Биогазовая установка своими руками (115 фото): описание пошаговой технологии изготовления установки для производства биогаза

Рост цен на энергоносители заставляет задуматься о возможности обеспечить себя ими самостоятельно. Один из вариантов — биогазовая установка. С ее помощью из навоза, помета и растительных остатков получают биогаз, который после очистки можно использовать для газовых приборов (плиты, котла), закачивать в баллоны и использовать его как топливо для автомобилей или электрогенераторов. В общем — переработка навоза в биогаз может обеспечить все потребности дома или фермы в энергоносителях.

Постройка биогазовой установки — способ самостоятельного обеспечения энергоресурсами

Общие принципы

Биогаз — продукт, который получается при разложении органических веществ. В процессе гниения/брожения выделяются газы, собрав которые, можно обеспечить нужды собственного хозяйства. Оборудование, в котором происходит данный процесс называю «биогазовая установка».

В некоторых случаях выход газа чрезмерный, тогда его запасают в газгольдерах — для использования в период его недостаточного количества. При грамотной организации процесса газа может быть слишком много, тогда его излишки можно продавать. Еще один источник дохода — перебродившие остатки. Это высокоэффективное и безопасное удобрение — в процессе сбраживания погибает большинство микроорганизмов, семена растений теряют свою всхожесть, яйца паразитов становятся нежизнеспособными. Вывоз на поля таких удобрений положительно влияет на урожайность.

Условия для выработки газа

Процесс образования биогаза происходит за счет жизнедеятельности разного рода бактерий, которые содержатся в самих отходах. Но для того чтобы они активно «работали» необходимо им создать определенные условия: влажность и температуру. Для их создания строятся биогазовая установка. Это комплекс устройств, основа которого — биореактор, в котором и происходит разложение отходов, который сопровождается газообразованием.

Организация цикла переработки навоза и растительных отходов в биогаз

Различают три режима переработки навоза в биогаз:

• Психофильный режим. Температура в биогазовой установке от +5°C до +20°C. При таких условиях процесс разложения идет медленно,газа образуется намного, его качество низкое.
• Мезофильный. На этот режим установка выходит при температуре от +30°C до +40°C. В этом случае активно размножаются мезофильные бактерии. Газа при этом образуется больше, процесс переработки занимает меньше времени — от 10 до 20 дней.
• Термофильный. Эти бактерии размножаются при температуре от +50°C. Процесс идет быстрее всего (3-5 дней), выход газа — самый большой (при идеальных условиях с 1 кг завоза можно получить до 4,5 литров газа). Большинство справочных таблиц по выходу газа от переработки даны именно для этого режима, так что при использовании других режимов стоит делать корректировку в меньшую сторону.

Сложнее всего в биогазовых установках реализуется термофильный режим. Тут требуется качественная теплоизоляция биогазовой установки, подогрев и система контроля за температурой. Зато на выходе получаем максимальное количество биогаза. Еще одна особенность термофильной переработки — невозможность дозагрузки. Остальные два режима — психофильный и мезофильный — позволяют ежедневно добавлять свежую порцию подготовленного сырья. Но, при термофильном режиме, малый срок переработки позволяет разделить биореактор на зоны, в которых будет перерабатываться своя доля сырья с разными сроками загрузки.

Особенности применения биогаза для хозяйственных нужд

Область применения этого вида энергоресурса достаточно обширна. Благодаря использованию биогаза в качестве топлива производят электрическую энергию, получают горячую воду или пар. Есть множественные примеры из практики, где биотопливом заправляют автомобильный транспорт.

Но, чтобы в хозяйстве не возникало проблем при использовании такого топлива, чрезвычайно важно обустроить хранилище для полученного биогаза, выделив правильное место под газгольдер на участке. Биогазовые установки подобного типа являются оборудованием, благодаря которому открываются возможности создания безотходных производств

В этом плане удачный пример демонстрируют отдельные страны Западной Европы

Биогазовые установки подобного типа являются оборудованием, благодаря которому открываются возможности создания безотходных производств. В этом плане удачный пример демонстрируют отдельные страны Западной Европы.

Например, в Дании производство этого вида топлива достигло планки почти в 20% от общей массы энергоресурсов страны. В крупных регионах мира – Индии и Китае – счёт биогазовых установок идёт на сотни тысяч.

Мощные промышленные установки добычи биотоплива. Такие конструкции способны полностью обеспечить биотопливом крупные сельскохозяйственные структуры. По всему миру используется огромное количество подобных систем. И количественный рост активно продолжается

Не просто так отмечается значительный рост интереса во всём мире к процессам производства биогаза.

Это один из тех вариантов энергетики, который относят к альтернативным источникам и за которым видят будущее, поэтому фермеры и руководители ЖКХ, владельцы частных хозяйств и малых предприятий внимательно отслеживают развитие технологии.

Схема биогазовой установки

Основа биогазовой установки — биореактор или бункер. В нем происходит процесс брожения, в нем же скапливается полученный газ. Также есть бункер загрузки и выгрузки, выработанный газ выводится через вставленную в верхнюю часть трубу. Далее идет система доработки газа — ее очистка и повышение давления в газопроводе до рабочего.

Схема установки для переработки навоза в биогаз

Для мезофильных и термофильных режимов необходима также система подогрева биореактора — для выхода на требуемые режимы. Для этого обычно используются газовые котлы, работающие на произведенном топливе. От него система трубопроводов идет в биореактор. Обычно это полимерные трубы, так как они лучше всего переносят нахождение в агрессивной среде.

Еще биогазовая установка нуждается в системе для перемешивания субстанции. При брожении вверху образуется твердая корка, тяжелые частицы оседают вниз. Все это вместе ухудшает процесс газообразования. Для поддержания однородного состояния перерабатываемой массы и необходимы мешалки. Они могут быть механическими и даже ручными. Могут запускаться по таймеру или вручную. Все зависит от того, как сделана биогазовая установка. Автоматизированная система более дорога при монтаже, но требует минимума внимания при эксплуатации.

Простейшая биогазовая установка из пластиковой бочки

Биогазовая установка по типу расположения может быть:

• Надземной.
• Полузаглубленной.
• Заглубленной.

Более затратны в установке заглубленные — требуется большой объем земельных работ. Но при эксплуатации в наших условиях они лучше — проще организовать утепление, меньше расходы на подогрев.

Установка для получения биогаза

На практике доказано: чем больше мощность установки, тем дешевле обходится вырабатываемая с ее помощью энергия. Также рентабельность зависит от вида используемого сырья.

Схема организации производства биогаза в домашних условиях

При сооружении газогенератора мощностью свыше 10 МВт, работающего на пищевых отходах, придется потратить около 2 тыс. евро на каждый кВт мощности; в то же время установка с мощностью до 1 МВт, использующая в качестве сырья коровий навоз, обойдется в 7 тыс. евро на 1 кВт.

