Биогазовая установка: переработка органических отходов с пользой. Как добыть биогаз в домашних условиях Сделать газ из навоза

Тема альтернативных видов топлива актуальная уже несколько десятилетий. Биогаз – это природный источник топлива, который можно получать и использовать самостоятельно, особенно если у вас есть домашний скот.

Что это такое

По составу биогаз похож на , добываемый в промышленных масштабах. Этапы получения биогаза:

1. Биореактор – это емкость, в которой биологическая масса обрабатывается анаэробными бактериями в вакууме.
2. Через некоторое время выделяется газ, состоящий из метана, углекислого газа, сероводорода и других газообразных веществ.
3. Этот газ очищается и выводится из реактора.
4. Переработанная биомасса – это отличное удобрение, которое отводится из реактора для обогащения полей.

Производство своими руками биогаза в домашних условиях возможно при условии, что вы живете в деревне и у вас есть доступ к отходам животноводства. Это хороший вариант топлива для животноводческих ферм и сельскохозяйственных предприятий.

Преимущество биогаза в том, что он позволяет сократить выбросы метана и дает источник альтернативной энергии. В результате переработки биомассы образуется удобрение для огородов и полей, что является дополнительным преимуществом.

Чтобы получить биогаз своими руками, вам нужно построить биореактор для переработки навоза, птичьего помета и других органических отходов. В качестве сырья используются:

• сточные воды;
• солома;
• трава;
• речной ил.

Важно не допускать попадания в реактор химических примесей, так как они мешают процессу переработки.

Варианты использования

Переработка навоза в биогаз дает возможность получать электрическую, тепловую и механическую энергию. Это топливо используется в промышленных масштабах или в частных домах. Его применяют для:

• отопления;
• освещения;
• нагрева воды;
• работы двигателей внутреннего сгорания.

С помощью биореактора можно создать собственную энергетическую базу для обеспечения частного дома или сельскохозяйственного производства.

Теплоэлектростанции на биогазе – это альтернативный способ отопления личного подсобного хозяйства или небольшого поселка. Органические отходы можно преобразовывать в электричество, что гораздо дешевле, чем проводить его на участок и платить коммунальные платежи. Биогаз можно использовать для приготовления пищи на газовых плитах. Большое преимущество биотоплива в том, что это неиссякаемый, восполняемый источник энергии.

Эффективность биотоплива

Биогаз из помета и навоза не имеет цвета и запаха. Он дает столько же тепла, сколько природный газ. Один кубометр биогаза дает энергии столько же, сколько дает 1,5 кг угля.

Чаще всего фермерские хозяйства не утилизируют отходы от домашнего скота, а складируют их на одном участке. В результате метан выделяется в атмосферу, навоз теряет свои свойства как удобрение. Своевременно переработанные отходы принесут гораздо больше пользы фермерскому хозяйству.

Рассчитать эффективность утилизации навоза таким способом легко. Средняя корова дает в сутки 30-40 кг навоза. Из этой массы получается 1,5 кубометра газа. Из такого количества вырабатывается электроэнергии 3 кВт/ч.

Как построить реактор на биоматериале

Биореакторы – это емкости из бетона с отверстиями для отвода сырья. Перед строительством нужно выбрать место на участке. Размер реактора зависит от количества биомассы, которая у вас появляется ежедневно. Она должна заполнять емкость на 2/3.

Если биомассы немного, вместо бетонной емкости, можно взять железную, например, обычную бочку. Но она должна быть крепкой, с качественными сварными швами.

Количество сделанного газа напрямую зависит от объема сырья. В маленькой емкости его получится немного. Чтобы получить 100 кубометров биогаза, нужно переработать тонну биологической массы.

Для повышения прочности установки ее обычно заглубляют в землю. Реактор должен иметь входную трубу для загрузки биомассы и отводное отверстие для удаления отработанного материала. Сверху в баке должно быть отверстие, через которое выводится биогаз. Лучше закрывать его на гидрозатвор.

