Стационарная биогазовая установка предназначена для эффективной ликвидации отходов, получения сырья и недорогих энергоресурсов. Собрать такое оборудование можно своими руками и применять вырабатываемый газ с целью отопления помещения, приготовления пищи, а также других нужд. Перед строительством полезно узнать о принципе работы установки, подходящих для нее типах сырья, специфике получения биологического газа и всех этапах монтажа.
Определение биогаза
Биогаз стандартного типа – это натуральное топливо, образуемое в результате процессов сбраживания биологических субстратов. Он разлагается под воздействием гидролизных, а также кислото- и метанообразующих бактериальных организмов. Полученная смесь обладает горючими свойствами из-за высокого содержания метана, благодаря своим характеристикам она почти не отличается от привычного природного сырья, применяемого для бытовых и промышленных целей. Биогаз представляет собой экологически чистое вещество, технология его производства также не оказывает негативного воздействия на окружающую среду. В качестве сырьевого компонента для него применяются отходы жизнедеятельности, которые необходимо утилизировать.
Установка с биогазом будет выгодна собственникам частных строений, имеющих доступ к отходам от животноводческих хозяйств. В этом случае оптимальным вариантом станет строительство сразу нескольких биогазовых станций.
Принцип работы биогазовой установки
Этот прибор может иметь различную комплектацию, которая зависит от его мощности, типа применяемого сырья и продукта, который получается в итоге. Монтаж стандартного типа включает в себя установку накопительной емкости, мельниц и миксеров, газгольдера накопления вырабатываемого газа, реактора и системы для подачи в него отходов, систем передачи топливного компонента, обработки, автоматики, контроля и защиты производственных процессов. Биогазовая домашняя станция работает по стандартному принципу:
- В герметичную емкость засыпают биомассу, которая разбавляется водой, там она начинает бродить и выделять газовое вещество.
- Содержимое емкости обновляют, сливая отработанные отходы и добавляя свежие.
- Накопленный в верхней части емкости газ по трубке переходит в газовый сборник и затем в подключенные бытовые приборы.
Главное преимущество этого альтернативного энергетического источника заключается в сокращении выбросов метана. После такой переработки и ее поэтапного процесса образуются эффективные удобрения, идеально подходящие для полей и огородов, а также не содержащие опасных примесей.
Какое сырье подходит для установки
Любая установка для биогаза лучше всего работает на свежем органическом компоненте – навозе домашнего скота либо птицы, запасы которого должны пополняться каждый день. В реактор можно дополнительно добавлять измельченную траву, ботву либо листву, включая бытовые отходы, например, овощные очистки. Результативность работы станции напрямую зависит от вида используемого сырья. Наибольшее количество биологического газа получается из смеси помета свиней и индюшиного навоза. Сочетание отходов коров и силоса позволяет получить гораздо меньше газа при аналогичной нагрузке.
Некоторые факторы способны понижать активность анаэробных бактерий и даже полностью приостановить производство натурального биогаза. В резервуар не должно поступать сырье, содержащее антибиотики, плесень, синтетические компоненты моющего типа и смолы. Не стоит применять перегнивший навоз, загружать внутрь установки можно только свежие либо высушенные отходы. Помимо этого сырье не должно быть переувлажненным, критическим считают показатель в 95%.
С целью облегчения загрузки биологической массы и ускорения процессов сбраживания в отходы необходимо добавлять немного очищенной воды и разводить ее до нормальной консистенции.
Специфика получения биогаза
Биогаз, произведенный в домашних условиях, перерабатывается в биологическом реакторе на протяжении нескольких этапов. На протяжении некоторого времени на биомассу воздействуют бактерии, точные сроки сбраживания будут зависеть от объемов сырья. За счет работы бактерий образуется горючая газовая смесь, содержащая метан, углекислый газ и ряд других веществ, включая сероводород. Далее смесь из реактора переходит в газгольдер, где сохраняется до начала целевого использования, газ оттуда можно применять и для обслуживания бытовых приборов, по свойствам он не уступает натуральному. Разложенную массу нужно своевременно убирать из ферментатора, чтобы в итоге получить высококачественное удобрение.
Расчет рентабельности биогазовой установки
Вырабатывать биогаз своими руками выгодно, поскольку 1 куб.м этого топлива предоставляет аналогичный объем энергии, как 3,5 кг дров, 1-2 кг угля или 9-10 кВт электричества. Если знать приблизительный вес доступных отходов и количество требуемой энергии, можно рассчитать возможные выгоды и минусы такой станции.