Что можно перерабатывать

Биогазовая установка по сути всеядна — перерабатываться может любая органика. Подходит любой навоз и моча, растительные остатки. Негативно влияют на процесс моющие вещества, антибиотики, химия. Их поступление желательно минимизировать, так как они убивают флору, которая занимается переработкой.

Сколько можно получить биогаза из различных отходов

Идеальным считается навоз КРС, так как в нем содержатся микроорганизмы в большом количестве. Если в хозяйстве нет коров, при загрузке биореактора желательно добавить некоторую часть помета, для заселения субстрата требуемой микрофлорой. Растительные остатки предварительно измельчаются, разводятся с водой. В биореакторе смешиваются растительное сырье и экскременты. Такая «заправка» перерабатывается дольше, но на выходе при правильном режиме, имеем наибольший выход продукта.

На сколько хватает полученного биогаза?

В условиях небольшого хозяйства биогазовая установка не станет абсолютной альтернативой природному газу и прочим доступным источникам энергии. Например, с помощью устройства емкостью 1 м³ можно получить топлива только на пару часов приготовления пищи для небольшой семьи.

А вот биореактором в 5 м³ уже можно отопить помещение площадью 50 м², но его работу нужно будет поддерживать ежедневной загрузкой сырья массой не менее 300 кг. Для этого необходимо иметь в хозяйстве примерно десять свиней, пять коров и пару десятков кур.

Мастера, у которых получилось самостоятельно смастерить действующие биогазовые установки, делятся видео с мастер-классами на просторах интернета:

Определение местоположения

Чтобы минимизировать затраты на организацию процесса, имеет смысл расположить биогазовую установку неподалеку от источника отходов — возле построек, где содержится птица или животные. Разработать конструкцию желательно так, чтобы загрузка происходила самотеком. Из коровника или свинарника можно проложить под уклоном трубопровод, по которому навоз будет самотеком поступать в бункер. Это существенно облегчает задачу по обслуживанию реактора, да и уборку навоза тоже.

Наиболее целесообразно расположить биогазовую установку так, чтобы отходы с фермы могли поступать самотеком

Обычно строения с животными находятся на некотором отдалении от жилого дома. Потому выработанный газ нужно будет передавать к потребителям. Но протянуть одну газовую трубу дешевле и проще, чем организовывать линию по транспортировке и загрузке навоза.

Сравнение биогаза с более традиционными видами топлива

К сильным сторонам данной технологии относят следующее:

1. Сырье, используемое для получения биогаза, является неисчерпаемым ресурсом и обходится бесплатно.
2. Биогазовая энергетика не привязана к определенному месту – сырье для установки найдется в любом регионе.
3. Широкая сфера применения: биогаз может выступать в роли источника тепла, электроэнергии и моторного топлива.

По стоимости строительства (3 – 4 тыс. евро на каждый кВт мощности) биогазовые установки находятся между атомными (5 тыс. евро на 1 кВт) и угольными (2 тыс. евро на 1 кВт) станциями.

Биореактор

К емкости для переработки навоза предъявляются довольно жесткие требования:

• Она должна быть непроницаемой для воды и газов. Водонепроницаемость должна действовать в обе стороны: жидкость из биореактора не должна загрязнять почву, а подземные воды не должны изменять состояние сбраживаемой массы.
• Биореактор должен обладать высокой прочностью. Он должен выдерживать массу полужидкого субстрата, давление газа внутри емкости, действующее снаружи давление грунта. В общем, при строительстве биореактора необходимо уделить особое внимание его прочности.

  
  Для домашнего использования и сезонного производства биотоплива (в теплое время года) в малых объемах подойдет пластиковый бак с крышкой

• Удобство обслуживания. Более удобные в использовании цилиндрические емкости — горизонтальные или вертикальные. В них перемешивание можно организовать по всему объему, в них не образуется застойных зон. Прямоугольные емкости проще в реализации при строительстве своими руками, но в них в углах часто образуются трещины, там же застаивается субстрат. Перемешивать его по углам очень проблематично.

Все эти требования по строительству биогазовой установки должны выполняться, так как они обеспечивают безопасность и создают нормальные условия для переработки навоза в биогаз.

Из каких материалов можно сделать

Стойкость к агрессивных средам — это основное требование к материалам, из которых можно сделать емкость. Субстрат в биореакторе может иметь кислую или щелочную реакцию. Соответственно материал, из которого изготавливают емкость, должен хорошо переносить различные среды.

Этим запросам отвечают не так много материалов. Первое что приходит на ум — металл. Он прочен, из него можно сделать емкость любой формы. Что хорошо, что использовать можно готовую емкость — какую-то старую цистерну. В этом случае строительство биогазовой установки займет совсем немного времени. Недостаток металла — он вступает в реакцию с химически активными веществами и начинает разрушаться. Для нейтрализации данного минуса металл покрывается защитным покрытием.

Отличный вариант — емкость биореактора из полимера. Пластик химически нейтрален, не гниет, не ржавеет. Только надо выбирать из таких материалов, которые выносят заморозку и нагрев до достаточно высоких температур. Стенки реактора должны быть толстыми, желательно армированными стекловолокном. Такие емкости недешевы, зато они служат долго.

Построить биореактор для выработки биогаза можно и из кирпича, но его надо хорошо заштукатурить с использованием присадок, обеспечивающих гидро- и газо- непроницаемость

Более дешевый вариант — биогазовая установка с емкостью из кирпича, бетонных блоков, камня. Для того чтобы кладка выдерживала высокие нагрузки, необходимо армирование кладки ( в каждом 3-5 ряду в зависимости от толщины стены и материала). После завершения процесса возведения стен для обеспечения водо- и газо- непроницаемости необходима последующая многослойная обработка стен как изнутри, так и снаружи. Стены штукатурят цементно-песчаным составом с добавками (присадками), обеспечивающими требуемые свойства.

Определение размеров реактора

Объем реактора зависит от выбранной температуры переработки навоза в биогаз. Чаще всего выбирается мезофильная — ее легче поддерживать и она предполагает возможность ежедневной дозагрузки реактора. Выработка биогаза после выхода на нормальный режим (порядка 2 дней) идет стабильно, без всплесков и провалов (при создании нормальных условий). В этом случае имеет смысл рассчитать объем биогазовой установки в зависимости от количества навоза, образующегося в хозяйстве за сутки. Все легко подсчитывается, исходя из среднестатистических данных.