Для правильной реакции емкость должна быть герметично закрыта, без доступа воздуха. Гидрозатвор обеспечит своевременный вывод газов, что предотвратит взрыв системы.

Реактор для большого хозяйства

Простая схема биореактора подходит для небольших хозяйств с 1-2 животными. Если вы владеете фермой, лучше всего установить промышленный реактор, который справится с большими объемами топлива. Лучше всего привлечь специальные фирмы, занимающиеся разработкой проекта и установкой системы.

Промышленные комплексы состоят из:

• Емкости промежуточного хранения;
• Установки-смесителя;
• Небольшой ТЭЦ, которая дает энергию для отопления зданий и теплиц, а также электричество;
• Емкости для ферментированного навоза, используемого как удобрение.

Наиболее эффективный вариант – постройка одного комплекса для нескольких соседних хозяйств. Чем больше биоматериала перерабатывается, тем больше энергии получается в результате.

Перед тем как получить биогаз, промышленные установки нужно согласовать с санэпидемстанцией, пожарной и газовой инспекцией. Они документально оформляются, существуют специальные нормы по расположению всех элементов.

Как рассчитать объем реактора

Объем реактора зависит от количества отходов, образующихся ежедневно. Помните, что емкость нужно заполнять только на 2/3 для эффективного брожения. Также учитывайте время брожения, температуру и тип сырья.

Навоз лучше всего разбавлять водой перед отправкой в реактор. Для переработки навоза при температуре 35-40 градусов понадобится примерно 2 недели. Чтобы рассчитать объем, определите начальный объем отходов с водой и прибавьте 25-30%. Объем биомассы должен быть одинаковым каждые две недели.

Как обеспечить активность биомассы

Для правильного брожения биомассы лучше всего подогревать смесь. В южных регионах температура воздуха способствует началу брожения. Если вы живете на севере или в средней полосе, можете подключить дополнительные нагревательные элементы.

Для запуска процесса нужна температура 38 градусов. Есть несколько способов ее обеспечения:

• Змеевик под реактором, подключенный к системе отопления;
• Нагревательные элементы внутри емкости;
• Прямой нагрев емкости электрическими отопительными приборами.

В биологической массе уже находятся бактерии, которые нужны для получения биогаза. Они просыпаются и начинают активность при повышении температуры воздуха.

Лучше всего подогревать их автоматическими нагревательными системами. Они включаются при поступлении в реактор холодной массы и автоматически выключаются, когда температура достигает нужного значения. Такие системы устанавливаются в водонагревательных котлах, их можно купить в магазинах газового оборудования.

Если вы обеспечите нагрев до 30-40 градусов, то на переработку уйдет 12-30 дней. Это зависит от состава и объема массы. При нагреве до 50 градусов активность бактерий увеличивается, и переработка занимает 3-7 дней. Минус таких установок в больших затратах на поддержание высокой температуры. Они сравнимы с количеством получаемого топлива, поэтому система становится неэффективной.

Другой способ активации анаэробных бактерий – перемешивание биомассы. Вы можете самостоятельно установить валы в котле и вывести ручку наружу, чтобы помешивать массу при необходимости. Но гораздо удобнее сконструировать автоматическую систему, которая перемешает массу без вашего участия.

Правильный отвод газа

Биогаз из навоза выводится через верхнюю крышку реактора. В процессе брожения она должна быть плотно закрыта. Обычно используется водяной затвор. Он контролирует давление в системе, при возрастании крышка поднимается, срабатывает спусковой клапан. В качестве противовеса используется гиря. На выходе газ очищается водой и поступает по трубкам дальше. Очищение водой необходимо, чтобы убрать водяные пары из газа, иначе он не сгорит.

Прежде чем перерабатывать биогаз в энергию, его нужно накопить. Хранить его следует в газгольдере:

• Его изготавливают в форме купола и устанавливают на выходе из реактора.
• Чаще всего его делают из железа и покрывают несколькими слоями краски для предотвращения коррозии.
• В промышленных комплексах газгольдер представляет собой отдельный резервуар.

