Термин биогаз обозначает конечный газообразный продукт, полученный в процессе анаэробной ферментации (без доступа воздуха) биологических масс. Есть несколько способов получить газ из навоза. Распад биологической смеси происходит в результате ее обработки активными микроорганизмами в закрытой среде. Есть промышленное производство биогаза и самодельное, кустарное производство. Процесс брожения происходит в специальных реакторах — метантенках.

Состав биогаза

Биогаз навоза — это горючий газ, состоящий из сложных компонентов. В зависимости от сырья меняется его качественный состав:

  • содержание метана от 60 до 70%;
  • углекислый газ — от 30 до 40%;
  • остальное занято сероводородом, азотом, незначительными примесями водорода, аммиака, воды.

После очистки биогаза от сопутствующих ингредиентов получается чистый биометан, аналог одноименного природного газа. Однако без очистки этот газ представляет серьезную угрозу для окружающей среды. Технология очистки — сложный и дорогостоящий процесс. В то же время использование очищенного продукта для выработки электроэнергии и заправки автомобилей особой пользы не приносит.Технология производства биогаза: виды, плюсы и минусы

[зеленый] Оптимальный способ использования биологического газа без сложных операций по очистке — это обогрев помещений и воды. [/зеленый]

Варианты сырья для его получения

Сельскохозяйственные отходы животноводства и птицеводства (навоз и куриный помет) используются для производства биогаза).

Отходы можно использовать:

  • сельскохозяйственное производство;
  • рыба, мясопереработка, молочные заводы;
  • органические остатки в доме;
  • я сделал.

Преимущества и недостатки этого метода переработки отходов

Профессионалы:

  • Сырье является побочным продуктом хозяйствования сельскохозяйственных предприятий и животноводческих хозяйств. Масса навоза постоянно пополняется и практически неисчерпаема.
  • Биогазовые установки могут быть установлены рядом с источниками сырья.
  • Уровень безработицы падает: нужны водители, монтажники, вспомогательный персонал и другой персонал.
  • Снижается потребление энергии традиционными методами. Биогаз в России используется для обогрева производственных помещений, нагрева воды для хозяйственных нужд. Энергия сгорания биогаза преобразуется в электрическую. Использование метана в качестве дизельного топлива для автомобилей.
  • Особое значение имеет экологическая составляющая этого бизнеса. Огромные отложения экскрементов коров, свиней, овец, лошадей, птиц уничтожаются, загрязняя почву, атмосферу, подземные и надземные источники воды.

Недостатки:

  • Для промышленного производства биогаза в больших объемах недостаточно одного поставщика сырья, необходимо вести переговоры с несколькими поставщиками и налаживать транспортные потоки.
  • Статистические данные показывают, что эти отрасли нерентабельны. Платят только с помощью господдержки по «зеленым тарифам».
  • Производство горючего газа и его хранение в контейнерах, транспортировка по трубопроводам — ​​взрывоопасный и пожароопасный процесс. Метан очень токсичен. Компаниям требуется усиленный мониторинг соблюдения нормативных требований и правил безопасности при обращении с опасными продуктами.

лучше использовать биореакторы заводского изготовления и доверить установку специалистам, имеющим достаточный опыт их монтажа.

Биогазовая технология

  • Сначала готовится исходный субстрат (перемешивание, измельчение, добавление химических и биологических добавок) и подача в герметичные емкости.
  • Обработкой жидкого вещества занимаются метановые бактерии, которые могут обходиться без подачи воздуха и кислорода. Для продуктивной работы микроорганизмов необходимо обеспечить нужный температурный режим. Основным продуктом их жизнедеятельности в подготовленной среде будет метан топливный. Он поднимается и выводится по специальным трубам, не позволяющим воздуху попадать в контейнеры с биомассой.
  • Для сбора выходящего газа используются газгольдеры из эластичного материала, которые могут растягиваться без потери сопротивления. Отработанный навозный субстрат (дигестат) периодически удаляется из реактора и используется в качестве удобрения на полях.