Разложение навоза при мезофильных температурах идет от 10 до 20 дней. Соответственно, объем рассчитывается умножением на 10 или 20. При расчете необходимо учитывать количество воды, которое необходимо для приведения субстрата к идеальному состоянию — его влажность должна быть 85-90%. Найденный объем увеличивают на 50%, так как максимальная загрузка не должна превышать 2/3 по объему резервуара — под потолком должен скапливаться газ.

Например, в хозяйстве 5 коров, 10 свиней и 40 кур. За сути образуется 5 * 55 кг + 10 * 4,5 кг + 40 * 0,17 кг = 275 кг + 45 кг + 6,8 кг = 326,8 кг. Чтобы привести куриный помет к влажности 85% необходимо добавить чуть больше 5 литров воды (это еще 5 кг). Итого общая масса получается 331,8 кг. Для переработки за 20 дней необходимо: 331,8 кг * 20 = 6636 кг — около 7 кубов только под субстрат. Найденную цифру умножаем на 1,5 (увеличиваем на 50%), получаем 10,5 куб. Это и будет расчетная величина объема реактора биогазовой установки.

Технология и оборудование

Биогаз можно получить своими руками. Это подтвердил Жан Пейн, сделавший свой дом полностью автономным в 70-х годах 20-говека. А самые первые установки были созданы в Индии в середине 19-го века. Не стоит пугаться сложности и громоздкости современного оборудования для получения биометана. В домашних условиях можно сделать установку значительно проще – она тоже будет работать.

Для такого дела понадобится ёмкость цилиндрической формы, которая будет обязательно закрываться герметично. Её можно сделать из металлической бочки или выложить из кирпича/камня/блоков с армированием и нанесением внутри слоя гидро- и газоизоляции. Без этого никак. Ёмкость может быть выполнена из любых материалов, позволяющих создать герметичные соединения и не вредящих жизнедеятельности анаэробных бактерий.

У основания биореактора должно быть специальное отверстие для удаления отработанного сырья. Его также нужно закрывать герметично, чтобы газ не выходил наружу в процессе брожения биомассы. Размер ёмкости может быть разным, он зависит от количества имеющегося сырья. Реактор должен быть заполнен не менее чем на 2/3. Остальная часть предусматривается для выделяющегося газа. Его выделяется в среднем от 50 до 200 кубометров из тонны сырья.

Показатели могут отличаться, потому что на них влияют масса разных факторов. Точное количество биогаза покажет практика. Самой большой энергоёмкостью отличается кукуруза – она даёт до 500 кубометров с тонны.

Схема самого простого биореактора:

1) Бочка на 250 литров.

Лучше всего взять пластиковую бочку. Она позволяет делать герметичные соединения и постепенно добавлять субстрат. Срок её работы с дозаправками практически неограничен, чего не скажешь о металлических ёмкостях. Их загружают один раз на 2-3 месяца, пока идёт активная выработка газа. После этого полностью освобождают от содержимого и загружают заново. То есть пополнение и слив здесь не применяется. Причина в сложности создания герметичных соединений из-за тонкого металла.Поэтому далее опишем конструкцию биореактора из пластиковой бочки, который позволяет догружать сырьё и удалять отработанный субстрат.

Для неё делают внешнюю теплоизоляцию, обматывая подходящим изоляционным материалом, потом подложкой-утеплителем для полов и сверху стрейч плёнкой или полиэтиленом. Внешний защитный слой создаётся с целью удержания достаточной температуры внутри бочки, которая нужна для работы микроорганизмов. Такую бочку можно поставить даже в хозяйственном помещении жилого дома.

2) Организация входа и выхода субстрата.

Они нужны для добавления органического сырья и слива отработанных отходов. Применяются серые канализационные трубы небольшого диаметра, которые используются в водоотведении квартир и домов. Для слива делается труба с «носиком» с помощью переходников – чтобы жидкость сливалась вниз. Для пополнения – труба с воронкой, направленная вверх. Все соединения тщательно замазываются резиновымгерметиком – как внутри, так и снаружи.

Трубы являются частью системы сообщающихся сосудов. Их верхние части расположены чуть выше уровня субстрата в реакторе. При добавлении смеси в одну трубу, из другой выливается столько же «отработки». Обе трубы входят в бочку примерно на высоте 20 см от пола.

3) Фильтры.

На выходе биогаза из биореактора ставят фильтры для очистки – один с водой и гашеной известью, другой с силикагелем, третий с металлической стружкой. Резервуары первых двух фильтров стандартные – используемые для очистки водопроводной воды. Третий представляет собой горизонтально расположенный отрезок серой канализационной трубы со штуцерами по бокам (с обработкой каучуковым герметиком). Труба небольшого диаметра, используемая в квартирах/домах.

Первый фильтр очищает от CO₂, второй от H₂O, третий от H₂S. Примесь водорода очень незначительная и не влияет на свойства биогаза, поэтому для него фильтров не ставят.

4) Шланг.

От биореактора до фильтров идёт прозрачный шланг небольшого диаметра. При выходе с бочки на него ставят штуцерный кран, позволяющий при надобности перекрывать поток.

После фильтров газ направляется в ёмкость для накопления/хранения.

5) Ёмкость для газа.

Народные умельцы используют для этого не только стандартные газовые баллоны, но и герметично запаянные рукава из плотного полиэтилена.

6) Механизм перемешивания.

Он состоит из стержня, выходящего из центра крышки, надетой на него куска пластиковой трубы внутри бочки и двух покрашенных металлических уголков, прикреплённых перпендикулярно на двух уровнях. К ним подсоединяются половинки отрезков пластиковых канализационных труб, выполняющих функцию лопастей.

Такая конструкция делается для перемешивания субстрата. Сверху на стержень крепится ручка, позволяющая вертеть его в горизонтальной плоскости. А снизу он стоит на крестовине из хвойной древесины, более устойчивой к гниению. Периодическое перемешивание способствует лучшей переработке органики. Его необходимо обязателоно проводить сразу после добавления очередной порции субстрата.

7) Отопление.

Внутри бочки спирально укладываются металлопластиковые трубы, заходящие внутрь и выходящие через штуцера. Через них проходит нагретая вода, поддерживающая необходимую температуру субстрата.

Без подогрева могут быть следующие параметры:

• минимальные – 18 градусов;

• оптимальные – 20-28 градусов, самый большой выход газа при температуре 23 градуса;

• не эффективные – ниже 15 градусов, в таких условиях получение биогаза становится нерентабельным.

В зимнее время года желательно подогревать реактор до оптимальной температуры.

В промышленных условиях используется три варианта режимов:

• психофильный – без подогрева, когда температура окружающей среды позволяет поддерживать описанные выше оптимальные параметры;

• мезофильный – нагрев производится от 30 до 40градусов;

• термофильный – субстрат нагревают до 54 градусов и выше.

