Как да произвеждаме биогаз от оборски тор: преглед на основните принципи и дизайн на производствена инсталация

Фермерите всяка година се сблъскват с проблема с изхвърлянето на оборския тор.Необходимите значителни средства за организиране на изваждането и погребването му се изразходват напразно. Но има начин, който ви позволява не само да спестите парите си, но и да накарате този натурален продукт да ви служи за ваша полза.

Пестеливите собственици отдавна прилагат на практика екотехнология, която позволява получаването на биогаз от оборския тор и използването на резултата като гориво.

Ето защо в нашия материал ще говорим за технологията за производство на биогаз и ще говорим за това как да изградим биоенергийна инсталация.

Предимства от използването на биотехнология

технология получаване на биогориво от различни природни източници не е нещо ново. Изследванията в тази област започват в края на 18 век и се развиват успешно през 19 век. В Съветския съюз първата биоенергийна централа е създадена през четиридесетте години на миналия век.

Биотехнологиите отдавна се използват в много страни, но днес те придобиват особено значение. Поради влошаващата се екологична ситуация на планетата и високата цена на енергията, мнозина насочват вниманието си към алтернативни източници на енергия и топлина.

Технологията за преработка на оборски тор в биогаз позволява да се намали количеството вредни емисии на метан в атмосферата и да се получи допълнителен източник на топлинна енергия

Разбира се, торът е много ценен тор и ако във фермата има две крави, тогава няма проблеми с използването му. Друг е въпросът, когато става въпрос за ферми с едри и средни добитък, където годишно се генерират тонове зловонен и гниещ биологичен материал.

За да се превърне торът във висококачествен тор, са необходими площи с определен температурен режим, а това е допълнителен разход. Затова много фермери го съхраняват където могат и след това го изнасят на нивата.

В зависимост от обема на суровините, генерирани на ден, трябва да се изберат размерите на инсталацията и степента на нейната автоматизация

Ако условията за съхранение не са спазени, до 40% от азота и по-голямата част от фосфора се изпаряват от оборския тор, което значително влошава неговите качествени показатели. Освен това в атмосферата се отделя газ метан, което има отрицателно въздействие върху екологичната ситуация на планетата.

Съвременните биотехнологии позволяват не само да се неутрализират вредните ефекти на метана върху околната среда, но и той да служи в полза на хората, като същевременно се извличат значителни икономически ползи. Като резултат обработката на оборски тор произвежда биогаз, от които след това могат да се получат хиляди kW енергия, а производствените отпадъци представляват много ценен анаеробен тор.

Механизъм на образуване на газ от органични суровини

Биогазът е летливо вещество без цвят и мирис, което съдържа до 70% метан. По своите качествени показатели се доближава до традиционния вид гориво – природния газ. Има добра калоричност, 1м³ биогазът произвежда толкова топлина, колкото се получава при изгарянето на килограм и половина въглища.

Образуването на биогаз дължим на анаеробните бактерии, които активно работят за разграждането на органични суровини, които включват тор от селскостопански животни, птичи изпражнения и всякакви растителни отпадъци.

При собствено производство на биогаз могат да се използват птичи изпражнения и отпадъчни продукти от малки и големи животни. Суровините могат да се използват в чиста форма или под формата на смес, включваща трева, зеленина, стара хартия

За да активирате процеса, е необходимо да създадете благоприятни условия за живота на бактериите. Те трябва да са подобни на тези, в които микроорганизмите се развиват в естествен резервоар – в стомаха на животните, където е топло и няма кислород.

Всъщност това са двете основни условия, които допринасят за чудодейното превръщане на гниещия тор в екологично чисто гориво и ценни торове.

За да произвеждате биогаз, ви е необходим затворен реактор без достъп на въздух, където ще се извърши процесът на ферментация на оборския тор и неговото разлагане на компоненти:

• метан (до 70%);
• въглероден двуокис (приблизително 30%);
• други газообразни вещества (1-2%).

