Сучасні технології переробки різних видів сировини відкривають перспективу успішного вирішення завдання отримання біопалива з гною безпосередньо в домашніх умовах. Причому, роблячи біопаливо своїми руками на дому завдяки новим принципам переробки відходів, паралельно можна виробляти добрива для сільськогосподарських насаджень.
А що для цього потрібно і як правильно виготовити біореактор - ці питання ми детально розглянемо в нашій статті. Наведемо рекомендації по вибору кращого сировини для отримання біогазу, розберемо особливості застосування отриманого палива для господарських потреб.
Звичайно, найлегший шлях - придбання готових промислових установок. Однак їх дорожнеча змушує розглядати варіанти виготовлення виробничих систем своїми руками.
Коротко про визначення біогазу
Згідно з науковими визначеннями, біогаз - це продукт, отриманий в результаті процесу бродіння маси біологічних відходів. При цьому продуктом бродіння є метан або водень.
Освіта метану (або водню) відбувається в результаті життєдіяльності бактерій трьох видів:
- гідролізних;
- утворюють кислоти;
- утворюють метан.
Якісним продуктом бродіння вважається склад газової суміші, вміст якої розподіляється в співвідношенні: 50-85% метану, 15-50% вуглекислого газу, і менше 5% сірководню.
Приблизно так виглядає структурна схема видобутку альтернативної енергії. При цьому використовуються традиційні для побуту джерела сировини, вдало підходять для отримання альтернативної енергії - біопалива
Ця газова суміш пропускається крізь фільтри з метою очищення від присутності CO 2 і H 2 S, після чого залишається чистий біологічний метан. Такий газ нічим не відрізняється від природного газу, що використовується в побутовій і промисловій сфері.
Сировиною для отримання якісної біологічної газової суміші зазвичай виступають:
- гній і пташиний послід;
- відходи спиртового виробництва (барда);
- надлишки пивоварних виробництв (пивна дробина);
- фекальні маси і відходи рибного виробництва;
- буряковий жом, побутові відходи, трава та інше.
Це лише частина всього допустимого до застосування сировини. Але навіть цей список показує: наскільки різноманітний перелік сировини, щоб мати можливість налагодити виробництво біогазу на постійній основі.
Установка виробництва біопалива, виготовлена під потреби одного з багатьох діючих фермерських господарств. Невелика за обсягом станція, але цілком задовольняє потреби приватного фермерського господарства
Об'ємні показники виходу газової суміші безпосередньо залежать від виду застосовуваного сировини і вмісту в ньому сухих речовин. Так, якщо застосувати в справі гній великої рогатої худоби, реально з однієї тонни гною отримати 50-60 м 3 біопалива, що містить до 60% метану.
Вважається, що найкращим сировиною є відходи з великим вмістом жиру. Переробка однієї тонни відходів жиру через класичну установку отримання біопалива може давати до 1300 м 3 газової суміші, де вміст метану доходить до 90%.
Як зробити переробний фермерський модуль?
Для того щоб зробити систему переробки відходів в біопаливо, як мінімум потрібно бути в курсі принципу роботи подібних пристроїв, а також мати уявлення про схемотехніки.
Схема біореакторну установки: 1 - біореактор; 2 - мішалка; 3 - підігрівач; 4 - насос; 5 - фільтруючий елемент; 6 - компресор газовий; 7 - газгольдер; 8 - збірник гною; 9 - вихід добрив (шламу); 10 - пульт управління підігрівом
Розглянемо і те й інше, але слід зазначити: спорудження повноцінної установки - це справа досить клопітка і витратна. У домашніх умовах, як правило, вдається зробити лише щось подібне переробним станціям. Тим не менш, деякі спроби бувають вдалими.
Принцип роботи біоустановки
Технологія виробництва біопалива, як правило, підтримує наступний системний підхід:
- Біореактор (ємність) завантажується гноєм.
- Протягом певного часу всередині реактора йде процес бродіння.
- Утворюється газове середовище.
- Виконується висновок газів з реактора.
- Газова суміш очищується і направляється для використання в якості палива.
Склад отриманої на виході газової суміші характеризується досить високою насиченістю різними речовинами. Найбільше в процентної складової присутній метану (60%), вуглекислого газу (35%) та інших речовин, включаючи сірководень (5%).
Так виглядає діаграма розподілу газів суміші: 1 - вміст метану близько 63-65%; 2 - вміст вуглекислого газу близько 30-33%; 3 - вміст сірководню приблизно 2%; 4 - вміст аміаку близько 1%; 5 - вміст водню близько 1%
Тим часом, для ефективної роботи газообразующей станції домашнього виробництва необхідні значні запаси відходів життєдіяльності представників тваринного світу.
Тому, перше, на що слід звернути увагу в рішенні задачі отримання біопалива в домашніх (дачних) умовах, - це наявність джерел сировини для переробної установки.
Виготовлення біореактора своїми руками
Визначившись з джерелами сировини, далі потрібно визначитися з ділянкою розміщення домашнього (або дачного) біореактора. Сам реактор - це герметичний посудину, досить міцний, має обсяг з розрахунку щодобового надходження гнойового сировини на переробку (для довідки: на отримання 100 м 3 газової суміші необхідно приблизно 1 т гною).
Таблиця співвідношення виду гною і кількості одержуваного біогазу
Таблиця, що показує ефективність того чи іншого виду біологічних відходів, з точки зору одержуваного обсягу газу. Як видно з таблиці, найефективнішим є свинячий гній, здатний видати найбільшу кількість біопалива
Таку ємність доведеться встановити на міцний фундамент, оснастити запірною арматурою та іншої технічної атрибутикою згідно з класичною схемою. Верхню частину судини бажано робити знімною, з болтовими кріпленнями і ущільнюючої прокладкою.
Для забезпечення безперервності циклу накопичувальну ємність необхідно оснастити модулем штучного підігріву. Якщо в літній період ефективність бродіння гною і швидкість утворення газу цілком забезпечується зовнішніми температурними умовами, взимку ситуація змінюється.
Для зимової експлуатації біореактора обов'язково потрібен штучний підігрів, враховуючи припинення діяльності бактерій бродіння вже при 4-10 ° С вище нуля. Відповідно, ємність повинна мати якісно виконану теплоізоляцію. Для цього вдало підходить класичний спосіб ізолювання мінеральною ватою.
Наочний приклад з ізолювання біореактора для його зимової експлуатації. В якості ізолюючого матеріалу тут використовувалася мінеральна вата. Зверху шар вати закритий фольгированним матеріалом
Варіантів організації підігріву є кілька. Наприклад, використання електричних нагрівачів або системи опалення на водному теплоносії (водяної сорочки).
Розраховувати потужність контуру підігріву слід, виходячи з оптимальної норми температури всередині реактора 25-40 ° С, необхідної для досягнення ефективного процесу бродіння біомаси.
Крім підігрівачів, на активність бродіння біомаси впливає ступінь її застійності. По суті, всередині резервуара гнойове сировина повинна постійно перебувати в русі. Рух біомаси підсилює процес бродіння і скорочує час отримання газової складової.
Варіант річної установки для переробки гною і отримання біопалива. В даному випадку підігрів зроблений у вигляді бетонної водяний ванни, куди занурена реакторна ємність. Однак ця установка не може експлуатуватися в зимовий період часу
Вирішується завдання організації руху впровадженням в конструкцію біореактора спеціальної механічної мішалки. Вал цього пристрою приєднується до валу низкооборотного мотора, яким здійснюється дію обертання. Включення і відключення процесу перемішування можна зробити ручним або автоматичним.
У нас на сайті є інша стаття, в якій наведена інструкція з улаштування установки для отримання біогазу для потреб приватного будинку.
Процес отримання біогазу і добрив
Конструкція системи отримання біопалива в домашніх умовах технологічно передбачає завантаження судини гноєм приблизно на 1/3 ємності. Для завантаження гною робиться завантажувальний люк з герметично закривається дверима. Частина, що залишилася вільною верхня область біореактора використовується для скупчення виділяються газів.
Саморобний мініатюрний біореактор, зроблений на базі звичайної 200-літрової бочки. В принципі, для задоволення скромних потреб в біологічному паливі цілком підходить до застосування в приватному господарстві. Це та сама конструкція, яку реально можна зробити в домашніх умовах для отримання біопалива
На верхньому і нижньому рівнях судини потрібно зробити вихідні отвори. Нагорі - газовий вихід, внизу вихід під слив обробленого гною (добрив). Також в районі верхньої області судини бажано змонтувати оглядове вікно для спостереження за процесом.
Патрубок для виведення газової суміші з'єднується герметичній трубою з пристроєм, який виконує одночасно функції сепаратора і гідрозатвори. Для зв'язку використовується труба (металева або поліетиленова) невеликого діаметра (25-32 мм).