В каждом из режимов участвуют соответствующие названию бактерии. Мезофильный и термофильныйрежимы позволяют ускорять сбраживание. Но требуют больше затрат на отопление. В домашних условиях при небольшом количестве сырья их создание может быть нецелесообразным.

Преимущество термофильного режима – самый активный выход биогаза и полное уничтожение болезнетворных бактерий в получаемом удобрении. Недостатки – нужно много энергии на подогрев и удобрение хуже по качеству/ценности. При температуре 70-75 градусов метагены способныразлагать древесину.

Мезофильный режим даёт более ценное удобрение, но не позволяет полностью его обеззаразить. Его можно назвать самым оптимальным из-за того, что скорость переработки органики высокая, а затраты на обогрев умеренные.

Важно знать: метанобразующие бактерии могут вести свою жизнедеятельность только в анаэробной среде. Это значит, что в бочке вообще не должно быть воздуха. Именно поэтому так важна герметичность соединений. Нельзя допускать попадание кислорода внутрь ёмкости.

Выход биогаза зависит от того, какие питательные веществаи в каком количестве есть в составе сырья. Для работы анаэробных бактерий помимо углерода и азота нужен целый перечень микроэлементов. Весь необходимый набор есть в навозе.

Описание самого простого домашнего реактора позволяет сформировать представление о биореакторах в целом и принципах их работы. При надобности устройство можно масштабировать или модифицировать, если оно будет выполняться из других материалов.

Запуск биореактора

Для того чтобы реактор начал свою работу, нужно заполнить его органическим субстратом не менее чем на две трети. И заселить его метаногенами – бактериями, перерабатывающими органику в метан в условиях отсутствия кислорода. Они есть в заболоченных местах и кишечнике млекопитающих. Эти микроорганизмы живут в температурном диапазоне – от 0 до 70 градусов. Для их эффективной работы субстрат должен быть хотя бы на 50% состоять из воды.

Метаногены можно взять из коровьего навоза. Их перемешивают с субстратом и герметично закрывают реактор. На тонну субстрата нужно 50-60 л свежего навоза. Газ начинает идти примерно через неделю (+/-). Если температура не достаточно высокая, скорость переработки может быть ниже, соответственно, биометан пойдёт позже.Подогрев до 30 градусов ускоряет процессы переработки.

До появления метана из реактора активно выходит углекислый газ.

Загрузка и выгрузка субстрата

Питательный субстрат находится в жидкой форме. Он состоит из измельчённых частей органики, перемешанных с водой. Воды в субстрате должно быть 50-80%. Новая порция составляет 5-7% от общего объёма субстрата в бочке.

Навоз нужно довести водой до кашеобразного состояния и можно сразу же загружать в реактор. С птичьим помётом так делать нельзя, потому что в нём много азота. Сначала необходимо залить его водой и подержать в открытом виде три дня. Это понизит его кислотность путём гидролиза и позволит использовать для питания бактерий. Без такой процедуры они могут погибнуть. Кислотно-щелочной баланс субстрата должен находиться в пределах pH = 6.5-8.5. Оптимальная цифра составляет pH = 7. Для доведения субстрата до таких параметров можно добавлять в него известковое молочко (известь пушонка, разбавленная водой).

Пищевые отходы и растительные остатки нужно измельчать и разбавлять водой до состояния кашицы. Допустимо использовать для этого любую органику. Мясокостные остатки тоже подходят для получения биогаза, больше всего метана дают жирные – больше 1000 кубометров с тонны.Стоит использовать для этого растительные жиры. Например, оставшиеся после приготовления картофеля фри или курицы гриль. Такие остатки наверняка можно бесплатно забирать в точках общественного питания.Любые органические отходы можно смешивать между собой в любых пропорциях и добавлять в реактор.

Подходящей культурой является эйхорния – водный гиацинт, который легко выращивать на своём участке. В воду, в которой он растёт, можно добавлять переработанный субстрат из бочки, тем самым проводя циклический процесс: растения пускать на корм бактериям в реакторе, а продукт их жизнедеятельности – на корм растениям. Получается замкнутый эффективный цикл.

Отработанная смесь представляет собой жидкость коричневого цвета. Она выходит самотёком при добавлении субстрата, причём в таком же объёме. Биореактоа может работать неограниченное количество времени при периодичной загрузке/выгрузке. После добавления новой порции органика начинает выдавать газ уже через полчаса.

Если необходимо произвести полную выгрузку субстрата либо провести какие-то ремонтные работы, можно отлить в отдельную герметичную ёмкость небольшое количество субстрата. Достаточно 100-200 л с биореактора на 5 кубометров. То есть примерно до 4%. В этой жидкости есть метаногены.

При следующей новой закладке реактора не нужно заново заселять субстрат новыми бактериями, достаточно использовать имеющиеся в качестве закваски. Они позволяют сэкономить ресурсы и ускорить процесс переработки.

Вопросы и ответы

Рассмотрим распространённые вопросы, возникающие у людей, интересующихся темой самостоятельного получения биогаза:

• Сколько метана в среднем даёт описанный реактор?

Бочка, которая содержит около 230 л субстрата, даёт в среднем 200-300 л газа в сутки. В зимний период может больше, когда в процентном соотношении добавляется больше жира (из пищевых отходов). Летом основная часть – это измельчённые растения.

• Как часто нужно добавлять субстрат?

В среднем через день-два. Нежелательно растягивать промежуток более чем на два дня. Бактерии быстро съедают органику и нуждаются в новой пище. Если вовремя не доливать питательный субстрат, упадёт выход газа.

• Есть ли у газа запах?

Несмотря на то, что метан не имеет своего запаха, биогаз всё-таки пахнет и не нуждается в добавлении одорантов. Причина в небольшом содержании сероводорода, который остаётся в газовой смеси, несмотря на очистку.

• Как метаногены реагируют на давление?

Они не любят повышения давления. Из-за этого они впадают в анабиоз, из-за чего выработка газа сильно снижается.

• Где взять бактерии для реактора?

Самый простой и доступный вариант – коровий навоз. Важно брать как можно более свежий, потому что метаногены на воздухе погибают.

• Кода начинает выделяться газ?

Если в реакторе подходящая температура и заселено достаточно бактерий, горючий газ пойдёт на 4-5 день, максимум через неделю. До этого сначала активно выходит углекислота.

• Стоит ли добавлять в биореактор дрожжи?

Нет. Это грибки, которые не участвуют в образовании метана. Они не оказывают положительного влияния на выход газа, который является продуктом жизнедеятельности бактерий.

• Какая установка нужна для отопления дома?

