Біогазова установка для приватного будинку. Інструкція, фото, відео

У статті про наводилися теоретичні основи виробництва газу метану з біомаси шляхом анаеробного зброджування.

Була пояснена роль бактерій в поетапному перетворенні органічних речовин з описом необхідних умов для найбільш інтенсивного отримання біогазу. У даній статті будуть наведені практичні реалізації біогазових установок, з описом деяких саморобних конструкцій.

Оскільки ціни на енергоносії зростають, і у багатьох власників тваринницьких ферм і малих господарств існують проблеми з утилізацією відходів, з’явилися в продажу промислові комплекси з виробництва біогазу та невеликі біогазові установки для приватного будинку. Користуючись пошуковими системами, користувач мережі Інтернет зможе легко знайти доступне готове рішення, щоб біогазова установка і ціна на неї відповідали запитам, вийти на зв’язок з постачальниками обладнання і домовитися про будівництво біогазового генератора у себе вдома або на господарстві.

Промисловий комплекс з виробництва біогазу

Біореактор – основа біогазової установки

Ємність, в якій відбувається анаеробне розкладання біомаси, називають біореактором, ферментатором, або метантанк. Біореактори бувають повністю герметичними, з фіксованим або плаваючим куполом, що мають конструкцію водолазного дзвони. Дзвіниці психрофільні (які не потребують підігріву) біореактори мають вигляд відкритого резервуара з рідким біомасою, в яку занурена ємність у вигляді циліндра або дзвони, де збирається біогаз.

Зібрався біогаз тисне на циліндр, через що той піднімається над резервуаром. Таким чином, дзвін також виконує функцію газгольдера – тимчасового сховища утворився газу.

Біореактор з плаваючим куполом

Недоліком дзвонярській конструкції біогазового реактора є неможливість перемішування субстрату і його підігріву в холодні періоди року. Також негативним фактором є сильний запах, і антисанітарія через відкритій поверхні частини субстрату.

До того ж, частина утворився газу випарується в атмосферу, забруднюючи навколишнє середовище. Тому дані біореактори використовуються лише в кустарних біогазових установках в бідних країнах з жарким кліматом.

Ще один приклад біореактора з плаваючим куполом

Заради запобігання забруднення навколишнього середовища і виключення неприємного запаху реактори біогазових установок для дому та великих виробництв мають конструкцію з фіксованим куполом. Форма конструкції в процесі газоутворення великого значення не має, але при використанні циліндра з дахом у вигляді купола досягається значна економія будівельних матеріалів. Біореактори з фіксованим куполом забезпечуються патрубками для додавання нових порцій біомаси та відбору відпрацьованого субстрату.

Різновид біореактора з фіксованим куполом

Основні типи біогазових установок

Оскільки найбільш прийнятною є конструкція з фіксованим куполом, то більшість готових рішень біореакторів мають даний тип. Залежно від способу завантаження біореактори мають різну конструкцію і підрозділяються на:

  • Порційні, з разової завантаженням всієї біомаси, і з подальшою повним вивантаженням після відпрацювання сировини. Основним недоліком даного типу біореакторів є нерівномірність виділення газу протягом переробки субстрату;
  • безперервним завантаженням і розвантаженням сировини, завдяки чому досягається рівномірний виділення біогазу. Завдяки конструкції біореактора під час завантаження і вивантаження не припиняється виробництво біогазу і не відбувається витоків, так як патрубки, за якими здійснюється додавання і видалення біомаси, виконані у вигляді гідрозатвори, що запобігає витікання газу.

Приклад порційного біореактора

Порційні біогазові реактори можуть мати будь-яку конструкцію, що запобігає витік газу. Так, наприклад, свого часу в Австралії були популярні канальні метантанк з еластичним надуваються склепінням, де невеликий надлишковий тиск усередині біореактора надувало міхур з міцного поліпропілену. При досягненні певного рівня тиску всередині біореактора, включався компресор, відкачує вироблений біогаз.

Канальні біореактори з еластичним газгольдером

Тип бродіння в даній біогазову установку може бути мезофільних (зі слабким підігрівом). Через велику площі роздувається купола, канальні біореактори можуть встановлюватися тільки в опалювальних приміщеннях, або в регіонах з жарким кліматом. Перевагою конструкції є відсутність необхідності в проміжному ресівері, але великим недоліком є ​​вразливість еластичного купола до механічних пошкоджень.

Великий канальний біореактор з еластичним газгольдером

Останнім часом набирають популярності порційні біореактори з сухою ферментацією гною без додавання води в субстрат. Оскільки в гної є своя вологість, її буде достатньо для життєдіяльності організмів, хоча інтенсивність реакцій зменшиться.