Получените газове се издигат до горната част на контейнера, откъдето се изпомпват, а остатъчният продукт се утаява надолу - висококачествен органичен тор, който в резултат на обработката е запазил всички ценни вещества, присъстващи в оборския тор. - азот и фосфор, и е загубила значителна част от патогенните микроорганизми.

Реакторът за производство на биогаз трябва да има напълно запечатан дизайн, в който няма кислород, в противен случай процесът на разлагане на тор ще бъде изключително бавен

Второто важно условие за ефективното разграждане на оборския тор и образуването на биогаз е спазването на температурния режим. Бактериите, участващи в процеса, се активират при температури от +30 градуса.

Освен това оборският тор съдържа два вида бактерии:

• мезофилен. Тяхната жизнена активност протича при температура от +30 – +40 градуса;
• топлолюбив. За тяхното възпроизвеждане е необходимо да се поддържа температурен режим от +50 (+60) градуса.

Времето за обработка на суровините в инсталации от първи тип зависи от състава на сместа и варира от 12 до 30 дни. В същото време 1 литър полезна площ на реактора произвежда 2 литра биогориво. При използване на инсталации от втори тип, времето за производство на крайния продукт се намалява до три дни, а количеството биогаз се увеличава до 4,5 литра.

Ефективността на топлолюбивите инсталации се вижда с невъоръжено око, но разходите за тяхната поддръжка са много високи, така че преди да изберете един или друг метод за производство на биогаз, трябва да изчислите всичко много внимателно

Въпреки факта, че ефективността на термофилните инсталации е десетки пъти по-висока, те се използват много по-рядко, тъй като поддържането на високи температури в реактора е свързано с високи разходи.

Поддръжката и поддръжката на инсталации от мезофилен тип е по-евтина, така че повечето ферми ги използват за производство на биогаз.

По енергиен потенциал биогазът е малко по-нисък от конвенционалното газово гориво. Той обаче съдържа изпарения от сярна киселина, чието наличие трябва да се вземе предвид при избора на материали за изграждане на инсталацията

Изчисления на ефективността на използването на биогаз

Простите изчисления ще ви помогнат да оцените всички предимства от използването на алтернативни биогорива. Една крава с тегло 500 kg произвежда приблизително 35-40 kg тор на ден. Това количество е достатъчно, за да получите около 1,5 m³ биогаз, от който могат да се генерират 3 kW/h електроенергия.

С помощта на данните от таблицата е лесно да се изчисли колко m³ биогазът може да бъде получен на изхода в съответствие с броя на наличните животни във фермата

За производството на биогориво можете да използвате или един вид органична суровина, или смеси от няколко компонента с влажност 85-90%. Важно е те да не съдържат чужди химически примеси, които влияят негативно на процеса на обработка.

Най-простата рецепта за сместа е изобретена през 2000 г. от руснак от района на Липецк, който построи със собствените си ръце проста инсталация за производство на биогаз.Той смесва 1500 кг кравешки тор с 3500 кг различни растителни отпадъци, добавя вода (около 65% от теглото на всички съставки) и загрява сместа до 35 градуса.

След две седмици безплатното гориво е готово. Тази малка инсталация произведе 40 m³ газ на ден, което беше достатъчно за отопление на къщата и стопански постройки за шест месеца.

Опции за инсталации за производство на биогорива

След като направите изчисленията, трябва да решите как да направите инсталацията, за да получите биогаз в съответствие с нуждите на вашата ферма. Ако броят на добитъка е малък, тогава е подходящ най-простият вариант, който е лесно да направите със собствените си ръце от наличните материали.

За големи ферми, които имат постоянен източник на големи количества суровини, е препоръчително да се изгради индустриална автоматизирана система за биогаз. В този случай е малко вероятно да се направи без участието на специалисти, които ще разработят проекта и ще инсталират инсталацията на професионално ниво.

Диаграмата ясно показва как работи индустриален автоматизиран комплекс за производство на биогаз. Изграждането на такъв мащаб може да се организира за няколко ферми, разположени наблизо

Днес има десетки компании, които могат да предложат много опции: от готови решения до разработването на индивидуален проект. За да намалите разходите за строителство, можете да си сътрудничите със съседни ферми (ако има такива наблизо) и да изградите една инсталация за производство на биогаз за всички тях.

