2014-04-04

Біогаз в домашніх умовах

2.3333333333333 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 2.33 (3 голосів)

Що таке біогаз?

Останнім часом все більшу увагу привертають нетрадиційні з технічної точки зору джерела енергії: сонячне випромінювання, морські приливи і хвилі і багато іншого. Деякі з них, наприклад вітер - знаходили широке застосування і в минулому, а сьогодні переживають друге народження. Одним із «забутих» видів сировини є і біогаз, що використовувався ще в Стародавньому Китаї і знову «відкритий» у наш час.

Що ж таке біогаз! Цим терміном позначають газоподібний продукт, що отримується в результаті анаеробної, тобто такої, що відбувається без доступу повітря, ферментації (перепрівання) органічних речовин різного походження. У будь-якому селянському господарстві протягом року збирається значна кількість гною, бадилля рослин, різних відходів. Зазвичай після розкладання їх використовують як органічне добриво. Однак мало хто знає, яка кількість біогазу та тепла виділяється при ферментації. Адже ця енергія теж може послужити гарну службу сільським мешканцям.

Біогаз - суміш газів. Його основні компоненти: метан (CH4 - 55-70%, вуглекислий газ (СО2) - 28-43%, а також у дуже малих кількостях інші гази, наприклад - сірководень (H2S).

У середньому 1 кг органічної речовини, біологічно розклавшись на 70%, виробляє 0,18 кг метану, 0,32 кг вуглекислого газу, 0,2 кг води і 0,3 кг нерозкладного залишку.

Отже, до найголовнішого. Як же отримати біогаз в домашніх умовах?

Фактори, що впливають на виробництво біогазу в домашніх умовах

Оскільки розкладання органічних відходів відбувається за рахунок діяльності певних типів бактерій, істотний вплив на нього робить навколишнє середовище. Так, кількість газу, що виробляється, значною мірою залежить від температури: чим тепліше, тим вища швидкість і ступінь ферментації органічної сировини. Саме тому перші установки для отримання біогазу з'явилися в країнах з теплим кліматом. Однак застосування надійної теплоізоляції, а іноді і підігрітої води дозволяє освоїти будівництво генераторів біогазу в районах, де температура взимку опускається до -20°С. Існують певні вимоги і до сировини: вона повинна бути придатною для розвитку бактерій, містити органічну речовину, яка здатна до біологічного розкладу, і воду у великій кількості (90-94%). Бажано, щоб середовище було нейтральним і без речовин, які заважають дії бактерій: наприклад, мила, пральних порошків, антибіотиків.

Для отримання біогазу в домашніх умовах можна використовувати рослинні та господарські відходи, гній, стічні води і т. п. У процесі ферментації рідина в резервуарі має тенденцію до поділу на три фракції. Верхня - кірка, утворена з великих частинок, які захоплюються та піднімаються бульбашками газу. Через деякий вона час може стати досить твердою і буде заважати виділенню біогазу. У середній частині ферментатора накопичується рідина, а нижня, грязеподібна фракція випадає в осад.

Бактерії найбільш активні в середній зоні. Тому вміст резервуара необхідно періодично перемішувати - хоча б один раз на добу, а бажано - до шести разів. Перемішування може здійснюватися за допомогою механічних пристроїв, гідравлічними засобами (рециркуляція під дією насоса), під натиском пневматичної системи (часткова рециркуляція біогазу) або за допомогою різних методів самоперемішування.

Установки для отримання біогазу в домашніх умовах

У Румунії генератори біогазу отримали широке поширення. Одна з перших індивідуальних установок була введена в експлуатацію ще в грудні 1982 року. Відтоді вона успішно забезпечує газом три сусідні сім'ї, які мають кожна по звичайній газовій плиті з трьома конфорками і духовкою.

 

Ферментатор знаходиться в ямі діаметром близько 4 м і глибиною 2 м (об’єм приблизно 25 м3), викладеній зсередини покрівельним залізом, звареним двічі: спочатку електричним зварюванням, а потім, для надійності, газовим. Для антикорозійного захисту внутрішня поверхня резервуара покрита смолою. Зовні верхньої кромки ферментатора зроблена кільцева канавка з бетону глибиною приблизно 1 м, що виконує функцію гідро затвору. В цій канавці, заповненій водою, ковзає вертикальна частина дзвону, що закриває резервуар. Дзвін заввишки близько 2,5 м - з листової двохміліметрової сталі. У верхній його частині і збирається газ.

Автор цього проекту вибрав варіант збирання газу на відміну від інших установок за допомогою труби, що знаходиться всередині ферментатора і має три підземних відгалуження - до трьох господарств. Крім того, вода в канавці гідрозатвору проточна, що запобігає замерзанню а зимовий час.

Ферментатор завантажується приблизно 12 м3 свіжого гною, поверх якого виливається коров'яча сеча (без додавання води). Генератор починає працювати через 7 днів після наповнення.

Схоже компонування має ще одна установка для отримання біогазу в домашніх умовах. Її ферментатор зроблений в ямі, що має квадратний поперечний перетин розміром 2х2 і глибиною приблизно 2,5 м. Яма облицьована залізобетонними плитами товщиною 10-12 см, обштукатурена цементом і покрита для герметичності смолою. Канавка гідрозатвору глибиною близько 50 см також бетонна, дзвін зварений з покрівельного заліза і може на чотирьох «вушках» вільно ковзати по чотирьох вертикальних напрямних, встановленим на бетонному резервуарі. Висота дзвону приблизно 3 м, з яких 0,5 м заглиблені в канавку.