1 кубометр биометана выделяет до 6 кВт тепла. Расход на отопление зависит от площади дома и его теплопотерь. Те в свою очередь – от степени и качества утепления. Для отопления среднестатистического жилья нужно от 7-10 кубометров газа в сутки. Такое количество может произвести установка примерно такого же объёма. Это значит, что нужно делать соответствующийбиореактор. Но лишь в том случае, когда для него будет постоянное сырьё на протяжении всего отопительного периода. Если найти большое количество органики и загрузить его одноразово, она установка будет работать месяца до двух.

• Как и где использовать отработанный субстрат?

Жидкость, которая выходит из биогазовой установки – это биогумус, ценное удобрение. Он продаётся в магазинах для садоводства/огородничества. Его можно использовать на своём огороде, продавать, давать родственникам/знакомым и удобрять комнатные цветы. Если такой отработке дать постоять в незакрытом виде пару часов, в ней погибнут все метаногены. Такая жидкость не вызовет процессов газообразования.

• Из какого материала лучше делать биогазовую установку?

Можно использовать не только пластиковые. Но и металлические ёмкости. Но они недолговечны. Органические кислоты и сероводород постепенно разъедают металл. Не повреждаются только бочки из нержавейки, которые стоят дороже пластиковых. Второй минус в том, что металлические бочки нужно разгружать и загружать полностью. Со временемтакие ёмкости нужно заменять новыми.

• Что такое биореактор непрерывного действия?

Это установка, которая может работать сколь угодно долго с дозагрузкой смеси и выгрузкой переработанного субстрата. В отличие от реактора периодического действия, где органика загружается один раз до полной переработки, непрерывный не требует сразу большого количества субстрата – его можно догружать небольшими порциями. Это удобно и выгодно.

• Есть ли осадок в реакторе?

Нет, отработанный субстрат жидкий. В ёмкости ничего не оседает благодаря периодическому перемешиванию.

• Чем можно измельчать растительные отходы?

Если нет специального измельчителя, можно соорудить насадку на дрель и с её помощью делать субстрат в ведре. Насадка представляет собой две заточенные лопасти, сделанные из полотна ножовки по металлу. Они прикручены к шпильке перпендикулярно друг к другу на расстоянии 5 см.

Биореактор Жана Пейна

В статье «Отопление дома с помощью компоста» упоминалось о том, что французский лесник получал биогаз параллельно с нагревом воды в компостном кургане. В его центре стоял резервуар с жидким органическим субстратом, в который был добавлен навоз.

Это отличный вариант для биогазовой установки, которую не нужно специально обогревать. В кургане держалась температура, которая запускала мезофильный и термофильный режимы, благодаря чему шла интенсивная выработка биометана. Таким образом, Жан Пейн ещё в 70-х годах прошлого века создал отличную биосистему, которая давала газ, тепловую энергию и удобрение. Это самое эффективное использование органики.

Загрузка и выгрузка

Люки загрузки и разгрузки ведут непосредственно в емкость биореактора. Для того чтобы субстрат равномерно распределялся по всей площади, делают их в противоположных концах емкости.

Схема биогазового реактора без пологрева

При заглубленном способе установки биогазовой установки, загрузочные и разгрузочные трубы подходят к корпусу под острым углом. Причем нижний конец трубы должен находится ниже уровня жидкости в реакторе. Таким образом исключается попадание воздуха в емкость. Также на трубах ставят поворотные или отсечные задвижки, которые в нормальном положении закрыты. Открываются они только на время загрузки или выгрузки.

Так как в навозе могут содержаться крупные фрагменты (элементы подстилки, стебли травы и т.д.), трубы малого диаметра будут часто забиваться. Потому для загрузки-выгрузки они должны быть диаметром 20-30 см. Монтировать их необходимо до начала работ по утеплению биогазовой установки, но после того, как емкость установлена на место.

Формы биореакторов и варианты расположения люков загрузки и разгрузки

Наиболее удобный режим работы биогазовой установки — с регулярной загрузкой и выгрузкой субстрата. Данная операция может проводится раз в сутки или раз в двое суток. Навоз и другие компоненты предварительно собираются в накопительной емкости, где доводятся до требуемого состояний — измельчаются, при необходимости увлажняются и перемешиваются. Для удобства в данной емкости может быть механическая мешалка. Подготовленный субстрат выливается в приемный люк. Если расположить приемную емкость на солнце, субстрат будет предварительно нагреваться, что уменьшит затраты на поддержание требуемой температуры.

Глубину установки приемного бункера желательно рассчитать так, чтобы отходы стекали в него самотеком. То же касается выгрузки в биореактор. Лучший случай, если подготовленный субстрат будет двигаться самотеком. А отгораживать его на время подготовки будет заслонка.

Биогазовая установка с мешалкой и подогревом

Для обеспечения герметичности биогазовой установки, люки на приемном бункере и в зоне выгрузки должны иметь герметизирующий резиновый уплотнитель. Чем меньше будет в емкости воздуха, тем чище будет газ на выходе.

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.

Сбор и отвод биогаза

Отведение биогаза из реактора происходит через трубу, один конец которой находится под крышей, второй обычно опущен в гидрозатвор. Это емкость с водой, в которую выводится полученный биогаз. В гидрозатворе есть вторая труба — она находится выше уровня жидкости. В нее выходит уже более чистый биогаз. На выходе их биореактора устанавливается отсечной газовый кран. Лучший вариант — шаровый.

Какие материалы можно использовать для системы передачи газа? Гальванизированные металлические трубы и газовые трубы из ПНД или ППР. Они должны обеспечивать герметичность, швы и стыки проверяются при помощи мыльной пены. Весь трубопровод собирается из труб и арматуры одного диаметра. Без сужений и расширений.

Очищение от примесей

Примерный состав получаемого биогаза такой:

Примерный состав биогаза

• метан — до 60%;
• углекислый газ — 35%;
• другие газообразные вещества (в том числе и сероводород, придающий газу неприятный запах) — 5%.

Для того чтобы биогаз не имел запаха и хорошо горел, необходимо удалить из него углекислый газ, сероводород, пары воды. Удаление углекислого газа происходит в гидрозатворе, если на дно установки добавить гашеную известь. Такую закладку придется периодически менять (как станет газ гореть хуже — пора менять).

Осушение газа можно сделать двумя способами — сделав в газопроводе гидрозатворы — вставив в трубу изогнутые участки под гидрозатворы, в которых будет скапливаться конденсат. Недостаток такого способа — необходимость регулярного опорожнения гидрозатвора — при большом количестве собранной воды она может заблокировать проход газа.

Второй способ — поставить фильтр с силикагелем. Принцип тот же, что и в гидрозатворе — газ подается в силикагель, отводится осушенный из-под крышки. При таком способе осушения биогаза, силикагель приходится периодически осушать. Для этого его требуется прогреть некоторое время в микроволновке. Он нагревается, влага испаряется. Можно засыпать и снова использовать.