Трябва да се отбележи, че за изграждането дори на малка инсталация е необходимо да се изготвят съответните документи, да се направи технологична схема, план за разполагане на оборудването и вентилацията (ако оборудването се монтира на закрито) и да се премине през процедури за одобрение с SES, пожарна и газова инспекция.

Мини завод за производство на газ за покриване на нуждите на малко частно домакинство може да бъде направен със собствените си ръце, като се фокусира върху дизайна и специфичния дизайн на инсталации, произведени в промишлен мащаб.

Конструкциите на инсталации за преработка на оборски тор и растителна органична материя в биогаз не са сложни. Оригиналът, произведен от индустрията, е доста подходящ като шаблон за изграждане на собствена мини-фабрика

Независимите майстори, които решат да изградят собствена инсталация, трябва да се запасят с водосъдържател, водопроводни или канализационни пластмасови тръби, ъглови колена, уплътнения и бутилка за съхранение на газа, произведен в инсталацията.

Характеристики на системата за биогаз

Пълната инсталация за биогаз е сложна система, състояща се от:

1. Биореактор, където протича процесът на разграждане на оборския тор;
2. Автоматизирана система за подаване на органични отпадъци;
3. Уреди за смесване на биомаса;
4. Оборудване за поддържане на оптимални температурни условия;
5. Газови резервоари – резервоари за съхранение на газ;
6. Приемник за битови отпадъци.

Всички горепосочени елементи се монтират в промишлени инсталации, работещи в автоматичен режим. Домакинските реактори като правило имат по-опростен дизайн.

Диаграмата показва основните компоненти на автоматизирана система за биогаз.Обемът на реактора зависи от дневния прием на органични суровини. За да функционира пълноценно инсталацията, реакторът трябва да бъде запълнен на две трети от обема си.

Принцип на работа на инсталацията

Основният елемент на системата е биореакторът. Има няколко варианта за неговото изпълнение, основното е да се осигури плътността на конструкцията и да се предотврати навлизането на кислород. Може да бъде направен под формата на метален контейнер с различни форми (обикновено цилиндричен), разположен на повърхността. Често за тези цели се използват 50-кубикови празни резервоари за гориво.

Можете да закупите готови сгъваеми контейнери. Предимството им е възможността за бързо разглобяване и при необходимост транспортиране до друго място. Препоръчително е да се използват промишлени повърхностни инсталации в големи ферми, където има постоянен приток на големи количества органични суровини.

За малки ферми вариантът за подземно поставяне на резервоара е по-подходящ. Подземен бункер е изграден от тухла или бетон. Можете да погребете готови контейнери в земята, например бъчви от метал, неръждаема стомана или PVC. Също така е възможно да ги поставите повърхностно на улицата или в специално обособено помещение с добра вентилация.

За да произведете инсталация за производство на биогаз, можете да закупите готови PVC контейнери и да ги инсталирате в стая, оборудвана с вентилационна система

Независимо къде и как е разположен реакторът, той е оборудван с бункер за товарене на тор. Преди да заредите суровината, тя трябва да се подложи на предварителна подготовка: тя се натрошава на фракции не по-големи от 0,7 mm и се разрежда с вода. В идеалния случай влажността на субстрата трябва да бъде около 90%.

Автоматизираните инсталации от промишлен тип са оборудвани със система за подаване на суровини, включително приемник, в който сместа се довежда до необходимото ниво на влажност, тръбопровод за подаване на вода и помпено устройство за изпомпване на масата в биореактора.

В домашните инсталации за подготовка на субстрата се използват отделни контейнери, където отпадъците се раздробяват и смесват с вода. След това масата се зарежда в приемното отделение. В реакторите, разположени под земята, бункерът за приемане на субстрата се извежда навън и приготвената смес се влива гравитачно през тръбопровод във ферментационната камера.

