Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Дбайливий господар мріє про дешеві енергоресурси, ефективної утилізації відходів і отримання добрив. Домашня біогазова установка своїми руками - це недорогий спосіб втілення мрії в реальність.

Збирання такого обладнання обійдеться в розумні гроші, а виробляється газ стане гарною підмогою в господарстві: його можна використовувати для приготування їжі, опалення будинку та інших потреб.

Давайте спробуємо розібратися в специфіці роботи цього обладнання, його переваги та недоліки. А також в тому, чи можливо самостійно побудувати біогазову установку і чи буде вона ефективна.

Специфіка отримання біогазу

Біогаз утворюється в результаті бродіння біологічного субстрату. Його розкладають гідролізні, кислото- і метаноутворюючих бактерії. Суміш виробляються бактеріями газів виходить горючою, тому що містить великий відсоток метану.

За своїми властивостями вона практично не відрізняється від природного газу, який використовується для промислових і побутових потреб.

При бажанні кожен власник будинку може придбати біогазову установку промислового виготовлення, але це дорого, а окупаються вкладення протягом 7-10 років. Тому має сенс докласти зусиль і зробити біореактор своїми руками

Біогаз - екологічно чисте паливо, а технологія його отримання не надає особливого впливу на навколишнє середовище. Більш того, в якості сировини для біогазу використовують відходи життєдіяльності, які потребують утилізації.

Їх поміщають в біореактор, де відбувається переробка:

  • протягом деякого часу біомаса піддається впливу бактерій. Термін бродіння залежить від обсягу сировини;
  • в результаті діяльності анаеробних бактерій виділяється горюча суміш газів, до складу якої входять метан (60%), вуглекислий газ (35%) і деякі інші гази (5%). Також при бродінні в невеликих кількостях виділяється потенційно небезпечний сірководень. Він отруйний, тому вкрай небажано, щоб люди піддавалися його впливу;
  • суміш газів з біореактора очищається і надходить в газгольдер, де зберігається до моменту використання за призначенням;
  • газ з газгольдера можна використовувати точно так же, як природний. Він надходить до побутових приладів - газових печей, опалювальних котлів та т.п .;
  • розклалася біомасу необхідно регулярно видаляти з ферментатора. Це додаткові затрати праці, проте зусилля окупаються. Після бродіння сировину перетворюється в високоякісне добриво, яке використовують на полях і городах.

Біогазова установка вигідна для власника приватного будинку тільки в тому випадку, якщо у нього є постійний доступ до відходів тваринницьких ферм. В середньому з 1 м.куб. субстрату можна отримати 70-80 м.куб. біогазу, але вироблення газу йде нерівномірно і залежить від багатьох факторів, в т.ч. температури біомаси. Це ускладнює розрахунки.

Біогазові установки ідеально підходять для фермерських господарств. Відходи життєдіяльності тварин здатні дати достатньо газу для повноцінного обігріву житлових приміщень та господарських будівель

Щоб процес отримання газу був стабільним і безперервним, найкраще будувати кілька біогазових установок, а субстрат в ферментатори закладати з різницею в часі. Такі установки працюють паралельно, а сировину в них завантажують послідовно.

Це гарантує постійну вироблення газу, завдяки чому можна добитися його безперервного надходження до побутових приладів.

В ідеалі біореактор повинно підігріватися. Кожні 10 градусів тепла збільшують вироблення газу вдвічі. Хоча облаштування підігріву вимагає вкладень, це окупається більшою ефективністю конструкції

Саморобний біогазові обладнання, зібране з підручних матеріалів, обходиться набагато дешевше установок промислового виробництва. Його ефективність нижче, але цілком відповідає вкладеним коштам. Якщо є доступ до гною і бажання докласти власних зусиль для збирання та обслуговування конструкції, це дуже вигідно.

Переваги та недоліки системи

Біогазові установки мають чимало переваг, але і недоліків вистачає, тому перед початком проектування і будівництва слід все зважити:

  • Утилізація відходів. Завдяки біогазову установку можна отримати максимум користі від сміття, від якого все одно довелося б позбавлятися. Ця утилізація менш небезпечна для навколишнього середовища, ніж закопування відходів.
  • Поновлювані сировини. Біомаса - це не вугілля і не природний газ, видобуток яких виснажує запаси ресурсів. При веденні сільського господарства сировину з'являється постійно.
  • Відносна невелика кількість СО2. При отриманні газу навколишнє середовище не забруднюється, а ось при його використанні в атмосферу виділяється невелика кількість двоокису вуглецю. Воно не небезпечно і не здатне критично змінити екологію, тому що його поглинають рослини в процесі росту.
  • Помірне виділення сірки. При згорянні біогазу в атмосферу потрапляє невелика кількість сірки. Це негативне явище, проте його масштаби пізнаються в порівнянні: при спалюванні природного газу забруднення навколишнього середовища оксидами сірки набагато більше.
  • Стабільна робота. Виробництво біогазу більш стабільно, ніж робота сонячних батарей або вітряків. Якщо енергією сонця і вітру не можна управляти, то біогазові установки залежать від діяльності людини.
  • Можна використовувати декілька установок. Газ - це завжди ризики. Щоб знизити потенційний збиток в разі аварії, можна розосередити по ділянці кілька біогазових установок. Якщо правильно спроектувати і зібрати систему з кількох ферментаторів, вона буде працювати стабільніше, ніж один великий біореактор.
  • Вигоди для сільського господарства. Для отримання біомаси висаджують деякі види рослин. Можна вибрати такі, які покращують стан ґрунту. Наприклад, сорго знижує ерозію ґрунту, поліпшує її якість.

