Современные способы переработки различных видов сырья создают возможности для эффективного производства биотоплива из навоза прямо в домашних критериях. При этом, занимаясь изготовлением биотоплива самостоятельно, можно одновременно получать удобрения для сельского хозяйства, используя свежие технологии переработки отходов.
В нашей статье мы подробно обсудим, что необходимо для создания биореактора и как правильно его сделать. Мы предложим рекомендации по выбору наиболее подходящего сырья для получения биогаза и рассмотрим особенности использования приобретенного топлива в хозяйственных целях.
Безусловно, самый простой способ — это покупка готовых промышленных установок. Но высокая цена таких установок заставляет многих задуматься о возможности создания производственных систем своими руками.
Короткое определение биогаза
Согласно научным определениям, биогаз — это продукт, образующийся в результате брожения массы биологических отходов. В процессе брожения образуются метан или водород.
Метан (или водород) формируется в итоге жизнедеятельности трех типов бактерий:
Качественным продуктом брожения считается газовая смесь, в которой содержание элементов распределяется следующим образом: 50-85% метана, 15-50% углекислого газа и менее 5% сероводорода.
Приблизительно так выглядит структурная схема получения альтернативной энергии. Для этого используются традиционные источники сырья, отлично подходящие для получения альтернативной энергии — биотоплива.
Эта газовая смесь проходит через фильтры, чтобы очистить её от CO2 и H2S, после чего остаётся незапятнанный биологический метан. Этот газ по своим характеристикам не отличается от природного газа, который применяется в бытовой и промышленной сферах.
Для получения высококачественной биологической газовой смеси обычно используются:
Это лишь небольшая часть всего допустимого сырья. Тем не менее, даже этот список показывает, насколько разнообразен ассортимент сырья, необходимого для налаживания постоянного производства биогаза.
Установка для производства биотоплива, сделанная для нужд одного из многих работающих фермерских хозяйств. Хотя станция небольшого объёма, она полностью удовлетворяет потребности личного фермерского хозяйства.
Объёмные показатели выхода газовой смеси зависят от типа используемого сырья и содержания в нём сухих веществ. К примеру, если использовать навоз крупного рогатого скота, то из одной тонны навоза можно получить 50-60 м³ биотоплива, в котором содержание метана добивается 60%.
Считается, что оптимальным сырьём являются отходы с высоким содержанием жира. Переработка одной тонны жировых отходов с помощью традиционной установки получения биотоплива может давать до 1300 м³ газовой смеси, в которой содержание метана добивается 90%.
Как создать перерабатывающий фермерский модуль?
Чтобы создать систему переработки отходов в биотопливо, необходимо хотя бы осознавать принцип работы подобных устройств и иметь представление о схемах.
Схема биореакторной установки: 1 – биореактор; 2 – мешалка; 3 – подогреватель; 4 – насос; 5 – фильтрующий элемент; 6 – газовый компрессор; 7 – газгольдер; 8 – сборничек навоза; 9 – выход удобрений (шлама); 10 – пульт управления подогревом.
Мы рассмотрим и то, и другое, но стоит отметить, что создание полноценной установки — это довольно трудоемкий и затратный процесс. В домашних условиях обычно удается собрать что-то схожее на перерабатывающие станции. Тем не менее, некоторые попытки оказываются успешными.
Принцип работы биоустановки
Технология производства биотоплива, как правило, основывается на последующем системном подходе:
- Биореактор (ёмкость) заполняется навозом.
- В течение определённого времени внутри реактора происходит процесс брожения.
- Формируется газовая среда.
- Происходит отвод газов из реактора.
- Газовая смесь очищается и подается для использования в качестве горючего.
Состав полученной газовой смеси характеризуется достаточно высоким содержанием различных веществ. В процентном соотношении в ней находится метан (60%), углекислый газ (35%) и другие вещества, включая сероводород (5%).
Так выглядит диаграмма распределения газов консистенции: 1 – содержание метана около 63-65%; 2 – содержание углекислого газа около 30-33%; 3 – содержание сероводорода приблизительно 2%; 4 – содержание аммиака около 1%; 5 – содержание водорода около 1%.
