Что такое биогаз, как его производят и используют?

Дом и сад

Что такое биогаз, как его производят и используют?

Производство биогаза из биомассы обладает потенциалом в качестве альтернативного источника энергии, который потенциально богат ресурсами биомассы. Результаты показывают, что биогазовая технология должна поощряться, инвестироваться, внедряться и демонстрироваться. Она особенно актуальна в отдаленных сельских районах.

Содержание

Перспективы использования биогаза

Для широкого спектра органических веществ из сельского хозяйства, пищевых продуктов кормовой промышленности анаэробное сбраживание является превосходной альтернативой компостированию, поскольку оно является производителем чистой энергии.

Для справки! Биогаз – это смесь метана и углекислого газа, которая создается во время анаэробного сбраживания и служит высокоэнергетическим возобновляемым топливом.

Это топливо можно использовать в качестве замены ископаемого топлива. При максимальном использовании экономичного энергоснабжения, широко внедряются:

  1. Двигатели, работающие на биогазе;
  2. Установки по переработке биогаза.

Внедрение таких устройств повсеместно улучшает управление отходами, снижает уровень загрязненности окружающей среды.

Биогаз – это общий термин, обозначающий газы, образующиеся в результате разложения органического материала. По мере разрушения материала образуется метан (СН4).

Из чего получают биогаз?

К источникам относятся свалки, очистные сооружения и анаэробные реакторы.

Свалки и очистные сооружения выделяют биогаз из разлагающихся отходов. На сегодняшний день индустрия отходов сосредоточилась на контроле этих выбросов в окружающую среду и в некоторых случаях на использовании этого потенциального источника топлива для питания газовых турбин, тем самым вырабатывая электроэнергию.

Основными компонентами свалочного газа являются:

  • метан (СН4);
  • диоксид углерода (СО2);
  • азот (N2).

Состав биогаза по средней концентрации:

Другими компонентами в газе являются кислород (O2), водяной пар и следовые количества широкого ряда неметановых органических соединений (НМОК).

Как получается биогаз из отходов?

Биогаз образуется в результате анаэробной ферментации органических материалов, которая обычно происходит в больших резервуарах. Они называются анаэробными реакторами, исключают атмосферный кислород.

В качестве продукта метаболизма участвующих метаногенов и ацидогенных бактерий предпосылками для производства биогаза являются:

  • недостаток кислорода;
  • значение рН от 6,5 до 7,5;
  • постоянная температура 35-45°С (мезофильная) или 45-55 ° С (термофильные).

Период переваривания или период удержания обычно составляет от 10 до 30 дней, в зависимости от используемого типа переваривания. Анаэробные системы сегодня работают в основном в мезофильном диапазоне температур.

Этапы производства биогаза из отходов

Процесс производства биогаза делится на четыре этапа:

  1. Подготовка исходного материала;
  2. Переработка отходов (ферментация), состоящее из гидролиза, ацетогенеза, ацидогенеза и метаногенеза;
  3. Преобразование биогаза в возобновляемую электроэнергию и полезное тепло с помощью газовых двигателей;
  4. Постобработка дигестата.

Первоначально сырье для варочных котлов поступает в первичную яму или резервуар для хранения жидкости. Предварительная обработка является важным фактором при использовании анаэробных реакторов для пищевых отходов.

Установка для получения биогаза использует различные технологии, которые могут включать:

  • измельчающие установки;
  • шаровые мельницы;
  • технологию удаления металла;
  • превращение в пульпу.

Отсюда он загружается в варочный котел различными способами в зависимости от состава отходов. В резервуарах для сбраживания используется ряд биологических процессов для производства биогаза из отходов:

  1. Гидролиз – это процесс, при котором органический материал растворяется в перерабатываемой жидкости;
  2. Затем он проходит промежуточные стадии ацидогенеза и ацетогенеза, которые создают молекулы-предшественники для метаногенеза;
  3. Метаногены питаются этими прекурсорами и производят метан в виде клеточных отходов.

Биогаз, содержащий этот биологически полученный метан, содержится и улавливается в резервуаре для хранения газа, который расположен отдельно от основного варочного котла или, альтернативно, может образовывать его крышу.

Резервуар для хранения газа выступает в качестве буфера, чтобы уравновесить колебания в производстве газа в варочных котлах. Биогаз затем преобразуется в возобновляемую энергию в форме электричества и тепла посредством когенерации.

Биогаз может содержать высокие уровни воды (влажности) и серы в зависимости от исходного сырья варочного котла. Разработчики биогазовых установок должны учитывать возможность загрязнения газа при проектировании своих установок.

Использованные источники: yandex.by

Получение биогаза

Биогаз — это возобновляемое и экологически чистое топливо, изготовленное из 100% местного сырья, которое подходит для различных областей применения, включая топливо для автомобильного транспорта и промышленного использования. Влияние производства биогаза на круговую экономику еще более усиливается за счет органических питательных веществ, извлекаемых в процессе производства.

Получение биогаза осуществляется из широкого спектра сырья. Наибольшую роль в процессе производства биогаза играют микробы, питающиеся биомассой.

Сбраживание, осуществляемое микроорганизмами, приводит к образованию метана, который можно использовать локально или преобразовывать в биогаз, эквивалентный по качеству природному газу, что позволяет транспортировать биогаз на большие расстояния.

Этапы получения биогаза

Получение биогаза происходит с использованием устоявшейся технологии, включающей несколько этапов:

  1. Биологические отходы измельчают на более мелкие кусочки и суспендируют, чтобы подготовить их к процессу анаэробного сбраживания. Суспендирование означает добавление жидкости в биоотходы для облегчения обработки.
  2. Микробам нужны теплые условия, поэтому биоотходы нагреваются примерно до 37 °C.
  3. Фактическое производство биогаза происходит посредством анаэробного сбраживания в больших резервуарах в течение примерно трех недель.
  4. На заключительной стадии, газ очищается путем удаления примесей и углекислого газа.

