, дълъг експлоатационен живот и са няколко пъти по-евтини от неръждаемата стомана.

Но описаната по-горе инсталация за биогаз ще има ниска производителност. За активиране на процеса на обработка е необходимо активно смесване на масата в бункера. В противен случай на повърхността или в дебелината на субстрата се образува кора, която забавя процеса на разлагане и на изхода се получава по-малко газ. Смесването се извършва по всякакъв наличен начин. Например, както е показано във видеото. В този случай може да се направи всяко задвижване.

Има и друг начин за смесване на слоевете, но немеханичен - барбитиране: полученият газ под налягане се подава в долната част на резервоара за тор. Издигайки се нагоре, газовите мехурчета ще разрушат кората. Тъй като се доставя същия биогаз, няма да има промени в условията на преработка. Освен това този газ не може да се счита за разход - пак ще попадне в резервоара за газ.

Както бе споменато по-горе, за добра работа са необходими високи температури. За да не харчите твърде много пари за поддържане на тази температура, е необходимо да се погрижите за изолацията. Какъв тип топлоизолатор да изберете, разбира се, е ваш бизнес, но днес най-оптималният е пенополистиролът. Не се страхува от вода, не се влияе от гъбички и гризачи, има дълъг експлоатационен живот и отлична топлоизолация.

Формата на биореактора може да бъде различна, но най-често срещаната е цилиндричната. Не е идеален по отношение на сложността на смесването на субстрата, но се използва по-често, защото хората са натрупали много опит в изграждането на такива контейнери. И ако такъв цилиндър е разделен с преграда, тогава те могат да се използват като два отделни резервоара, в които процесът се измества във времето. В същото време в преградата може да се вгради нагревателен елемент, като по този начин се решава проблемът с поддържането на температурата в две камери наведнъж.

В най-простата версия домашните инсталации за биогаз представляват правоъгълна яма, чиито стени са направени от бетон и са обработени със слой от фибростъкло и полиестерна смола за плътност. Този контейнер се предлага с капак. Той е изключително неудобен при работа: трудно е да се извърши нагряване, смесване и отстраняване на ферментиралата маса, невъзможно е да се постигне пълна обработка и висока ефективност.

Ситуацията е малко по-добра при изкопни инсталации за преработка на тор за биогаз. Имат скосени ръбове, което улеснява зареждането на пресен тор. Ако направите дъното наклонено, тогава ферментиралата маса ще се движи от гравитацията в една посока и ще бъде по-лесно да я изберете. При такива инсталации е необходимо да се осигури топлоизолация не само на стените, но и на капаците. Такава инсталация за биогаз със собствените си ръце е лесна за изпълнение. Но не може да се постигне пълна обработка и максимално количество газ в него. Дори при нагряване.

Основните технически въпроси бяха разгледани и вече знаете няколко начина за изграждане на инсталация за биогаз от оборски тор. Останали технологични нюанси.

Какво може да се рециклира и как да постигнем добри резултати

В оборския тор на всяко животно има организми, необходими за неговата преработка. Установено е, че повече от хиляда различни микроорганизми участват в процеса на храносмилане и образуването на газове. Най-важна роля играят метанообразувателите. Смята се също, че всички тези микроорганизми се намират в оптимални пропорции в говеждия тор. Във всеки случай при преработката на този вид отпадъци в комбинация с растителна маса се отделя най-голямо количество биогаз. Таблицата показва осреднени данни за най-често срещаните видове селскостопански отпадъци. Моля, обърнете внимание, че това количество газ може да се получи при идеални условия.

За добра производителност е необходимо да се поддържа определена влажност на субстрата: 85-90%. Но трябва да се използва вода, която не съдържа чужди химикали. Разтворители, антибиотици, почистващи препарати и др. влияят негативно на процесите. Освен това, за нормалното протичане на процеса, кашата не трябва да съдържа големи фрагменти. Максималният размер на фрагментите: 1 * 2 см, по-малките са по-добри. Ето защо, ако планирате да добавите билкови съставки, тогава трябва да ги смилате.

