Гостевая: Биогаз

  • Автор: freonland
  • Опубликовано: 23 ноября 2011, 10:33
  • Сразу оговорюсь статья не моя. но идея может кому и пригодится.

    Что такое биогаз?

    В последнее время всё большее внимание привлекают нетрадиционные — с технической точки зрения — источники энергии: солнечное излучение, морские приливы и волны и многое другое. Некоторые из них — например ветер — находили широкое применение и в прошлом, а сегодня переживают второе рождение. Одним из «забытых» видов сырья является и биогаз, использовавшийся ещё в Древнем Китае и вновь «открытый» в наше время.

    Что же такое биогаз? Этим термином обозначают газообразный продукт, получаемый в результате анаэробной, то есть происходящей без доступа воздуха, ферментации (перепревания) органических веществ самого разного происхождения. В любом крестьянском хозяйстве в течение года собирается значительное количество навоза, ботвы растений, различных отходов. Обычно после разложения их используют как органическое удобрение. Однако мало кто знает, какое количество биогаза и тепла выделяется при ферментации. А ведь эта энергия тоже может сослужить хорошую службу сельским жителям.

    Биогаз — смесь газов. Его основные компоненты: метан (СН/0 — 55-70% и углекислый газ (COi) — 28-43%, а также в очень малых количествах другие газы, например — сероводород (HiS).

    В среднем I кг органического вещества, биологически разложимого на 70%, производит 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды и 0,3 кг неразложимого остатка.

    Факторы, влияющие на производство биогаза

    Поскольку разложение органических отходов происходит за счёт деятельности определенных типов бактерий, существенное влияние на него оказывает окружающая среда. Так, количество вырабатываемого газа в значительной степени зависит от температуры: чем теплее, тем выше скорость и степень ферментации органического сырья. Именно поэтому, вероятно, первые установки для получения биогаза появились в странах с тёплым климатом. Однако применение надёжной теплоизоляции, а иногда и подогретой воды позволяет освоить строительство генераторов биогаза в районах, где температура зимой опускается до -20°. Существуют определенные требования и к сырью: оно должно быть подходящим для развития бактерий, содержать биологически разлагающееся органическое вещество и в большом количестве воду (90-94%). Желательно, чтобы среда была нейтральной и без веществ, мешающих действию бактерий: например, мыла, стиральных порошков, антибиотиков.

    Для получения биогаза можно использовать растительные и хозяйственные отходы, навоз, сточные воды и т. п. В процессе ферментации жидкость в резервуаре имеет тенденцию к разделению на три фракции. Верхняя — корка, образованная из крупных частиц, увлекаемых поднимающимися пузырьками газа, через некоторое время может стать достаточно твёрдой, и будет мешать выделению биогаза. В средней части ферментатора скапливается жидкость, а нижняя, грязеобразная фракция выпадает в осадок.

    Бактерии наиболее активны в средней зоне. Поэтому содержимое резервуара необходимо периодически перемешивать — хотя бы один раз в сутки, а желательно — до шести раз. Перемешивание может осуществляться с помощью механических приспособлений, гидравлическими средствами (рециркуляция под действием насоса), под напором пневматической системы (частичная рециркуляция биогаза) или с помощью различных методов самоперемешивания.

    Установки для получения биогаза

    В Румынии генераторы биогаза получили широкое распространение. Одна из первых индивидуальных установок (рис. 1А) была введена в эксплуатацию ещё в декабре 1982 года. С тех пор она успешно обеспечивает газом три соседствующие семьи, имеющие каждая по обычной газовой плите с тремя конфорками и духовкой.

    Ферментатор находится в яме диаметром около 4 м и глубиной 2 м (объём примерно 25 м3), выложенной изнутри кровельным железом, сваренным дважды: сначала электрической сваркой, а затем, для надёжности, газовой. Для антикоррозионной защиты внутренняя поверхность резервуара покрыта смолой. Снаружи верхней кромки ферментатора сделана кольцевая канавка из бетона глубиной примерно 1 м, выполняющая функцию гидрозатвора; в этой канавке, заполненной водой, скользит вертикальная часть колокола, закрывающего резервуар. Колокол высотой около 2,5 м — из листовой двухмиллиметровой стали. В верхней его части и собирается газ.

    Автор этого проекта выбрал вариант собирания газа в отличие от других установок с помощью трубы, находящейся внутри ферментатора и имеющей три подземных ответвления — к трем хозяйствам. Кроме того, вода в канавке гидрозатвора проточная, что предотвращает обледенение в зимнее время.

    Ферментатор загружается примерно 12 м свежего навоза, поверх которого выливается коровья моча (без добавления соды). Генератор начинает работать через 7 дней после наполнения.