После этого биогаз готов к использованию предприятиями и потребителями, например, в сжиженном виде или с последующей закачкой в сеть газопроводов

Характеристики и свойства биогаза

Биогаз, полученный в процессе сбраживания, состоит в среднем из:

  • 50-80% метана
  • 15-45% углекислого газа
  • 5% другие газы (в основном водород и азот)

Превращение разнообразных материалов в газ

Получение биогаза начинается с прибытия сырья на биогазовую установку. Можно использовать разнообразные виды как твердого, так и шлакоподобного сырья.

Материалы, пригодные для получения биогаза, включают в себя:

  • биоразлагаемые отходы предприятий и промышленных объектов, такие как излишки лактозы от производства безлактозных молочных продуктов;
  • испорченные продукты из магазинов
  • биоотходы, произведенные потребителями
  • шлам от очистных сооружени
  • навоз и полевая биомасса от сельского хозяйства

Материал обычно доставляется в приемную яму биогазовой установки на грузовике или транспортном средстве для утилизации отходов.

Доставка твердых веществ, таких как биоотходы, далее будет подвержена дроблению, чтобы сделать консистенцию как можно более равномерной. В этот момент вода, содержащая питательные вещества, полученные на следующей стадии производственного процесса, также смешивается с исходным сырьем, чтобы снизить содержание твердого вещества примерно до одной десятой от общего объема.

Это также происходит, когда от смеси отделяются нежелательные не биоразлагаемые отходы, такие как упаковочная пластмасса устаревших пищевых отходов из магазинов. Эти отходы доставляются на очистные сооружения, где они используются для выработки тепла и электроэнергии. Биомасса, прошедшая через суспензию, объединяется с биомассой, подаваемой в виде суспензии на биогазовую установку, и перекачивается в резервуар предварительного варочного котла, где ферменты, выделяемые бактериями, расщепляют биомассу до еще более тонкой консистенции.

Затем биомасса санируется перед поступлением в собственно биогазовый реактор (варочный котел). При дезинфекции любые вредные бактерии, обнаруженные в материале, удаляются путем нагревания смеси до температуры выше 70 °C в течение одного часа. После дезинфекции масса закачивается в главный реактор, где получается биогаз. Дезинфекция позволяет использовать продукт удобрения в сельском хозяйстве.

Превращение микробов биомассы в газ

В биогазовом реакторе начинается микробиологическое действие, и биомасса вступает в постепенный процесс ферментации.

На практике это означает, что микробы питаются органическими веществами, такими как белки, углеводы и липиды, и их переваривание превращает их в метан и углекислый газ.

Большая часть органического вещества распадается на биогаз — смесь метана и углекислого газа — примерно за три недели. Биогаз собирается в сферическом газовом держателе сверху биогазовых реакторов.

Дигестат используется в качестве удобрения или садовой почвы

Остаточные твердые вещества и жидкости, образующиеся при получении биогаза, называются дигестатом. Дигестатпоступает в реактор после варочного котла и оттуда далее в резервуары для хранения. Дигестаты хорошо подходят для таких применений, как удобрение полей.

Также Дигестаты могут быть центрифугированы для разделения твердой и жидкой частей.

Твердые дигестаты используются, например, в качестве удобрений, в сельском хозяйстве или в озеленении, а также могут превращаться в садовую почву в процессе созревания с использованием компостирования.

Дигестаты центрифугируют для получения достаточного количества технологической воды для суспендирования биологических отходов в начале процесса. Это помогает сократить использование чистой воды. Центрифугированная жидкость богата питательными веществами, в частности азотом, которые могут быть дополнительно отделены с помощью таких методов, как технология отгонки, и использованы в качестве удобрений или источников питательных веществ в промышленных процессах.

Чистый биогаз помогает двигаться к низкоуглеродистому обществу

Газ уже был бы готов к нескольким применениям прямо из держателя газа биогазовой установки. Однако перед впрыском в сеть газопроводов или в качестве топлива для транспортных средств он все равно будет подвергаться очистке.

В этом процессе модернизации газ фильтруется и подается в колонны, где он очищается каскадной водой при очень определенных давлении и температуре. Вода эффективно поглощает содержащиеся в газе соединения углекислого газа и серы.

Биогаз также может быть очищен с использованием других методов, таких как пропускание через фильтры с активированным углем для удаления примесей.

Конечный модернизированный биогаз, закачиваемый в газовую сеть, составляет не менее 95% и обычно около 98% метана. Модернизированный биогаз все еще содержит пару процентов углекислого газа, поскольку его дальнейшее отделение от метана неэффективно с экономической точки зрения, не говоря уже о целесообразности использования газа. Биогаз тщательно высушивают перед впрыском в газовую сеть, чтобы предотвратить конденсацию в зимних отрицательных условиях.

Полученный биогаз может быть использован для таких целей, как заправка муниципальных транспортных средств для утилизации отходов, городских автобусов или частных автомобилей. В то же время газ служит доказательством тех практических действий, которые ведут нас к низкоуглеродному обществу будущего.

Решения для активной дегазации полигонов ТБО

Использованные источники: conveco.ru

Как добыть биогаз в домашних условиях

Вопрос получения метана интересен тем владельцам частных хозяйств, кто занимается разведением птицы или свиней, а также держит крупнорогатый скот. Как правило, в таких хозяйствах вырабатывается значительное количество органических отходов жизнедеятельности животных, они-то и могут принести немалую пользу, став источником дешевого топлива. Цель данного материала – рассказать, как добыть биогаз в домашних условиях, используя эти самые отходы.

Общие сведения о биогазе

Получаемый из различного навоза и птичьего помета домашний биогаз большей частью состоит из метана. Там его от 50 до 80% в зависимости от того, чьи отходы жизнедеятельности использовались для производства. Того самого метана, что горит в наших плитах и котлах, и за который мы платим порой немалые деньги согласно показаниям счетчика.

