Установка для производства биогаза своими руками, рекомендации

Биогазовая установка для частного дома: рекомендации по обустройству самоделки

Рачительный хозяин мечтает о дешевых энергоресурсах, эффективной утилизации отходов и получении удобрений. Домашняя биогазовая установка своими руками – это недорогой способ воплощения мечты в реальность.

Самостоятельная сборка такого оборудования обойдется в разумные деньги, а вырабатываемый газ станет хорошим подспорьем в хозяйстве: его можно использовать для приготовления пищи, отопления дома и других нужд.

Давайте попробуем разобраться в специфике работы этого оборудования, его преимуществах и недостатках. А также в том, возможно ли самостоятельно построить биогазовую установку и будет ли она эффективна.

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.

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.

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.

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.

Преимущества и недостатки системы

Биогазовые установки имеют немало преимуществ, но и недостатков хватает, поэтому перед началом проектирования и строительства следует все взвесить:

• Утилизация отходов. Благодаря биогазовой установке можно получить максимум пользы от мусора, от которого все равно пришлось бы избавляться. Эта утилизация менее опасна для окружающей среды, чем закапывание отходов.
• Возобновляемость сырья. Биомасса – это не уголь и не природный газ, добыча которых истощает запасы ресурсов. При ведении сельского хозяйства сырье появляется постоянно.
• Относительная небольшое количество СО2. При получении газа окружающая среда не загрязняется, а вот при его использовании в атмосферу выделяется небольшое количество двуокиси углерода. Оно не опасно и не способно критично изменить экологию, т.к. его поглощают растения в процессе роста.
• Умеренное выделение серы. При сгорании биогаза в атмосферу попадает небольшое количество серы. Это негативное явление, однако его масштабы познаются в сравнении: при сжигании природного газа загрязнение окружающей среды окислами серы гораздо больше.
• Стабильная работа. Производство биогаза более стабильно, чем работа солнечных батарей или ветряков. Если энергией солнца и ветра нельзя управлять, то биогазовые установки зависят от деятельности человека.
• Можно использовать несколько установок. Газ – это всегда риски. Чтобы снизить потенциальный ущерб в случае аварии, можно рассредоточить по участку несколько биогазовых установок. Если правильно спроектировать и собрать систему из нескольких ферментаторов, она будет работать стабильнее, чем один крупный биореактор.
• Выгоды для сельского хозяйства. Для получения биомассы высаживают некоторые виды растений. Можно выбрать такие, которые улучшают состояние грунта. Например, сорго снижает эрозию почвы, улучшает ее качество.

У биогаза есть и недостатки. Хотя это относительно чистое топливо, оно все же загрязняет атмосферу. Также могут возникать проблемы с поставками растительной биомассы.

Безответственные владельцы установок нередко заготавливают ее так, что истощают землю и нарушают экологический баланс.

Расчет рентабельности установки

В качестве сырья для производства биогаза обычно используют коровий навоз. Одна взрослая корова может дать его столько, чтобы обеспечить 1.5 м.куб. топлива; свинья – 0.2 м.куб.; курица или кроль (в зависимости от массы тела) – 0.01-0.02 м.куб. Чтобы понять, много это или мало, можно сравнить с более привычными видами ресурсов.

Установка для производства биогаза в частном доме

Согласно статистике, половина частных домовладений в России не газифицировано, а даже если трубопровод проходит по улице, подключиться к нему стоит дорого. Поэтому приходится рассматривать альтернативные источники, такие как установка для производства биогаза. Устройство решает сразу несколько проблем – выдает дешевый энергоресурс, утилизирует отходы и дает удобрения.

Как работает установка для производства биогаза

Биогаз – это экологически чистое топливо, добываемое путем брожения биологических материалов. За процесс отвечают образующиеся бактерии, которые в итоге дают метан (больше 60%) и углекислый газ (около 30%). Остальное в разной степени представлено водородом, аммиаком и сероводородом.

Задумываться о производстве биогаза следует только при постоянном доступе к большому количеству биоматериала, в частности навоза.

Сама установка для производства биогаза состоит из:

• приемника отходов;
• насоса, который качает отходы в биореактор;
• биореактора, где происходит сам процесс брожения (там же устройство для перемешивания компоста);
• теплого контура, который будет подогревать биомассу;
• контейнера для удобрений, которые по специальной трубке выходят из реактора;
• фильтр и компрессор, которые подсоединяются ко второй трубке, ведущей из реактора в хранилище;
• газовое хранилище, где будет скапливаться метан.

