Способы переработки навоза в биогаз в домашних условиях

Технологии переработки навоза в удобрение

В животноводческих комплексах образуется большое количество отходов жизнедеятельности животных. Вносить их в землю сразу после образования нельзя, так как неферментированный продукт губителен для культур.

Правильная переработка навоза в удобрение исключает неблагоприятное воздействие на экологию. Перепревшие остатки не содержат патогенной микрофлоры, яиц глистов и не выделяют в атмосферу озоноразрушающего газа метана. В перегнивших массах находятся важные органические и минеральные элементы питания для сельскохозяйственных растений.

Предприятиям не выгодно вывозить навозные массы на утилизацию, поэтому все действия по переработке проходят на прилегающих территориях. У животных разного вида состав органики отличается. В зависимости от характеристик биоматериала подбирается доступная утилизирующая технология.

Компостирование

По агрохимическим свойствам компостированный навоз в отличие от свежего в разы превосходит его по микроэлементному составу. Метод подходит для ведения органического земледелия.

Способов компостирования несколько, они отличаются по длительности периода перегнивания и типу укладки навозных слоев.

Экскременты в любой форме (жидкой, твердой, смешанные с подстилкой) размещают слоями в бурты по следующему принципу:

• первым стелется переработанный субстрат с прошлого года;
• вторая прослойка (древесная зола, трава, испорченные овощи и фрукты, опилки);
• на 2 слоя укладываются свежие фекалии;
• пласты поливаются водой и чередуются до достижения 2—4 метров в высоту.

Внутри такой кучи протекают бродильные процессы при температуре до 60°С, при которой гибнут бактерии, личинки, семена. Правильно приготовленный компост определяется по параметрам:

• сыпучести;
• отсутствия неприятного запаха;
• однородности.

Вермикомпостирование

Это метод утилизации навозных масс с помощью червей. Их пищеварительная система подвергает отходы животноводства биохимическим изменениям. Внесение вермикультуры позволяет переработать органику в ценное удобрение — биогумус.

Заселение червей проводят только после завершения брожения в компостной куче, когда основная часть азота и метана выделилась. Период обычно составляет несколько месяцев, после маточную культуру заселяют на поверхность кучи из расчета 10-12 тыс. особей на м2.

Дождевые черви для переработки навоза используются следующих видов:

• Калифорнийский;
• Еисения фоэтида;
• Красный гибридный;
• Ломбрикус рубелиус.

Ферментированные экскременты идеально подходят вермикультуре в качестве питательной базы, но иногда она может не справиться. Такие случаи встречаются, когда черви при переработке коровьего навоза с высоким содержанием протеина погибают, если у коров (особенно бычков) преобладало белковое питание.

Метод внесения бактерий

Облегчить уборку мест нахождения животных помогает внесение в подстилку бактериальных штаммов, которые перерабатывают органику. Ферментационные средства активизируются при попадании на экскременты, подстилочный материал при этом сохраняется и необходимость убирать загоны сокращается до трех раз в год.

При активной деятельности микробов выделяется тепло, которое согревает животных. Немаловажным свойством работы бактерий для переработки навоза является устранение едкого аммиачного запаха.

Инструкция по строительству своими руками

Если нет опыта в сборке непростых систем, есть смысл выбрать в сети или создать Самый аскетический чертеж биогазовой установки для приватного дома.

Чем легче конструкция, тем она лучше и долговечнее. Позднее, когда возникнут способности строительства и обращения с системой, можно будет переделывать оборудование или установить добавочную установку.

При расчитывании объема ферментатора необходимо смотреть на 5 м.куб. Данная установка дает возможность получить кол-во газа, нужное для обогревания приватного дома площадью 50 м.кв., если в качестве теплового источника применяют котел на газе или печь. Это среднестатистический показатель, т.к. питательность биогаза как правило не выше 6000 ккал/м.куб.

Строительство биогазовой установки можно поделить на пару этапов.

Этап 1: подготовка ямы под биореактор

Фактически вся биогазовая установка находится под землёй, благодаря этому многое зависит от того, как была вырыта и отделана яма. Существует несколько способов укрепления стенок и герметизации ямы – пластик, бетон, полимерные кольца.