Еще один вариант, как сделать газгольдер: использовать мешок из ПВХ. Этот эластичный материал растягивается по мере наполнения мешка. При необходимости в нем можно хранить большое количество биогаза.

Подземная установка для производства биотоплива

Чтобы сэкономить пространство, лучше всего строить подземные установки. Это самый простой способ получить биогаз в домашних условиях. Для обустройства подземного биореактора вам нужно выкопать яму и залить ее стены и дно армированным бетоном.

С двух сторон в емкости делают отверстия для входной и выходной трубы. Причем выходная труба должна находиться у основания контейнера для откачки отработанной массы. Ее диаметр – 7-10 см. Входное отверстие диаметром 25-30 см лучше всего располагать в верхней части.

Сверху установку закрывают кирпичной кладкой и устанавливают газгольдер для приемки биогаза. На выходе из емкости нужно сделать клапан для регуляции давления.

Биогазовую установку можно закопать во дворе частного дома и подвести к ней канализацию и отходы домашнего скота. Перерабатывающие реакторы могут полностью покрывать нужды семьи в электричестве и отоплении. Дополнительный плюс в получении удобрения для огорода.

Биореактор своими руками – это способ получать энергию из подножного материала и делать деньги из навоза. Он сокращает расходы фермерского хозяйства на электроэнергию и увеличивает рентабельность. Вы можете сделать его самостоятельно или заказать установку. Цена на нее зависит от объема, начинается от 7000 рублей.

Сегодняшняя тема посвящена получению «зелёной» энергии из навоза. Начну с цитаты: «Крупные птицефабрики и животноводческие комплексы продолжают оставаться самыми вредными загрязнителями природной среды. Например, только один свиноводческий комплекс с содержанием около 100 тыс. голов производит от 600 до 1000 т (при условиях использования гидросмыва) навозных стоков в сутки, что равносильно загрязнению, которое производит город с населением 500 тыс. человек».

На снимке: Экономика наоборот. Биогазовая станция «Лучки» в Белгородской области. Себестоимость 1 кВт*ч электроэнергии 7 рублей. Чтобы переработать сельхозотходы региона, потребуется 130 таких станций. Чем больше станций, тем больше убытков.

В статьях, посвященных решению этой проблемы, чаще всего предлагается использовать навоз в качестве сырья для получения биогаза. Читаем броские заголовки:«Получение электричества из навоза», «Биогаз на сельском подворье», «Большая навозная электростанция» и т.д. Я просмотрел множество сайтов, посвященных биогазу, изучил мнение многих экспертов, и не нашел ни одной веской причины, которая могла бы убедить меня в необходимости развития этого направления альтернативной энергетики в применении к экофермерским хозяйствам.

Я не верю в перспективу биогаза, получаемого из навоза, и считаю это направление производства энергии тупиковым, вредным для предпринимательских инициатив и невыгодным для инвесторов.Понимая, что сказанное - всего лишь личное мнение, я готов к более глубокому разговору на данную тему. Дискуссия по поводу перспективы биогаза важна предпринимателям, экологам, инвесторам и тем, перед кем стоит проблема переработкинавоза (а также помета и пр. сырья).

Безусловно, идею биогаза продвигают производители дорогостоящего биогазового оборудования, которыепросто так не сдадутся. Их не волнуют убытки потребителей, потому что производить биогазовое оборудование - очень прибыльное дело.

Вот мои аргументы и факты:

1. Производство биогаза убыточно, т.е. чем больше его произвели, тем больше долгов. Покрывать это должен такой тариф, который должен быть в три раза выше рыночной стоимости электроэнергии. Окупаемость даже субсидированных проектов по биогазу составляет от 7 лет до бесконечности. Таких длинных денег на рынке просто нет. С учетом же реальность стоимости денег даже в 15% годовых, такие инвестиции не окупаются никогда.

