Биогазовая установка своими руками для газификации дома

Получение газа Брауна

Для того чтобы расщепить воду методом электролиза необходимо затратить 442,4 килокалории на Моль. В итоге из одного литра воды получится — 1866,6 литров гремучего газа. При сгорании водорода, вступившим в реакцию с кислородом, энергии возвращается в 3,8 раза больше, чем было затрачено на его получение. Добывая водород таким способом, можно использовать его для энергообеспечения зданий и сооружений.

У многих сограждан наслышавшись о такой системе, возникают вопросы:

1. Возможно ли «гремучку» применить для отапливание дома?
2. Сколько выделяется при электролизе — газа Брауна?
3. Как будет происходить процесс горения?
4. Есть ли на Российском и Зарубежном рынке — готовое запатентованное устройство, которое будет преобразовывать воду в «гремучку»?
5. Конечно же, еще многих волнует вопрос — экономичность и безопасность такой системы.

Отопление домов газом Брауна на сегодняшний момент, в силу своей новизны, еще не приобрело широкого применения. Производители водородных котлов, только начинают набирать свои обороты в изготовлении и поставках их на Российский и Западный рынки.

Модели и цены на них

Мы подготовили обзор нескольких популярных моделей от различных производителей. Для вашего удобства каждое описание мы снабдили ссылкой на сайт производителя или продавца сепаратора, ведь в описании будут изложены лишь общие характеристики.

Мы не указали стоимость, ведь она зависит от конфигурации и различных параметров. Поэтому цена даже для одинаковых моделей может отличаться.

В таблицу вошли следующие параметры:

• название модели и ссылка на сайт производителя или продавца;
• тип устройства (Ш – шнековый, В – вальцовый);
• мощность мотора;
• максимальная производительность;
• примерная влажность готового продукта.

Название модели	Тип	Мощность мотора, кВт	Максимальная производительность, м3/ч	Влажность готового продукта, процентов
StallkampPSS 5,5	Ш	5,5	40	60–80
DODA 2000	В	2,2	40	50–70
Sepra	Ш	5,5	40	60–80
DODA 780HD	Ш	9	17	55–75
ШСН — 3	Ш	5,5	25	60–80
Fan	Ш	5,5	30	50–70
СОШ-270	Ш	7,5	10	60–80
ПЖН-68	Ш	11	20	69–80
WAM SEPCOM 065	Ш	5,5	65	75–85
EYS SP800 HD	Ш	11	12	55–85

Сбор и отвод биогаза

Отведение биогаза из реактора происходит через трубу, один конец которой находится под крышей, второй обычно опущен в гидрозатвор. Это емкость с водой, в которую выводится полученный биогаз. В гидрозатворе есть вторая труба — она находится выше уровня жидкости. В нее выходит уже более чистый биогаз. На выходе их биореактора устанавливается отсечной газовый кран. Лучший вариант — шаровый.

Какие материалы можно использовать для системы передачи газа? Гальванизированные металлические трубы и газовые трубы из ПНД или ППР. Они должны обеспечивать герметичность, швы и стыки проверяются при помощи мыльной пены. Весь трубопровод собирается из труб и арматуры одного диаметра. Без сужений и расширений.

Очищение от примесей

Примерный состав получаемого биогаза такой:

Примерный состав биогаза

• метан — до 60%;
• углекислый газ — 35%;
• другие газообразные вещества (в том числе и сероводород, придающий газу неприятный запах) — 5%.

Для того чтобы биогаз не имел запаха и хорошо горел, необходимо удалить из него углекислый газ, сероводород, пары воды. Удаление углекислого газа происходит в гидрозатворе, если на дно установки добавить гашеную известь. Такую закладку придется периодически менять (как станет газ гореть хуже — пора менять).

Осушение газа можно сделать двумя способами — сделав в газопроводе гидрозатворы — вставив в трубу изогнутые участки под гидрозатворы, в которых будет скапливаться конденсат. Недостаток такого способа — необходимость регулярного опорожнения гидрозатвора — при большом количестве собранной воды она может заблокировать проход газа.