Фильтр для очистки биогаза от сероводорода

Для удаления сероводорода используется фильтр с загрузкой из металлической стружки. Можно в емкость загрузить старые металлические мочалки. Очищение происходит точно также: газ подается в нижнюю часть заполненной металлом емкости. Проходя, он очищается от сероводорода, собирается в верхней свободной части фильтра, откуда выводится по через другую трубу/шланг.

Газгольдер и компрессор

Прошедший очистку биогаз поступает в емкость для хранения — газгольдер. Это может быть герметичный полиэтиленовый мешок, пластиковая емкость. Основное условие — газонепроницаемость, форма и материал не имеют значения. В газгольдере хранится запас биогаза. Из него, при помощи компрессора, газ под определенным давлением (задается компрессором) поступает уже к потребителю — на газовую плиту или котел. Этот газ также может использоваться для выработки электроэнергии при помощи генератора.

Один из вариантов газгольдеров

Для создания стабильного давления в системе после компрессора желательно установить ресивер — небольшое устройство для нивелирования скачков давления.

Правила эксплуатации и безопасности

Постоянная подгрузка очередных партий и выгрузка готовых удобрений, контроль условий брожения, обеспечат правильную работу биогазовой установки.

Специализированные фирмы продают партии ферментирующих органику бактерий для выработки биогаза.

Существуют мезофильные, термофильные и психрофильные бактерии. Полная ферментация органики с участием термофильных бактерий произойдет за 12 дней. Мезофильные бактерии работают медленнее, они переработают сырье за 20 дней.

Биомассу в реакторе нужно перемешивать как минимум два раза в день, иначе на поверхности образуется корка, препятствующая свободному выходу биогаза. В холодное время года реактор следует подогревать, поддерживая оптимальную температуру для наибольшей выработки продукта.

Органическая смесь, загружаемая в реактор не должна содержать антисептиков, моющих средств, химических веществ, вредных для жизнедеятельности бактерий и замедляющих выработку биогаза.

Для правильной работы биореактора необходимо соблюдать те же правила, что и для любых газовых установок. Если оборудование герметично, биогаз своевременно отводится в газгольдер, то проблем не возникнет.

Если же давление газа превысит норму или будет травить при нарушении герметичности, возникает риск взрыва, поэтому рекомендуется установить датчики температуры и давления в реакторе. Вдыхание биогаза также опасно для здоровья человека.

Устройства для перемешивания

Чтобы биогазовая установка работала в нормальном режиме, необходимо регулярное перемешивание жидкости в биореакторе. Этот несложный процесс решает множество задач:

• перемешивает свежую порцию загрузки с колонией бактерий;
• способствует высвобождению выработанного газа;
• выравнивает температуру жидкости, исключая более прогретые и более холодные участки;
• поддерживает однородность субстрата, предотвращая оседание или всплытие некоторых составляющих.

Обычно небольшая самодельная биогазовая установка имеет механические мешалки, которые приводятся в движение при помощи мускульной силы. В системах с большим объемом приводить в движение мешалки могут моторы, которые включаются таймером.

Виды мешалок для биореакторов

Второй способ — перемешивать жидкость, пропуская через нее част выработанного газа. Для этого после выхода из метатенка ставится тройник и часть газа полается в нижнюю часть реактора, где через трубку с дырками выходит. Эту часть газа нельзя считать расходом, так как он все равно снова попадает в систему и, в результате, оказывается в газгольдере.

Третий способ перемешивания — при помощи фекальных насосов перекачивать субстрат их нижней части, выливать его вверху. Недостаток этого способа — зависимость от наличия электроэнергии.

Что такое биогаз? Руководство для начинающих

Биогаз — это вид биотоплива, который естественным образом образуется в результате разложения органических отходов. Когда органические вещества, такие как пищевые отходы и отходы животного происхождения, разрушаются в анаэробной среде (среде, в которой отсутствует кислород), они выделяют смесь газов, в основном метана и углекислого газа. Поскольку это разложение происходит в анаэробной среде, процесс производства биогаза также известен как анаэробное сбраживание. Анаэробное сбраживание — это естественная форма отходов в энергию, которая использует процесс ферментации для расщепления органических веществ. Животный навоз, пищевые отходы и сточные воды — все это примеры органического вещества, которое может производить биогаз путем анаэробного сбраживания. Из-за высокого содержания метана в биогазе (обычно 50-75%) биогаз является легковоспламеняющимся и, следовательно, производит глубокое синее пламя и может использоваться в качестве источника энергии.

Система подогрева и теплоизоляция

Без подогрева перерабатываемой жижи размножаться будут психофильные бактерии. Процесс переработки в этом случае займет от 30 дней, а выход газа будет небольшим. Летом, при наличии теплоизоляции и предварительном подогреве загрузки возможен выход на температуры до 40 градусов, когда начинается развитие мезофильных бактерий, но зимой такая установка практически неработоспособна — процессы протекают очень вяло. При температуре ниже +5°C они практически замирают.

Зависимость сроков переработки навоза в биогаз от температуры

Чем греть и где расположить

Для получения лучших результатов используют подогрев. Наиболее рациональный — водяной подогрев от котла. Работать котел может на электричестве, твердом или жидком топливе, также можно запустить его на вырабатываемом биогазе. Максимальная температура, до которой требуется греть воду — +60°C. Более горячие трубы могут вызвать налипание на поверхность частиц, что приведет к снижению эффективности обогрева.

Можно использовать и прямой подогрев — вставить ТЭНы, но во-первых, сложно организовать перемешивание, во-вторых, на поверхности будет налипать субстрат, снижая теплоотдачу, ТЭНы будут быстро перегорать

Обогреваться биогазовая установка может с использованием стандартных радиаторов отопления, просто трубами, закрученными в змеевик, сварными регистрами. Трубы использовать лучше полимерные — металлопластиковые или полипропиленовые. Подходят также трубы из гофрированной нержавейки, их проще укладывать, особенно в цилиндрических вертикальных биореакторах, но гофрированная поверхность провоцирует налипание осадка, что не очень хорошо для теплоотдачи.

Чтобы снизить возможность осаждения частиц на греющих элементах, их располагают в зоне мешалки. Только при этом надо все спроектировать так, чтобы мешалка не могла задеть трубы. Часто кажется, что лучше нагреватели расположить снизу, но практика показала, что из-за осадка на дне такой обогрев неэффективен. Так что более рационально располагать нагреватели на стенках метатэнка биогазовой установки.

Способы водяного обогрева

По способу расположения труб обогрев может быть наружным или внутренним. При внутреннем расположении обогрев эффективен, но ремонт и обслуживание нагревателей невозможны без останова и откачки системы. Потому подбору материалов и качеству выполнения соединений уделяют особое внимание.

