Простая биогазовая установка
За последние 30 лет биогаз значительно распространился не только в странах с теплым климатом. Учеными подсчитано, что органические отходы животноводства нашей страны могут дать биогаза в перерасчете на условное топливо – 25 млн. т, а с учетом других видов органических отходов – до 40 млн. т на год условного топлива. Такое количество биотоплива могло бы полностью решить проблему газификации сел.
Биологическое сырье (биомасса) – одно из найперспективных источников получения энергии. На биомассу идут навоз от домашних животных, птичий послед, фекалии, пищевые остатки, помои, мусор, сорняк, стебля растений, листву, солома, древесные отходы, остатки пищевой, мясной, молочной промышленности и т.п. Т.е., практически все хозяйственно-бытовые отходы в редком и влажном состоянии, которые имеют способность перегнивать и бродить, раскладываясь на «болотный» или «гремучий» газ-метан и высококачественное удобрение. Если компост из навоза готовят минимум 6 месяцев (при этом теряется 30-40% азота и 50% – углерода под действием дождя, ветра и солнца),
Из каждой бродящей тонны навоза (в сухом веществе) или других органических отходов можно получить до 0,5-0,6 т органо-минеральных удобрений. Причем за очень короткий срок – 5-15 дней вместо 6 месяцев. Во время биотермичного процесса гибнут все вредные болезнетворные бактерии и даже семена сорняков. Исследование показали, что при выращивании картофеля бродящий навоз лучше влияет на урожай, чем обычный. Урожайность возрастает на 20-30% сравнительно с использованием компоста, изготовленного традиционным способом. Учитывая энергетический и агрохимический эффект биогазовых установок, их окупаемость варьируется от 3 до 5 лет. Кроме того, во время брожения биомассы можно получать и редкое топливо (этиловый спирт).
Простые биогазовые установки
Принцип действия биогазовой установки чрезвычайно простой. Главное условие для эффективного брожения с выделением биогаза — тепло без доступа кислорода (анаэробный процесс). Приятные условия для брожения наступают тогда, когда навоз влажностью 90-95% нагреть до температуры 32°С. При снижении температуры до 25°С выход газа уменьшится до 65%. Метановое брожение — бактериальный процесс, который протекает только в анаеэробных условиях (без доступа воздуха при температуре С—40°С — мезофильный, а при 52-56°С — термофильный режим). Этот процесс не нуждается в стерильных условиях. Он технологически не сложный.
Время брожения или нахождение сырья в реакторе (ферментаторы) 5-10 суток (термофильный режим) и 10-15 суток (мезофильный). Установлено, что добавление к гною 30% целлюлозы увеличивает выход биогаза в 2-3 разы. Биотопливо из коровьего навоза и птичьего последа содержит 55-70% метана. Выход метана зависит от соотношения углерода и азота в процессе анаэробной ферментации.
Из свиного навоза за 15 дней образовывается 57% биогаза, а с коровьего- 36%. Биогаз – это смесь газов: метана – 55-70%; углекислого газа – 28-43%; сероводорода – 7%. Килограмм навоза дает 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды и 0,3 кг мула (перегноя). В зависимости от содержимого углекислого газа 1м3 биогаза эквивалентный 0,6 кг керосина, 1,0-1,5 кг каменного угля, 2-3 кг дров. Из тонны бродящего навоза образовывается 300-400 м3 биогаза.
Рациональный беспрерывный процесс ферментации. Объем ежесуточной загрузки биоустановки (реактора) не должен превышать 10% объема бродящего сырья. Рекомендованная продолжительность процесса ферментации для гноя большого рогатого скота — 20 суток, свиней — 10. В реакторе происходит не только обезвреживание, но и дезодорация отходов. Полностью исчезает специфический запах и цвет гноя. Биомасса получает запах ржаного хлеба и коричневый оттенок. Производительность биогазовой установки зависит от количества и состава органической массы, заложенной в реактор.
При температуре 33°С выход газа составляет 0,4-0,6 м3 на килограмм сухой массы, внесенной в реактор. Среднесуточная потребность тепла на приусадебный жилой дом (семья с 5 человек) равняется 12110 ккал. К этой величине следует прибавить 30% на подогрев биомассы в реакторе. Итак, суточная потребность в газе для жилого дома будет составлять 2,9 м3. Для изготовления такого объема газа необходимо 7 кг сухой органики на сутки плюс до 90% жидкости, которые целиком реально для развитого личного приусадебного хозяйства со смешанным набором животных (корова, телка, бычок, свинья с приплодом, овцематка с ягнятами, птица).
Простейшие биогазовые установки распространены в странах с теплым климатом (в этом случае биомасса не нуждается в подогреве). Они представляют собой обычную бетонированную яму за хлевом, куда по лотку выбрасывают редкий навоз, туда же прибавляют помои из кухни, фекалии, сорняк и т.п. После заполнения яму накрывают плавающим колпаком из жести или мешком из полиэтиленовой пленки, от которого отходит трубка-газопровод. Как только масса начинает бродить, под колпаком собирается газ, который по газопроводу идет в сборник-газгольдер, роль которого может выполнять обычная камера. На рисунках показана простейшая биогазовая установка.