Второй способ — поставить фильтр с силикагелем. Принцип тот же, что и в гидрозатворе — газ подается в силикагель, отводится осушенный из-под крышки. При таком способе осушения биогаза, силикагель приходится периодически осушать. Для этого его требуется прогреть некоторое время в микроволновке. Он нагревается, влага испаряется. Можно засыпать и снова использовать.

Фильтр для очистки биогаза от сероводорода

Для удаления сероводорода используется фильтр с загрузкой из металлической стружки. Можно в емкость загрузить старые металлические мочалки. Очищение происходит точно также: газ подается в нижнюю часть заполненной металлом емкости. Проходя, он очищается от сероводорода, собирается в верхней свободной части фильтра, откуда выводится по через другую трубу/шланг.

Газгольдер и компрессор

Прошедший очистку биогаз поступает в емкость для хранения — газгольдер. Это может быть герметичный полиэтиленовый мешок, пластиковая емкость. Основное условие — газонепроницаемость, форма и материал не имеют значения. В газгольдере хранится запас биогаза. Из него, при помощи компрессора, газ под определенным давлением (задается компрессором) поступает уже к потребителю — на газовую плиту или котел. Этот газ также может использоваться для выработки электроэнергии при помощи генератора.

Один из вариантов газгольдеров

Для создания стабильного давления в системе после компрессора желательно установить ресивер — небольшое устройство для нивелирования скачков давления.

Преимущества и недостатки данного метода переработки отходов

Плюсы:

Исходный материал является дешевым побочным продуктом сельскохозяйственных предприятий и ферм. Массы навоза постоянно восполняются и практически неисчерпаемы.
Биогазовые агрегаты можно монтировать в непосредственной близости от источников сырья.

Снижается уровень безработицы – требуются водители, машинисты установок, подсобные рабочие и другой персонал.

Падает потребление энергии, получаемой традиционными способами. Биогаз в России используется для отопления производственных помещений, нагрева воды для хозяйственных нужд. Энергия от сжигания биогаза преобразуется в электрическую энергию

Утилизация метана как газового топлива для автомобилей.
Особую важность имеет природоохранная составляющая данного бизнеса. Уничтожаются огромные залежи экскрементов от коров, свиней, овец, лошадей, птиц, загрязняющие почву, атмосферу, подземные и надземные источники воды.

Минусы:

Для промышленного производства биогаза в больших объемах недостаточно одного поставщика исходного материала, нужно договариваться с целым рядом заготовителей и налаживать транспортные потоки.

Статистические данные свидетельствуют об убыточности подобных производств. Они окупаются только с помощью государственной поддержки через «зеленые тарифы».

Выработка горючего газа и его хранение в емкостях, транспортировка по газопроводам является взрывоопасным и пожароопасным процессом. Метан характеризуется высокой токсичностью. На предприятиях требуется усиленный контроль соблюдения техники безопасности и правил обращения с опасными продуктами.

Лучше использовать биореакторы заводского изготовления, а установку доверить специалистам, имеющим достаточный опыт их монтажа.

Сколько экскрементов производят птицы?

Несмотря на то, что способы переработки экскрементов не зависят от объема материала, от количества птиц зависит реализация того или способа переработки.

В среднем масса помета любой птицы, вне зависимости от размера, вдвое больше массы сухого корма, поглощаемого за день. Куры яичных пород производят 100–200 г помета в сутки, причем влажность куриных экскрементов составляет 70–75%. Крупные птицы, такие как индейки, выделяют в день до 0,5 кг отходов.

Эти данные важны для любого способа переработки, ведь позволяют заранее просчитать размер и мощность оборудования, а также выход готового продукта.

К примеру, с одной тонны свежего помета можно получить 300–600 м3 биогаза с содержанием метана 50–60%. После очистки объем готового газа составит 150–350 м3.

Однако, чтобы ежедневно получать такой объем готового продукта, необходимо держать 5–10 тысяч кур или 2–3 тысячи индюков.