Важно е за нормалната обработка в субстрата да се поддържа оптимално ниво на pH: в рамките на 6,7-7,6. Обикновено средата има нормална киселинност и само понякога киселиннообразуващите бактерии се развиват по-бързо от метанообразуващите. Тогава средата става кисела, производството на газ намалява. За да се постигне оптимална стойност, към субстрата се добавя обикновена вар или сода.

Сега малко за времето, необходимо за обработка на тор. По принцип времето зависи от създадените условия, но първият газ може да започне да тече още на третия ден след началото на ферментацията. Най-активното газообразуване се получава при разлагането на оборския тор с 30-33%. За да можете да се ориентирате във времето, нека кажем, че след две седмици субстратът се разлага с 20-25%. Тоест оптималната обработка трябва да продължи един месец. В този случай торът е с най-високо качество.

Изчисляване на обема на бункера за обработка

За малки ферми оптималната настройка е постоянно действие - това е, когато пресният тор се доставя на малки порции дневно и се отстранява на същите порции. За да не се нарушава процесът, делът на дневното натоварване не трябва да надвишава 5% от преработения обем.

Домашните инсталации за преработка на оборски тор в биогаз не са върхът на съвършенството, но са доста ефективни

Въз основа на това можете лесно да определите необходимия обем на резервоара за домашна инсталация за биогаз. Трябва да умножите дневния обем оборски тор от вашата ферма (вече разреден със съдържание на влага 85-90%) по 20 (това е за мезофилни температури, за термофилни температури ще трябва да умножите по 30). Към получената цифра трябва да се добавят още 15-20% - свободно пространство за събиране на биогаз под купола. Знаете основния параметър. Всички допълнителни разходи и параметри на системата зависят от това коя схема на инсталацията за биогаз е избрана за изпълнение и как ще направите всичко. Напълно възможно е да се справите с импровизирани материали или можете да поръчате инсталация до ключ. Фабричните разработки ще струват от 1,5 милиона евро, инсталациите от Kulibins ще бъдат по-евтини.

Юридическа регистрация

Инсталацията ще трябва да бъде съгласувана със SES, газовата инспекция и пожарникарите. Ще имаш нужда:

• Технологична схема на инсталацията.
• План за разположение на оборудването и компонентите с позоваване на самата инсталация, мястото на монтаж на термичния блок, местоположението на тръбопроводите и електропроводите и свързването на помпата. Гръмоотводът и пътищата за достъп трябва да бъдат маркирани на диаграмата.
• Ако устройството трябва да бъде разположено на закрито, ще е необходим и план за вентилация, който да осигури най-малко осем обмена на целия въздух в помещението.

Както виждате, тук бюрокрацията е незаменима.

И накрая, малко за изпълнението на инсталацията. Средно една инсталация за биогаз произвежда обем газ на ден, който е два пъти по-голям от полезния обем на резервоара. Тоест 40 m 3 тор ще дадат 80 m 3 газ на ден. Приблизително 30% ще бъдат изразходвани за осигуряване на самия процес (основният разход е отоплението). Тези. на изхода ще получите 56 m 3 биогаз на ден. За покриване на нуждите на тричленно семейство и за отопление на средно голяма къща според статистиката са необходими 10 m 3. В нетния баланс имате 46 m 3 на ден. И това е с малка инсталация.

Резултати

Инвестирайки малко пари в изграждането на инсталация за биогаз (направи си сам или до ключ), вие не само ще осигурите собствените си нужди и нужди от топлина и газ, но и ще можете да продавате газ, както и високи -качествени торове, получени от преработка.

Хубав ден на всички! Тази публикация продължава темата за вашата алтернативна енергия. В нея ще ви разкажа за биогаза и използването му за отопление и готвене на дома. Тази тема е от най-голям интерес за фермерите, които имат достъп до различни суровини за получаване на този вид гориво. Нека първо разберем какво е биогаз и откъде идва.