Лучшее решение – покупка готовых полимерных колец с глухим дном. Они обходятся дороже материалов которые всегда под рукой, зато не понадобится добавочная герметизация. Полимерные материалы восприимчивы к нагрузкам механическим путем, зато не боятся влажности и химически агрессивных веществ. Они не подлежат ремонту, но если понадобится их легко будет сменить.

Этап 2: обустройство газового водоотвода

Покупка и процесс установки специализированных мешалок для биогазовых установок – удовольствие не дешевое. Систему можно удешевить, обустроив газовый водоотвод. Он собой представляет вертикально установленные полимерные трубы для канализации, в которых проделано много отверстий.

При расчитывании длины труб водоотвода необходимо смотреть на запланированную глубину наполнения биореактора. Верхние части труб обязаны быть выше этого уровня.

Этап 3: обустройство слоя изоляции

В готовый биореактор можно сразу загрузить субстрат. Его накрывают пленкой, чтобы выдиляющийся в процессе ферментации газ находился под маленьким давлением. Когда будет готов купол, это даст нормальную подачу биометана по отводящей трубе.

Этап 4: процесс установки купола и труб

Последний этап сборки самой простой биогазовой установки – это процесс установки куполообразной части сверху. В наивысшей точке купола устанавливают газоотводящую трубу и протягивают ее к газгольдеру.

Емкость биореактора закрывают плотной крышкой. Чтобы не допустить перемешивание биометана с воздухом, обустраивают водяной замок. Также он служит для очищения газа. Необходимо рассчитать спусковой клапан, который сработает, если давление в ферментаторе будет очень большим.

Схема биогазовой установки

Основа биогазовой установки — биореактор или бункер. В нем происходит процесс брожения, в нем же скапливается полученный газ. Также есть бункер загрузки и выгрузки, выработанный газ выводится через вставленную в верхнюю часть трубу. Далее идет система доработки газа — ее очистка и повышение давления в газопроводе до рабочего.

Схема установки для переработки навоза в биогаз

Для мезофильных и термофильных режимов необходима также система подогрева биореактора — для выхода на требуемые режимы. Для этого обычно используются газовые котлы, работающие на произведенном топливе. От него система трубопроводов идет в биореактор. Обычно это полимерные трубы, так как они лучше всего переносят нахождение в агрессивной среде.

Еще биогазовая установка нуждается в системе для перемешивания субстанции. При брожении вверху образуется твердая корка, тяжелые частицы оседают вниз. Все это вместе ухудшает процесс газообразования. Для поддержания однородного состояния перерабатываемой массы и необходимы мешалки. Они могут быть механическими и даже ручными. Могут запускаться по таймеру или вручную. Все зависит от того, как сделана биогазовая установка. Автоматизированная система более дорога при монтаже, но требует минимума внимания при эксплуатации.

Простейшая биогазовая установка из пластиковой бочки

Биогазовая установка по типу расположения может быть:

• Надземной.
• Полузаглубленной.
• Заглубленной.

Более затратны в установке заглубленные — требуется большой объем земельных работ. Но при эксплуатации в наших условиях они лучше — проще организовать утепление, меньше расходы на подогрев.

Инструкция по самостоятельному строительству

Если нет опыта в сборке сложных систем, имеет смысл подобрать в сети или разработать самый простой чертеж биогазовой установки для частного дома.

Чем проще конструкция, тем она надежнее и долговечнее. Позже, когда появятся навыки строительства и обращения с системой, можно будет переделать оборудование или смонтировать дополнительную установку.

При расчете объема ферментатора стоит ориентироваться на 5 м.куб. Такая установка позволяет получить количество газа, необходимое для обогрева частного дома площадью 50 м.кв., если в качестве источника тепла используют газовый котел или печь.

Это усредненный показатель, т.к. калорийность биогаза обычно не выше 6000 ккал/м.куб.

Чтобы процесс ферментации протекал более-менее стабильно, нужно добиться правильного температурного режима. Для этого биореактор устанавливают в земляной яме или заранее продумывают надежную теплоизоляцию. Постоянный подогрев субстрата можно обеспечить, если под основание ферментатора подвести трубу водяного отопления

Строительство биогазовой установки можно разделить на несколько этапов.