Ежедневная генерация такого объема газа позволит не только отапливать все помещения, но и использовать его для генерации электроэнергии, ведь после небольшой переделки любой бензиновый двигатель сможет хорошо работать на метане.

Среди них:

• 50–200 литров спирта и других продуктов перегонки;
• 200–600 кг топливных брикетов или сухих гранул;
• 500–1500 кг перегноя;
• 2–3 тонны жидких удобрений и 100–400 кг перегноя.

Специфика получения биогаза

Биогаз образуется в результате брожения биологического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, т.к. содержит большой процент метана.

По своим свойствам она практически не отличается от природного газа, который используется для промышленных и бытовых нужд.

При желании каждый владелец дома может приобрести биогазовую установку промышленного изготовления, но это дорого, а окупаются вложения в течение 7-10 лет. Поэтому имеет смысл приложить усилия и сделать биореактор своими руками

Биогаз – экологически чистое топливо, а технология его получения не оказывает особого влияния на окружающую среду. Более того, в качестве сырья для биогаза используют отходы жизнедеятельности, которые нуждаются в утилизации. Их помещают в биореактор, где происходит переработка:

• В течение некоторого времени биомасса подвергается воздействию бактерий. Срок брожения зависит от объема сырья.
• В результате деятельности анаэробных бактерий выделяется горючая смесь газов, в состав которой входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые другие газы (5%). Также при брожении в небольших количествах выделяется потенциально опасный сероводород. Он ядовит, поэтому крайне нежелательно, чтобы люди подвергались его воздействию.
• Смесь газов из биореактора очищается и поступает в газгольдер, где хранится до момента использования по назначению.
• Газ из газгольдера можно использовать точно так же, как природный. Он поступает к бытовым приборам – газовым печам, отопительным котлам и т.п.
• Разложившуюся биомассу необходимо регулярно удалять из ферментатора. Это дополнительные трудозатраты, однако усилия окупаются. После брожения сырье превращается в высококачественное удобрение, которое используют на полях и огородах.

Биогазовая установка выгодна для владельца частного дома только в том случае, если у него есть постоянный доступ к отходам животноводческих ферм. В среднем из 1 м.куб. субстрата можно получить 70-80 м.куб. биогаза, но выработка газа идет неравномерно и зависит от многих факторов, в т.ч. температуры биомассы. Это осложняет расчеты.

Биогазовые установки идеально подходят для фермерских хозяйств. Отходы жизнедеятельности животных способны дать достаточно газа для полноценного обогрева жилых помещений и хозяйственных построек (+)

Чтобы процесс получения газа был стабильным и непрерывным, лучше всего строить несколько биогазовых установок, а субстрат в ферментаторы закладывать с разницей во времени. Такие установки работают параллельно, а сырье в них загружают последовательно. Это гарантирует постоянную выработку газа, благодаря чему можно добиться его непрерывного поступления к бытовым приборам.

В идеале биореактор должен подогреваться. Каждые 10 градусов тепла увеличивают выработку газа вдвое. Хотя обустройство подогрева требует вложений, это окупается большей эффективностью конструкции (+)

Самодельное биогазовое оборудование, собранное из подручных материалов, обходится гораздо дешевле установок промышленного производства. Его эффективность ниже, но вполне соответствует вложенным средствам. Если есть доступ к навозу и желание приложить собственные усилия для сборки и обслуживания конструкции, это очень выгодно.

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.

Биогазовая установка для предприятия

Когда крупное предприятие, имеющее значительный объем отходов производства, строит биогазовую установку, то сам процесс ничем не отличается от выше перечисленных вариантов (личное и фермерское хозяйства).

Разница лишь в мощности установки, ее геометрических размерах, наличии средств автоматики и защиты. Вариант такой установки, для крупного предприятия, может выглядеть следующим образом:

Как правило, на крупные биогазовых установка, кроме стандартных операций, рассмотренных в выше рассмотренных вариантах комплектации, применяются и дополнительные, это:

1. несколько ступеней очистки газа;
2. подготовка газа перед подачей на переработку;
3. охлаждение перед подачей на газогенератор;
4. прочие системы, в зависимости от конструкции установки и видов используемого сырья.