Біореактори сухого типу мають вигляд герметичного гаража з щільно закриваються дверима. Біомаса завантажується в реактор за допомогою фронтального навантажувача і залишається в такому стані до завершення повного циклу газоутворення (приблизно півроку), при цьому не потрібно додавання субстрату і його перемішування.

Порційний біореактор з завантаженням через герметично закривається двері

Біогазова установка своїми руками

Слід зауважити, що у більшості біореакторів, як правило, герметичній є тільки зона газоутворення, а рідка біомаса на вході і виході перебуває під атмосферним тиском. Надмірний тиск усередині біореактора витісняє частина рідкого субстрату в патрубки, через що рівень біомаси в них трохи вище, ніж усередині ємкості.

Червоними лініями на схемі вказана різниця рівнів в біореакторі і патрубках

Дані конструкції саморобних біореакторів є популярними серед народних майстрів, які самостійно виготовляють біогазові установки своїми руками для будинку, що допускають багаторазову ручне завантаження і вивантаження субстрату. При виготовленні біореакторів своїми руками багато майстрів ставлять експерименти з повністю герметичними ємностями, застосовуючи в якості газгольдера кілька гумових камер від шин коліс великої автотехніки.

Малюнок газгольдера, зробленого з тракторних камер

На відео нижче ентузіаст саморобного виробництва біогазу на прикладі бочок, заповнених пташиним послідом, доводить можливість реального отримання горючого газу в домашніх умовах, переробляючи в корисне добриво відходи з пташника. Єдине, що можна додати до конструкції, описаної в даному відеоролику, так це те, що потрібно поставити манометр і запобіжний клапан на саморобний біореактор.

Розрахунки продуктивності біореактора

Кількість біогазу визначається масою і якістю використовуваної сировини. У мережі інтернет можна знайти таблиці, де вказано кількість відходів, вироблених різними тваринами, але господарям, яким доводиться щодня прибирати гній, дана теорія ні до чого, так як вони завдяки своїй практиці знають кількість і масу майбутнього субстрату. Виходячи з наявності поновлюваних кожен день запасів сировини, можна розрахувати необхідний обсяг біореактора і щоденне виробництво біогазу.

Таблиця отримання кількості гною від деяких тварин з приблизними розрахунком виходу біогазу

Після проведених розрахунків і затвердженої конструкції біореактора можна приступити до його будівництва. Матеріалом може служити залізобетонна ємність, залита в землі, або цегляна кладка, герметизована спеціальним покриттям, яким обробляють басейни.

Також можлива побудова основної ємності домашньої біогазової установки з заліза, покритого антикорозійним матеріалом. Малі промислові біореактори часто роблять з хімічно стійких пластикових резервуарів великого об’єму.

Будівництво біореактора з цегляної кладки

У промислових біогазових установках застосовуються електронні системи контролю та різні реактиви для корекції хімічного складу субстрату і його рівня кислотності, а також додаються в біомасу спеціальні речовини – ензими і вітаміни, що стимулюють розмноження і життєдіяльність мікроорганізмів усередині біореактора. В процесі розвитку мікробіології створюються все більш стійкі і ефективні штами бактерій метаногенів, які можна придбати у займаються виробництвом біогазу фірм.

З графіка видно, що з застосуванням ензимів максимальний вихід біогазу настає в два рази швидше

Необхідність в відкачуванні та очищення біогазу

Постійна вироблення газу в біореакторі будь-якої конструкції призводить до необхідності відкачування біогазу. Деякі примітивні біогазові установки можуть спалювати отриманий газ прямо в пальнику, встановленої неподалік, але нестабільність надлишкового тиску в біореакторі може привести до зникнення полум’я з подальшим викидом отруйного газу. Застосування такої примітивної біогазової установки, підключеної до плити категорично неприпустимо через можливість отруєння отруйними компонентами неочищеного біогазу.

Полум’я пальника при горінні біогазу має бути чистим, рівним і стабільним

Тому практично будь-яка схема біогазової установки включає в себе ємності для зберігання газу і систему його очищення. Як саморобного комплексу очищення можна застосувати водяний фільтр, і саморобну ємність, наповнену металевою стружкою, або придбати професійні системи фільтрації. Ємність для тимчасового зберігання біогазу може бути виконана з камер від автошин, з яких газ час від часу відкачується компресором в стандартні пропанові балони для зберігання і подальшого вживання.

У деяких африканських країнах для зберігання і транспортування біогазу використовують надувні газгольдери у вигляді подушки

Як альтернативу обов’язковому застосуванню газгольдера можна сприймати вдосконалений біореактор з плаваючим куполом. Удосконалення полягає в додаванні концентрической перегородки, яка утворює водяний кишеню, діючий зразок гідрозатвори і не допускає зіткнення біомаси з повітрям. Тиск всередині плаваючого купола буде залежати від його ваги. Пропускаючи газ через систему очищення і редуктор, його можна використовувати в побутовій плиті, періодично нацьковуючи з біореактора.