Этап 1 – подготовка ямы под биореактор

Практически вся биогазовая установка находится под землей, поэтому многое зависит от того, как была вырыта и отделана яма. Есть несколько вариантов укрепления стенок и герметизации ямы – пластик, бетон, полимерные кольца.

Оптимальное решение – покупка готовых полимерных колец с глухим дном. Они обойдутся дороже подручных материалов, зато не потребуется дополнительная герметизация. Полимеры чувствительны к механическим нагрузкам, зато не боятся влаги и химически агрессивных веществ. Они не подлежат ремонту, но при необходимости их легко будет заменить.

От подготовки стен и днища биореактора зависит интенсивность брожения субстрата и выход газа, поэтому яму тщательно укрепляют, утепляют и герметизируют. Это самый сложный и трудоемкий этап работ

Этап 2 – обустройство газового дренажа

Покупка и монтаж специальных мешалок для биогазовых установок – дорогое удовольствие. Систему можно удешевить, обустроив газовый дренаж. Он представляет собой вертикально установленные полимерные канализационные трубы, в которых проделано множество отверстий.

При расчете длины труб дренажа следует ориентироваться на запланированную глубину заполнения биореактора. Верхние части труб должны быть выше этого уровня.

Для газового дренажа можно выбрать металлические или полимерные трубы. Первые прочнее, а вторые устойчивее к химическим воздействиям. Лучше отдать предпочтение полимерам, т.к. металл быстро проржавеет и сгниет

В готовый биореактор можно сразу загрузить субстрат. Его накрывают пленкой, чтобы выделяющийся в процессе ферментации газ находился под небольшим давлением. Когда будет готов купол, это обеспечит нормальную подачу биометана по отводящей трубе.

Этап 3 – монтаж купола и труб

Завершающий этап сборки простейшей биогазовой установки – это монтаж купольной верхней части. В самой высокой точке купола устанавливают газоотводящую трубу и протягивают ее к газгольдеру, без которого не обойтись.

Емкость биореактора закрывают плотной крышкой. Чтобы предотвратить смешивание биометана с воздухом, обустраивают гидрозатвор. Также он служит для очистки газа. Нужно предусмотреть спусковой клапан, который сработает, если давление в ферментаторе будет слишком высоким.

Более подробно отом, как сделать биогаз из навоза читайте  в этом материале.

Свободное пространство биореактора в какой-то мере выполняет функции хранилища газа, однако этого недостаточно для безопасной работы установки. Газ должен потребляться постоянно, иначе возможен взрыв от избыточного давления под куполом

1 Отдельные способы переработки навоза

Технологии переработки этого биоресурса весьма разнообразны.

1. Вермикомпостный способ. Заключается в получении перегноя из навоза с помощью червей.
2. Утилизация и переработка навоза с помощью насекомых и мух.
3. Сушка биоресурса горячим воздухом, делает его легким и транспортабельным удобрением. Недостаток способа в энергозатратности.
4. Способ гранулирования биоресурса. Он распространен в США и в Европе, но также энергозатратен. На получение тонны гранулированных удобрений расходуется полтонны топлива.
5. Способ переработки навоза в биогаз, актуален для крупных предприятий в современной действительности. Устанавливается специальный биореактор в котором происходит переработка навозного сырья в газ для отопления и прочих нужд предприятия.

Технологическая схема переработки навоза

1.1 Передовая российская разработка

Специально разработанная в Башкирии установка позволяет получать очень эффективное органно-минеральное удобрение, действующее в почве продолжительно по времени (3-4 года). Оно увеличивает динамическое плодородие почвы, повышая урожайность до двух раз. Технология позволяет сохранять в почве органические вещества.

Схема технологии состоит из следующих этапов.

1. Навозное сырье проходит обработку формалином. Происходит полная ликвидация бактерий и консервация органики на несколько лет.
2. Проводится добавление мочевины при установленной температуре.
3. Смесь проходит сушку в установке кипящего слоя и затем гранулируется.