В промышленных масштабах полученный метан дополнительно проходит несколько стадий очистки, а удобрения минерализуются.

Преимущества и недостатки

Как можно заметить, установки для производства биогаза даже при должной сырьевой базе большого распространения не получают. Во многом это связано с недостатками данного способа получения газа.

К положительным сторонам можно отнести:

• автономность;
• можно изготовить самостоятельно;
• решается вопрос утилизации отходов;
• получение качественных удобрений;
• выработка экологически чистого топлива;
• стабильнее, чем солнечная и ветровая энергия.

То есть, для частного хозяйства производство биогаза в домашних условиях решает сразу несколько проблем. Появляется источник для обогрева жилья и нагрева еды, нет нужды тратиться на утилизацию отходов и больше не нужно закупать удобрения. А при должных инвестициях, можно даже продавать излишки соседям.

Тем не менее недостатки достаточно серьезные:

• долгий процесс брожения (от 10 дней);
• дороговизна профессионального оборудования (будет окупаться в течение 10-12 лет);
• для постоянного получения топлива нужно делать несколько установок (для обогрева дома на 50 кв. м. необходима установка минимум на 5 куб. м.);
• необходимость большого количества материала растительного или животного происхождения;
• не всегда получаемый газ будет приемлемого качества (в хорошем топливе должно быть не меньше 60% метана, а лучше 80%, чего не всегда можно достичь в домашних условиях).

Стоит оговориться, что в Германии, где все больше отдают предпочтение возобновляемым источникам, в биогазовую энергетику инвестируют серьезные деньги. На территории страны действует уже более 2200 производств биогаза.

Как сделать установку самостоятельно

Итак, если положительные стороны перевешивают отрицательные, можно приступить к сборке биогазовой установки для частного дома своими руками. Чтобы понять принесет ли устройство реальную пользу, можно попробовать с небольшой конструкции. Она обеспечит топливом, например, обычную кухонную газовую печку. Так как, чем больше будет установка, тем дороже она обойдется.

Стоит оговориться, что одна установка, из-за особенностей брожения не может обеспечить постоянное наличие газа. Поэтому многие фермеры делают две и загружают их биоматериалом поочередно.

Добывать биогаз своими руками можно с помощью следующих материалов:

• две 100 литровые бочки;
• ПВХ-трубы двух диаметров, например, 20 и 40 мм, тройники, уголки;
• газовые шланги;
• переходники с металла на пластик;
• две камеры от грузовой машины;
• переходники под ниппель;
• запорная арматура;
• водяной фильтр;
• ведро с водой;

Примечательность подобной системы в том, что со временем бочек можно добавлять сколько угодно. Но пока можно обойтись одной или двумя.

Самостоятельная сборка установки

Итак, порядок действий, следующий:

1. Берем две бочки. Их обязательно нужно хорошо вымыть и высушить. А еще лучше простерилизовать.
2. Далее спаиваем из труб меньшего диаметра систему, которую потом накрутим на выходное отверстие бочки, как на картинке. В нее должен войти переходник с металлической резьбы, запорная арматура и переходник под газовый шланг. Тоже самое проделываем со второй бочкой.
3. Следом берем тройной переходник для газовых шланг, соединяем две бочки и пускаем длинную шлангу к фильтру, в котором будет растворяться часть углекислого газа.
4. От фильтра пускаем трубы вниз, а потом вверх с переходом на больший диаметр. В нижней точке делаем выходную трубу с запорной арматурой. В этой системе будет удаляться сероводород и конденсат.
5. От трубы большего диаметра снова ставим переходник на меньший и пускаем магистраль, откуда будут идти три шланги.
6. Для первой шланги напаиваем тройник и переходник под газовый шланг. Эту шлангу нужно подключить к газовым приборам, например, к печке.
7. Так как печка не будет постоянно гореть, нужно предусмотреть хранилище для вырабатываемого газа. Этим хранилищем как раз выступают камеры. Их можно заменить на любую пластиковую емкость, но на первое время достаточно и их. Точно также, как со шлангом под печку, под каждую камеру напаивается тройник (для последней нужен только уголок, или тройник с заглушкой) и переходник под шланг.
8. На шланг одевается переходник, как на обычном насосе, и подсоединяется к ниппелям.