Ако реакторът е разположен на земята или на закрито, входната тръба с приемното устройство може да бъде разположена в долната част на резервоара. Възможно е също така да изведете тръбата до върха и да поставите гнездо на гърлото й. В този случай биомасата ще трябва да се доставя с помощта на помпа.

Необходимо е също така да се предвиди изходен отвор в биореактора, който се прави почти на дъното на контейнера от противоположната страна на входния бункер. Когато се постави под земята, изпускателната тръба се монтира косо нагоре и води до съд за отпадъци, оформен като правоъгълна кутия. Горният му ръб трябва да е под нивото на входа.

Входящите и изходящите тръби са разположени косо нагоре от различни страни на резервоара, докато компенсационният резервоар, в който постъпват отпадъците, трябва да е под приемния бункер

Процесът протича по следния начин: входният бункер получава нова партида субстрат, който се влива в реактора, като в същото време същото количество отпадъчна маса се издига през тръба в приемника за отпадъци, откъдето впоследствие се изгребва и използва като висококачествен биотор.

Биогазът се съхранява в газов резервоар. Най-често той се намира директно на покрива на реактора и има формата на купол или конус. Изработва се от покривно желязо, след което, за да се предотвратят корозионните процеси, се боядисва с няколко слоя блажна боя.

В промишлени инсталации, предназначени за производство на големи количества газ, резервоарът за газ често е конструиран под формата на отделен резервоар, свързан с реактора чрез тръбопровод.

Газът, получен от ферментацията, не е подходящ за употреба, тъй като съдържа голямо количество водна пара и няма да изгори в тази форма. За да се пречисти от водни фракции, газът преминава през воден затвор. За целта от резервоара за газ се отстранява тръба, през която биогазът влиза в контейнер с вода и оттам се доставя на потребителите чрез пластмасова или метална тръба.

Схема на инсталация, разположена под земята. Входните и изходните отвори трябва да са разположени от противоположните страни на контейнера. Над реактора има воден затвор, през който се пропуска полученият газ да изсъхне.

В някои случаи за съхранение на газ се използват специални торбички от поливинилхлорид. Чувалите се поставят до инсталацията и постепенно се пълнят с газ.Докато се пълнят, еластичният материал се надува и обемът на торбите се увеличава, което ви позволява временно да съхранявате повече от крайния продукт, ако е необходимо.

Условия за ефективна работа на биореактор

За ефективна работа на инсталацията и интензивно отделяне на биогаз е необходима равномерна ферментация на органичния субстрат. Сместа трябва да е в постоянно движение. В противен случай върху него се образува кора, процесът на разлагане се забавя и в резултат на това се отделя по-малко газ от първоначално изчисленото.

За да се осигури активно смесване на биомасата, в горната или страничната част на типичния реактор се монтират потопяеми или наклонени смесители, оборудвани с електрическо задвижване. При домашни инсталации смесването се извършва механично с помощта на устройство, наподобяващо битов миксер. Може да се управлява ръчно или да е оборудван с електрическо задвижване.

Когато реакторът е разположен вертикално, дръжката на бъркалката се намира в горната част на инсталацията. Ако контейнерът е монтиран хоризонтално, шнекът също е разположен в хоризонтална равнина, а дръжката е разположена отстрани на биореактора

Едно от най-важните условия за производство на биогаз е поддържането на необходимата температура в реактора. Отоплението може да се извърши по няколко начина. При стационарни инсталации се използват автоматизирани отоплителни системи, които се включват, когато температурата падне под предварително определено ниво, и се изключват, когато се достигне необходимата температура.

Може да се използва за отопление газови котли, извършете директно нагряване с електрически нагреватели или вградете нагревателен елемент в основата на контейнера.

За да се намалят топлинните загуби, се препоръчва да се изгради малка рамка около реактора със слой от стъклена вата или да се покрие инсталацията с топлоизолация. Има добри топлоизолационни свойства експандиран полистирол и другите му разновидности.