Откъде идва биогазът и от какво се състои?

Биогазът е горим газ, който възниква като продукт на жизнената дейност на микроорганизмите в хранителна среда. Тази хранителна среда може да бъде оборски тор или силаж, който се поставя в специален бункер. В този бункер, който се нарича реактор, се образува биогаз. Вътре в реактора ще бъдат подредени както следва:

За да се ускори процесът на ферментация на биомасата, е необходимо да се загрее. За това може да се използва нагревателен елемент или топлообменник, свързан към всеки отоплителен котел. Не трябва да забравяме и добрата топлоизолация, за да избегнем ненужните разходи за енергия за отопление. В допълнение към нагряването, ферментиращата маса трябва да се смеси. Без това ефективността на инсталацията може да бъде значително намалена. Разбъркването може да бъде ръчно или механично. Всичко зависи от бюджета или наличните технически средства. Най-важното в един реактор е обемът! Един малък реактор просто физически не е в състояние да произведе голямо количество газ.

Химическият състав на газа е силно зависим от това какви процеси протичат в реактора. Най-често там протича процесът на метанова ферментация, в резултат на което се образува газ с висок процент метан. Но вместо метанова ферментация може да възникне процес с образуване на водород. Но според мен водородът не е необходим за обикновен потребител и може би дори е опасен. Спомнете си поне смъртта на дирижабъла Хинденбург. Сега нека да разберем от какво може да се получи биогаз.

Откъде можете да получите биогаз?

Газ може да се получава от различни видове биомаса. Нека ги изброим като списък:

• Отпадъци от производството на храни – това могат да бъдат отпадъци от клане на добитък или производство на млечни продукти. Подходящи отпадъци от производството на слънчогледово или памучно масло. Това не е пълен списък, но достатъчен, за да предадем същността. Този вид суровина дава най-високо съдържание на метан в газ (до 85%).
• Култури – в някои случаи се отглеждат специални видове растения за производство на газ. Например силажна царевица или морски водорасли са подходящи за това. Процентът на метан в газа се поддържа около 70%.
• Оборски тор – използва се най-често в големите животновъдни комплекси. Процентът на метан в газа, когато се използва оборски тор като суровина, обикновено не надвишава 60%, а останалото ще бъде въглероден диоксид и доста малко сероводород и амоняк.

Блокова схема на инсталация за биогаз.

За да разберем най-добре как работи инсталацията за биогаз, нека разгледаме следната фигура:

Устройството на биореактора беше обсъдено по-горе, така че няма да говорим за него. Помислете за други компоненти на инсталацията:

• Приемникът за отпадъци е вид контейнер, в който влизат суровините на първия етап. В него суровините могат да се смесват с вода и да се натрошат.
• Помпата (след приемника за отпадъци) е фекална помпа, с помощта на която биомасата се изпомпва в реактора.
• Котел - отоплителен котел, използващ всякакво гориво, предназначен да загрява биомасата вътре в реактора.
• Помпата (до котела) е циркулационната.
• "Торове" - контейнер, в който влиза ферментирала утайка. Той, както става ясно от контекста, може да се използва като тор.
• Филтърът е устройство, в което биогазът се довежда до кондиция. Филтърът отстранява излишните примеси от газове и влага.
• Компресор - компресира газа.
• Газовото съхранение е запечатан резервоар, в който готовият за употреба газ може да се съхранява произволно дълго време.

Биогаз за частна къща.

Много собственици на малки ферми мислят за използването на биогаз за битови нужди. Но след като разбраха по-подробно как работи всичко, мнозинството изоставят тази идея. Това се дължи на факта, че оборудването за обработка на тор или силаж струва много пари, а добивът на газ (в зависимост от суровината) може да се окаже малък. Това от своя страна прави инсталирането на оборудване нерентабилно. Обикновено за частни къщи на фермери се инсталират примитивни инсталации, които работят върху оборски тор. Те най-често са в състояние да осигурят газ само в кухнята и стенен газов котел с ниска мощност. В същото време ще трябва да се изразходва много енергия за самия технологичен процес - за отопление, изпомпване и работа на компресора. Скъпите филтри също не могат да бъдат изключени от изгледа.

