Новая энергетика

Биогаз на ферме

Новая энергия - Биогаз

В октябре 1997 года на ферме И.Градяцкаса Пренайского района была построена первая в республике сельская биогазовая станция. Анаэробной переработке на ней стал подвергаться жидкий навоз с племенной свинофермы, рассчитанной на содержание до 30 свиноматок и 120-130 голов племенного молодняка разных возрастных групп.

Кормят животных там сухим комбикормом. В качестве подстилки свиньям насыпают опилки из расчета 100 кг/сут. на всё поголовье. Навоз из станков вручную сталкивают в канал скребкового транспортёра ТСН-160, который перемещает его в заглубленную ёмкость вместимостью 12м3. Из ёмкости навоз поступает в биореактор.

Биореактор изготовлен из железнодорожной цистерны. Дно у него двойное - это «тепловая рубашка» для циркуляции горячей воды, обогревающей содержимое цистерны.

Соответственно фазам протекания биохимических процессов анаэробной обработки - гидролизной (ионный обмен между различными веществами и водой), ацидофильной (заквашивание особыми бактериями) и метаногенной (метан образуется при гниении органических веществ без доступа воздуха) - полость биореактора разделена шлюзовыми перегородками на три секции. По продольной оси смонтирован вал механической мешалки с лопастями из стальных уголков, расположенными по винтовой линии.

Ёмкость цистерны 60м3, полезная вместимость - 50м3. Температура анаэробной обработки 35-37 °С. Терморегулирование, то есть подача теплоносителя (воды), автоматизировано. Проектная доза суточной загрузки навоза - 2,5м3, проектный выход биогаза 50-60м3/сут. Частота вращения мешалки 4 об/мин, привод от мотор-редуктора мощностью 3 кВт. Режим перемешивания циклический: работа - 1 мин, перерыв - 4 мин. Биореактор установлен под крышей и утеплён обивкой с древесными опилками. Навоз из хранилища насосом НЖН-200 подаётся в биореактор. Одновременно удаляется его переработанное содержимое. Переливаясь через шлюзовые перегородки и газоотделяющий сифон, оно уходит по трубопроводу в накопитель органических удобрений - ёмкость, расположенную в навозном секторе свинофермы.

Вырабатываемый в биореакторе газ направляется в котельную. А термофикационная вода (теплоноситель) идет на обогрев биореактора и производственных помещений. Экспериментальную биогазовую станцию испытывали с октября 1997 по апрель 1996 года. За семь месяцев было переработано около 400м3 жидкого навоза, из которого получено 3800м3 биогаза. Средняя выработка «голубого топлива» 19м3 в сутки - это 38 процентов проектной производительности биореактора. Небольшой выход биогаза обусловлен малочисленностью поголовья животных на ферме. Точнее, недостаточным количеством получаемого от свиней навоза и дефицитом в нем сухих органических веществ.

Исследованиями, параллельно выполненными в лабораторных условиях и в фермерском хозяйстве, установлено, что при кормлении свиней сухими концентратами на каждый съеденный килограмм приходится 0,3м3 биогаза. Поэтому для обеспечения проектной производительности биореактора поголовье свинофермы следовало бы увеличить в 2-3 раза.

Вдохновлённый экспериментами И.Градяцкас планирует расширить свою ферму, доведя число содержащихся там животных до 400 голов. Значит, есть предпосылки получения более высоких показателей и по выходу биогаза.

В нашей стране далеко не везде есть газовое отопление, а отапливать сельский дом дровами или углем довольно накладно, не говоря уже об электрическом отоплении.
В такой ситуации можно попробовать сделать биогазовую установку.

Биогаз — это газ, получаемый метановым брожением биомассы. Разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй — кислотообразующие, третий — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида.

Для производства биогаза в домашних условиях используются так называемые биогазовые реакторы. Как правило это герметичная емкость обшитую сверху утеплителем. Так же можно реактор размещать под землей. Топливом для реактора служат отходы, в основном навоз.

Житель Липецкой области кузнец Юрий Давыдов нашел этим отходам замечательное применение — соорудил биогазовую установку.

Энергетическую проблему Давыдов решил так. Вырыл большую яму. Уложил в нее огромные бетонные кольца: сам отливал! Накрыл ее железным колоколом весом в тонну. Трубы в сторону от агрегата отвел. А потом собрал у всех соседей навоз, заполнил пахучей массой установку и стал ждать. Соседи поначалу подумали, что он спятил.