Все, конструкция собрана. Остается только заполнить бочки конденсатом и ждать две недели, пока бактерии не начнут вырабатывать метан.

Несколько рекомендаций

Еще одна немаловажная вещь. На фото видно, как шланг от третьей бочки находится в воде. Дело в том, что первую неделю с компоста будет выделяться только углекислый газ. В системе он не нужен, поэтому он будет выходить в воду. Кстати, некоторые фермеры пускают углекислый газ в теплицы, для лучшего роста растений.

Что бы понять, что пора подсоединить бочку к системе нужно вытащить шланг и поднести к нему зажигалку. Беспокоиться не стоит. Так как биогаз не находится под высоким давлением никакого взрыва не случится. К тому же в конечном продукте все равно будет содержаться до 50% углекислоты, которая не горит. Если от зажигалки с трубки начнет выступать пламя, значит биогаз уже начал вырабатываться и можно подключаться.

Сами бочки лучше заполнять только на 70% объема. Процессу брожения нужно пространство, в котором будут образовываться летучие соединения и элементарно пузыриться, и булькать.

Еще один нюанс. Биогаз быстрее вырабатывается от продуктов животноводства. Соответственно шланг в воде можно проверять уже через неделю. Если биогаз будет производиться из растительных продуктов, то процесс выработки метана может затянуться и на месяц.

Установка для производства биогаза своими руками — видео

Домашняя биогазовая установка своими руками в закладки 10

Биогаз представляет собой смесь газов, которые образуются в процессе разложения органических веществ анаэробными бактериями. Биогаз легко воспламеняем, при горении образует чистое пламя, поэтому вполне может применяться не только для приготовления пищи, но и для двигателей внутреннего сгорания (например, для производства электричества).

Достоинства биогазовой установки в домашних условиях:
– можно легко получить биогаз в домашних условиях без применения дорогостоящего оборудования;
– отличная альтернативная энергия для тех, чье жилье находится вдалеке от цивилизации, или для тех, кто желает быть независимым от государства;
– доступное сырье (навоз, кухонные отходы, измельченная растительность и т.д.);
– забота об окружающей среде, поскольку в процессе разложения органических веществ в природе, газ попадается в атмосферу, что влечет за собой парниковый эффект, а в данном случае биогаз будет сжигаться, получая при этом CO2;
– получение удобрений, как побочный продукт биогазовой установки.

Но помимо достоинств, у биогазовой установки есть свои недостатки:
– бактерии работают при температуре 18-40 градусов, поэтому получить биогаз можно летом. В случае если утеплить биогазовую установку и оснастить подогревом, то можно получить биогаз и в весеннее-осенний период, но затраты на утепление и подогрев, могут перечеркнуть полученную выгоду
– необходимо постоянно вносить новое сырье, а следовательно сливать удобрения.

Для изготовления биогазовой установки своими руками нам понадобится:
1. Две бочки на 200л
2. Бочка на 30-60л, либо большое пластиковое ведро
3. Пластиковые канализационные трубы
4. Газовый шланг
5. Кран

Для наглядности приведу схему домашней биогазовой установки

Принцип действия биогазовой установки. В реактор загружается сырье (навоз, кухонные отходы, измельченная растительность и т.д.) и вода. Биогазовая установка заработает не сразу, а спустя несколько дней, когда количество анаэробных бактерий увеличится до максимума.

В процессе жизнедеятельности анаэробных бактерий выделяется биогаз, который будет собираться в верхней точке бочки (в данном месте должен располагаться кран). Из реактора по газовому шлангу биогаз попадает в коллектор.

Коллектор представляет собой бочку на 200л с водой, и перевернутое в ней ведро для сбора газа, а также для создания давления необходимого для работы газовой печи. По мере поступления газа, ведро будет всплывать. Если количество биогаза будет больше, чем сможет в себя вместить пластиковое ведро, то газ будет просто напросто выходить наружу через воду.

Для изготовления реактора понадобится герметичная бочка на 200л. В верхней части бочки делаем несколько отверстий и устанавливаем:
– Пластиковую трубу для заливки сырья. На конце трубы необходимо установить переход на большую трубу (своеобразная лейка, для удобства заливки сырья)
– Пластиковую трубу для слива удобрений. Поскольку биогазовая установка это не вечный двигатель, и необходимо постоянно вносить сырье. При внесении нового сырья, излишки (уже переработанное сырье – удобрения), будут выходить через сливную трубу.
– Кран в самой верхней точке бочки для сбора биогаза.

При изготовлении реактора, очень важно, чтобы все соединения были герметичны, иначе под возникшим давлением, газ может просачиваться наружу. Сливная труба должна быть расположена ниже уровня установки газового крана. Сливная и заливная труба, когда не используются, должны быть плотно заглушены.

Для изготовления коллектора понадобится пластиковая бочка на 200 л без крышки. В бочку наливаем 3/4 воды и устанавливаем другую бочку, вверх дном, меньшую по объему. В дне бочки меньшего объема врезаем штуцер для подключения шланга от реактора, и кран для подключения шланга идущего к газовой печи.

Для заливки сырья, открываем впускное и сливное отверстие и заливаем сырье. Лучше всего использовать навоз, разбавленный в воде. Воду лучше всего использовать дождевую либо отстоянную, чтобы содержание хлора из водопровода не уменьшили колонии бактерий. Кроме того, если вы используете кухонные отходы, не допускайте попадания моющих средств, яичной скорлупы, костей, чешуи от лука, поскольку они могут повлиять на работу биогазовой установки в худшую сторону.

Сам по себе биогаз имеет весьма неприятный запах, но при горении запаха никакого нет. Если сжигать газ без смешивания с воздухом, то получим пламя желтого цвета с копотью, который легко закоптит дно кастрюли.

Если биогаз смешать с воздухом, а потом поджечь, то получим чистое пламя синего цвета без копоти. Так, например, в заводских газовых печах, в инструкции написано, что при переходе с магистрального газа на баллонный и обратно, необходимо менять жиклеры (которые отличаются диаметром отверстия), иначе конфорка будет коптить. Как вариант, можно использовать лабораторную горелка Бунзена.

Если лабораторной горелки у вас нет в наличии, то ее легко изготовить из отрезка трубы, просверлив у основания отверстия. Таким образом, газ, проходя по трубе, будет смешиваться с воздухом, и на выходе трубки получим смешанный газ.

В качестве жиклеров можно поэкспериментировать с кусочками деревяшек, заточив их под карандаш и просверлив в них отверстия разного диаметра. Таким образом, можно получить оптимальный размер факела.

Для эксперимента, в качестве печи использовалась старая барбекюшница, в дне которой было вырезано отверстие и установлена горелка Бунзена. А впоследствии, барбекюшница была заменена на одноконфорочную печь.

Для создания давления газа, на коллектор (малую бочку для сбора газа) устанавливается груз. Например, если установить груз 5 кг, то 1 литр воды можно вскипятить за 15мин. Если установить груз 10 кг, то 1 литр воды закипит через 10мин.

Подводя итоги, необходимо отметить, что самодельная биогазовая установка производит биогаза на 30 минут работы горелки в сутки, в случае если сырьем является навоз. Если же в качестве сырья использовать кухонные остатки, то производительность составляет всего 15 мин в сутки.

Выделяемого газа не так уж и много, но согласитесь, что и биогазовая установка не так уж и велика. Поэтому если вы желаете увеличить количество получаемого газа, вам необходимо будет увеличить объемы реактора и коллектора.

Размеры коллектора можно и не увеличивать, в случае если вы своевременно будете перекачивать биогаз в другую емкость (например, в баллон). Наиболее просто, это можно сделать при помощи компрессора от холодильника, у которого есть один вход и один выход. Вход подключаем к коллектору, а выход к баллону.

Компрессор можно оснастить автоматикой, например, когда коллектор заполнен газом, бочка поднялась, замкнула контакты, тем самым включила компрессор. А компрессор, в свою очередь выключился, когда бочка опустилась до минимального уровня.

Реактор биогазовой установки необходимо изготавливать из пластика, но, ни в коем случае из металла, поскольку из-за окислительных процессов металл быстро поржавеет. Как вариант, можно использовать пластиковые бочки больших объемов (например, еврокуб). А чтобы большие объемы бочек не занимали много места во дворе, их можно закопать.

Источники:

http://sovet-ingenera.com/eco-energy/bio-fuel/biogazovaya-ustanovka-svoimi-rukami.html
http://glav-dacha.ru/ustanovka-dlya-proizvodstva-biogaza/
http://rukami.boltai.com/topics/domashnyaya-biogazovaya-ustanovka-svoimi-rukami/