Біореактор з плаваючим куполом і водяним кишенею

Подрібнення і перемішування субстрату в біореакторі

Перемішування біомаси є важливою складовою процесу утворення біогазу, забезпечуючи бактеріям доступ до живильних речовин, які можуть збитися в кого на дні біореактора. Щоб частки біомаси краще перемішувалися в біореакторі, їх потрібно подрібнити механічним або ручним способом до завантаження в метантанк. На даний момент в промислових і саморобних біогазових установках застосовуються три способи перемішування субстрату:

  1. механічні мішалки, що приводяться в дію електродвигуном або вручну;
  2. циркуляційний перемішування за допомогою насоса або гребного гвинта, що перекачує субстрат всередині біореактора;
  3. барботажное перемішування за допомогою продувки вже наявними біогазом рідкої біомаси. Недоліком даного способу є утворення піни на поверхні субстрату.

Стрілкою вказано, що перемішують циркуляційний гвинт в саморобному біореакторі

Механічне перемішування субстрату всередині біореактора може здійснюватися вручну, або автоматично, шляхом включення електродвигуна за допомогою електронного таймера. Водоструйне або барботажное перемішування біомаси може здійснюватися тільки за допомогою електродвигунів, керованих вручну або за допомогою програмного алгоритму.

В даному біореакторі встановлено механічне переміщуючий пристрій

Підігрів субстрату в мезофільних і термофільних біогазових установках

Оптимальною для газоутворення є температура субстрату в межах 35-50ºC. Для підтримки заданої температури в біореактор можуть встановлюватися різні системи обігріву – водяні, парові, електричні. Контроль температури повинен проводитися за допомогою термореле або термопар, підключених до виконавчого механізму, що регулює опалення біореактора.

Категорично забороняється підігрівати біореактор відкритим полум’ям – в разі витоку біогазу можливий вибух!

Також потрібно пам’ятати, що відкрите полум’я буде перегрівати стінки біореактора, і всередині його біомаса пригоратиме. Пригорілий субстрат знизить тепловіддачу і якість підігріву, а розпечена стінка біореактора буде швидко руйнуватися. Одним з кращих варіантів є водяний підігрів з зворотної труби системи опалення будинку. Потрібно встановити систему електричних вентилів для можливості відключення підігріву біореактора або підключення обігріву субстрату безпосередньо від котла, якщо буде занадто холодно.

Електрична і водяна система обігріву біореактора

Підігрів субстрату в біореакторі за допомогою ТЕНів буде вигідний лише в разі наявності альтернативного електрики, одержуваного від вітрогенератора або сонячних батарей. В даному випадку Тени можуть бути підключені безпосередньо до генератора або батареї, що виключить зі схеми дорогі перетворювачі напруги. Щоб знизити втрати тепла і зменшити витрати на підігрів субстрату в біореакторі потрібно його максимально утеплити за допомогою різних утеплювачів.

Утеплення біореактора термоізоляційним матеріалом

Практичні досліди, неминучі при будівництві біогазових установок своїми руками

Скільки б літератури не прочитав початківець ентузіаст самостійного виробництва біогазу, і скільки б відеороликів не переглянули, на практиці багато доведеться пізнавати самому, і результати, як правило, будуть далекі від розрахункових.

Тому, багато початківці майстра йдуть по шляху самостійних експериментів з отримання біогазу, починаючи з малих ємностей, визначаючи, скільки газу з наявної сировини дає його невелика експериментальна біогазова установка. Ціни на комплектуючі, вихід метану і майбутні витрати на будівництво повноцінної робочої біогазової установки визначатимуть її рентабельність і доцільність.


У наведеному вище відеоролику майстер демонструє можливості своєї біогазової установки, засікаючи, скільки біогазу вийде за одну добу. У його випадку, при закачуванні в ресивер компресора восьми атмосфер, обсяг отриманого газу після перерахунків з урахуванням обсягу ємності 24л буде близько 0,2 м².

Даний обсяг біогазу, отриманий з двохсотлітрову бочки, не є значним, але, як показано в наступному відео цього майстра, такої кількості газу вистачить на годину горіння однієї конфорки плити (15 хв помножити на чотири атмосфери балона, який в два рази більше ресивера).

В іншому відеоролику нижче майстер розповідає про отримання біогазу і біологічно чистих добрив шляхом переробки в біогазову установку органічних відходів. Потрібно мати на увазі, що цінність екологічних добрив може перевищити вартість отриманого газу, і тоді біогаз стане корисним побічним продутому процесу виготовлення якісних добрив. Ще однією корисною властивістю органічної сировини є можливість його зберігання деякий період для використання в потрібний час.

Ссылка на основную публикацию