    • Технология производства биогаза: виды, плюсы и минусы

    Большое производство биогаза в Германии

    Технологии производства биогаза отличаются друг от друга типом и качеством обрабатываемого сырья, процессом ферментации в одну или две стадии, составом получаемых продуктов, использованием различных инноваций и другими факторами. [/ green]

    Требуемый температурный режим

    Производство биогаза из навоза требует поддержания постоянной температуры 41-43 градуса внутри реактора и создания процесса ферментации мезофильной биомассы. Внутри полубака установлены трубчатые нагреватели. Чтобы избежать потерь температуры, стены и трубы покрывают эффективными теплоизоляционными материалами.

    Подготовка сырья

    Превращение навоза в биогаз начинается с подготовки исходного субстрата. Это позволяет ускорить разложение сырья и увеличить скорость газообразования. Необходимые бактерии и микроорганизмы уже содержатся в экскрементах, и никакого обогащения биомассы не требуется. При наличии нескольких веществ их предварительная обработка (измельчение, гомогенизация, нагрев) проводится отдельно. Затем они смешиваются перед отправкой в ​​биореакторы или подаются в рабочую зону отдельными потоками.

    Исходная смесь должна содержать нужное количество сухого органического вещества и в то же время быть достаточно текучей, чтобы ее можно было транспортировать по трубам с помощью насосов. [/ block]

    Влажность раствора не менее 90%, поэтому перед заполнением емкостей сухой фекалий животных смешивают с водой. Консистенция навоза должна быть однородной, для этого смесь гомогенизируется. Постоянно помешивайте в ферментере, чтобы избежать образования сухой корки.

    [зеленый] Создание кислой среды для анаэробной активности бактерий лучше всего обеспечивается с помощью коровьего или свиного навоза. [/ green]

    Загрузка и обслуживание реактора

    Обогащенный шламовый раствор заливается в резервуары, установленные рядом с варочным котлом. В них готовая смесь нагревается и перемешивается, чтобы равномерно распределить тепло по всему объему. Твердые компоненты могут накапливаться в устройствах подачи твердых материалов. Компост подается в ферментер по определенному графику.

    Биогазовая установка обеспечивает два способа загрузки реактора:

    • включается насос для перекачивания жидкого вещества и при этом обеспечивается твердая масса;
    • жидкая фракция добавляется к твердому веществу, обе смешиваются и отправляются в биореактор одним потоком.

    Срок доставки контролируемый и не долгий.

    [красный] Избыток органических веществ в резервуаре может нарушить баланс процесса ферментации. [/ красный] Насосы работают параллельно, чтобы удалить ненужные объемы сырья в лагунах-хранилищах.

    Очистка газов от примесей

    Каждая примесь удаляется собственным методом и оборудованием. Включения сероводорода адсорбируются изоляционными материалами выхлопных труб. Удаление диоксида углерода зависит от его способности реагировать с водой с образованием угольной кислоты. Биогаз высокого давления пропускается через емкости с водой. Параллельно с влажностью уходят и другие сопутствующие соединения. Правильная технология очистки увеличивает концентрацию метана до 90-98%. Полученный газ становится конкурентоспособным топливом. [зеленый] Высокая степень очистки биогаза требуется только для использования в газопоршневых установках малых ТЭЦ для выработки тепла и электроэнергии. [/ зеленый]

    Пониженная влажность

    Конденсационный метод используется для удаления лишней влаги. Образующийся горячий газ пропускают через холодную трубу. Пары воды каплями оседают на его стенках и отводятся по трубам в предусмотренных местах.

    [зеленый] В биогазовой технологии используется гидрозатвор для удаления не только примесей, но и лишней влаги. [/ green]

    Биогазовые установки

    Разборная биогазовая установка подходит для производства газа в непосредственной близости от ферм. Биореактор — это основной блок БГУ. В него закачивают навозное вещество, и в нем происходит процесс его разложения.

    В крупных отраслях промышленности в качестве ферментеров используются металлопластиковые резервуары большой емкости. На малых частных предприятиях строятся подземные реакторы объемом до 50 кубометров. Резервуар подземный, выложен кирпичом и залит цементным раствором.

    Автоматизация процесса значительно увеличивает эффективность биогазовой установки. Устанавливаются линии, которые работают полностью без трудозатрат.