Обогрев повышает производительность биогазовой установки и сокращает сроки переработки сырья

При наружном расположении обогревателей, требуется больше тепла (затраты на подогрев содержимого биогазовой установки намного выше), так как много тепла уходит на обогрев стенок. Зато система всегда доступна для ремонта, а прогрев более равномерный, так как греется среда от стенок. Еще один плюс такого решения — мешалки не могут повредить систему обогрева.

Чем утеплять

На дно котлована насыпается сначала выравнивающий слой песка, затем теплоизоляционный слой. Это может быть глина, перемешанная с соломой и керамзитом, шлаком. Все эти компоненты можно смешать, можно насыпать отдельными слоями. Их выравнивают в горизонт, устанавливают емкость биогазовой установки.

Бока биореактора можно утеплять современными материалами или классическими дедовскими методами. Из дедовских методов — обмазка глиной с соломой. Наносится в несколько слоев.

Для утепления биореакторов используют современные материалы

Из современных материалов можно использовать экструдированный пенополистирол высокой плотности, газобетонные блоки малой плотности, вспененный пенополиуретан. Наиболее технологичен в данном случае пенополиуретан (ППУ), но услуги по его нанесению недешевы. Зато получается бесшовная теплоизоляция, которая минимизирует затраты на обогрев. Есть еще один теплоизоляционный материал — вспененное стекло. В плитах он очень дорог, но его бой или крошка стоит совсем немного, а по характеристикам он почти идеален: не впитывает влагу, не боится замерзания, хорошо переносит статические нагрузки, имеет низкую теплопроводность.

Средние цены

В настоящее время, биогазовые установки изготавливаются рядом отечественных и зарубежных компаний.

Наиболее популярны среди различных групп пользователей, следующие модели, это:

• Мини биогазовая установка БУГ-М, производства Россия. В комплект установки входит оборудование емкостью 1,0 м3 (100 л) перерабатываемого сырья и выходом готового продукта в виде биогаза в объеме 1,0 м3/сутки и удобрения – 100 л/сутки. Стоимость комплекта – от 170000,00 рублей.
• Биогазовая установка «BioMash-20», производство Россия.

Объем перерабатываемого сырья составляет 700,0 кг/сутки, при этом выход готового продукта составляет:

1. Электрической энергии – до 20,0 кВт/час;
2. Тепловой энергии – до 2,4 Гкал/сутки. Данная модель может быть использована на животноводческих фермах по содержанию до 12 голов крупного рогатого скота, 250 свиней или до 1200 птиц, различных видов. Стоимость комплекта оборудования – от 2000000,00 рублей.

• Биогазовые комплексы различной производительности, компании Rucons Gobal UG (Германия). Все оборудование изготавливается из нержавеющей стали и монтируется в отдельных технологических модулях (ферментация, смешивание, брожение, автоматика и управление и т.д.). Стоимость комплекта, в зависимости от производительности — от 2500000,00 рублей.

Способы оборудования установки подогревом

Установить подогрев в биореакторе можно несколькими методами.

• Один из них предполагает подключение станции к системе отопления. Осуществляют это по типу змеевика. Его монтаж должен производиться под реактором.
• Другой способ предусматривает установку электрического нагревательного элемента в основание резервуара.
• Еще один метод организации подогрева предполагает применение электрических отопительных систем для нагрева резервуара.

Если для организации подогрева вы будете использовать автоматизированные системы, то включение устройства будет происходить без вашей помощи при поступлении в реактор холодной биомассы. Когда сырье прогреется до установленной температуры, то система нагрева отключится.

Чтобы качественно изготовить биогазовую установку своими руками, необходимо еще до начала работы подготовить чертежи, на которые необходимо ориентироваться при проведении работ. Элементы подогрева могут быть смонтированы в водогрейных котлах, поэтому необходимо позаботиться о приобретении необходимого газового оборудования.

Для того чтобы повысить количество вырабатываемого биогаза, можно кроме подогрева оснастить свою установку еще и устройством для перемешивания биомассы. Для этого придется потратить некоторое время и создать устройство, которое будет работать так же, как и обычный бытовой миксер. При помощи вала он будет приводиться в движение. Последний должен быть выведен сквозь отверстия в крышке.

Плюсы использования биотехнологий

Технология получения биотоплива из различных природных источников не нова. Исследования в этой области начались еще в конце 18 века и успешно развивались в 19 столетии. В Советском Союзе первая биоэнергетическая установка была создана в сороковых годах прошлого века.

Биотехнологии давно применяются во многих странах, но именно сегодня они приобретают особое значение. Вследствие ухудшения экологической обстановки на планете и высокой стоимости энергоносителей, многие устремляют свои взоры в сторону альтернативных источников энергии и тепла.

Технология переработки навоза в биогаз позволяет уменьшить количество вредных выбросов метана в атмосферу и получить дополнительный источник тепловой энергии

Безусловно, навоз является очень ценным удобрением, и если в хозяйстве имеется две коровы, то и проблем с его применением не возникает. Другое дело, когда речь идет о фермерских хозяйствах с большим и средним поголовьем, где в год образуются тонны зловонного и гниющего биологического материала.

Чтобы навоз превратился в качественное удобрение, нужны площади с определенным температурным режимом, а это лишние расходы. Поэтому многие фермеры складируют его, где придется, а затем вывозят на поля.

В зависимости от объема сырья, образующегося в сутки, следует подбирать габариты установки и степень ее автоматизации

При несоблюдении условий хранения из навоза улетучиваются до 40% азота и основная часть фосфора, что значительно ухудшает его качественные показатели. Кроме того, в атмосферу выделяется газ метан, оказывающий негативное влияние на экологическую обстановку планеты.

Современные биотехнологии позволяют не только нейтрализовать вредное воздействие метана на экологическую обстановку, но и заставить его служить на благо человека, извлекая при этом немалую экономическую выгоду. В результате переработки навоза образуется биогаз, из которого затем можно получить тысячи кВт энергии, а отходы производства представляют собой очень ценное анаэробное удобрение.

Плюсы и минусы

Топливо, получаемое в биогазовых установках (биогаз), является возобновляемым и альтернативным традиционным, источником энергии.

Использование подобных агрегатов позволяет добиться положительных результатов в различных составляющих их применения, это:

• Экологическая – при устройстве подобных установок вблизи предприятий, являющихся поставщиками сырья, уменьшается защитная санитарная зона вокруг них. Снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу.
• Энергетическая – имея доступное сырье по минимальным ценам, а иногда и без таковой (бесплатно), в результате потребитель получает различные виды энергии и топлива с низкой себестоимостью.
• Экономическая – монтаж биогазовых установок позволяет избежать строительства очистных сооружений и заградительных устройств (растекание навоза на животноводческих комплексах), и затрат по утилизации мусора.