Что такое биогаз?

Биогазом называют вещество, получаемое из натурального сырья в виде биомассы (навоза, птичьего помета) вследствие ее брожения. В данный процесс вовлечены различные бактерии, каждая из которых питается продуктами жизнедеятельности предыдущих. Выделяют такие микроорганизмы, принимающие активное участие в процессе производства биогаза:

• гидролизные;
• кислотообразующие;
• метанообразующие.

Технология получения биогаза из готовой биомассы заключается в стимуляции природных процессов. Находящимся в навозе бактериям следует создать оптимальные условия для быстрого размножения и эффективной переработки веществ. Для этого биологическое сырье помещают в закрытый от поступления кислорода резервуар.

После этого в работу вступает группа анаэробных микробов. Они позволяют преобразовать фосфор-, калий- и азотсодержащие соединения в чистые формы. В результате переработки образуется не только биогаз, но и качественные одобрения. Они идеально подходят для сельскохозяйственных нужд и более эффективны, чем традиционный навоз.

Отходы биомассы после получения газа

После переработки навоза в реакторе побочным продуктом является биошлам. При анаэробной переработке отходов бактерии растворяют около 30% органического вещества. Остальное выделяется в неизменном виде.

Жидкая субстанция также является побочным продуктом метанового брожения и также используется в сельском хозяйстве для корневых подкормок.

Углекислый газ – ненужная фракция, которую производители биогаза стремятся удалить. Но если растворить ее в воде, то эта жидкость также может приносить пользу.

Полное использование продуктов биогазовой установки

Чтобы полностью утилизировать продукты, получаемые после переработки навоза, необходимо содержать теплицу. Во-первых – органическое удобрение можно использовать для круглогодичного выращивания овощей, урожайность которых будет стабильной.

Во-вторых – углекислый газ используется как подкормка – корневая или внекорневая, а его на выходе получается около 30%. Растения поглощают углекислоту из воздуха и при этом лучше растут и набирают зеленую массу. Если проконсультироваться со специалистами данной области, то они помогут установить оборудование, которое переводит углекислый газ из жидкой формы в летучее вещество.

Видео: Биогаз за 2 дня

Дело в том, что для содержания животноводческой фермы полученных энергоресурсов может быть много, особенно летом, когда не нужен подогрев коровника или свинарника.

Поэтому рекомендуется заняться еще одним прибыльным видом деятельности – экологически чистая теплица. Остатки продукции можно хранить в охлаждаемых помещениях – за счет все той же энергии. Холодильное или любое другое оборудование может работать на электричестве, которое вырабатывает газовая аккумуляторная батарея.

Применение свежего навоза

Фермеры и дачники знают об опасности внесения свежего навоза для подкормки растений. Но в некоторых случаях такое удобрение уместно и повредить культурам не может.

Неперегнившую массу используют для:

1. Подогрева почвы.
   В теплицах перед посадкой семян снимают плодородный слой. В выкопанные траншеи засыпают свежий навоз. Чтобы усилить выделение тепла можно добавить биопрепарат. Сверху укладывается разделяющий пласт грунта, снятую почву возвращают на место.
2. Удобрения площадей под паром.
   После сбора урожая биомассу равномерно распределяют по участку: на дачах вручную, в крупных хозяйствах навозоразбрасывателем. Удобренную территорию перекапывают или перепахивают.
3. Компоста.
   Огородники сбрасывают в одну яму растительные и пищевые остатки, свежие отходы животных и через год получают перегной высокого качества.

Видео: Декор бутылок своими руками

Дополнительное оборудование

К дополнительному оборудованию, без которого невозможна работа биореактора, относят:

• измельчающее устройство;
• источник тепловой энергии;
• систему сброса технической воды;
• хранилище сапропеля;
• очистную установку;
• основной газгольдер;
• установку сжижения газа;
• газгольдер для сжиженного газа;
• управляющую систему.