За да настроите отоплителна система на биомаса, можете да прекарате тръбопровод от домашната отоплителна система, която се захранва от реактора

Определяне на необходимия обем

Обемът на реактора се определя въз основа на дневното количество оборски тор, произведен във фермата. Също така е необходимо да се вземе предвид вида на суровината, температурата и времето за ферментация. За пълноценна работа на инсталацията контейнерът се пълни на 85-90% от обема, поне 10% трябва да останат свободни за излизане на газ.

Процесът на разграждане на органичната материя в мезофилна инсталация при средна температура от 35 градуса продължава от 12 дни, след което ферментиралите остатъци се отстраняват и реакторът се запълва с нова порция субстрат. Тъй като отпадъците се разреждат с вода до 90% преди да бъдат изпратени в реактора, количеството течност също трябва да се вземе предвид при определяне на дневния товар.

На базата на дадените показатели обемът на реактора ще бъде равен на дневното количество подготвен субстрат (оборски тор с вода) умножено по 12 (времето необходимо за разграждане на биомасата) и увеличено с 10% (свободен обем на контейнера).

Изграждане на подземна конструкция

Сега нека поговорим за най-простата инсталация, която ви позволява да получите биогаз у дома на най-ниска цена. Помислете за изграждане на подземна система. За да го направите, трябва да изкопаете дупка, основата и стените й са запълнени с армиран керамзит бетон.

Входните и изходните отвори са разположени на противоположните страни на камерата, където са монтирани наклонени тръби за подаване на субстрата и изпомпване на отпадъчната маса.

Изходната тръба с диаметър приблизително 7 cm трябва да бъде разположена почти в самото дъно на бункера, другият й край е монтиран в правоъгълен компенсационен резервоар, в който ще се изпомпват отпадъците. Тръбопроводът за подаване на субстрата е разположен на приблизително 50 см от дъното и има диаметър 25-35 см. Горната част на тръбата влиза в отделението за получаване на суровини.

Реакторът трябва да бъде напълно запечатан. За да се изключи възможността за проникване на въздух, контейнерът трябва да бъде покрит със слой битумна хидроизолация

Горната част на бункера е газдържач, който има форма на купол или конус. Изработена е от метални листове или покривно желязо. Можете също така да завършите конструкцията с тухлена зидария, която след това е покрита със стоманена мрежа и измазана. Трябва да направите запечатан люк в горната част на резервоара за газ, да премахнете газовата тръба, минаваща през водния затвор, и да инсталирате клапан за освобождаване на налягането на газа.

За да смесите субстрата, можете да оборудвате инсталацията с дренажна система, работеща на принципа на барботиране. За да направите това, фиксирайте вертикално пластмасовите тръби вътре в конструкцията, така че горният им ръб да е над слоя на субстрата. Направете много дупки в тях. Газът под налягане ще падне надолу и издигайки се нагоре, газовите мехурчета ще смесят биомасата в контейнера.

Ако не искате да изграждате бетонен бункер, можете да закупите готов PVC контейнер. За да се запази топлината, тя трябва да бъде обградена от слой топлоизолация - пенополистирол. Дъното на ямата е запълнено с 10 см слой стоманобетон.Могат да се използват резервоари от поливинилхлорид, ако обемът на реактора не надвишава 3 m3.

Изводи и полезно видео по темата

Ще научите как да направите най-простата инсталация от обикновен варел, ако гледате видеоклипа:

Можете да видите как протича изграждането на подземен реактор във видеото:

Как се зарежда оборският тор в подземна инсталация е показано в следния видеоклип:

Инсталация за производство на биогаз от оборски тор ще ви позволи значително да спестите разходи за топлина и електроенергия и да използвате органичен материал, който е наличен в изобилие във всяка ферма, за добра кауза. Преди да започнете строителството, всичко трябва да бъде внимателно изчислено и подготвено.

Най-простият реактор може да бъде направен за няколко дни със собствените си ръце, като се използват налични материали. Ако фермата е голяма, тогава е най-добре да закупите готова инсталация или да се свържете със специалисти.

Ако, докато четете представената информация, имате въпроси или имате предложения, които бихте искали да споделите с посетителите на сайта, моля, оставете коментари в блока по-долу.