Като цяло моралът тук е следният - колкото по-голяма е самата инсталация, толкова по-рентабилна е нейната работа. А за домашни условия това почти винаги е невъзможно. Но това не означава, че никой не прави домашни инсталации. Предлагам ви да гледате следното видео, за да видите как изглежда от импровизирани материали:

Резюме.

Биогазът е чудесен начин за рециклиране на органични отпадъци по полезен начин. Резултатът е гориво и полезен тор под формата на ферментирала утайка. Тази технология работи толкова по-ефективно, колкото повече суровини се обработват. Съвременните технологии позволяват сериозно да се увеличи производството на газ чрез използването на специални катализатори и микроорганизми. Основният недостатък на всичко това е високата цена на един кубичен метър. Често ще бъде много по-евтино за обикновените хора да купуват газ в бутилки, отколкото да построят завод за третиране на отпадъци. Но, разбира се, има изключения от всички правила, така че преди да решите да преминете към биогаз, трябва да изчислите цената на кубичен метър и периода на изплащане. Това е всичко за сега, пишете въпроси в коментарите

Тъй като технологиите сега вървят бързо напред, голямо разнообразие от органични отпадъци може да се превърне в суровина за производство на биогаз. По-долу са дадени показателите за добив на биогаз от различни видове органични суровини.

Таблица 1. Производство на биогаз от органични суровини

Говежди тор

В целия свят сред най-популярните са тези, които включват използването на кравешка тор като основна суровина. Отглеждането на една глава говеда позволява да се осигурят 6,6–35 тона течен тор годишно. Това количество суровини може да се преработи в 257–1785 m 3 биогаз. Според параметъра калоричност тези показатели съответстват на: 193–1339 кубически метра природен газ, 157–1089 кг бензин, 185–1285 кг мазут, 380–2642 кг дърва за огрев.

Едно от основните предимства на използването на кравешки тор за производство на биогаз е наличието на колонии от бактерии, произвеждащи метан, в стомашно-чревния тракт на говедата. Това означава, че няма нужда от допълнително внасяне на микроорганизми в субстрата, а следователно и от допълнителни инвестиции. В същото време хомогенната структура на оборския тор позволява използването на този вид суровина в устройства с непрекъснат цикъл. Производството на биогаз ще бъде още по-ефективно, ако към ферментиращата биомаса се добави говеда урина.

Тор от свине и овце

За разлика от говедата, животните от тези групи се държат в помещения без бетонни подове, така че процесите на производство на биогаз тук са малко сложни. Не е възможно използването на свински и овчи тор в устройства с непрекъснат цикъл, разрешено е само дозирано натоварване. Заедно със суровата маса от този тип, растителните отпадъци често влизат в биореакторите, което може значително да увеличи периода на тяхната обработка.

птичи тор

За да се използват ефективно птичите изпражнения за производство на биогаз, се препоръчва оборудването на клетките за птици с кацалки, тъй като това ще позволи събирането на изпражнения в големи количества. За да се получат значителни количества биогаз, птичият тор трябва да се смеси с кравешка тор, което ще елиминира прекомерното отделяне на амоняк от субстрата. Характеристика на използването на птичи тор в производството на биогаз е необходимостта от въвеждане на 2-степенна технология с помощта на хидролизен реактор. Това е необходимо, за да се контролира нивото на киселинност, в противен случай бактериите в субстрата могат да умрат.

Изпражнения

За ефективна обработка на фекалиите е необходимо да се сведе до минимум обемът на водата за един санитарен уред: той не може да надвишава 1 литър наведнъж.