1.2 Бактерии для переработки навоза

Перерабатывать продукт жизнедеятельности животных помогают бактерии, содержащиеся в нем. На современных фермах крупный рогатый скот, птицы и свиньи выращиваются на несменяемой подстилке в легких некапитальных строениях. Это дает ряд существенных преимуществ.

1. Помет и навоз не нужно убирать, попадая в подстилку, они перерабатываются внутри нее бактериями.
2. Отопление не требуется. Тепло образуется в результате переработки органики внутри подстилки бактериями, вследствие микробиологических процессов и достигает 40-50 градусов.
3. Микроорганизмы бактерий утилизируют навоз и помет без выделения неприятного запаха аммиака и метана. Поддерживается свежесть среды обитания животных и птиц, сохраняется их чистота.
4. Сокращаются до минимума расходы на обслуживающий персонал. Бактерии для переработки свиного навоза делают возможным одному рабочему справляться с тремя сотнями голов свиней. Ручной труд по уборке продуктов жизнедеятельности исключен, его заместили бактерии.
5. Условия содержания животных приближены к естественным условиям обитания. Животные меньше подвержены заболеваниям, быстрее набирают вес.

Биохлев — переработка навоза бактериями

1.3 Аэробные биоустановки по переработке навоза и помета

Фермерскими хозяйствами, занимающимися разведением животных, стали широко применяться автоматизированные биоустановки типа Биоэкомодуль. В таких установках происходит преобразование отходов органического происхождения, посредством аэробной ферментации, в ценные органические удобрения. Процесс протекает в искусственно созданной среде с постоянными характеристиками за счет кислорододышащих (аэробных) бактерий группы азотобактеров. Такие бактерии живут в кишечнике птиц и животных и выходят из него вместе с отходами.

Бактерии расщепляют органические остатки и вредные химические соединения. В итоге получаются хеллаты (стабильные формы безопасных соединений), используемые в сельском хозяйстве. Применяется продукция, полученная в биоустановках аэробного типа как:

• сыпучие удобрения для садоводства, увеличивающие рост и урожайность;
• компосты богатые органикой с оптимальным сочетанием большого количества полезных бактерий и NPK показателей;
• биоминеральные кормовые добавки, улучшающие продуктивные показатели животных и птиц до 23%;
• сырье органического происхождения для производства гранулированного и брикетированного твердого топлива с высокими показателями теплотворности;
• органические экологически безопасные почвогрунты;
• жидкие подкормки органического происхождения для растений.

Технологическая схема биореактора

Преимущества применения биоаэробной технологии и оборудования заключаются в следующем:

• полный контроль и прогнозируемость процесса переработки;
• сохранение азота с переводом его в стабильное состояние;
• в процессе переработки отходов сохраняются полезные вещества, разлагается болезнетворная микрофлора;
• отсутствуют вредные стоки и выбросы;
• не требуются затраты на капстроительство и коммуникации;
• простота, надежность и мобильность конструкции;
• продолжительный срок эксплуатации;
• низкое энергопотребление.

Юридическое оформление

Координировать установку придется с СЭС, газовой инспекцией и пожарниками. Вам потребуются:

• Инновационная установочная схема.
• План расположения оборудования и составляющих с привязкой самой установки, местом установки теплового агрегата, места прокладки трубо-проводов и энергомагистралей, подсоединения насоса. На схеме обязаны быть обозначены громоотвод и пути подъезда.
• Если установка будет пребывать в помещении, то нужен тоже будет план вентиляции, которая будет давать не меньше чем восьмикратный обмен всего воздуха в помещении.

Как можно заметить, без бюрократии и тут вряд ли можно обойтись.

Имея энергетический источник им грех не воспользоваться

В заключение чуть-чуть о продуктивности установки. В среднем за день биогазовая установка выдаёт объем газа вдвое превышающий практичный объем резервуара. Другими словами, 40 м 3 навозной жижи дадут в день 80 м 3 газа. Приблизительно 30% уйдет на обеспечение самого процесса (главная публикация затрат — разогрев). Т.е. на выходе вы получите 56 м 3 биогаза в день. Для покрытия потребностей семьи из трех человек и на теплоснабжение среднего по размеру дома требуется согласно статистике 10 м 3 . В чистом остатке у вас 46 м 3 в день. И это при маленькой установке.