    Похожую компоновку имеет ещё одна установка (рис. 16). Её ферментатор сделан в яме, имеющей квадратное поперечное сечение размерами 2x2 и глубиной примерно 2,5 м. Яма облицована железобетонными плитами толщиной 10-12 см, оштукатурена цементом и покрыта для герметичности смолой. Канавка гидрозатвора глубиной около 50 см также бетонная, колокол сварен из кровельного железа и может на четырёх «ушках» свободно скользить по четырём вертикальным направляющим, установленным на бетонном резервуаре. Высота колокола примерно 3 м, из которых 0,5 м погружено в канавку.

    При первом наполнении в ферментатор было загружено 8 м3 свежего коровьего навоза, а сверху залито примерно 400 л коровьей мочи. Через 7-8 дней установка уже полностью обеспечивала владельцев газом.

    Аналогичную конструкцию имеет и генератор биогаза, рассчитанный на прием 6 м3 смешанного навоза (от коров, овец и свиней). Этого оказалось достаточно, чтобы обеспечить нормальную работу газовой плиты с тремя конфорками и духовкой.

    Ещё одна установка отличается любопытной конструктивной деталью: рядом с ферментатором уложены присоединённые к нему с помощью Т-образного шланга три большие тракторные камеры, соединенные между собой (рис. 2). В ночное время, когда биогаз не используется и накапливается под колоколом, возникает опасность, что последний из-за избыточного давления опрокинется. Резиновый резервуар служит дополнительной ёмкостью. Ферментатора размером 2x2x1,5 м вполне достаточно для работы двух горелок, а при увеличении полезного объема установки до 1 м3 можно получить количество биогаза, достаточное и для обогрева жилища. Особенность этого варианта установки — устройство колокола 0138 см и высотой 150 см из прорезиненного полотна, применяемого для изготовления надувных лодок. Ферментатор представляет собой металлический резервуар 0140x300 см и имеет объем 4,7 м3. Колокол вводится в находящийся в ферментаторе навоз на глубину не менее 30 см для обеспечения гидравлического заслона выходу биогаза в атмосферу. В верхней части разбухающего резервуара предусмотрен кран, соединенный со шлангом; по нему газ поступает к газовой плите с тремя конфорками и колонке для нагрева воды. Чтобы обеспечить оптимальные условия для работы ферментатора, навоз смешивается с горячей водой. Наилучшие результаты установка показала при влажности сырья 90% и температуре 30-35°.

    Для обогрева ферментатора используется и эффект теплицы. Над ёмкостью сооружается металлический каркас, который покрывают полиэтиленовой пленкой: при неблагоприятных погодных условиях она сохраняет тепло и позволяет заметно ускорить процесс разложения сырья.

    В Румынии генераторы биогаза используются и в государственных или кооперативных хозяйствах. Вот один из них. Он имеет два ферментатора ёмкостью по 200 м3, закрытых каркасом с полиэтиленовой плёнкой (рис. 3). Зимой навоз обогревается горячей водой. Производительность установки составляет 300-480 м3 газа в день. Такого количества вполне хватает для обеспечения всех потребностей местного агропромышленного комплекса.

    Практические советы

    Как уже отмечалось, решающую роль в развитии процесса ферментации играет температура: нагрев сырья с 15 до 20° может вдвое увеличить производство энергоносителя. Поэтому часть генераторов имеет специальную систему подогрева сырья, однако большинство установок не оборудовано ею; они используют лишь тепло, выделяемое в процессе самого разложения органических веществ. Одним из важнейших условий нормальной работы ферментатора является наличие надёжной теплоизоляции. Кроме того, необходимо свести к минимуму потери тепла при очистке и наполнении бункера ферментатора.

    Необходимо помнить также о необходимости обеспечения биохимического равновесия. Иногда темпы производства бактериями кислот выше, чем темпы их потребления бактериями второй группы. В этом случае кислотность массы растет, а выработка биогаза снижается. Положение может быть исправлено либо уменьшением ежедневной порции сырья, либо увеличением его растворимости (по возможности, горячей водой), либо, наконец, добавкой нейтрализующего вещества — например известкового молока, стиральной или питьевой соды.

    Производство биогаза может уменьшиться за счёт нарушения соотношения между углеродом и азотом. В этом случае в ферментатор вводят вещества, содержащие азот, — мочу или в небольшом количестве соли аммония, используемые обычно в качестве химических удобрений (50-100 г на 1 м3 сырья).

    Следует помнить, что высокая влажность и наличие сероводорода (содержание которого в биогазе может достигать 0,5% стимулируют повышенную коррозию металлических частей установки. Поэтому состояние всех остальных элементов ферментатора следует регулярно контролировать и в местах повреждении тщательно защищать: лучше всего свинцовым суриком — в один или два слоя, а затем ещё двумя слоями любой масляной краски.