Чтобы дать представление о количестве горючего, что теоретически можно добыть при содержании животных дома или на даче, представим таблицу с данными о выходе биогаза и содержании в нем чистого метана:

Как можно понять из таблицы, для эффективного производства газа из коровьего навоза и силосных отходов понадобится довольно большое количество сырья. Выгоднее добывать горючее из навоза свиней и помета индюков.

Оставшаяся доля веществ (25—45%), из которых состоит домашний биогаз, приходится на углекислый газ (до 43%) и сероводород (1%). Также в составе горючего присутствует азот, аммиак и кислород, но в незначительных количествах. Кстати, именно благодаря выделению сероводорода и аммиака навозная куча издает такой знакомый «приятный» запах. Что касается энергетического содержания, то 1 м3 метана теоретически может выделить при сжигании до 25 МДж (6.95 кВт) тепловой энергии. Удельная теплота сгорания биогаза зависит от доли метана в его составе.

Для справки. На практике проверено, что для обогрева утепленного дома, находящегося в средней полосе, потребно около 45 м3 биологического горючего на 1 м2 площади за отопительный сезон.

Природой устроено так, что биогаз из навоза образуется самопроизвольно и независимо от того, хотим его получать или нет. Навозная куча перегнивает в течение года – полутора, просто находясь на открытом воздухе и даже при отрицательной температуре. Все это время она выделяет биогаз, но только в небольших количествах, поскольку процесс растянут во времени. Причиной служат сотни видов микроорганизмов, находящихся в экскрементах животных. То есть, для начала газовыделения ничего не нужно, оно будет происходить самостоятельно. А вот для оптимизации процесса и его ускорения потребуется специальное оборудование, о чем пойдет речь далее.

Технология получения биогаза

Суть эффективного производства — ускорение природного процесса разложения органического сырья. Для этого находящимся в нем бактериям необходимо создать наилучшие условия для размножения и переработки отходов. И первое условие – поместить сырье в закрытую емкость – реактор, иначе — генератор биогаза. Отходы измельчаются и перемешиваются в реакторе с расчетным количеством чистой воды до получения исходного субстрата.

Примечание. Чистая вода необходима для того, чтобы в субстрат не попали вещества, пагубно влияющие на жизнедеятельность бактерий. Как следствие, процесс брожения может сильно замедлиться.

Использованные источники: yandex.by

Биогаз и биогазовые установки

Газ широко применяется как для промышленности, в том числе и химической (например, сырье для получения пластмасс) так и в быту. В бытовых условиях газ используют для отопления жилых частных и многоквартирных домов, приготовления пищи, нагревания воды, как топливо для машин и т.д.

В экологическом отношении газ один из самых чистых видов топлива. Если сравнить с другими видами топлива наименьшее количество выбросов вредных веществ.

Но если мы говорим о газе то автоматически подразумеваем природный газ добываемый из земных недр.

Как то однажды я на ткнулся в газете на статью в которой рассказывалось как один дед собрал не хитрую установку и получает газ из навоза. Меня эта тема очень заинтересовала. И я хотел бы рассказать об этой альтернативе природному газу – это биогаз. Я считаю, что эта тема довольно интересна и полезна простым людям и особенно фермерам.

На подворье любого крестьянского хозяйства можно использовать не только энергию ветра, солнца, но и биогаза.

Биогаз — газообразное топливо, продукт анаэробного микробиологического разложения органических веществ. Технология получения газа экологически чистый, безотходный способ переработки, утилизации и обеззараживания разнообразных органических отходов растительного и животного происхождения.

Сырьем для получения биогаза является обыкновенный навоз, листья, трава, в общем, любой органический мусор: ботва, пищевые отходы, опавшие листья.

Получаемый газ — метан это результат жизнедеятельности метановых бактерий. Из метана — его еще называют болотным или рудничным газом на 90-98 % состоит природный газ, который используется в быту.

Установка для получения газа очень проста в изготовлении. Нам нужна основная емкость, ее можно сварить самому либо использовать какую — то уже готовую это может быть все что угодно. По бокам емкости нужно установить теплоизоляцию, для использования установки в холодное время года. Сверху делаем пару люков. От одного из них присоединяем трубки для отвода газа. Для интенсивного процесса брожения и выделения газа, смесь нужно периодически перемешивать. Поэтому нужно установить приспособление для перемешивания. Далее газ нужно собрать и складировать либо использовать по назначению. Для сбора газа можно использовать обычную автомобильную камеру, а далее если имеется компрессор сжимать и закачивать в баллоны.

Принцип работы довольно прост: через один люк загружается навоз. Внутри происходит разложение этой биомассы специальными метановыми бактериями. Чтобы процесс проходил интенсивнее, содержимое нужно перемешивать и желательно подогревать. Для обогрева можно установить внутри трубки по которым должна циркулировать горячая вода. Метан выделившийся в результатом жизнедеятельности бактерий по трубкам попадает в автомобильные камеры, а когда его накапливается достаточное количество, при помощи компрессора сжимаем и закачиваем в баллоны.

В теплую погоду или при использовании искусственного подогрева установка может давать достаточно большое количество газа, около 8 м 3 /сут.

Так же газ возможно получать из бытовых отходов со свалок, но проблемой являются химикаты используемые в быту.

Метановые бактерии находятся в кишечники животных и, следовательно, в навозе. Но для того чтобы они начали работать нужно ограничить их взаимодействие с кислородом, так как он угнетает их жизнедеятельность. Именно поэтому нужно создавать специальные установки, чтобы бактерии не контактировали с воздухом.

В получаемом биогазе концентрация метана немногониже чем вприродном, следовательно при е го сжигании он будет давать немного меньше тепла. При сжигании 1 м 3 природного газа выделяется 7-7,5 Гкал, то при биогаза — 6-6.5 Гкал.