Вложив определенное количество средств в устройство биогазовой установки (собственными руками или под ключ), вы не только обеспечите свои нужды и необходимости в тепле и газе, но и сумеете продавать газ, а еще получающиеся в результате переработки очень качественные удобрения.

Способ получения газа из органических веществ

Агент на биологической основе представляется летучим веществом, не имеющим цвета и запаха. Однако он содержит не менее 60-70% метана.

Качественные показатели агента говорят о том, что он по своим показателям походит на традиционный тип голубого горючего – природный газ. Не последним положительным качеством представляется его теплотворная способность.

Кубометр биологического топлива выделяет столько энергии, сколько получается при горении 1,5 кг каменного угля. Образуется горючее вещество благодаря анаэробным микроорганизмам, которые активно разлагают органическое сырье.

Последним же является коровий, свиной и другого типа навоз, птичий помет, остатки от сельскохозяйственных культур. Таблица приводит количество, качественный состав биоагента, получаемого вследствие переработки различной биомассы.

Вид сырья	Выход горючего агента (м3/1 кг сухой биомассы)	Выход горючего агента (м3/1 кг влажной биомассы – 85%)
Навоз • крупного рогатого скота • свиной • конский • овечий	0,240-0,350 0,350-0,590 0,2-0,3 0,3-0,63	38,0-51,50 51,7-88,0 30,5-45,7 45,6-94,0
Помет домашней птицы	0,315-0,63	47,0-94,0

Самостоятельное производство биотоплива может использовать не только навоз крупного и среднего домашнего либо сельскохозяйственного скота, но и помет птицы. Сырье также используется как в чистом виде, так и с добавлением травы, листьев, даже старой бумаги примерно в одинаковых пропорциях.

Для стимуляции процесса следует обустроить благоприятные факторы для жизнедеятельности микроорганизмов. Последние походят на те, что присутствуют в желудке домашних животных, который напоминает закрытый теплый резервуар без присутствия кислорода.

Два последних условия как раз представляются основными, которые способствуют разложению гниющей биомассы на экологическое горючее и ценное удобрение в форме шлама.

Для вырабатывания биологического газового агента понадобится герметичный реактор, предупреждающий поступления кислорода в бак. В генераторе будет производиться процесс разложения навоза на его составляющие компоненты:

• метан – не менее 60,0-70,0%;
• диоксид углерода – примерно 30,0%;
• иные газообразные смеси – не более 1,5-2,0%.

Генерируемый агент поднимается к колпаку генератора, откуда затем выкачивается. Органическое же удобрение в форме шлама, оседает на дно реактора, причем с сохранением всех ценных веществ, находившихся в навозе – азотом и фосфором.

Если в емкость случайно попадет кислород, скорость процесса брожения уменьшится в разы. Вторым важным правилом эффективного брожения навоза с образованием агента, выражается обязательным соблюдением температурного режима.

Микроорганизмы, участвующие в разложении биомассы, активируют свою деятельность не ниже чем +30° С. Навоз содержит 2 вида микроорганизмов:

1. мезофилы – их деятельность обусловливается температурой не ниже чем +30° С;
2. термофилы характеризуются размножением при температуре не менее 60°выше нуля.

Продолжительность переработки биомассы мезофилами в реакторе находится в прямой зависимости от качественного состава, примерно 12-30 дней. Один метр загруженной площади генерирует 1,5-2,0 л горючего.

Используя термофилы, продолжительность переработки массы сокращается до 3 суток, а объем полученного газа увеличивается до 4,5-5,0 л.

Группа	Мезофильные агрегаты, из расчета 4 коровы	Термофильные агрегаты, из расчета 5 коров
Вырабатываемый объем газа (м3)	6,0	6,0
Капитальные затраты ($/м3)	110,00	360,00
Общие капитальные ($)	660,00	2280,00
Стоимость обслуживания, эксплуатации ($/год	7,1	45,8
Удельное ежесуточное генерирование (м3)	0,56	6,0
Суточная выработка (м3)	3,30	36,0
Теплоемкость газа (МДж/м3)	22,50	22,50
Производительность агрегата (кВт)	0,86	9,4
Суточная выработка энергии (кВт/ч)	20,30	226,00
Годовое генерирование газа (м3)	1155,0	12600,0
Годовая выработка теплоносителя (кВт/ч)	7105,0	79100,0

Эффективность термофильных реакторов по сравнению с мезофильными намного значительней. Однако стоимость обслуживания первых установок гораздо выше последних.

Поэтому термофильные модули сооружаются намного реже, хотя производительность в разы больше. Прежде чем приступить к постройке генератора определенного типа, необходимо просчитать себестоимость производства, что окажет решающее значение при выборе станции.

Состав биогаза

Биогаз из навоза – сложный по компонентам горючий газ. В зависимости от исходного сырья его качественный состав меняется:

• содержание метана составляет от 60 до 70%;
• двуокиси углерода – от 30 до 40%;
• оставшуюся часть занимают сероводород, азот, незначительные примеси водорода, аммиака, воды.

После очистки биогаза от сопутствующих ингредиентов получают чистый биометан – аналог одноименного природного газа. Однако без очистки этот газ представляет серьезную опасность для экологии. Технология очистки – сложный и дорогой процесс. При этом использование очищенного продукта для выработки электроэнергии и заправки автомобилей не приносит большой выгоды.

Оптимальный способ применения биологического газа без сложного очищения – для отопления помещений и подогрева воды.

Преимущества биогаза

Биогаз экологичен

Биогаз является возобновляемым, а также чистым источником энергии. Газ, получаемый в результате биоразложения, не загрязняет окружающую среду; это фактически уменьшает выбросы парниковых газов (то есть уменьшает парниковый эффект).

В процессе не происходит сгорания, что означает отсутствие выброса парниковых газов в атмосферу; поэтому использование газа из отходов как формы энергии на самом деле является отличным способом борьбы с глобальным потеплением.

Неудивительно, что забота об окружающей среде является основной причиной, по которой использование биогаза стало более распространенным. Биогазовые установки значительно сдерживают парниковый эффект: заводы снижают выбросы метана, улавливая этот вредный газ и используя его в качестве топлива.

Производство биогаза помогает снизить зависимость от использования ископаемого топлива, такого как нефть и уголь.

Другое преимущество биогаза состоит в том, что, в отличие от других видов возобновляемых источников энергии, этот процесс является естественным и не требует энергии для процесса генерации.

Кроме того, сырье, используемое в производстве биогаза, является возобновляемым, поскольку деревья и сельскохозяйственные культуры будут продолжать расти. Навоз, пищевые отходы и растительные остатки – это сырье, которое всегда будет в наличии, что делает его весьма устойчивым вариантом.

Выработка биогаза снижает загрязнение почвы и воды

Переполненные свалки не только распространяют неприятные запахи – они также позволяют токсичным жидкостям стекать в подземные источники воды. Следовательно, еще одно преимущество биогаза заключается в том, что производство биогаза может улучшить качество воды. Кроме того, анаэробное пищеварение дезактивирует патогены и паразитов; таким образом, он также довольно эффективен в снижении заболеваемости болезнями, передаваемыми через воду. Аналогичным образом, сбор и утилизация отходов значительно улучшаются в районах с биогазовыми установками. Это, в свою очередь, приводит к улучшению состояния окружающей среды, санитарии и гигиены.

Биореакор производит органические удобрения

Побочным продуктом процесса генерации биогаза является обогащенный органический (дигестат), который является идеальным дополнением или заменой химических удобрений.

Выброс удобрений из биогазовой установки может ускорить рост растений и устойчивость к болезням, тогда как коммерческие удобрения содержат химические вещества, которые оказывают токсическое воздействие и могут вызывать пищевое отравление, среди прочего.

Это простая и недорогая технология, которая способствует циркулярной экономике

Технология производства биогаза довольно дешевая. Онв проств в настройке и не требует больших вложений в небольших масштабах. Небольшие биодегустаторы можно использовать прямо дома, используя кухонные отходы и навоз.

Бытовая система окупается через некоторое время, а материалы, используемые для генерации газа, абсолютно бесплатны. Проявленный газ может быть использован непосредственно для приготовления пищи и выработки электроэнергии.

Это то, что позволяет себестоимости производства биогаза быть относительно низким.