С помощта на научни изследвания през последните години беше възможно да се установи, че биогазът, ако за производството му се използват изпражнения, заедно с ключови елементи (по-специално метан), много опасни съединения, които допринасят за замърсяването на околната среда, преминават в биогаз. Например, по време на метанова ферментация на такива суровини при условия на висока температура в станции за биологично третиране на отпадъчни води, почти всички проби от газовата фаза откриха около 90 µg/m 3 арсен, 80 µg/m 3 антимон, 10 µg/m 3 живак, 500 µg/m 3 телур, 900 µg/m 3 калай, 700 µg/m 3 олово. Споменатите елементи са представени от тетра- и диметилирани съединения, характерни за процесите на автолиза. Идентифицираните показатели значително надвишават ПДК на тези елементи, което показва необходимостта от по-задълбочен подход към проблема с преработката на изпражненията в биогаз.

Енергийни култури

По-голямата част от зелените растения осигуряват изключително висок добив на биогаз. Много европейски инсталации за биогазработят върху царевичен силаж. Това е напълно оправдано, тъй като царевичният силаж, получен от 1 хектар, позволява производството на 7800–9100 m3 биогаз, което съответства на: 5850–6825 m3 природен газ, 4758–5551 kg бензин, 5616–6552 kg мазут, 11544 –13468 кг дърва за огрев.

Около 290–490 m 3 биогаз се произвежда от един тон различни билки, като детелината има особено висок добив: 430–490 m 3 . Тон висококачествена суровина от картофени върхове също е в състояние да осигури до 490 m 3, тон върхове от цвекло - от 75 до 200 m 3, тон отпадъци, получени по време на прибиране на реколтата от ръж - 165 m 3, тон лен и коноп - 360 m 3, тон овесена слама - 310 m 3.

Трябва да се отбележи, че при целенасоченото отглеждане на енергийни култури за производство на биогаз е необходимо да се инвестират средства в тяхната сеитба и прибиране на реколтата. По това такива култури се различават значително от другите източници на суровини за биореактори. Не е необходимо торене на такива култури. Що се отнася до отпадъците от зеленчукопроизводството и производството на зърнени култури, тяхната преработка в биогаз има изключително висока икономическа ефективност.

"сметище газ"

От един тон сухи битови отпадъци могат да се получат до 200 m 3 биогаз, над 50% от който е метан. По отношение на активността на емисиите на метан, "депата" са много по-добри от всички други източници. Използването на ТБО в производството на биогаз не само ще осигури значителен икономически ефект, но и ще намали потока на замърсяващи съединения в атмосферата.

Качествени характеристики на суровините за производство на биогаз

Показателите, характеризиращи добива на биогаз и концентрацията на метан в него, зависят, наред с други неща, от съдържанието на влага в основната суровина. Препоръчва се да се поддържа на 91% през лятото и 86% през зимата.

Възможно е да се получат максимални количества биогаз от ферментирали маси, като се осигури достатъчно висока активност на микроорганизмите. Тази задача може да се осъществи само с необходимия вискозитет на субстрата. Процесите на метанова ферментация се забавят, ако в суровината има сухи, големи и твърди елементи. Освен това при наличието на такива елементи се наблюдава образуване на кора, което води до разслояване на субстрата и спиране на производството на биогаз. За да се изключат подобни явления, преди да се зареди суровата маса в биореактори, тя се раздробява и внимателно се смесва.

Оптималните стойности на pH на суровините са параметри в диапазона 6,6–8,5. Практическото изпълнение на повишаване на рН до необходимото ниво се осигурява чрез дозирано въвеждане на състав, изработен от натрошен мрамор, в субстрата.

За да се увеличи максимално добива на биогаз, повечето от различните видове суровини могат да се смесват с други видове чрез кавитационна обработка на субстрата. В същото време се постигат оптимални съотношения на въглероден диоксид и азот: в преработената биомаса те трябва да бъдат осигурени в съотношение 16 към 10.

Така при избора на суровини за инсталации за биогазима смисъл да се обърне специално внимание на неговите качествени характеристики.