Этот газ подходит как для отопления (у нас еще есть общие сведения об отоплении на сайте) так и для использования в бытовых плитах. Себестоимость биогаза низкая, а в некоторых случаях вообще практически равна нулю, если все сделано из подручных материалов и вы держите, например корову.

Отходы от производства газа- это биогумус — органическое удобрении в котором в процессе гниения без доступа кислорода перегнивает все от семян сорняков, а остаются только полезные микроэлементы необходимые растениям.

За границей даже есть методы создания искусственных месторождений газа. Выглядит это следующим образом. Поскольку большая доля в выбрасываемом бытовом мусоре это органика, которая может гнить и давать биогаз. Чтобы газ начал выделятся нужно лишить органику взаимодействия своздухом. Поэтому отходы закатывают слоями, а верхний слой делают из газоводонепроницаемого материала, например глины. Потом бурят скважины и добывают газ как из природных месторождений. И одновременно решается несколько проблем, это утилизация отходов и получение энергии.

При каких условиях получается биогаз?

Условия получения и энергетическая ценность биогаза

Для того что бы собрать малогабаритную установку необходимо знать из какого сырья и по какой технологии можно получить биогаз.

Газ получается в процессе разложения (ферментации) органических веществ без доступа воздуха (анаэробный процесс): помет домашних животных, солома, ботва, опавшие листья и др. органические отходы, образующиеся в индивидуальном хозяйстве. Отсюда следует, что биогаз можно получать из любых хозяйственно бытовых отходов которые могут разлагаться и бродить в жидком или влажном состоянии.

Процесс разложения (ферментации) проходит в две фазы:

  1. Разложение биомассы (гидротация);
  2. Газификация ( выделение биогаза).

Эти процессы происходят в ферментаторе (анаэробной биогазовой установке).

Ил полученный после разложения в биогазовых установках, повышает плодородие почв и урожайность повышается 10-50%. Таким образом, получается ценнейшее удобрение.

Биогаз состоит из смеси газов:

  • метан-55-75%;
  • углекислый газ-23-33%;
  • сероводород-7%.

Метановое брожение — это сложный процесс брожения органических веществ — бактериальный процесс. Главное условие протекания этого процесса, наличие тепла.

В процессе разложения биомассы образуется тепло, которого достаточно для протекания процесса, что бы сохранить это тепло ферментатор необходимо теплоизолировать. При понижении температуры в ферментаторе снижается интенсивность газовыделения, так как микробиологические процессы в органической массе замедляются. Поэтому надежная теплоизоляция биогазовой установки (биоферментатора) одно из наиболее важных условий ее нормальной работы. При загрузке навоза в ферменттатор необходимо смешивать с горячей водой с температурой 35-40 о С. Это поможет обеспечить необходимый режим его работы.

При догрузке потери тепла нужно сводить к минимумуИнженерная помощь по биогазу

Для лучшего обогрева ферментатора можно использовать «тепличный эффекта». Для этого над куполом устанавливают деревянный или легкий металлический каркас и покрывают полиэтиленовой пленкой. Наилучшие результаты достигаются при температуре сырья, которое сбраживается 30-32°С и влажности 90-95 %. В районах средней и северной полосы часть получаемого газа необходимо расходовать в холодные периоды года на дополнительный подогрев сбраживаемой массы, что усложняет конструкцию биогазовых установок.

Установки несложно соорудить в индивидуальных хозяйствах в виде специальных ферментаторов для сбраживания биомассы. Основным органическим сырьем для загрузки в ферментатор является навоз.

Актауская школьница усовершенствовала технологию получения биогаза

При первой загрузке навоза КРС процесс ферментации должен быть не менее 20 сут, свиного не менее 30 сут. Газа получить можно больше при загрузке смеси из различных компонентов по сравнению с загрузкой, например навоза КРС.

Например, смесь навоза КРС и птичьего помета при переработке дает до 70% метана в биогазе.

После того как процесс сбраживания стабилизировался, нужно загружать сырье каждый день не более 10% от количества перерабатываемой в ферментаторе массы.

Технологические аспекты получения биогаза при совместном сбраживании органических отходов

Рекомендуемая влажность сырья летом 92-95 %, зимой — 88-90 %.

При ферментации помимо производства газа происходит обеззараживание органических веществ. Органические отходы избавляются от патогенной микрофлоры, дезодорация выделяемых неприятных запахов.

Образующийся ил нужно периодически выгружать из ферментатора, его используют как удобрение.

При первом наполнении биогазовой установки отбираемый газ не горит, это происходит, потому что первый полученный газ содержит большое количество углекислого газа, около 60%. Поэтому его необходимо выпустить в атмосферу, и через 1-3 дня работа биогазовой установки стабилизируется.

Таблица №1- количество газа получаемого получаемого за сутки при ферментации экскриментов одного животного

Использованные источники: yandex.by

Технология получения биогаза

Биогаз это один из ярких примеров того, как из отходов можно получить золото. Побочные продукты хозяйственной деятельности, после переработки превращаются в экологически чистое газообразное топливо. Данный цикл утилизации отходов позволяет построить замкнутое производство, на основе фермерского предприятия или городского очистительного сооружения.

Как получить биогаз

Для того чтобы получить биогаз, понадобиться специальное устройство: биогазовая установка. Она представляет собой комплекс инженерных сооружений, который состоит из агрегатов и емкостей, предназначенных для хранения и подготовки сырья, непосредственно самого производства биогаза, а также его сбора и очистки, выделения таких побочных продуктов переработки как сухая часть, которая используется для получения высококачественных минеральных удобрений и воды. Для получения электроэнергии биогазовая установка может быть совмещена с мини газотурбинным или другим типом генератора. Для получения не только электро, но и дополнительно тепловой энергии, биогазовый завод комплектуется когенерационными установками.