    В качестве трубопровода для транспортировки биогаза от выпускного патрубка в верхней части колокола установки до потребителя могут использоваться как трубы (металлические или пластмассовые), так и резиновые шланги. Их желательно вести в глубокой траншее, чтобы исключить разрывы из-за замерзания зимой конденсировавшейся воды. Если же транспортировка газа с помощью шланга осуществляется по воздуху, то для отвода конденсата необходимо специальное устройство. Самая простая схема такого приспособления представляет собой U-образную трубку, присоединённую к шлангу в самой нижней его точке (рис. 4). Длина свободной ветви трубки (х) должна быть больше, чем выраженное в миллиметрах водяного столба давление биогаза. По мере того как в трубку стекает конденсат из трубопровода, вода выливается через её свободный конец без утечки газа.

    В верхней части колокола целесообразно также предусмотреть патрубок для установки манометра, чтобы по величине давления судить о количестве накопленного биогаза.

    Опыт эксплуатации установок показал, что использование в качестве сырья смеси разных органических веществ даёт больше биогаза, чем при загрузке ферментатора одним из компонентов. Влажность сырья рекомендуется немного уменьшать зимой (до 88-90%) и повышать летом (92-94%). Вода, которую используют для разбавления, должна быть теплой (желательно 35-40°). Сырьё подаётся порциями, по крайней мере один раз в сутки. После первой загрузки ферментатора нередко сначала вырабатывается биогаз, который содержит более 60% углекислого газа и поэтому не горит. Этот газ удаляют в атмосферу, и через 1-3 дня установка начнет функционировать нормально.

    По материалам журнала «Техниум», СРР
    • +9

    Комментарии (11)

    avatar

    23 ноября 2011, 10:34
    +458.39 Aris — север Украины
    камрад, у тебя статья не прикрепилась, не видно её.
    • v
    • 0
    avatar

    23 ноября 2011, 10:37
    сейчас исправлю
    avatar

    23 ноября 2011, 10:53
    +151.29 Prohozhii — можно сказать и так...
    Как в лесных условиях получить биогаз? Желательно с картинками. Из какого дерева лучше делать «ферментатор» и «колокол»?
    • v
    • 0
    avatar

    23 ноября 2011, 11:00
    в лесных условиях это в походе или в землянке?
    avatar

    23 ноября 2011, 11:02
    +151.29 Prohozhii — можно сказать и так...
    В землянке.
    avatar

    23 ноября 2011, 11:11
    ферментатор и колокол делается не из дерева а из бетона и железа эта статья больше подходит тем кто строит автономные дома с участком земли а не землянку в лесу. грубо говоря данный генератор биогаза представляет из себя яму с крышкой и трубами для подачи газа. Фото прикрепить к статье не могу. не получается!
    avatar

    23 ноября 2011, 11:29
    +151.29 Prohozhii — можно сказать и так...
    Статья вообще не понятно для кого предназначена. Достаточно в поисковике забить слово «биогаз» и будет туча ссылок где подробно и с картинками все есть. Увы…
    avatar

    23 ноября 2011, 11:40
    Ну что я могу добавить гугл вам в помощь.
    avatar

    23 ноября 2011, 11:46
    биогаз конечно весчь полезная, но сколько надо биомассы чтобы получать его в приелемых количествах.
    • v
    • 0
    avatar

    23 ноября 2011, 14:03
    +45.78 KEY — Москва
    Вкратце для получения около 10 куб. метров газа в день требуется:
    Вырыть большую яму. Уложить в нее бетонные кольца.
    Накрыть ее железным колоколом весом в тонну.
    Отвести трубы в сторону от агрегата.
    Смешать 1,5 тонны коровьего навоза и 3,5 тонны сгнившей листвы, ботвы и прочих отходов.
    Добавить в смесь воды до 60 — 70 процентов влажности.
    Заложить смесь в яму и с помощью змеевика разогреть до 35 градусов. Дальше смесь начнет бродить и без доступа воздуха сама разогревается до 70 градусов.
    Время производства газа из навоза — две недели.
    Чтобы купол под давлением газа не слетел с ямы, к нему с помощью тросов необходимо прикрепить противовес.
    Процесс непрерывен, так что если газ не сжигаете его надо стравливать.
    ИМХО, даже если у Вас есть коровник — очень затратный и не оптимальный вариант.
    avatar

    23 ноября 2011, 15:20
    +52.37 ayhinda — Москва
    К сожелению не могу найти коллекцию ссылок по этому вопросу.

    1 достаточно для ознакомления
    2 примерная конструкция








    Так в китае





    Вообщем тема если правильно, БЕЗ размахов подойти, то вполне реализуемая.
    • v
    • +1
    Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.