    На мини-заводах, помимо человеческих ресурсов, широко используется современное электрооборудование — измельчители, насосы, миксеры.

    Российский производитель Биокомплекс занимается проектированием и строительством мусороперерабатывающих комплексов животноводческих ферм. В «Биокомплексе» вы можете купить готовое оборудование по невысокой цене:

    • полномасштабные биогазовые установки мощностью от 0,5 мВт до 5 мВт и выше;
    • бГУ сборная мебель от 75 до 120 кВт.

    [зеленый] Установка быстрого монтажа GULLEWERK полезным объемом от 620 до 2700 кубометров. М может перерабатывать навоз от 350 голов КРС. В комплект входят реакторы полезным объемом от 620 до 2700 кубометров, аккумуляторы дигестата (лагуны). [/ Green]

    Обязательные элементы конструкции

    Биогазовая установка состоит из следующих конструктивных элементов:

    • участок приема и предварительной подготовки органического навоза;
    • транспортные системы в комплексе;
    • ферментеры для ферментации субстрата;
    • трубы отвода биогаза;
    • оборудование для очистки газообразного продукта;
    • аккумуляторы для газа и дигестата;
    • автоматизированная система управления и пошаговое управление биогазовым процессом на всех этапах.

    Как устроено устройство

    Технологический процесс в БГУ начинается с приема и создания жидкой биологической смеси, которая поступает в герметичный основной технологический блок. Там, поддерживая постоянную температуру и кислую среду, бактерии превращают исходный субстрат в смесь газа и полезного природного удобрения. Биогаз поступает в резервуары для хранения через предохранительный клапан перелива.

    Биогазовая установка очищает метановую смесь на всех этапах ее движения до конечного продукта. [/ block]

    Условия для эффективной работы

    Биогазовая установка будет работать на полную мощность при следующих условиях:

    • герметичность биореактора;
    • постоянная температура сброженной массы;
    • влажная консистенция субстрата;
    • достаточный уровень гомогенизации;
    • желаемый показатель кислотности среды;
    • наличие катализаторов или ингибиторов процесса ферментации;
    • равномерный нагрев и непрерывное перемешивание пульпы;
    • своевременный вывоз мусора.

    Расчет выхода газа в год

    • Одна корова дает 20 тонн жидкого навоза — производство биогаза составляет 500 кубометров.
    • 1 свинья дает 1,5-6 тонн жидкого навоза — газа 42-168 кубометров.
    • на 1 бычок поступает 3-11 тонн твердого сырья — 240-880 кубометров газообразного продукта.
    • одна лошадь произведет 8 тонн твердого навоза — 504 кубометра биотоплива.
    • 100 кур обеспечат 1,8 тонны сухой подстилки — 252 кубометра биогаза.

    Использование осадка, полученного при переработке

    Побочным продуктом производства биогаза навоза является дигестат или ил. Полученное удобрение не имеет запаха, семян сорняков, вредных токсинов и микроорганизмов. Само удобрение обогащается фосфором, калием и другими элементами в зависимости от потребностей растений. Однако ил не является чистым удобрением, подходящим для сельского хозяйства.

    Изготовление самодельной установки

    Биогазовую установку можно установить на собственном участке в деревне или за городом. Главное, чтобы территория была достаточно просторной, а добыча газа была безопасной для окружающих ее людей и животных. Место для хранения мусора выбирают рядом. Это не мешает выполнению предварительных расчетов производительности линии с учетом наличия сырья. Самым подходящим вариантом для отечественного производства биогаза из навоза является установка подземного метантенка из керамического кирпича.

    Для повышения прочности кирпичных стен их армируют металлической сеткой. Внутри и снаружи они покрыты надежным гидроизоляционным и газонепроницаемым составом. Это сделано для обеспечения герметичности корабля, главного условия работы реактора.

    [зеленый] Наружные поверхности должны быть теплоизолированы. Создаваемое внутри давление более равномерно воспринимается цилиндрическими резервуарами. [/ Green]

    Получение разрешений

    Работа биогазовой установки собственного производства связана с использованием отравляющих веществ и производством взрывоопасных газовых смесей. Следовательно, для эксплуатации линии по удалению навоза необходимо получить лицензию. Если газ будет использоваться для собственных нужд, разрешение не требуется. Если агрегат будет работать с покупным навозом, требуется разрешение.