В качестве примера можно привести расчет субстрата, приготовленного из 1,5 навозного компонента, 3,5 тонн органических отходов и подогретой воды в количестве, равном 65-75% от стандартного объема органики. Это сырье рассчитано на шесть месяцев умеренного использования газа. Процесс ферментации дает нужный результат спустя 10-15 суток, газ начнет вырабатываться в минимальном количестве и заполнить емкость. Через тридцать дней топливо будет вырабатываться в полноценном режиме. При отсутствии проблем и корректной работе станции объем увеличивается постепенно вплоть до полного перегнивания субстрата.
Производительность биогазовой станции будет зависеть от скорости перебраживания сырья, которая связана с повышенным уровнем влажности и температурой субстрата.
Этапы строительства своими руками
Биологический газ своими руками полностью доступен каждому владельцу частного строения, который может самостоятельно сделать максимально простую и надежную установку. Ее монтаж осуществляется по чертежам и состоит из нескольких шагов.
Подготовка ямы
Поскольку биогазовая установка расположена под землей, эффективность ее работы будет зависеть от того, насколько качественно была проведена подготовка и отделка специальной ямы. Укрепить ее стенки можно с помощью пластика, бетона либо полимерных колец, которые должны быть оснащены глухим днищем. Они будут стоить дороже, чем подручные материалы, но при этом не потребуют дополнительного герметика. Полимерные компоненты не боятся воды и химических компонентов, но при этом чувствительны к механическим воздействиям, если понадобится, их всегда можно заменить.
Система отвода газа
Получение природного биогаза осуществляется с помощью патрубка, который устанавливают в верхнем элементе бочки. Вещество выходит на гидрозатвор по подсоединенной трубке, потом переходит в накопитель и перемещается к приборам бытового типа. Недалеко от отвода газа устанавливают спусковой клапан, в случае превышения давления внутри емкости он выпустит излишки вещества.
Система подачи и выгрузки сырья
Для постоянного вырабатывания газовой смеси в биогазогенератор бактерии внутри субстрата необходимо постоянно обеспечивать свежим навозом и органикой. Отработанное сырье убирают из бункера, чтобы оно не заняло лишнее место. В бочке проделывают отверстия с целью выгрузки и загрузки, в которые вваривают трубы с диаметром не меньше 300 мм. Трубопровод загрузочного типа должен быть направлен вверх, его дополняют воронкой, а сливную часть строят таким образом, чтобы во время работы было удобно собирать отходы после переработки.
Система подогрева
Если станцию размещают во дворе или в неотапливаемой комнате, ей понадобится обеспечить оптимальную теплоизоляцию и стабильный подогрев. Для этой цели можно завести внутрь установки трубки, по которым вода перемещается из отопительной системы, и установить их вдоль стен бочки. Также в реактор кладут резервуар, наполненный водой, подогретой электрическими ТЭНами, первый вариант считается более экономичным. Чтобы работа установки была стабильной, температура ее содержимого не должна опускаться ниже 38 и подниматься выше 55 градусов.
Система перемешивания
Дополнительная ручная мешалка с любой конструкцией способна заметно повысить эффективность станции. Для ее создания ось с приваренными к ней лопастями выводят сквозь крышку бочки наружу. Затем на нее надевают ручку-ворот и полностью герметизируют отверстие.
Монтаж купола и труб
На завершающем этапе понадобится сделать газгольдер своими руками для станции биогаза и установить купол ее верхнего элемента. В наиболее высокой купольной точке ставят трубу отвода газа и протягивают ее по направлению к газгольдеру.
Свободное пространство внутри реактора выполняет функции газового хранилища, но этого не хватит для полностью безопасного функционирования установки. Во избежание взрыва от повышенного давления под куполом газ должен использоваться постоянно. Для предотвращения смешивания биологического метана с воздухом ставят гидрозатвор, который также предназначен для очищения газа.
Преимущества и недостатки биогазовой установки
В перечень преимуществ входит:
- возможность безопасной утилизации отходов;
- получение возобновляемых запасов экологичного сырья;
- выделение минимального количества углекислого газа и серы по сравнению с обычными газовыми установками;
- полноценная стабильность работы станции;
- возможность использовать сразу несколько установок для снижения издержек и предотвращения ущерба;
- максимальные выгоды для сельского хозяйства.
Помимо всех перечисленных достоинств у биогазовой установки есть и свои минусы. Такой газ является относительно чистым топливом, но он все же способен загрязнять окружающую среду. Также у владельцев таких станций могут возникать сложности с поставками биомассы, если они не позаботятся об этом заранее.