2. Поскольку производство биогаза убыточно, оно требует прямой государственной поддержки, т.е. административного ресурса и бюджетного финансирования. То есть, в этой сфере действуют не рыночные механизмы. Это территория чиновников, где всегда присутствует коррупционная составляющая. А это означает, что правила игры для нормального, конкурентного, независимого бизнеса не приемлемы.

3. Биогаз взрывоопасен (основной компонент - метан), производство необходимо лицензировать, а это так же коррупционная составляющая . Никакой пользой нельзя оправдать риск для жизни работников.

4. Производство биогаза требует высокой квалификации работников. В условиях сельской местность это почти невыполнимое условие,а его исполнение приносит дополнительные расходы.

5. Берем справочные данные. 1 тонна навоза дает до 65 куб.м биогаза. Теплотворная способность 1 куб. м. биогаза составляет 2 кВт*ч. Прежде чем умножать эти цифры, учтем расход биогаза на поддержание технологического процесса биогазовой установки - 50 %.Итого, 1 т свиного навоза дает на 65 кВт*ч тепловой энергии.

6. После получения биогаза требуется дальнейшая дорогостоящая утилизация того, что осталось. А поскольку биогаз получают с помощью анаэробных бактерий, то оставшийся после брожения бульон, обладает сильным неприятным запахом. Снова расходы.

7. Утилизация этого бульона путем внесения в почву в качестве удобрения неоднократно приводила к массовому заражению почвы, рек и продуктов питания, поскольку этот бульон - идеальная среда для патогенных микроорганизмов.

Вывод: Производство биогаза - опасное для жизни, экономически бессмысленное и экологически неоправданное направление переработки навоза.

Но ведь навоз необходимо переработать!

1. Весь качественный навоз (в первую очередь навоз КРС, козий, овечий, кроличий) с помощью дождевых червей «Старатель» перерабатывать в биогумус. Себестоимость 1 тонны биогумуса при условии покупки навоза по 300 рублей за тонну, составитпорядка 3 тысяч. Рыночная цена - от 10 тысяч, что обеспечивает высокую рентабельность. Производство биогумуса безотходное, безопасное и не требует высококвалифицированной рабочей силы.

2. Весь некачественный помет и навоз (например, свиной навоз после гидросмыва и пр.) перерабатывать в твердое топливо, т.е. топливные брикеты.

1 тонна навоза - примерно 0.5 тонны брикетов, теплотворная способность 1 кг которых порядка 3.2 кВт*ч, т.е. тонна навоза дает 1600 кВт*ч. тепловой энергии (а не 65 кВт*ч, как от биогаза). То есть, энергии в 25 раз больше, а затрат на столько же меньше.

Топливные брикеты из навоза - отличное решение для отопления Солнечных био-вегетариевзимой, в холодные и пасмурные дни.При сжигании твердотопливных брикетов из навоза в пиролизных печах, КПД которых достигает 90 % (а с воздушным рекуператором до 95 % и более), мы получим достаточно тепловой энергии как для поддержания микроклимата в теплицах, так и для получения электричества при помощи двигателей Стирлинга, например.

Кроме того, у нас всегда будет зола - ценнейший источник микроэлементов и минералов для выращивания полезных растений.

Разговор об энергетической ценности навоза и других отходов сельхозпроизводства важен еще и с той точки зрения, что экофермерам необходимы простые, экономичные и безопасные решения в сфере «зелёной» энергетики. Например, должна быть решена задача обеспечения энергетической автономности и самодостаточности фермерского хозяйства, включая и солнечный био-вегетарий.

Поскольку мы не всегда можем использовать энергию солнца или ветра, необходимо иметь достаточные запасы резервных источников энергии. И в этом отношении топливные брикеты, производимые в том числе из навоза, могут оказаться хорошим решением. Накапливать «зелёную» энергию в топливных брикетах гораздо проще, чем биогаз в газгольдерах.