    Необходимо получить разрешение на строительство комплекса в местных органах власти и согласовать проектную документацию в разрешительных органах в установленном порядке. [/ block]

    Необходимые инструменты и материалы

    Размер ямы зависит от емкости подземного ферментера. Его можно выкопать вручную малой лопатой или с помощью механизированного оборудования.

    Для кладки, создавая бетонное основание, вам потребуются инструменты:

    • бетономешалка, при ее отсутствии емкость для замешивания раствора или бетона, дрель с насадкой для замешивания растворной смеси;
    • кельма, лопатка, шпатель;
    • инструменты измерения.
    • баллоны для хранения собранного газа.

    Домашние биогазовые установки собираются из следующих материалов:

    • керамический кирпич, бетон, песок, щебень, вода, арматурная сетка;
    • пластифицирующие добавки в строительные растворы и штукатурки;
    • крепеж, металлические и пластиковые трубы;
    • водонепроницаемая, газоочистная емкость.

    [зеленый] Главное условие для непрерывной работы — заранее запастись всем необходимым оборудованием, инвентарем и материалами. [/ зеленый]

    Подготовить яму для биореактора

    В первую очередь необходимо рассчитать размер подземного резервуара, исходя из ежедневного пополнения запасов навоза. Как было сказано выше, реактор на две трети заполнен биомассой. Необходимо учитывать вид сырья, температуру и время ферментации.

    На ферме содержится 6 коров, 11 свиней и 50 кур. Они доставят товары в течение 24 часов.

    • 6 коров х 55кг = 330кг.
    • 11 свиней х 4,5 кг = 49,5 кг.
    • 50 кур. Х 0,17 кг = 8,5 кг.
    • Итого 330 + 49,5 + 8,5 = 388 кг.

    Влажность коровьего и свиного навоза составляет 86%. Влажность куриного помета — 75%; для доведения до 85% необходимо добавить в экскременты 6 литров воды. Общий вес сырья составит 388 + 6 = 394 кг.

    Продолжительность цикла разложения в мезофильном температурном режиме составляет от 10 до 20 суток. В этом случае 18 дней.

    Объем экскрементов за 18 дней составляет 394 х 18 = 7092 кг или 7,1 м3. С учетом правил загрузки реактора его объем будет 1,5 х 7,1 = 10,7 куб

    [блок] Для расчета выхода продукта необходимо знать, что 100 кубометров биогаза получают из 1 тонны органического вещества. [/блокировать]

    Порядок подготовки котлована:

  • Перед проведением земляных работ уточняют: не будут ли грунтовые воды угрожать будущему строению. Проверяют, что на месте раскопок нет подземных коммуникаций.
  • Выкопав яму необходимого размера, ее объем утепляют пленкой ПВХ.
  • Подготовить основание для реактора из армированного глинистого бетона.
  • Дальнейшие работы ведутся по схеме или чертежу камеры получения биогаза в домашних условиях.
  • С противоположных сторон котлована прокладываются наклонные трубопроводы для отвода сточных вод и отвода отработанного субстрата. Для свободного обращения продуктов диаметр труб должен быть не менее 30 см.
  • Выпускной коллектор расположен внизу емкости. Отходы перекачиваются через компенсатор прямоугольной формы. Его верх должен быть ниже уровня входа в приемный бункер.
  • Трубка подачи биомассы входит в стенку камеры на высоте 0,5 м от дна. Отверстия в стене, через которые проходят трубы, тщательно монолитны.
  • Следующий этап — возведение кирпичных стен на цементном растворе. Оштукатуривание поверхностей специальными составами для обеспечения герметичности емкости. Не забываем про теплоизоляцию по внешнему периметру стен.

    • Система выпуска газа

    Дорогостоящую электрическую мешалку в установке можно заменить перфорированными пластиковыми дренажными трубами по принципу барботажа. Газ выходит из жидкости через многочисленные небольшие отверстия (4-5 мм) в сливных колонках. Вы можете просверлить отверстия в домашних условиях своими руками. Верх дренажных труб возвышается над уровнем основания. Под давлением газ движется вверх и вниз, перемешивая суспензию и защищая ее от высыхания.

    Установка купола и трубок

    Кустарная биогазовая установка работает по собственной технологии:

    • Часть навоза попадает в реактор из грузового отсека.
    • При этом такой же объем переработанных отходов сбрасывается в приемник по сточной трубе.
    • Полученный биогаз через байпасную трубу подается в хранилище. В газовой промышленности он называется газометром и имеет множество модификаций. В импровизированном блоке газгольдер устанавливается на крыше биореактора в виде металлического конуса, защищенного от ржавчины масляной краской в ​​несколько слоев. Выкладывать купол из кирпича можно, оштукатурив его на проволочную сетку.
    • В крупносерийном производстве независимые объемные резервуары приводятся в движение газометрами. Удобные газгольдеры в виде пакетов из ПВХ. Мягкая емкость, которая наполняется газом, набухает, при этом материал не теряет прочности.
    • В верхней части газометра предусмотрен герметичный люк, установлена ​​труба для отвода скопившегося газа. На газовом тракте установлен предохранительный клапан для сброса избыточного давления и гидравлическое уплотнение для устранения примесей.

    Варианты нагрева биореактора

    Нагрев биологической смеси до комфортной температуры увеличивает эффективность жизнедеятельности микроорганизмов. Увеличьте производство газа и удобрений.

    Нагрев внутреннего содержимого камеры брожения может осуществляться горячим теплоносителем от бытового отопительного котла. Биомасса будет нагреваться нагретой водой, проходящей через трубчатые нагреватели внутри реактора. Часть произведенного нами биогаза будет использоваться в качестве топлива для отопительного котла.

    [зеленый] Помимо системы водяного отопления могут использоваться электрические нагревательные приборы. [/ зеленый]

    Меры безопасности

    Биогазовые установки требуют строгого соблюдения стандартов безопасности, принятых в газовой промышленности. Одно из основных требований по защите людей и производства — правильное функционирование газодобывающего комплекса для собственных нужд. Другие требования:

    • понятная программа загрузки и разгрузки;
    • постоянное перемешивание биомассы;
    • отопление в холодный период;
    • отсутствие в сырье вредных для микроорганизмов химикатов;
    • с учетом опасности взрыва и токсичности биогаза.

    Меры предосторожности:

    • вентиляция помещения, где находится реактор;
    • заземление реактора, складских помещений и трубопроводов для защиты от молнии и образования электростатических зарядов.
    • отсутствие источника открытого огня в радиусе 5 метров от стенок бензобака;
    • установка на территории комплекса щита с противопожарным оборудованием, знака с предупреждением об опасности, водопровода;
    • проводить регулярные инструктажи по технике безопасности для сотрудников;
    • установка датчиков, манометров, предохранительных клапанов, гидрозатвора для контроля давления газа;
    • обнаруживать утечки газа только с помощью мыльной пены;
    • нижний предел работы линии + 5 градусов;
    • перед ремонтными работами внутри реактора проверьте газосодержание;
    • не используйте стальные инструменты, чтобы избежать искр;
    • не используйте синтетические костюмы.

    Области применения биогаза

    Экономический эффект от работы станции по добыче газа оценивается комплексным использованием всей получаемой продукции. Промышленный комплекс или биогазовая установка для частного дома решает актуальную проблему использования биологических отходов, загрязняющих природу и среду обитания человека.

    Области использования газа:

    • получить электроэнергию: при сжигании 1 кубометра газа получается 2 кВт электроэнергии;
    • отопление и горячее водоснабжение производственных помещений фермерских хозяйств — ферм, теплиц, птицефабрик;
    • заправка автомобилей и другого оборудования;
    • топливо для работы газопоршневых агрегатов мини-ТЭЦ.

    [зеленый] Второй по важности продукт, получаемый с помощью биореакторов, — это экологическое натуральное удобрение. Его внесение в почву увеличивает урожайность до 30-35%. [/ Green]

    Мобильные складные линии по переработке отходов животноводства используются на соответствующих предприятиях в качестве очистных сооружений.