Технология получения биогаза

Поучение биогаза происходит в специальных, корозионностойких цилиндрических герметичных цистернах, также их называют ферментерами. В таких емкостях протекает процесс брожения. Но до того как попасть в ферментер, сырье загружается в емкость приемник. Тут оно смешивается с водой до однородного состояния, с помощью специального насоса. Далее из емкости приемника в ферментеры вводится уже подготовленный сырьевой материал. Надо заметить, что процесс перемешивания при этом не останавливается и продолжается до тех пор, пока в емкости приемнике ничего не останется. После ее опустошения насос автоматически останавливается. И вот, процесс ферментации запущен, начинает выделяться биогаз, который по специальным трубам поступает в газгольдер, размещенный неподалеку.

Биореактор располагается в отдельно стоящем быстровозводимом здании, это вынужденная необходимость обусловлена требованиями норм безопасности и тем, что производство биогаза нуждается в поддержании постоянной, относительно высокой температуры в 30 – 50 С°. Технология получения биогаза требует периодического перемешивания смеси ферментируемых веществ. Это препятствует их расслоению и остановке процесса брожения. Также не помешает измельчить крупные куски в сырье, приготовленном для ферментации. Большие комки замедляют скорость выделения метана тормозя тем самым техпроцесс. Работа профессиональных биогазовых установок, которые мы предлагаем, регулируется автоматикой, и уход даже за несколькими станциями средних размеров, не требует штата более чем в два чеовека.

Сырье, из которого получают биогаз

Сырьем для производства биогаза могут служить как органическая составляющая твердых бытовых отходов, так и сточные воды, а также жидкие и твердые отходы сельскохозяйственного производства.

Качество сырья зависит от множества факторов, начиная с его влажности, заканчивая объемом получаемого биогаза на единицу ферментируемого вещества. Так, к примеру, разные типы, к примеру, навоза, имеют разный выход биогаза на килограмм вещества с не одинаковым содержанием в нем метана. Самый большой выход биогаза и самый высокий процент в нем метана имеет свекольная ботва, именно поэтому получение топлива на свекольно-сахарных заводах наиболее эффективно.

В зависимости от типа ферментируемого сырья меняется и вариант исполнения установки для получения биогаза. Так, если используется сухое или твердое сырье, его механически загружают в шнековый транспортер, который поставляет продукт брожения в реактор. Если в качестве продукта для ферментации используются стоковые воды или навоз, то сырье может попадать в емкости самотеком, откуда с помощью насосов, по мере надобности, перекачивается в биореактор. Иногда сырье требует дополнительной очистки и гидролиза, в таком случае система получения биогаза будет включать в себя два соединенных вместе биореактора.

Получаемый биогаз может сжигаться для обогрева промышленных теплиц, фермерских хозяйств и т.д.

Биогазовая установка, заказанная у нас, и оборудованная дополнительными модулями делает процесс получения метана из биогаза практически полностью безотходным. Специальная система очистки может отделять от метана углекислый газ, который также является ценным промышленным продуктом. Сырье, оставшееся после ферментации, идет на производство экологически чистых минеральных удобрений, а если биогазовая установка связана с когенерационным устройством, кроме тепла, из метана можно добывать экологически чистое электричество.

Использованные источники: yandex.by

Технология производства биогаза

Данная технология построена по принципу сообщающихся сосудов, см. рисунок 1.

Проект по основам предпринимательства — новая технология производства биогаза

Правая сторона рис. 1 показывает, что сосуды U1 и U2 находиться в равновесии. Левая часть рис. 1 показывает что на сосуд U2 (правый сосуд) иметься некоторое давление, субстрат давит сверху в сосуде U1 (Левый сосуд). Это давление создаётся биогазом естественным путем.

Это технология смешивания называется Power Of Nature (Сила Природы) или PON. Варочный Котел (Биореактор) Bert PON защищен патентом. Смешивание PON не требует электропитания и технического обслуживания.

Технология Bert

Bert предлагает уникальную запатентованную технологию известную во всем мире и имеющую множество наград , которая оптимизирована для жидкого брожения и небольших Биогазовых заводов. Конструкция Биореактора позволяет полученным газам смешивать субстраты автоматически и непрерывно.

Технология Bert использует минимальное количество движущихся частей и позволяет работать с минимальным количеством времени (15-30 минут в день), снижая затраты на техническое обслуживание. Все компоненты Биогазового завода стандартизированы, следовательно, сервис и обслуживание просты и легки в понимание.

Пример схематичной работы мобильного завода Bert Mobile 60-15 (базовая комплектация)

Bert Mobile 60-15 — состоит из 40-футовый контейнер (Биореактор) и 20-футовый технического контейнера. Оба контейнера соединены друг с другом. Bert Mobile запитывется от емкости в которой биомасса подготавливается перед подачей в Биореактор (в идеале коровьей или свиной суспензии) и существующей системе хранения навоза / лагуне. Шламовый насос должен быть подключен к яме для сбора свежего шлама (дигестат).

Насос будет перекачивать биомассу в Биореактор. Переваренный материал будет автоматически поступать в существующую емкость для хранения дигестата (лагуну). Произведенная электроэнергия будет потреблена локально, а имеющийся излишек может быть продан в электрическую сеть.

Тепло от ТЭС будет использоваться для поддержания температуры Биореактора около 40 ° C. Также Биогаз будет очищен, чтобы обеспечить длительный срок службы газового генератора

В зависимости от субстратов производительность данного Биогазового завода в кВт/ч может варьироваться от 5 кВт/ч до максимальных 15 кВт/ч, что составляет 42.500 кВт/ч – 127.500 кВт/ч в год.

Как Швеция превращает свои отходы в золото

Цель состоит в том, чтобы производить необходимое количество энергии, чтобы быть самодостаточным. Конечная мощность кВт/ч должна быть оптимизирована для каждой подложки. Дигестат-прекрасное удобрение и не пахнет! Весь процесс будет выполняться полностью автоматически.