Утилизационно – энергетический блок сельской усадьбы с комплексной установкой биогаза, гелиосистемы, ветродвигателя и переработкой отходов на удобрение грядок.
продукты питания
Технологическая схема:
1 – жилой дом для семьи с 4-5 человек (суточный выход стоков 1,75-2 м3); 2 – хлев для скота (корова, телка, бычок, конь, свиноматка с приплодом, овцы, птица. Суточный выход навоза 0,5 м3); 3 – сборный резервуар навоза, хозяйственно-фекальных вод, помоев и других отходов; 4 – насос – измельчитель НЦИ-Ф-100; 5 – утепленный реактор с мешалкой и теплообменником беспрерывного действия; 6 – выход биогаза и очищение его от серы; 7 – обратный клапан; 8 – газгольдер; 9 – ветроагрегат в комплексе с гелиосистемою; 10 – тепло аккумулятор; 11 – електро привод; 12 – резервуар бродящей массы; 13 – насос и закрытая компостная площадка; 14 – внесение компоста в грунт и орошение; 15 – червячник для откорма птицы и рыбы; 16 – шампиньоны на компосте; 17 – парники, теплица, оранжерея на компосте; 18 – экологический купол (рыбный бассейн под стеклом); 19 – артезианская буровая скважина; 20 – водопровод в сарай, гелиосистему и на полив участка; 21 – линия газоснабжения; 22 – газовый котел для отопления и горячей воды.
Яма, накрытая полиэтиленовым мешком, объединяет и реактор, и газгольдер.
Чтобы мешок не очень раздувался и для создания давления, на пленку накладывают камень. На исходном патрубке устанавливают манометр и предупредительный клапан, отрегулированный на определенное давление. В противном случае может произойти взрыв. При брожении массы на её поверхности образовывается корка, которая мешает выходу газа. Её следует ежедневно ломать путем перемешивания. Проще это сделать, приделав к колпаку стальные вилы. Когда они будут подниматься кверху, выдавливаемый газом, то вилы будут разрушать корку.
Периодическая загрузка и разгрузки реактора неудобные в быту. Поэтому изготовляют реакторы беспрерывного действия. Это могут быть цилиндрические, вертикальные или горизонтальные вместительности без подогрева, углубленны в землю (лишь для южных районов). В областях, севернее, нужны реакторы с подогревом. Особый интерес становить утилизационно – энергетический блок (УРБ) с использованием биогаза и нетрадиционных источников энергии — ветра, солнца, тепла земли. Это полностью замкнутая автономная система жизнеобеспечения крестьянского двора или семейной фермы на основе утилизации производственно-бытовых отходов из выработкой газа, электроэнергии и ценного удобрения для производства экологически чистых продуктов питания.
К этой системе входит система орошения усадебного (при фермерского) кормового поля. Схема УЕБ имеет такой вид (см. схему). Из хлева навоз поступает в реактор, дальше биомасса попадается в центрифугу или на вибросито, где происходит распределение твердой и редкой фракции. Сгущенную биомассу подсушивают с помощью гелиосистемы, составляют и во время весенней пахоты вносят в грунт в виде порошка или сухих брикетов (кстати, их можно использовать и как топливо – кизяк).
В летний период роста кормовых культур редкая фракция разводится поливной водой и сквозь фильтр закачивается в стационарный коллектор дождевальной системы, проложенной по кормовому полю. Через тройники к коллектору в разных местах подключается передвижной дождевальный агрегат. Удобрительные качества бродячего навоза, разбавленного поливной водой, высшие, чем обычного, а также перегноя. При таком интенсивном изготовлении кормов урожайность кормовых культур возрастет на 120- 150% сравнительно с традиционным выращиванием. При этом значительно уменьшится площадь кормового клина в 1,5-2 разы, которые очень важно в густозаселенных районах, например Донбасса.
Блок утилизации на семейной ферме может развиваться в дополнительное производство побочной продукции. В частности, можно изготовить червячник для откорма цыплят-бройлеров и рыбы в искусственном водоеме – экологическом куполе (объединение теплицы с бассейном). На биомассе можно разводить мух (так называемая мушиная технология для изготовления кормовых белков), готовить биотопливо для теплиц, парников и т.п. Словом, возможности использования и поисков в области безотходных технологий безграничные, особенно на основе тех хозяйств, хуторов, ферм, где воздерживается 25, 50, 100 и даже больше голов большого рогатого скота. Так, существует довольно интересная разработка УЕБ фермы на 100 коров.
Вывод один – биогазовая установка может стать обязательным элементом каждого крестьянского двора или семейной фермы. Сооружение этих установок – перспективный метод экономии органического топлива, который решает одновременно и проблему улучшения крестьянского быта. Найдут они свое место и в садовых обществах.
Комплексное использование биогазовой переработки отходов обеспечит охрану окружающей среды путем дезинфекции, дезодорации, ревитализации (угнетение похожести семян сорняков), обеззараживание навоза, повышение санитарно-гигиеничного благополучия на ферме и на окраине, нивелирование отрицательного действия животноводческих отходов на грунт, водный и воздушный бассейн.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)Простая биогазовая установка