Биогаз- газ, получен от метанова ферментация на биомаса. Разграждането на биомасата става под въздействието на три вида бактерии.

В хранителната верига следващите бактерии се хранят с отпадъчните продукти на предишните.
Първият тип са хидролитични бактерии, вторият е киселинно образуващ, третият е метанообразуващ.
В производството на биогаз участват не само бактерии от клас метаноген, но и трите вида. По време на процеса на ферментация от биоотпадъци се произвежда биогаз. Този газ може да се използва като обикновен природен газ - за отопление, производство на електроенергия. Може да се компресира, използва за зареждане на автомобил, натрупва, изпомпва. Всъщност, като собственик и пълен собственик, вие получавате собствен газов кладенец и доходи от него. Все още не е необходимо да регистрирате собствената си инсталация никъде.

Състав и качество на биогаза

50-87% метан, 13-50% CO2, незначителни примеси от H2 и H2S. След пречистване на биогаза от CO2 се получава биометан; той е пълен аналог на природния газ, като разликата е само в произхода.
Тъй като само метанът доставя енергия от биогаз, е целесъобразно качеството на газа, добивът на газ и количеството газ, да се отнасят към метана, да се описват с неговите стандартизирани показатели.

Обемът на газовете зависи от температурата и налягането. Високите температури водят до разширяване на газа и до намаляване на калоричността заедно с обема и обратно. С увеличаване на влажността калоричността на газа също намалява. За да могат да се сравняват газовите изходи помежду си, е необходимо да се съпоставят с нормалното състояние (температура 0 C, атмосферно налягане 1 bar, относителна влажност на газа 0%). Като цяло данните за производството на газ се изразяват в литри (l) или кубични метри метан на килограм сухо органично вещество (oDM); това е много по-точно и по-красноречиво от данните в кубични метри биогаз в кубични метри пресен субстрат.

Суровини за производство на биогаз

Списък на органични отпадъци, подходящи за производство на биогаз: оборски тор, птичи изпражнения, зърно и меласа след алкохолна дистилация, пивоварни зърна, цвеклова каша, фекални утайки, отпадъци от рибни и кланични цехове (кръв, мазнини, черва, канига), трева, домакински отпадъци, отпадъци от мандри - солена и сладка суроватка, отпадъци от производство на биодизел - технически глицерин от производство на биодизел от рапица, отпадъци от производство на сокове - плодове, ягодоплодни, зеленчуци, гроздови кюспе, отпадъци от производство на водорасли, нишесте и меласа - пулп и сироп, отпадъци от преработка на картофи, производство на чипс - обелки, кори, гнили грудки, кафеена маса.

Изчисляване на полезен биогаз във ферма

Добивът на биогаз зависи от съдържанието на сухо вещество и вида на използваната суровина. От един тон говежди тор се получават 50-65 m3 биогаз със съдържание на метан 60%, 150-500 m3 биогаз от различни видове растения със съдържание на метан до 70%. Максималното количество биогаз - 1300 m3 със съдържание на метан до 87% - може да се получи от мазнини.
Има теоретичен (физически възможен) и технически осъществим добив на газ. През 1950-1970 г. технически възможният добив на газ е само 20-30% от теоретичния. Днес използването на ензими, бустери за изкуствено разграждане на суровини (ултразвукови или течни кавитатори) и други устройства прави възможно увеличаването на добива на биогаз в конвенционална инсталация от 60% до 95%.

При изчисленията на биогаз се използва понятието сухо вещество (CB или английски TS) или сух остатък (CO). Сама по себе си водата, съдържаща се в биомасата, не произвежда газ.
На практика от 1 кг сухо вещество се получават от 300 до 500 литра биогаз.

За да се изчисли добивът на биогаз от определена суровина, е необходимо да се проведат лабораторни изследвания или да се видят референтни данни и след това да се определи съдържанието на мазнини, протеини и въглехидрати. При определяне на последното е важно да се знае процентното съдържание на бързо разградими (фруктоза, захар, захароза, нишесте) и трудно разградими вещества (целулоза, хемицелулоза, лигнин).