Пример схематичной работы по классической технологии Bert

1. Животноводческая ферма;
2. Навозная жижа собирается в яме для приема навоза;
3. Навозная жижа течет под действием силы тяжести от п.2 к п.3. Это место, где субстрат хорошо перемешивается и подготавливается для подачи в Биореактор;
4. Насос автоматически подает подготовленное сырье из п 3. в Биореактор п.4. Загрузка сырья происходит каждые два часа. Бетонный реактор Bert смешивает субстрат автоматически, работая по технологии PON;
5. Во время процесса брожение в Биореакторе начинается выделение биогаза. Накопленный в газовом мешке (газгольдере) биогаз осушается и перекачивается в электрогенератор для сжигания;
6. Сброженный материал, дигестат с помощью насоса поступает в существующее хранилище жидкого навоза (лагуна). Дигестат не пахнет! Так работают более 140 биогазовых установок Bert!

Использованные источники: bioenergy.by

Биогазовые станции: как они устроены и зачем нужны

Больше десяти лет назад в Белгородской области с разницей в полгода запустились две биогазовые станции, названные в честь расположенных по соседству сёл — «Байцуры» и «Лучки». Хотя сама технология по получению энергии и тепла при переработке органических веществ в мире известна давно, в России случаи её применения до сих пор остаются единичными.

В рамках экспедиции по регионам страны климатическая команда российского отделения Гринпис встретилась с главными инженерами станций «Байцуры» Алексеем Щербаковым и «Лучки» Ильёй Мейлахом и узнала о работе биогазовых установок и их пользе для экологии.

Что такое биогаз?

Эволюция биогазовых систем (Evolution of Biogas Systems)

Газ, который образуется при разложении органики в процессе метанового брожения. Биогаз можно произвести из любой органики, но чаще всего это отходы животноводческих комплексов и предприятий пищевой промышленности, например, сахарных комбинатов. Его можно производить в любом регионе страны и использовать в качестве средства дополнительной энергии как в крупных городах, так и в небольших отдалённых населённых пунктах.

С помощью биогазовой установки — специального устройства по переработке органики — получают не только биогаз, который в дальнейшем можно использовать для выработки электричества и тепла, но и биоудобрения, которые не увеличивают содержание нитратов в почве и положительно влияют на урожайность. Таким образом, любой органический продукт, взятый в качестве сырья, получает возможность вторичного использования.

Как работает биогазовая станция?

В природе цикл разложения занимает в среднем от полугода до года — в зависимости от вида органики. На биогазовой установке этот процесс сокращается до шестидесяти суток. Сначала сырьё поступает в реактор. Для этого есть два пути: биомасса откачивается из контейнера, куда она попадает через сток, протянутый, например, от фермы. Этот способ подходит, если сырьё находится в жидкой форме. Так, например, устроена биостанция «Байцуры». Она изначально проектировалась под свиноферму, расположенную по соседству — буквально в 50 метрах. Стоки из этого комплекса сначала попадают в большую сборную ёмкость, а потом, по трубопроводу, проложенному под землёй, всё стекает в резервуар предварительного сбора.

Для материалов используют специальный загрузчик. Такую технологию применяют и в самой первой крупной биогазовой станции в России — «Лучки».

После того, как масса попала в ферментатор, начинается первая стадия сбраживания. В этой ёмкости обитают метанообразующие бактерии, которые питаются поступающей органикой. Здесь, благодаря вращающейся лопасти, колонии бактерий равномерно распределяются по «еде». Далее образовавшийся в ферментаторе биогаз собирается в специальный резервуар — газгольдер. В течение этого процесса газ проходит несколько этапов очистки, в том числе от сероводорода. В конце этой цепочки он сжимается компрессором, попадает в цилиндры газопоршневого двигателя, который и выдаёт электроэнергию в сеть. Количество биогаза зависит от состава субстратов и содержащихся в них органических веществ.

А что с удобрениями?

Перебродившая биомасса попадает в лагуны — временные хранилища, откуда фермеры могут забрать её, чтобы использовать в качестве готового и безопасного органического удобрения для полей. Чтобы фермерам потом было легче извлекать субстанцию из лагуны, необходим ещё один этап — сепаратор, который стоит на выходе из ёмкости, разделяет всё на жидкую и твёрдую фракции.

Энергетический потенциал биогазовой станции

По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), в ведущих странах мира к 2040 году потребление биотоплива увеличится трёхкратно. Но для России это всё ещё остаётся довольно диковинным методом выработки энергии. На территории страны работает всего несколько полноценных биогазовых установок. Одна только белгородская станция «Лучки» способна вырабатывать 29 млн киловатт-часов электроэнергии — этого уже достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией около шести тысяч домовладений.

«При запуске станция имела установочную мощность 2,4 мегаватта, тогда она могла перерабатывать порядка 60 тысяч тонн отходов в год. Спустя время нам удалось увеличить установленную мощность биогазовой установки за счёт собственных разработок, строительства лабораторной биогазовой установки, в которой мы проводили эксперименты, изучали разные виды сырья и самые эффективные комбинации из них, – пояснил главный инженер станции Илья Мейлах. – Как только научились лучше ухаживать за бактериями, так в бродильных резервуарах стали получать больший объём газа, а, следовательно, и электроэнергии».

Потенциал такого способа энергогенерации в России огромен — ежегодно миллионы тонн органических отходов везут на мусорные полигоны. Вместо того, чтобы приносить пользу, они разлагаются, выделяя метан и другие опасные для человека соединения вроде сероводорода. 

Плюсы и минусы технологии

Мусорные полигоны и свалки в России занимают порядка 40 тысяч квадратных километров — это сопоставимо с площадью небольшого государства. Биогазовые станции, перерабатывающие органику в газ и удобрения, могли бы отчасти решить эту проблему.