Достоинствами подобных агрегатов, также являются:

1. Доступность различного вида сырья.
2. Неисчерпаемость сырьевой базы, обеспеченная ростом сельскохозяйственного производства и объемов продукции пищевой отрасли.
3. Обеспечивает утилизацию отходов жизнедеятельности животных и органического мусора.

Недостатками являются:

1. Являясь экологически чистым видом топлива, биогаз, тем не менее, при сжигании, выделяет определенное количество вредных веществ в атмосферу.
2. Территориальная зависимость места размещения установки от района нахождения источников сырья (крупные животноводческие комплексы, перерабатывающие предприятия и объекты сельскохозяйственного производства).
3. Высокая стоимость комплекта оборудования и соответственно продолжительные сроки его окупаемости.

Дополнительные требования к сырью

Серьёзная проблема, с которой сталкиваются хозяйства, установившие у себя современное оборудование для получения биогаза — сырьё не должно содержать твёрдых включений, случайно попавший в массу камень, гайка, кусок проволоки или доска закупорит трубопровод, выведет из строя дорогостоящий фекальный насос или мешалку.

Нужно сказать, что приведенные данные по максимальному выходу газа из сырья соответствуют идеальным лабораторным условиям. Чтобы приблизиться в реальном производстве к этим цифрам, необходимо соблюсти ряд условий: поддерживать необходимую температуру, периодически перемешивать мелко измельчённое сырье, вносить добавки, активизирующие ферментацию и т.д. На кустарной установке, собранной по рекомендациям статей о «получении биогаза своими руками», едва лишь можно достичь 20% от максимального уровня, высокотехнологические установки позволяют добиваться значений в 60-95%.

Достаточно объективные данные по максимальному выходу биогаза для различных типов сырья

Как построить биореактор (установку) своими руками

Биогазовые установки, которые добывают газ из навоза, можно легко собрать своими руками на собственном участке. Прежде чем собирать биореактор для переработки навоза, стоит нарисовать чертежи и тщательно изучить все нюансы, т.к. емкость, содержащая большое количество взрывоопасного газа, может быть источником большой опасности при неправильной ее эксплуатации или наличии ошибок в конструкции установки.

Схема получения биогаза

Объем емкости биореактора рассчитывается исходя из количества сырья, которое используется, чтобы получить метан. Для того чтобы условия работы были оптимальны, емкость реактора заполняют отходами не менее чем на две трети. Для этих целей используют яму большой глубины. Чтобы герметичность была высокой, стенки ямы армируют бетоном или укрепляют пластиком, иногда устанавливают в яму бетонные кольца. Поверхность стен обрабатывают влагоизолирующими растворами. Герметичность – необходимое условие для эффективной работы установки. Чем лучше изолирована емкость, тем выше качество и количество образующегося газа. К тому же, продукты распада отходов ядовиты и, в случае утечки, могут навредить здоровью.

В тару для отходов устанавливают мешалку. Она отвечает за перемешивание отходов при брожении, препятствуя неравномерному распределению сырья и образованию корки. Вслед за мешалкой в газогенератор на навозе монтируется дренажная конструкция, которая облегчает отвод газа в емкость для хранения и предотвращает утечку. Выводить газ нужно из соображений безопасности, а также для повышения качества удобрений, остающихся в реакторе по завершении переработки. В нижней части реактора делают отверстие для выхода отработанного сырья. Отверстие оснащают плотной крышкой, чтобы оборудование оставалось герметичным.

Производители и модели

Мы подготовили краткий обзор наиболее популярных моделей российских производителей, ведь они ничем не отличаются от их аналогов зарубежного производства.

Кроме того, часть производителей предлагает полный перечень узлов, необходимых для создания полностью автономной биогазовой установки, тогда как другие производят лишь биореактор и некоторые сопутствующие устройства.

BioMash-20

Биогазовая установка от «Конструкторского бюро Климова» подходит для переработки навоза/помета влажностью ≤90% общей массой 300–700 кг в сутки с добавлением подстилочного материала (максимум 20% от массы).

Биореактор изготовлен из полиэтилена, поэтому не требует обслуживания и ремонта.

Вместе с реактором поставляют основной газгольдер и насос для его накачки (максимальное давление 2,8 Мпа). Благодаря столь высокому давлению газ можно закачивать в обычные газовые баллоны.

Также в комплект входят:

• газовый теплогенератор, выделяющий 100 квт в сутки;
• метановый электрогенератор мощностью 11 квт;
• полный комплект оборудования для обогрева метантенка;
• полный комплект газопроводов.

Серия «БИО»

Эти установки производства предназначены для переработки навоза/помета весом 10–350 тонн в сутки (зависит от модели).

Преимуществом этой серии является относительно невысокая цена, однако в комплект поставки входит лишь минимальный набор оборудования, поэтому газгольдеры и многое другое придется приобретать отдельно.

Серия «СБГ»

Эту серию биогазовых комплексов выпускает кировская .
Благодаря индивидуальному подходу к каждому клиенту, компания предлагает не только готовые комплекты, но и изготовление такой продукции под конкретные условия.

В модельном ряду представлены установки, способные за сутки переработать от 100 килограмм до 1000 тонн экскрементов.

В комплект поставки входит все необходимое оборудование для развертывания полноценной линии по переработке навоза в газ и очистке продукта.

Серия «БУГ»

Серию биогазовых установок «БУГ» производит ассоциация предприятий «БМП». В эту серию входят биореакторы небольшого объема (0,5–12 м3), оснащенные газгольдерами емкостью 1–2 м3.

Поэтому основными покупателями этой серии установок для производства биогаза из навоза и помета становятся небольшие фермерские хозяйства или домохозяйства с большим поголовьем птиц/скота.

Серия «БГР»

Серию биогазовых установок «БГР» выпускает расположенное в Яранске предприятие «BioGasRussia». Самая маломощная установка этой серии (БГР-12) способна переработать 500 – 900 кг экскрементов в сутки, а объем ее биореактора составляет 12 м3.

Объем реактора и массу ежедневного поступления навоза для более крупных установок этой серии обговаривают индивидуально, благодаря чему заказчик получает аппарат или даже завод, максимально соответствующие его потребностям.

В составе установок большого объема могут быть как вертикальные, так и горизонтальные метантенки, это обсуждается при оформлении заказа.

Кроме того, компания BioGasRussia предлагает весь спектр необходимого оборудования, благодаря чему биогазовая установка может работать в полностью автономном режиме — без подключения к электрическим или газовым сетям.

Как из органики образуется биогаз

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

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

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

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

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

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

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

Биогаз из навоза можно получить с помощью герметичного редактора

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

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

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

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

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

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