Измельчающее устройство

Измельчающее устройство принимает поступающую с мест содержания животных/птиц навозную/пометную жижу, а также смытую или убранную вручную подстилку и измельчает все крупные фрагменты, чтобы облегчить работу бактерий.

Кроме того, измельчающее устройство смешивает измельченную массу с водой, чтобы обеспечить необходимый уровень влажности, причем во время смешивания происходит доизмельчение материала.

Такой измельченный и разведенный водой материал называют субстратом.

После подготовки субстрат по трубам поступает в метантенк и смешивается с находящимся в нем веществом.

Источник тепловой энергии

Чаще всего роль такого источника исполняет адаптированный для работы на метане газовый котел, который в зимнее время также снабжает теплом систему отопления.

При этом необходимо постоянно отслеживать температуру внутри биореактора, чтобы она все время находилась в оптимальных пределах и, при необходимости, увеличивать или снижать подачу газа, для чего внутри емкости устанавливают датчики температуры.

Система сброса технической воды

Сливаемая с биореактора техническая вода содержит немного органических и неорганических веществ, но в ней нет ни возбудителей болезней, ни яиц или личинок глистов, а также семян сорняков. Поэтому ее можно использовать для полива, а также для разведения составов, используемых для подкормки.

Для реализации всех этих возможностей система, помимо периодически открываемого сливного клапана, должна содержать емкость для технической воды и средства доставки к месту использования.

Хранилище сапропеля

Скапливающийся на дне метантенка сапропель через специальный клапан поступает в хранилище, где постепенно накапливается.

Он является хорошим удобрением, сопоставимым с перегноем, однако менее качественно разрыхляющим почву.

Тем не менее, сапропель эффективно заменяет многие комплексные удобрения, ведь содержит широкий спектр органических и неорганических веществ.

После заполнения хранилище открывают и извлекают из него собранный материал, который затем вносят в почву.

Очистное устройство

Биогаз состоит из метана (50–60%) и других газов, поэтому в неочищенном состоянии обладает малой теплотворной способностью.

Такой очищенный биогаз по своей теплотворной способности сопоставим с природным и сжиженным газом, поэтому его можно использовать в качестве топлива для любых устройств, изначально работающих на указанных видах топлива.

Основной газгольдер

Это оборудование необходимо для сглаживания перепадов давления газа во время подключения или отключения потребителей. Газгольдер изготавливают из стали, благодаря чему он выдерживает давление в десятки или сотни атмосфер.

Вместе с газгольдером работает и насос, закачивающий в него газ под необходимым давлением.

Аппарат сжижения газа и газгольдер для его хранения

Эта установка позволяет запасать газ в те периоды, когда потребление меньше производства. Дело в том, что сжиженный газ занимает гораздо меньше места, поэтому при одинаковом объеме хранилища его можно запасти заметно больше.

Аппарат сжижает газ с помощью охлаждения, благодаря чему он переходит из газообразного в жидкое состояние.

Газгольдер для сжиженного газа изготавливают из высокопрочной стали, а также тщательно утепляют, ведь давление внутри газгольдера зависит не только от количества сжиженного метана, но и от его температуры.

Такой газгольдер позволяет в летние месяцы делать запас сжиженного метана, который зимой можно будет использовать для отопления или других нужд, компенсируя им недостаточную выработку биогаза. Кроме того, сжиженный газ из газгольдера хорошо подходит для заправки автомобилей и иной техники, работающей на таком виде топлива.

Управляющая система

Для обеспечения максимальной выработки биогаза, а также для увеличения доли метана в нем необходимо не только поддерживать оптимальную температуру, но и своевременно выполнять все необходимые действия, то есть:

• подавать субстрат;
• отводить воду;
• удалять сапропель;
• регулировать работу очистной и сжижающей установок.

Кроме того, к ней подключены датчики, отслеживающие состояние и работоспособность всех входящих в нее устройств.