ДЕНЬГИ С НАВОЗА. КАК ПРОИЗВОДЯТ БИОГАЗ. В ПОИСКАХ СОВЕРШЕНСТВА

Сейчас в «Лучках», по словам главного инженера Ильи Мейлаха, перерабатывают около 1% органических отходов, которые оказываются на территории Белгородской области. «Для переработки всех отходов нужно строить ещё десятки станций на территории региона. Тогда и можно будет говорить о каком-то существенном минимизировании экологического ущерба», — считает Мейлах.

Биогазовая станция непрерывно вырабатывает электроэнергию и тепло вне зависимости от погодных условий, работа станции регулируется автоматикой. Но есть и минусы, считает инженер станции «Байцуры» Алексей Щербаков, так как технология импортная, то все запчасти приходится покупать из-за границы. «Это у нас новинка, а в Германии, например, давно существуют целые кластеры промышленности, выпускающие специально оборудование для таких объектов. Есть учебные заведения, которые готовят персонал для таких объектов, и давно отработанная нормативная база, где всё чётко прописано — кто, кому, за что и сколько должен», — пояснил Щербаков.

Ещё одним минусом инженеры биостанций называют логистику. Чем ближе станция к объекту, тем дешевле и доступнее будет сырьё для выработки биогаза. Сейчас доставку удалось наладить с ближайших производств. Но если возникают проблемы с поставкой, объекту приходится заказывать материалы у поставщиков, которые находятся ещё дальше.

У биогазовой энергетики есть естественное ограничение: зависимость от количества органических отходов. Если биогазовые станции не будут получать необходимого количества отходов, им придётся выращивать растительное сырьё (например, силос) для обеспечения бесперебойной работы. Таким образом, сельскохозяйственные земли, которые можно использовать для производства продуктов питания, будут заняты для создания сырья для станций. Это нерациональное использование земельных ресурсов (подобное уже происходит в Германии, стране-лидере по биоэнергетике). Однако для России, где биоэнергетическая отрасль находится на начальном этапе, эта проблема пока неактуальна, но её стоит учитывать при дальнейшем развитии биогазовой отрасли.

Долгая окупаемость биогазовой станции — от пяти до семи лет — и несовершенство законодательной базы, которая должна регулировать работу подобных объектов, ещё одна причина, которая отпугивает инвесторов от вложений в такие проекты. Однако и в этом направлении уже сделаны первые шаги, а ведь именно они всегда самые страшные.

Новые экспедиции для популяризации зелёной энергетики, работа с учёными и экспертами, возможны только при вашей поддержке. Только вместе мы сможем добиться изменений.

Вы находитесь на странице, адап­ти­ро­ван­ной для быстрой загрузки

Использованные источники: yandex.by

Что такое биогаз, как его получают и в чем его преимущества

Удорожание и планомерное сокращение исчерпаемых природных запасов углеводородов заставляет всё чаще задумываться о производстве и использовании альтернативных способов топлива. Одним из наиболее популярных, на сегодняшний день, является так называемый биогаз, получаемый из органических отходов.

Что такое биогаз и в чем его преимущества

Биогаз – смесь 55–75% метана, 25–45% углекислого газа и небольшого количества водорода, сероводорода и других газов, полученная в результате жизнедеятельности бактерий при разложении биомассы. Основной полезной составляющей данного био топлива является метан, при сжигании которого выделяется 20–25 МДж энергии, примерно столько же, сколько при сгорании 1,5 кг угля.

Основное достоинство биогаза в том, что получают его из органического мусора. Таким образом, решаются сразу две задачи: утилизация пищевых отходов и получение сравнительно недорогого и энергоемкого топлива. Образующиеся при производстве биогаза отходы также идут в дело – их используют в качестве удобрений. Ещё одно преимущество такого подхода – экономия природных ресурсов и сокращение выделения вредных свалочных газов в атмосферу.

Технология получения биогаза

На сегодняшний день известно более 60 различных технологий получения биогаза, различающихся видами и соотношением используемых компонентов, а также схемой переработки и конструкцией оборудования. В основе же так или иначе лежит процесс, суть которого заключается в последовательном разложении биомассы тремя группами бактерий – гидролизными, кислотообразующими и метанообразующими.

Основным элементом любой биогазовой установки является реактор – герметичная емкость, в которой происходит вышеописанный процесс. При этом в результате реакции в верхней части резервуара образуется биогаз, из которого в дальнейшем выделяют метан, а в нижней скапливается отработанная масса, пригодная для использования в качестве удобрения.

Для того, чтобы процесс образования биогаза происходил успешно и эффективно, необходимы определенные условия. В частности необходимо поддерживать температуру в емкости не менее 30 С. Масса в нем должна постоянно перемешиваться, а удаляемая отработанная часть своевременно замещаться новыми отходами. Немаловажное значение имеет и состав поступающей на переработку биомассы.

Какие отходы используются для получения биогаза

Соотношение веществ в составе биомассы напрямую влияет на количество и скорость образующегося биогаза, а также содержание в нем метана. Наилучший эффект достигается при сочетании фекальных осадков, пищевых и растительных отходов сельскохозяйственной и деревообрабатывающей промышленности. Однако простейшую установку для изготовления биогаза вполне можно изготовить и использовать в частном доме или на даче. Так называемые семейные биогазовые установки активно используют в Индии, Непале, Вьетнаме и других странах. По сути, они являются более современным вариантом компостных ям, в которые складируются образующиеся в домашнем хозяйстве в результате жизнедеятельности домашнего скота и людей отходы.

В Европе биогаз производят в промышленных масштабах. Такую возможность обеспечивает создание соответствующей инфраструктуры на аграрных предприятиях и очистных сооружениях. Лидером в этой области является Дания, здесь биотопливо обеспечивает 18% от всех энергозатрат. Биогазом отапливают более половины европейских птицеферм, где они производится, а в Швейцарии его используют в качестве топлива для более чем 10% общественного транспорта.