След като определите съдържанието на веществата, можете да изчислите добива на газ за всяко вещество поотделно и след това да го сумирате. Когато биогазът беше свързан с оборски тор (в провинцията тази ситуация съществува и днес - попитах в районния център на тайгата, Верховажие, Вологодска област), беше използвано понятието "животнинска единица". Днес, когато се научиха как да получават биогаз от произволни органични суровини, тази концепция се отдалечи и престана да се използва.

Но в допълнение към отпадъците, биогазът може да се произвежда от специално отглеждани енергийни култури, например от силажна царевица или силфа, както и водорасли. Изходът на газ може да достигне до 500 m3 от 1 тон.

Газът от сметищата е една от разновидностите на биогаза. Получава се в депата от битови битови отпадъци.

Екологичен аспект при използването на биогаз

Производството на биогаз помага за предотвратяване на емисиите на метан в атмосферата. Метанът допринася 21 пъти повече за парниковия ефект от смес от CO2 и остава в атмосферата до 12 години. Улавянето и ограничаването на разпространението на метан е най-добрият краткосрочен начин за предотвратяване на глобалното затопляне. Ето къде, на кръстовището на изследванията, се разкрива друга, малко изследвана досега област на науката.

Преработеният оборски тор, бард и други отпадъци се използват като тор в селското стопанство. Това намалява използването на химически торове, намалява натоварването на подземните води.

Производство на биогаз

Правете разлика между промишлени и занаятчийски инсталации.
Промишлените инсталации се различават от занаятчийските по наличието на механизация, отоплителни системи, хомогенизация и автоматизация. Най-разпространеният промишлен метод е анаеробното смилане в биореактори.

Една надеждна инсталация за биогаз трябва да има необходимите части:

Резервоар за хомогенизиране;
товарач на твърди (течни) суровини;
директно реактора;
бъркалки;
газдържач;
система за смесване и отопление на водата;
газова система;
помпена станция;
сепаратор;
контролни устройства;
система за безопасност.

Характеристики на инсталацията за биогаз

В промишлено предприятие отпадъците (суровини) периодично се подават в реактора с помощта на помпена станция или товарач. Реакторът представлява отопляем и изолиран стоманобетонен резервоар, оборудван със смесители.

В реактора „живеят“ полезни бактерии, които се хранят с отпадъци. Биогазът е продукт на жизнената дейност на бактериите. За да се поддържа живота на бактериите, се изисква доставка на фураж - отпадъци, нагряване до 35 ° C и периодично смесване. Полученият биогаз се натрупва в хранилище (резервоар за газ), след което преминава през пречиствателна система и се подава към потребителите (котел или електрогенератор). Реакторът работи без достъп на въздух, практически е херметичен и безвреден.

За ферментацията на някои видове суровини в чист вид е необходима специална двустепенна технология.

Например, птичи изпражнения, дестилаторна утайка не се преработват в биогаз в конвенционален реактор. За преработката на такива суровини е необходим допълнителен реактор за хидролиза. Позволява ви да контролирате нивото на киселинност, така че бактериите да не умират поради увеличаване на съдържанието на киселини или основи.

Значителни фактори, влияещи върху процеса на ферментация:

температура;
влажност на околната среда;
ниво на pH;
съотношение C:N:P;
повърхностна площ на частиците на суровината;
честота на подаване на субстрата;
вещества, които забавят реакцията;
стимулиращи добавки.

Приложение на биогаз

Биогазът се използва като гориво за производство на електричество, топлина или пара или като гориво за превозни средства. Инсталациите за биогаз могат да се използват като пречиствателни съоръжения във ферми, птицеферми, дестилерии, захарни фабрики, месопреработвателни предприятия и, като специален случай, те дори могат да заменят ветеринарни и санитарни инсталации, където мършата може да се изхвърля в биогаз, вместо да се произвежда месокостно брашно.