Тем не менее, для эффективной работы газообразующей станции, сделанной в домашних условиях, нужны значительные запасы отходов животного происхождения.
Поэтому при решении задачи получения биотоплива в домашних критериях следует обратить внимание на наличие источников сырья для перерабатывающей установки.
Создание биореактора своими руками
Определившись с источниками сырья, нужно выбрать участок для размещения домашнего (или дачного) биореактора. Сам реактор представляет собой герметичный сосуд, довольно прочный, объём которого рассчитывается исходя из ежедневного поступления навозного сырья на переработку (для справки: для получения 100 м³ газовой консистенции требуется около 1 т навоза).
Таблица соотношения типа навоза и объема получаемого биогаза
Таблица, демонстрирующая эффективность того или другого вида биологических отходов с точки зрения получаемого объема газа. Как видно из таблицы, свиной навоз является самым действенным, выдающим наибольшее количество биотоплива.
Такую ёмкость нужно установить на прочный фундамент, оснастить запорной арматурой и иными техническими элементами в соответствии с классической схемой. Верхнюю часть сосуда желательно сделать съемной, с болтовыми креплениями и уплотнительной прокладкой.
Для обеспечения непрерывного процесса нужно оборудовать накопительную ёмкость модулем искусственного подогрева. В летний период эффективность брожения навоза и скорость образования газа обычно достаточны благодаря наружным температурным условиям, но зимой ситуация меняется.
Для зимнего использования биореактора обязательно нужен искусственный обогрев, так как деятельность бактерий брожения прекращается уже при температуре 4-10 °С выше нуля. Следовательно, ёмкость должна быть отлично изолирована. Классический метод изоляции с использованием минеральной ваты здесь отлично подходит.
Наглядный пример изоляции биореактора для зимнего использования. В качестве изолирующего материала тут применялась минеральная вата. Сверху слой ваты закрыт фольгированным материалом.
Существует несколько вариантов организации обогрева. Например, можно использовать электрические нагреватели или систему отопления с водным теплоносителем (водяная рубашка).
Мощность контура обогрева следует рассчитать, исходя из оптимальной температуры внутри реактора 25-40 °С, необходимой для достижения эффективного процесса брожения биомассы.
За исключением подогревателей, на активность брожения биомассы также влияет степень её движения. Внутри резервуара навозное сырьё должно повсевременно находиться в движении. Движение биомассы усиливает процесс брожения и сокращает время получения газовой составляющей.
Альтернат летней установки для переработки навоза и получения биотоплива. В этом случае подогрев выполнен в виде бетонной водяной ванны, в которую погружена реакторная ёмкость. Но такая установка не сможет функционировать зимой.
Задача организации движения решается внедрением в конструкцию биореактора специальной механической мешалки. Вал этого устройства соединяется с валом низкооборотного движка, который обеспечивает вращение. Процесс перемешивания можно запускать и останавливать вручную или автоматически.
На нашем веб-сайте имеется другая статья, в которой представлена инструкция по созданию установки для получения биогаза для нужд личного дома.
Процесс получения биогаза и удобрений
Конструкция системы получения биотоплива в домашних условиях подразумевает загрузку ёмкости навозом примерно на 1/3 её объема. Для загрузки навоза предусмотрен загрузочный люк с герметично закрывающейся дверцей. Оставшаяся свободная верхняя часть биореактора используется для накопления выделяющихся газов.
Мини-биореактор, созданный на базе стандартной 200-литровой бочки. В принципе, для удовлетворения скромных нужд в биологическом топливе он вполне подходит для личного хозяйства. Это конструкция, которую реально можно собрать в домашних условиях для получения биотоплива.
На верхнем и нижнем уровнях сосуда нужно сделать выходные отверстия. Вверху — газовый выход, а внизу — слив для отработанного навоза (удобрений). Также в верхней части сосуда лучше установить смотровое окно для контроля за процессом.
Патрубок для вывода газовой смеси соединяется герметичной трубой с устройством, которое сразу выполняет функции сепаратора и гидрозатвора. Для соединения используется труба (металлическая или полиэтиленовая) небольшого диаметра (25-32 мм).
Сам сепаратор представляет собою сосуд небольшой ёмкости, заполненный водой. Газ, проходя через толщу воды, очищается, а затем попадает в газгольдер и оттуда подается потребителям.
Пример конструкции двухступенчатого сепаратора — гидравлического затвора для подводки газовой консистенции, поступающей из биореактора. Этот вариант фильтрации позволяет получить качественно очищенный продукт.
Нижний патрубок на реакторе (для слива отработанного навоза — шлама) лучше делать как можно большего диаметра. К нему подключается запорная арматура (задвижка) и делается отвод к ёмкости для сбора шлама. Отработанная масса может удачно использоваться в качестве удобрений в хозяйстве.
Подробная информация о том, как определить необходимый объем ёмкости, а также расчеты эффективности работы биореактора и необходимости применения биогаза, будет рассмотрена в следующей статье.
Каков должен быть состав навозной массы?
Загружаемую массу навоза в биореактор не следует осматривать просто как сырьё, подходящее в любом качестве. Состав этой субстанции играет принципиальную роль в процессе брожения. На практике увидено, что уменьшение частиц субстрата сопутствует повышению эффективности процесса.
Выраженная волокнистость субстрата и увеличение площади взаимодействия с микробами — вот ключевые критерии, способствующие быстрому разложению навозной массы. В таком состоянии навозное сырьё при обогреве и перемешивании не образует осадка или плёнки на поверхности, что значительно упрощает фильтрацию газовой смеси.
Подготовка навозной массы для загрузки в реактор. Эту функцию следует выполнять не менее тщательно, чем все остальные, если вы хотите получить значительный объём биотоплива за маленький срок.
Степень измельчения сырья определяет длительность брожения, что, в свою очередь, влияет на объём получаемого газа. Таким образом, для сокращения времени брожения нужно тщательно измельчать сырьё: чем выше качество измельчения, тем меньше период брожения.
Особенности применения биогаза для хозяйственных нужд
Область внедрения данного вида энергоресурса весьма обширна. С помощью биогаза в качестве топлива производят электрическую энергию, получают теплую воду или пар. Существуют многочисленные примеры, где биотопливом заправляется автомобильный транспорт.
Однако, чтобы в хозяйстве не появилось проблем при использовании такого топлива, крайне важно правильно организовать хранение полученного биогаза, выделив подходящее место под газгольдер на участке.
Биогазовые установки такового типа являются оборудованием, которое позволяет создавать безотходные производства. Примером успешной реализации схожей схемы служат некоторые страны Западной Европы.
Например, в Дании производство этого вида горючего достигло почти 20% от общего объема энергоресурсов страны. В крупных регионах мира, таких как Индия и Китай, кол-во биогазовых установок исчисляется сотнями тысяч.
Мощные промышленные установки для производства биотоплива. Эти конструкции способны полностью обеспечить биотопливом большие сельскохозяйственные структуры. По всему миру используется огромное количество подобных систем, и их количество продолжает расти.
Не зря наблюдается значимый рост интереса ко всему, что связано с производством биогаза.
Это один из тех вариантов энергетики, который относится к альтернативным источникам и за которым лицезреют перспективу, поэтому фермеры, руководители ЖКХ, владельцы частных хозяйств и малых предприятий внимательно следят за развитием данной технологии.
Заключение и полезное Video по теме
Обзор агрегата для производства биогаза, изготовленного из пластикового бака объемом 127 литров. Характерности устройства и рекомендации по эксплуатации.
Особый интерес к использованию установок проявляют владельцы ресторанного и гастрономического бизнеса, где актуальна тема переработки пищевых отходов. На данной базе есть хорошая возможность создать недорогую утилизацию органических отходов с пользой для хозяйств. В конечном итоге, разработка производства биотоплива способствует реальному сохранению окружающей среды, что нельзя сказать о производстве других источников энергии.
Желаете узнать больше о производстве биотоплива и уточнить некоторые моменты? Задавайте свои вопросы в комментариях — наши специалисты постараются прояснить эти аспекты.
А, возможно, вы уже знакомы с созданием биореактора и процессом получения биогаза? Поделитесь своим опытом и воззрением по этому вопросу в комментариях под нашей статьей — вашему опыту и рекомендациям будут рады многие обладатели хозяйств.