За один раз надо пять тонн отходов. Уже через несколько дней купол начинает наполняться газом. Летом, когда жарко, дело быстрее идет, зимой чуть помедленнее. Если газ не стравливать, может здорово рвануть!

Давыдовы сначала собственным газом баньку отапливали, еду на нем поросятам варили, а потом и в дом его провели.

Рецепт получения газа в домашних условиях

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.

В день установка вырабатывает до 40 кубометров «голубого топлива». Пяти тонн смеси ей хватает на шесть месяцев.

Что еще важно, что переработанные отходы из биогазовой установки – это высококачественное удобрение, которое можно использовать в сельскохозяйственных целях. Для того, чтобы их распространить в поле, можно купить самоходный опрыскиватель.

У читателей прежде всего возникает вопрос о согласовании имеющихся потребностей с размерами установки. Так многие и пишут размер доме, скажем, 5Х6 м (или объем, например, 150 м3) семья — 4 человека, надо обогреваться и кухню обеспечить, каких размеров требуется установка/

Имеющийся опыт свидетельствует, что в среднем на отопление дома площадью 40—50 м2 и четырехконфорочную плиту необходимо в час 3,0—3,5 м3 биогаза При оборудовании местной системы обогрева можно использовать широко применяемый автоматический отопительный газовый водонагреватель АОГВ-11, 3-3-У

Важный фактор, определяющий интенсивность газообразования, — температура процесса Не следует забывать, что в статье «Биогаз и греет, и варит» описан опыт, относящийся к стране с достаточно мягким климатом Видимо, для более суровых климатических условий подогрев нужнее, возможно, даже и в установившемся процессе А если подогрев предусматривать, то представляется целесообразным использовать его как эффективный регулирующий фактор, за счет которого можно увеличить газообразование в несколько раз (Об еще одном управляющее факторе — перемешивании — скажем далее )

Теперь, учитывая совместное влияние названных факторов на мощность установки, можно дать некоторые рекомендации
При выборе размеров ферментатора можно ориентироваться на варианты, приведенные в прошлой публикации, с учетом более сурового климата стоит добавить в установку нагревательный элемент, например, в виде змеевиков Подобная эксплуатация сразу позволит выявить влияние нагрева на производительность устройства. Для систематизации доводочных работ рекомендуется завести тетрадь (не полагаясь на память) и записывать все изменения — как вводимые, так и получаемые Практика показывает, что каждые 10° дополнительного нагрева биомассы удваивают выход газа с 1 м3 ферментатора/

Вот некоторые данные для тех, кто собирается заняться проектированием установки. Из 1 т сырья получается 80— 100 м2 газа Его теплотворная способность примерно 5500— 6000 ккал/м3. Для сравнения бытовой газ не намного калорийнее — всего 7000 ккал/м 3
Теперь о биологии процесса Метанопроизводящие бактерии имеются в самом сырье Культуры их развиваются в ферментаторе до трех недель, пока масса не начнет выделять газ При использовании готовой «закваски» из предыдущей порции из уже работающего ферментатора срок начала выработки газа сокращается примерно до недели/

Метанопроизводящие бактерии разделяются на три группы. Психрофильные эффективно работают в диапазоне+5.+20° При дальнейшем повышении температуры развиваются мезофильные бактерии, их рабочий диапазон +30 +42° А при еще более высокой температуре проявляется действие уже термофильных бактерий, которые работают в очень узком диапазоне +54 +56°
Большое число вопросов относится к конструкции установки, в первую очередь — созданию возможности периодической дозаправки сырья и перемешивания биомассы без разгерметизации колокола Прежде всего нужно сказать, что беспрерывную выработку газа можно получить путем дублирования установок С двумя ферментаторами при поочередной их перезаправке удается обойтись без усложнения конструкции/

Поэтому будущему создателю установки для производства биогаза следует сравнить, применительно к своим возможностям, три схемы простейшая с периодической перезаправкой, спаренные простейшие, с поочередной перезаправкой, со специальным устройством, обеспечивающим непрерывную подачу газа.

Выбирая третью схему, надо иметь в виду, что для работы ферментатора требуется не только дозаправка сырьем, но и удаление отходов.