У біогазу є і недоліки. Хоча це відносно чисте паливо, воно все ж забруднює атмосферу. Також можуть виникати проблеми з поставками рослинної біомаси.

Безвідповідальні власники установок нерідко заготовляють її так, що виснажують землю і порушують екологічний баланс.

Розрахунок рентабельності установки

В якості сировини для виробництва біогазу зазвичай використовують коров'ячий гній. Одна доросла корова може дати його стільки, щоб забезпечити 1.5 м.куб. палива; свиня - 0.2 м.куб .; курка або кроль (в залежності від маси тіла) - 0.01-0.02 м.куб. Щоб зрозуміти, багато це чи мало, можна порівняти з більш звичними видами ресурсів.

Іноді системи встановлюють в підсобних приміщеннях. Це зручно з точки зору оглядів і обслуговування, але небезпечно, тому що биометан може вибухнути. Тому слід приділити особливу увагу питанням безпеки Транспортування сировини - окреме питання, який слід обміркувати в процесі проектування біогазової установки. Для перевезення по ділянці краще використовувати спеціальну техніку або причепи. Якщо потрібна доставка на великі відстані, слід прорахувати витрати на паливо і визначити, чи окупляться вони При покупці контейнерів біогазової установки і тим більше при виготовленні своїми руками доведеться приділити увагу їх якості. Також в процесі експлуатації системи потрібні регулярні перевірки стану і ремонти Біогазова установка може стати справжнім порятунком для фермерського господарства. Вона дозволяє заощадити на паливі для обігріву та / або освітлення корівників. Також це відмінний варіант нешкідливою утилізації відходів. Однак в перші роки навряд чи доводиться розраховувати на повноцінну віддачу

1 м.куб. біогазу забезпечує таку ж кількість теплової енергії, як:

  • дрова - 3.5 кг;
  • вугілля - 1-2 кг;
  • електрику - 9-10 кВт / год.

Якщо знати приблизний вага сільськогосподарських відходів, які будуть доступні протягом найближчих років, і кількість необхідної енергії, можна прорахувати рентабельність біогазової установки.

Один з головних недоліків видобутку біогазу - запах. Можливість використання невеликих компостних куп - це великий плюс, але доведеться терпіти незручності і ретельно контролювати процес, щоб не спровокувати поширення хвороботворних мікроорганізмів

Для закладки в біореактор готують субстрат, в який входять кілька компонентів в таких пропорціях:

  • гній (краще всього коров'ячий або свинячий) - 1.5 т;
  • органічні відходи (це можуть бути перегнилі листя або інші компоненти рослинного походження) - 3.5 т;
  • підігріта до 35 градусів вода (кількість теплої води розраховують так, щоб її маса становила 65-75% від загальної кількості органіки).

Розрахунок субстрату зроблений для однієї закладки на півроку, якщо виходити з помірного споживання газу. Приблизно через 10-15 днів процес ферментації дасть перші результати: газ з'явиться в невеликих кількостях і почне заповнювати сховище. Через 30 днів можна очікувати повноцінного вироблення палива.

Устаткування для виробництва біогазу поки що не особливо поширене в нашій країні. Багато в чому це пов'язано з поганою інформованістю людей про переваги та особливості роботи біогазових систем. У Китаї і Індії багато невеликих фермерських господарств обладнані кустарними установками для отримання додаткового чистого палива

Якщо установка працює правильно, обсяг біогазу поступово буде збільшуватися, поки субстрат НЕ перегниє. Продуктивність конструкції безпосередньо залежить від швидкості бродіння біомаси, яка в свою чергу пов'язана з температурою і вологістю субстрату.

Інструкція по самостійному будівництву

Якщо немає досвіду в складанні складних систем, має сенс підібрати в мережі або розробити найпростіший креслення біогазової установки для приватного будинку.

Чим простіше конструкція, тим вона надійніше і довговічніше. Пізніше, коли з'являться навички будівництва та поводження з системою, можна буде переробити обладнання або змонтувати додаткове встановлення.

У дорогих конструкціях промислового виробництва передбачені системи перемішування біомаси, автоматичного підігріву, очищення газу і т.д. Побутове обладнання не так складно. Краще зібрати просту установку, а потім додати елементи, в яких виникне необхідність

При розрахунку обсягу ферментатора варто орієнтуватися на 5 м.куб. Така установка дозволяє отримати кількість газу, необхідне для обігріву приватного будинку площею 50 м.кв., якщо в якості джерела тепла використовують газовий котел або піч.

Це усереднений показник, тому що калорійність біогазу зазвичай не вище 6000 ккал / м.куб.

Щоб процес ферментації протікав більш-менш стабільно, потрібно домогтися правильного температурного режиму. Для цього біореактор встановлюють в земляній ямі або заздалегідь продумують надійну теплоізоляцію. Постійний підігрів субстрату можна забезпечити, якщо під основу ферментатора підвести трубу водяного опалення

Будівництво біогазової установки можна розділити на кілька етапів.

Етап 1 - підготовка ями під біореактор

Практично вся біогазова установка знаходиться під землею, тому багато що залежить від того, як була вирита і оброблена яма. Є кілька варіантів зміцнення стінок і герметизації ями - пластик, бетон, полімерні кільця.

Оптимальне рішення - покупка готових полімерних кілець з глухим дном. Вони обійдуться дорожче підручних матеріалів, зате не буде потрібна додаткова герметизація. Полімери чутливі до механічних навантажень, зате не бояться вологи і хімічно агресивних речовин. Вони не підлягають ремонту, але при необхідності їх легко буде замінити.

Від підготовки стін і днища біореактора залежить інтенсивність бродіння субстрату і вихід газу, тому яму ретельно зміцнюють, утеплюють і герметизують. Це найскладніший і трудомісткий етап робіт

Етап 2 - облаштування газового дренажу

Купівля та монтаж спеціальних мішалок для біогазових установок - дороге задоволення. Систему можна здешевити, облаштувавши газовий дренаж. Він являє собою вертикально встановлені полімерні каналізаційні труби, в яких зроблено безліч отворів.

При розрахунку довжини труб дренажу слід орієнтуватися на заплановану глибину заповнення біореактора. Верхні частини труб повинні бути вище цього рівня.

Для газового дренажу можна вибрати металеві або полімерні труби. Перші міцніше, а другі стійкіше до хімічних впливів. Краще віддати перевагу полімерів, тому що метал швидко проржавіє і згниє

В готовий біореактор можна відразу завантажити субстрат. Його накривають плівкою, щоб виділяється в процесі ферментації газ знаходився під невеликим тиском. Коли буде готовий купол, це забезпечить нормальну подачу биометана по відвідної труби.

Етап 3 - монтаж купола і труб

Завершальний етап збірки найпростішої біогазової установки - це монтаж купольної верхній частині. У найвищій точці купола встановлюють газовідвідну трубу і простягають її до газгольдерів, без якого не обійтися.

Ємність біореактора закривають щільною кришкою. Щоб запобігти змішування биометана з повітрям, облаштовують гідрозатвор. Також він служить для очищення газу. Потрібно передбачити спусковий клапан, який спрацює, якщо тиск в ферментаторі буде занадто високим.

Більш докладно про тому, як зробити біогаз із гною читайте в цьому матеріалі.

Вільний простір біореактора в якійсь мірі виконує функції сховища газу, проте цього недостатньо для безпечної роботи установки. Газ повинен споживатися постійно, інакше можливий вибух від надлишкового тиску під куполом

Способи підігріву біореактора

Мікроорганізми, переробні субстрат, є в біомасі постійно, однак для їх інтенсивного розмноження потрібна температура 38 градусів і вище.

Для підігріву в холодний період можна використовувати змійовик, приєднаний до системи опалення будинку, або електричні нагрівачі. Перший спосіб економічно вигідніше, тому частіше використовують саме його.

Біогазову установку необов'язково заглиблювати в землю, є й інші варіанти облаштування. Приклад роботи системи, зібраної з бочок, наведено у відеоролику нижче.

Найпростіше облаштувати підігрів знизу, проклавши трубу від системи опалення, але ефективність роботи такого теплообмінника відносно низька. Краще облаштувати зовнішній обігрів, в ідеалі - паром, щоб біомаса не перегріватися

Висновки і корисне відео по темі

Хоча в збірці і облаштуванні біогазового обладнання немає нічого складного, потрібно бути гранично уважним до деталей. Помилки неприпустимі, тому що можуть призвести до вибухів і руйнувань. Пропонуємо відеоінструкції, які допоможуть розібратися в пристрої установок, правильно їх зібрати і доповнити корисними пристосуваннями для більш зручного використання біогазу.

У відеоролику розказано, як влаштована і працює стандартна біогазова установка:

Приклад саморобної біогазової установки. Відеоурок по облаштуванню системи своїми руками:

ВІДЕОінструкція по збірці біогазової установки з бочки:

Опис процесу виготовлення мішалок для субстрату:

Детальний опис роботи саморобного газового сховища:

Який би простий не була біогазова установка, обрана для приватного будинку, не варто на ній економити. Якщо є можливість, краще купити розбірний біореактор промислового виробництва.

Якщо немає - виготовити з якісних і стійких матеріалів: полімерів, бетону або нержавіючої сталі. Це дозволить створити по-справжньому надійну і безпечну систему газопостачання будинку.

З'явилися питання по темі статті, знайшли недоліки або є цінна інформація, якою ви можете поділитися з нашими читачами? Будь ласка, залишайте свої коментарі, задавайте питання, діліться досвідом.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Будівництво