Сам сепаратор - це судина щодо малої місткості, що заповнюється водою. Газ, що проходить крізь товщу води, очищається, виводиться в газгольдер і далі подається споживачам.
Приклад пристрою двоступеневого сепаратора - гідравлічного затвора для підводки газової суміші, що надходить з біореактора. Такий варіант фільтрації дозволяє отримати якісно очищений продукт
Нижній патрубок на реакторі (під висновок відпрацьованого гною - шламу) бажано робити якомога більшого діаметра. До нього підключається запірна арматура (засувка) і робиться відвід до ємності для збору шламу. Відпрацьована маса в господарстві може успішно застосовуватися в якості добрив.
Детальна інформація за визначенням необхідного обсягу ємності, а також за розрахунками ефективності роботи біореактора і доцільності застосування біогазу ми розглянули в наступній статті.
Яким повинен бути склад гною маси?
Завантажується масу гною всередину біореактора не слід розглядати просто як сировину, відповідне в будь-якій якості. Складова субстанції має принципове значення для процесу бродіння. На практиці відзначено, що зменшення частинок субстрату супроводжується кращою ефективністю процесу.
Виражена волокнистість субстрату і збільшення площі взаємодії бактерій - ось головні критерії, що сприяють швидкому розкладанню гною маси. В такому стані гнойове сировину при підігріві і перемішуванні не утворює осаду або плівки на поверхні, що істотно спрощує фільтрацію газової суміші.
Підготовка гною маси під завантаження в реактор. Цією процедурою приділяють не меншу увагу, ніж решті, якщо є бажання отримати значний обсяг біопалива за короткий відрізок часу
Ступенем подрібнення сировини визначається тривалість бродіння, що в свою чергу впливає на обсяг одержуваного газу. Таким чином, для зменшення часу бродіння необхідно добре подрібнювати сировину: чим краще якість подрібнення, тим менше період бродіння.
Особливості застосування біогазу для господарських потреб
Область застосування цього виду енергоресурсу досить обширна. Завдяки використанню біогазу в якості палива виробляють електричну енергію, отримують гарячу воду або пар. Є множинні приклади з практики, де біопаливом заправляють автомобільний транспорт.
Але, щоб в господарстві не виникало проблем при використанні такого палива, надзвичайно важливо облаштувати сховище для отриманого біогазу, виділивши правильне місце під газгольдер на ділянці.
Біогазові установки подібного типу є обладнанням, завдяки якому відкриваються можливості створення безвідходних виробництв. В цьому плані вдалий приклад демонструють окремі країни Західної Європи.
Наприклад, в Данії виробництво цього виду палива досягло планки майже в 20% від загальної маси енергоресурсів країни. У великих регіонах світу - Індії і Китаї - рахунок біогазових установок йде на сотні тисяч.
Потужні промислові установки видобутку біопалива. Такі конструкції здатні повністю забезпечити біопаливом великі сільськогосподарські структури. По всьому світу використовується величезна кількість подібних систем. І кількісне зростання активно триває
Не просто так відзначається значне зростання інтересу в усьому світі до процесів виробництва біогазу.
Це один з тих варіантів енергетики, який відносять до альтернативних джерел і за яким бачать майбутнє, тому фермери і керівники ЖКГ, власники приватних господарств і малих підприємств уважно відстежують розвиток технології.
Висновки і корисне відео по темі
Огляд агрегату для виробництва біогазу, при виготовленні якого використаний пластиковий бак 127 л. Особливості пристрою і поради по експлуатації.
Особливий інтерес застосування установок проявляється серед власників ресторанної та гастрономічної сфери, де актуальною залишається тематика переробки харчових відходів. На цій базі є хороша можливість створити дешеву утилізацію органічних відходів з користю для господарств. Нарешті, технологія виробництва біопалива - це реальне збереження навколишнього середовища, чого не можна сказати про виробництво інших енергетиків.
Цікавитесь виготовленням біопалива і хочете уточнити деякі моменти? Задавайте спірні питання в коментарях - наші експерти намагатимуться прояснити такі моменти.
А може ви не з чуток знайомі з виготовленням біореактора і процесом отримання біогазу? Поділіться практичними знаннями і своєю думкою з цього питання під нашою статтею - багатьом господарникам буде цікавий ваш досвід та рекомендації.