Фермы могут использовать биогазовые установки и отходы, производимые их домашним скотом каждый день. Отходы одной коровы могут дать достаточно энергии для питания лампочки на целый день.

На больших станциях биогаз также может быть сжат для достижения качества природного газа и использован для питания автомобилей. Строительство таких заводов требует относительно небольших капиталовложений и создает экологичные рабочие места. Например, в Индии было создано 10 миллионов рабочих мест, в основном в сельской местности, на заводах и в сборе органических отходов.

Возможности производства газа метана

Производство газа метана из навоза предоставляет ряд уникальных возможностей, которые делают этот процесс привлекательным и перспективным.

Во-первых, производство газа метана является экологически чистым способом использования органических отходов. Распад навоза под действием специальных бактерий, называемых метаногенами, приводит к образованию метана, который может быть использован в качестве источника энергии. Таким образом, процесс позволяет снизить объем отходов, сократить выбросы парниковых газов и минимизировать негативное воздействие на окружающую среду.

Во-вторых, производство газа метана предоставляет возможность получать дополнительный источник энергии. Метан является высокоэффективным топливом, которое может применяться в различных сферах, таких как производство электроэнергии, отопление, производство тепла и горячей воды. Использование метана позволяет снизить зависимость от традиционных ископаемых и улучшить энергетическую независимость.

В-третьих, производство газа метана способствует развитию сельского хозяйства и повышению его эффективности. Использование навоза для производства метана позволяет получить дополнительный источник дохода для фермеров и улучшить управление агроотходами. Кроме того, процесс производства метана может снизить затраты на энергию, используемую в сельскохозяйственном производстве.

В целом, производство газа метана из навоза имеет множество возможностей и выгод. Он сочетает в себе экологическую эффективность, энергетическую самодостаточность и улучшение условий ведения сельского хозяйства. Этот процесс представляет собой важный шаг в направлении устойчивого развития и использования возобновляемых источников энергии.

Технология получения биологического топлива

Все бактерии, которые принимают участие в образовании биогаза, являются анаэробными, то есть кислород для жизнедеятельности им не нужен. Для этого сооружают полностью герметичные емкости для брожения, отводные трубы которых также не пропускают воздух извне.

После заливки в резервуар сырьевой жидкости и повышения температуры до нужной величины бактерии начинают работу. Начинает выделяться метан, который поднимается с поверхности навозной жижи. Он направляется в специальные подушки или резервуары, после чего фильтруется и попадает в газовые баллоны.

Отработанная бактериями жидкость скапливается на дне, откуда ее периодически откачивают и также отправляют на хранение. После этого в резервуар закачивают новую порцию навоза.

Температурный режим функционирования бактерий

Для переработки навоза в биогаз необходимо создать подходящие условия для работы бактерий. некоторые из них активизируются при температуре выше 30 градусов – мезофильные. При этом процесс идет медленнее и первую продукцию можно получить через 2 недели.

Термофильные бактерии работают при температуре от 50 до 70 градусов. Сроки получения биогаза из навоза сокращаются до 3 дней. При этом отходы представляют собой ферментированный шлам, который используют на полях в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур. В шламе отсутствуют патогенные микроорганизмы, гельминты и сорняки, так как они погибают при воздействии высоких температур.

Есть особый вид термофильных бактерий, которые способны выжить в среде, нагретой до 90 градусов. Их добавляют в сырье, чтобы ускорить процесс брожения.

Понижение температуры ведет к снижению активности термофильных или мезофильных бактерий. В частных хозяйствах чаще используют мезофиллы, так как для них не нужно специально подогревать жидкость и производство газа обходится дешевле. Впоследствии, когда будет получена первая партия газа, его можно использовать для подогрева реактора с термофильными микроорганизмами.

Как подготовить сырье для заливки в реактор

Для производства биогаза из навоза не нужно специально подсаживать микроорганизмы в жидкость, потому что они уже находятся в экскрементах животных. Нужно лишь поддерживать температурный режим и вовремя подливать новый раствор навоза. Его необходимо правильно готовить.

Влажность раствора должна быть 90% (консистенция жидкой сметаны), поэтому сухие виды экскрементов для начала заливаются водой – кроличий помет, конский, овечий, козий. Свиной навоз в чистом виде не нуждается в разбавлении, так как содержит много мочи.

Следующий этап – разбить твердые частицы навоза. Чем мельче будет фракция, тем лучше бактерии переработают смесь и тем больше газа получится на выходе. Для этого в установках применяют мешалку, постоянно работающую. Она снижает риск образования твердой корки на поверхности жидкости.

Для производства биогаза подходят те виды навоза, которые имеют самую высокую кислотность. Их еще называют холодными – свиной и коровий. Снижение кислотности приостанавливает деятельность микроорганизмов, поэтому необходимо следить в начале, сколько времени необходимо, чтобы они полностью переработали объем резервуара. Затем долить следующую дозу.

Технология очистки газа

При переработке навоза в биогаз получается:

• 70% метана;
• 30% углекислого газа;
• 1% примесей сероводорода и других летучих соединений.

Высокое содержание углекислоты также требует очистки, но этот процесс более трудоемкий. В домашних условиях самым простым и дешевым способом очистки биогаза от примесей является вода. Процесс происходит в 2 этапа:

• Полученный газ сжимается под давлением 9 – 11 атмосфер.
• Подается в резервуар с водой, где примеси растворяются в жидкости.

В промышленных масштабах для очистки применяют известь или активированный уголь, а также специальные фильтры.

Как уменьшить содержание влаги

Самостоятельно избавиться от примесей воды в газе можно несколькими способами. Один из них – принцип самогонного аппарата. По холодной трубе газ направляется вверх. Жидкость при этом конденсируется и стекает вниз. Для этого трубу проводят под землей, где температура естественным образом снижается. По мере подъема, температура также поднимается, и осушенный газ попадает в хранилище.

Второй вариант – гидрозатвор. После выхода газ поступает в емкость с водой и там очищается от примесей. Такой метод называется одноэтапным, когда с помощью воды биогаз чистят сразу от всех летучих веществ и влаги.

Принцип гидрозатвора

Получение разрешения

Несмотря на то, что навоз относится к третьему классу опасности, то есть умеренно опасным отходам, для утилизации необходимо получать лицензию.

Но это относится лишь к тем случаям, когда биогаз или полученную из него электроэнергию собираются продавать.

Кроме того, лицензирование необходимо, если метантенк будет работать на покупном сырье. Если же полученный биогаз будет использован только для нужд того, кто его производит, то нет необходимости получать лицензию.

Кроме того, необходимо получить разрешение на строительство, а также согласовать проект со следующими ведомствами:

• Ростехнадзором;
• Пожарной Инспекцией;
• СЭС;
• Газовой службой.

Иногда владельцы мелких и не очень мелких подсобных хозяйств пренебрегают согласованиями и разрешениями, ведь они строят все на своей земле и никому не продают продукты переработки.

Кроме того, подобные объекты нужно застраховать на случай аварии, а перед запуском их должны проверить специалисты соответствующих ведомств.

Тем не менее, владельцы небольших домашних установок пренебрегают регистрацией, потому что стоимость разрешений сводит на нет все преимущества такого способа утилизации навоза.

Однако делают они это на свой страх и риск, потому что в случае любых чрезвычайных происшествий им придется не только заплатить штрафы за отсутствие сведений в реестре, но и отвечать за все последствия.

Что можно перерабатывать

Биогазовая установка по сути всеядна — перерабатываться может любая органика. Подходит любой навоз и моча, растительные остатки. Негативно влияют на процесс моющие вещества, антибиотики, химия. Их поступление желательно минимизировать, так как они убивают флору, которая занимается переработкой.

Сколько можно получить биогаза из различных отходов

Идеальным считается навоз КРС, так как в нем содержатся микроорганизмы в большом количестве. Если в хозяйстве нет коров, при загрузке биореактора желательно добавить некоторую часть помета, для заселения субстрата требуемой микрофлорой. Растительные остатки предварительно измельчаются, разводятся с водой. В биореакторе смешиваются растительное сырье и экскременты. Такая «заправка» перерабатывается дольше, но на выходе при правильном режиме, имеем наибольший выход продукта.