При першому наповненні у ферментатор було додано 8 м3 свіжого коров'ячого гною, а зверху залито приблизно 400 л коров'ячої сечі. Через 7 днів установка вже повністю забезпечувала власників газом.

Аналогічну конструкцію має і генератор біогазу, розрахований на прийом 6 м3 змішаного гною (від корів, овець і свиней). Цього виявилося достатньо, щоб забезпечити нормальну роботу газової плити з трьома конфорками і духовкою.

Ще одна установка відрізняється цікавою конструктивною деталлю: поряд з ферментатором укладені і приєднані до нього за допомогою Т-подібного шланга три великі тракторні колеса, з'єднані і між собою. У нічний час, коли біогаз не використовується і накопичується під дзвоном, виникає небезпека, що останній через надлишковий тиск перекинеться. Гумовий резервуару такому випадку служить додатковою ємністю. Ферментатора розміром 2х2х1, 5 м цілком достатньо для роботи двох пальників, а при збільшенні корисного об’єму установки до 1 м3 можна отримати кількість біогазу, достатню для обігріву житла. Особливість цього варіанту установки - будова дзвону діаметром 138 см і висотою 150 см з прогумованого полотна, що застосовується для виготовлення надувних човнів. Ферментатор являє собою металевий резервуар діаметром 140Х300 см і має об'єм 4,7 м3. Дзвін вводиться в гній, що знаходиться в ферментаторі, на глибину не менше 30 см для забезпечення гідравлічного заслону виходу біогазу в атмосферу. У верх ній частині резервуара передбачений кран, з'єднаний зі шлангом. По ньому газ надходить до газової плити з трьома конфорками і до колонки для нагрівання води. Щоб забезпечити оптимальні умови для роботи ферментатора, гній змішується з гарячою водою. Найкращі результати установка показала при вологості сировини 90% і температурі 30-35°С.

Для обігріву ферментатора використовується і ефект теплиці. Над ним споруджується металевий каркас, який покривають поліетиленовою плівкою: при несприятливих погодних умовах вона зберігає тепло і дозволяє помітно прискорити процес розкладання сировини.

Практичні поради для отримання біогазу в домашніх умовах

Як вже зазначалося, вирішальну роль у розвитку процесу ферментації грає температура: нагрівання сировини з 15°С до 20°С може вдвічі збільшити виробництво енергоносія. Тому частина генераторів має спеціальну систему підігріву сировини, проте більшість установок не обладнані нею, вони використовують лише тепло, що виділяється в процесі самого розкладання органічних речовин. Одним з найважливіших умов нормальної роботи ферментатора є наявність надійної теплоізоляції. Крім того, необхідно звести до мінімуму втрати тепла при очищенні та наповненні бункера ферментатора.

Необхідно пам'ятати також про необхідність забезпечення біохімічної рівноваги. Іноді темпи виробництва бактеріями кислот вищі, ніж темпи їхнього споживання бактеріями другої групи. У цьому випадку кислотність маси зростає, а вироблення біогазу знижується. Положення може бути виправлене або зменшенням щоденної порції сировини, або збільшенням її розчинності (при можливості гарячою водою), або, зрештою, добавкою нейтралізуючої речовини - наприклад вапняного молока, пральної або питної соди.

Виробництво біогазу може зменшитися за рахунок порушення співвідношення між вуглецем і азотом. У цьому випадку в ферментатор вводять речовини, що містять азот - сечу або в невеликій кількості солі амонію, що використовуються зазвичай як хімічні добрива (50-100 г на 1 м3 сировини).

Слід пам'ятати, що висока вологість і наявність сірководню (вміст якого в біогазі може досягати 0,5%) стимулюють підвищену корозію металевих частин установки. Тому стан всіх інших елементів ферментатора слід регулярно контролювати і в місцях пошкоджень ретельно захищати: найкраще свинцевим суриком - в один або два шари, а потім ще двома шарами масляної фарби.

Як трубопроводи для транспортування біогазу від випускного патрубка у верхній частині дзвону установки до споживача можуть використовуватися як труби (металеві або пластмасові), так і гумові шланги. Їх бажано вести в глибокій траншеї, щоб виключити розриви через замерзання взимку конденсованої води. Якщо ж транспортування газу за допомогою шланга здійснюється по повітрю, то для відведення конденсату необхідний спеціальний пристрій. Найпростіша схема такого пристосування являє собою U-подібну трубку, приєднану до шланга в найнижчій його точці. Довжина вільної гілки трубки повинна бути більшою, ніж виражений в міліметрах водяного стовпа тиск біогазу. У міру того як в трубку стікає конденсат з трубопроводу, вода виливається через її вільний кінець без витоку газу.

У верхній частині дзвону доцільно також передбачити патрубок для установки манометра, щоб за величиною тиску судити про кількість накопиченого біогазу.

Досвід експлуатації установок показав, що використання в якості сировини суміші різних органічних речовин дає більше біогазу, чим при завантаженні ферментатора одним з компонентів. Вологість сировини рекомендується трохи зменшувати взимку (до 88-90%) і підвищувати літом (92-94%). Вода, яку використовують для розведення, повинна бути теплою (бажано 35-40°С). Сировина подається порціями, принаймні один раз на добу. Після першого завантаження ферментатора нерідко спочатку виробляється біогаз, який містить більше 60% вуглекислого газу і тому не горить. Цей газ видаляють в атмосферу, і через 1 -3 дні установка почне функціонувати нормально.

За матеріалами: akclub.narod.ru.

Читайте також:

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus