Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома

Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома

Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома

Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома


Представляю вашему вниманию проект биогазовой установки постоянного круглогодичного использования.

В качестве емкости для бродильной установки можно использовать стальную бочку объемом 200 литров в горизонтальном положении. По центру с обоих концов (дно и верх) сверлятся отверстия для установки вала мешалки, которая делается из простой железной трубы с приваренными к ней лопатками (в принципе, можно даже и не варить, а трубу сверлить на сквозь и в эти отверстия вставлять прутья от арматуры с прикрученными к ним лопатками). Вращать мешалку можно вручную или при помощи электропривода.

Для загрузки сырья используется бак с приваренной трубой диаметром 100мм, с задвижкой, которая открывается в момент загрузки сырья в бродильную емкость, после чего закрывается. Суть подготовки сырья заключается в доведении влажности исходного сырья до необходимого уровня - примерно 85 - 90% Для увеличения КПД установки в бункер подготовки сырья можно добавлять энзимы (целлулаза - содержатся в проросшем зерне), а также сахаросодержащие и крахмалосодержащие ингридиенты (сахарная свекла, картофель...) Количество добавки необходимо определять опытным путем или можно купить готовые энзимы.

По истечении определенного времени (не менее 5-7 дней), начинается процесс брожения и газ начинает поступать в систему сбора и хранения биогаза. Начинается этот процесс с прохождения осушительной установки, который представляет собой водный затвор, где биогаз охлаждается, а влага, находящаяся в биогазе конденсируется. По мере наполнения водяного затвора периодически производится удаление лишней влаги через сливной кран.

Далее биогаз через манометр поступает в накопитель - газгольдер, сделанный из автомобильных камер грузового автомобиля. Допустимое давление - не более 5 атмосфер, при превышении которгого срабатывает аварийный клапан и осуществляется сброс лишнего газа.

По истечении одной недели (или чуть больше) возможно удаление готового субстрата через вваренную трубу диаметром 100 мм и одновременная загрузка новой порции сырья через загрузочный люк.

Для круглогодичного использования данной установки рекомендуется ее установка в теплом месте (например, в помещении содержания живности), а также дополнительная термоизоляция (допустим, минераловатной плитой).


Еще немного теории:

Метановые бактерии проявляют свою жизнедеятельность в пределах температуры 0-70ºС. Если температура выше они начинают гибнуть, за исключением нескольких штаммов, которые могут жить при температуре среды до 90ºС. При минусовой температуре они выживают, но прекращают свою жизнедеятельность. Нижнюю границу температуры указывают 3-4ºС.


Зависимость от температуры скорости роста психрофильных, мезофильных и термофильных микроорганизмов.

Влияние температуры ферментатора на активность бактерий - чем выше температура, тем чувствительнее бактерии к ее колебаниям, в первую очередь, если они краткосрочные. Это четко наблюдается при термофильном режиме (свыше 45º С). В то время как в мезофильном режиме (25-45º С) ежедневные колебания в 2-4ºС едва ли имеют влияние на бактерии, то в термофильном режиме такие колебания должны быть не более 1ºС. Одноразовое размещение плохо уплотненного материала (с большим количеством кислорода) или большое количество очень холодного материала, а также остановка работы мешалки на несколько часов (в первую очередь в зимнее время), может вызвать такое изменение температуры на 1ºС. Таким образом поддержание температуры в диапазоне 25-45ºС более простой в воплощении, но в производительности немного уступает термофильному режиму.

Бактерии, для образования своих клеток требуют питательных веществ, витаминов, растворимых соединений азота, минеральных веществ и микроэлементов. Эти вещества в нужном количестве содержатся в жидком и твердом навозе. Достаточное их количество содержится также в сене, кукурузе, остатках пищи, отходах кухни, внутренностях животных, барде и молочных продуктах – все эти продукты могут бродить в чистом виде без добавления других субстратов.

Принципиальным является то, что чем меньше фракции субстрата, тем лучше, так как увеличивается площадь взаимодействия для бактерий и чем более волокнистый субстрат, тем легче и быстрее бактериям разлагать субстрат. Кроме того, его проще перемешивать, смешивать и подогревать без образования плавающей корки или осадка. Измельченное сырье имеет влияние на количество произведенного газа через длительность периода брожения. Чем короче период брожения, тем лучше должен быть измельчен материал.

С целью избежания перекармливания бактерий, лучше всего равномерно подавать субстрат в ферментатор через короткие интервалы времени. Наполнение ферментатора один-два раза в день возможно только для субстратов с высоким буферным эффектом (каковыми являются экскременты животных) или при очень малой загрузке ферментатора, если объем самого ферментатора очень большой.

Быстрое разложение метановыми бактериями возможно только при условии, что образовавшийся биогаз будет сразу же выводиться из субстрата. В субстратах с высокой текучестью (влажностью 85-90%) маленькие пузырьки воздуха поднимаются на поверхность самостоятельно. Если газ не будет выводиться из ферментатора, то в нем может образоваться высокое давление во много бар, которое может даже нанести вред. Перемешивание важно не только во избежание корки и осадка, но и для выведения выработанного газа. Чем гуще субстрат, тем чаще надо его мешать. Скорость выделения биогаза можно значительно ускорить (в 2 - 3 раза), если добавить в резервуар порцию "закваски" из предыдущей партии уже перебродившего сырья.

Чем ниже уровень кислотности (pH), тем выше процент сероводорода (H2S) в субстрате и биогазе и тем выше токсический потенциал. Несмотря на это сера является важным питательным элементом субстрата, поскольку она необходима для образования биомассы бактерий. Оптимальный уровень рН лежит в диапазоне 6,8-8.

Применяя целенаправленно и в ограниченном количестве легко разлагаемые субстраты, каковыми являются отходы зерновых, свежая горчица или сахарная свекла, можно наблюдать эффект быстрого разложения, при котором не образовываются толстые плавающие корки (до 0,5 м). Этот эффект можно объяснить тем, что добавление легкоразлагаемых субстратов приводит к оживлению и увеличению массы бактерий, которая потом сможет лучше и быстрее разложить более тяжелый материал. Искусство составления таких добавок состоит в том, чтобы не преувеличить питание, вызвав таким самым образом переокисление, то есть полностью противоположный эффект.

Загрузка ферментатора до 2кг органического сухого вещества/м³ в день. Время брожения рассчитывается путем деления объема бродильной камеры на ежедневно подаваемое количество субстрата.

Для субстрата в виде жидкого навоза предварительно действуют такие сроки брожения:
• 20 - 25°C - 60 - 80 дней брожения
• 30 - 35°C - 30 - 50 дней брожения
• 45 - 55°C - 15 - 25 дней брожения.

Для энергетических растений время брожения в ферментаторе должно составлять как минимум 42 дня. Субстраты, происходящие из отходов переработки агропромышленности, как правило имеют более короткий период брожения от 20 до 35 дней.

Как узнать, что биогазовая установка хорошо работает? Поскольку производство биогаза протекает в закрытой системе, то возникает зависимость от внешних признаков определения правильности протекания процессов ферментатора. В самом простом случае стабильный и равномерный процесс можно определить по постоянной наполненности газгольдера. Еще одной возможностью для контроля является сравнение количества выработанного биогаза по сравнению с количеством, которое должен был дать субстрат вследствие расчетов. Если соотнести это производство газа с количеством ежедневно подаваемого органического субстрата (oСВ/день), то получим выход биогаза для конкретной установки.

Со стороны субстрата есть только четыре фактора, влияющих на снижение либо очень низкое количество вырабатываемого газа:
1. неправильный состав субстрата (переокисление из-за содержания, как правило, слишком большого количества легко разлагаемого субстрата либо через задержки вызванные азотом, если смесь содержит много азота),
2. слишком большая загрузка ферментатора (перекармливание),
3. слишком мало субстрата (недокармливание)
4. недостаток питательных веществ либо присутствие вредных веществ.

С технической точки зрения, факторами, влияющими на производство газа чаще всего становятся системы подачи, мешалки и температура.

Ниже перечислены мероприятия по поддержке стабильного течения процесса, которые уже упоминались ранее:
• температура субстрата в ферментаторе должна соблюдаться как можно точно и должна регулироваться с помощью термостата
• равномерная подача субстрата
• избегать подачи больших порций холодного субстрата
• изменения состава субстрата производить медленно и пошагово; это же касается и изменения рациона питания животных
• избегать подачи замедляющих развитие веществ в большой концентрации
• достаточно частое и длительное перемешывание; если во время и после перемешивания образовывается слишком большое количество газа, это указывает на недостаточное перемешивание.

Поскольку только метан поставляет энергию из биогаза, целесообразно, для описания качества газа, выхода газа и количества газа все относить к метану, с его нормируемыми показателями. Объем газов зависит от температуры и давления. Высокие температуры приводят к растяжению газа и к уменьшаемому вместе с объемом уровню калорийности и наоборот. Кроме того при возрастании влажности калорийность газа также снижается. Чтобы выход газа можно было сравнить между собой, необходимо их соотносить с нормальным состоянием (температура 0°C, атмосферное давление 1,01325 bar, относительная влажность газа 0%). В целом данные о производстве газа выражают в литрах (л) или м3 метана на кг oрганического сухого вещества (оСВ), это намного точнее и красноречивее нежели данные в м3 биогаза в м3 свежего субстрата.

Содержание метана в биогазе в первую очередь определяется следующими критериями:

• Ведение процесса: в то время как в одноступенчатых биогазовых установка весь процесс анаэробного разложения происходит в одном ферментаторе, одним этапом, и таким образом весь газ выделяется как смесь газов, в двуступенчатых установках, выработанный на 1-ом этапе газ, состоит в большой степени из двуокиси увлерода и других энергетически малоценных газов, выводящихся в окружающую среду. Вырабатываемый на 2-ом этапе газ имеет высокий процент содержания метана, который может составлять и более 80%.

• Состав питательных веществ субстрата. Количество и качество произведенного биогаза зависит от количества внесенных веществ и их состава. Протеины и жиры имеют более высокое содержание метана. Для богатых на углеводы субстратов, как например кукуруза можно рассчитывать на содержание метана в среднем 53%.

• Температура субстрата: на практике оказалось, что при высокой температуре ферментатора выход метана более плохой, чем при низких температурах. Это происходит через различия в растворимости и образованием газовидной двуокиси углеводорода. Чем большее количество C02 перейдет в газовидную форму, тем меньшей будет процентная доля CH4 в биогазе.

Использование стоков для биогазовой установки интересно для многих фермеров, но содержание сухого вещества в стоках как правило ниже 2%, таким образом приходится искать другие субстраты с достаточным содержанием сухого вещества. В таких случаях приходится также отказаться от использования агрессивных моющих и очищающих химических средств.

Навоз скота имеет самые плохие показатели по выходу газа. Крупный рогатый скот, как жвачные животные, благодаря особой флоре желудка, содержащей среди прочих и метановые бактерии, а также длинному кишечному тракту и сильному измельчению легко перевариваемых веществ, потребляет существенное количество серой клетчатки. Этот недостаток навоза скота выравнивается, однако, высоким содержанием сухой субстанции.

Свинья, как и человек, известна своим плохим перевариванием корма, что вызвано однокамерным желудком и коротким кишечником. Поэтому выход газа существенно выше чем у скота из-за того, что навоз содержит множество неразложенных питательных веществ.

Куры, как и все птицы, имеют короткий аппарат переваривания, что обуславливает их малый вес. Переваривание является неполным. В помете содержится еще большое количество разлагаемых субстанций. Поэтому помет дает самый большой выход газа. В первую очередь он настолько богат сухой массой, что, как правило, его необходимо разбавлять водой. Высокое содержание N может вызвать проблемы с биологическим процессом.

С точки зрения выхода газа лучший результат дают субстраты с высокой концентрацией энергии: отходы зерна, свекла и картофель. Выход метана, достигаемый с их помощью может доходить до 350 - 380 л/кг органического сухого субстрата. Кроме этого есть большая группа, состоящая из свежей травы, ботвы свеклы, силоса травы, кукурузы и зерновых растений, выход метана из которых составляет от 270 до 330 л/кг органического сухого субстрата. Самый малый выход газа ниже 200 л/кг органического сухого субстрата имеет солома. Таким образом ее можно сравнить с навозом скота.

Кроме биогаза, результатом процесса метанового брожения сельскохозяйственных отходов является переброженный шлам (метановый эффлюент). Он содержит значительное количество питательных веществ и может быть использован в качестве удобрения и кормовых добавок.

Преимущество метанового брожения состоит в сохранении в органической форме практически всего азота, содержащегося в исходном сырье. Образующиеся при сбраживании гумусные материалы улучшают физические свойства почвы: аэрацию, водоудерживающую и инфильтрационную способность почвы, а также скорость катионного обмена.

Кроме того, метановый эффлюент служит источником энергии и питательных веществ для деятельности полезных бактерий. Это способствует повышению растворимости важных химических питательных веществ, содержащихся в почве и приводит к лучшему усвоению их высшими растениями.

Ценность метанового эффлюента еще и в том, что при перепревании навоз теряет часть нитратов и нитритов, в избытке содержащихся в навозе домашних животных и птиц. В процессе ферментации они сбраживают в аммиак и метан. Содержащиеся в сбраживаемой массе полезные фосфор, калий и азот полностью остаются в биошламе.


Источник: http://d-otshelnik.forum2x2.ru/t328-topic


Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома

Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома

Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома

Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома

Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома

Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома

Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома

Биогаз в 200 литровой бочке схема для дома