В России биогазовые установки пока используются недостаточно активно, хотя ресурсов для производства биотоплива предостаточно: ежегодно в стране образуется до 300 миллионов тонн органических отходов. Их переработка потенциально позволяет произвести около 90 миллиардов кубометров биогаза.

В то же время кое-где в нашей стране уже взяли эту идею на вооружение. Так, в Курьяновских очистных сооружениях весь выделяемый из сточных вод осадок сбраживается в метантенках при температуре 53 С, что позволяет получать биогаз с содержанием метана до 65%. Это топливо используется на местных мини-ТЭЦ. Таким образом, чтобы поспособствовать увеличению количества производимого в РФ биотоплива, москвичам необязательно собирать свою установку – достаточно утилизировать максимум органического мусора через канализацию, установив дома измельчитель пищевых отходов.

Использованные источники: yandex.by

Биогазовая установка своими руками (115 фото): описание пошаговой технологии изготовления установки для производства биогаза

Получить бесплатный газ для приготовления пищи, обогрева жилища и использования в его личных целях можно при помощи биогазовой установки.

Данная конструкция работает на основе биологических отходов, которые помещают в специальный резервуар с герметичной крышкой. В процессе брожения выделяется смесь на основе метана и других газов. Она в ходе горения обладает хорошей теплоотдачей.

Как сделать простейшую биогазовую установку? Какие инструменты и материалы понадобятся для рабочего процесса? Все ответы на эти вопросы вы найдёте в нашем руководстве по созданию необычной конструкции.

Содержимое обзора

Как появляется биогаз

Принцип работы биогазовой установки заключается в получении горючей субстанции из органических остатков. Газ выделяется при медленном брожении биологических продуктов: навоза, сухой листвы, ботвы, соломы. В результате образуется химическая реакция, в ходе которой получают гидролизные, кислотные и метанообразующие организмы. Они в процессе своей деятельности выделяют горючую жидкость. Согласно научным данным в её составе отмечают большой объём метана.

По эксплуатационным свойствам он ничем не уступает природному газу, который предназначается для бытового и промышленного использования. Биогаз относят к экологически чистому топливу. Способы его получения не наносят вреда для окружающей среды.

Для его производства применяют биоотходы, которые подвергаются ежедневной утилизации. Продукты для брожения помещается в специальный герметичный реактор, где происходят следующие изменения:

  • В течение нескольких недель биологические отходы подвергаются процессу брожения. Бактерии постепенно разрушают органическую структуру;
  • В процессе жизнедеятельности анаэробных бактерий образуется смесь из горючих газов. Она состоит из метана, углекислого и других видов газов. Помимо этого в минимальных количествах выделяется сероводород, который опасен для живых организмов. При вдыхании небольшого объёма опасной смеси проявляются признаки отравления и интоксикации;
  • После этого смесь из горючих газов подвергается очищению. Объём жидкости направляется в газгольдер. Здесь она будет храниться длительное время;
  • Готовый газ можно применять для бытовых и промышленных назначений. Его можно применять для отопления помещений, приготовления пищи;
  • Полностью разложившиеся биологические остатки важно вовремя удалять из биореактора. Поставки сырья и продукты брожения используют для удобрения полей и огородов.

Применение биогазовой установки для дома рентабельно в том случае, если рядом находится животноводческая ферма. Таким образом для пополнения герметичной емкости будет организован необходимый объём биологических материалов.

По подсчетам специалистов из 1 кубического метра органического субстрата можно образовать 90 кубических метров горючей жидкости.

Для регулярного производства биологического газа рекомендуют соорудить несколько конструкций биореакторов, в которые будут укладывать органические ферментаторы с небольшой разницей. Таким образом удаётся организовать бесперебойную подачу органического горючего к бытовым приборам и системе отопления.

В чём преимущества и недостатки такой системы

Современные модели биогазовых установок имеют достаточно преимуществ. Профессиональные эксперты выделяют несколько существенных недостатков подобных сооружений для домашнего использования. Перед началом сооружения такого оборудования необходимо взвесить все плюсы и минусы.

Положительные качества заключается в следующем:

  • Быстрая утилизация органических отходов. Устройство биогазовой установки позволяет извлечь качественный продукт от ненужного мусора, который необходимо вовремя утилизировать. Органическая ферментация в биореакторе не опасна для природных ресурсов;
  • Безотходное производство. Органические элементы не истощают запасы окружающей среды. Остатки перебродившей биомассы можно использовать в качестве хорошего удобрения;
  • При брожении выделяется небольшое количество углекислого газа. Он никак не влияет на состояние окружающей среды. Производные CO2 не изменяют экологию;
  • Минимальное количество серы при использовании. В процессе горения биогаз выделяет малое количество производных серы в отличие от природного газа, при горении которого выделяется 40% токсических соединений;
  • Бесперебойная подача топлива. Учёные утверждают, что по эксплуатационным качествам солнечные батареи уступают в работоспособности данной конструкции. На самом деле управлять солнечной и ветряной энергией практически невозможно. Объёмы биогаза напрямую зависят от жизнедеятельности человека;
  • Возможность использования нескольких конструкций одновременно. При правильном проектировании и сборке удаётся создать уникальное оборудование по добыче бесплатного газа;
  • Хорошая финансовая выгода. Регулярная выработка энергетического сырья не потребует больших затрат. Источником ферментации может стать абсолютно любой мусор на основе органического сырья.

К тому же регулярное употребление биологического газа позволяет существенно сэкономить финансовые затраты на отопление жилища в холодное время года.

Создание биогазовой установки своими руками

Предлагаем ознакомится с этапами создания простейшей конструкции для получения биогаза в домашних условиях.

Для этого нам понадобится:

  • Герметичная емкость. Для этого воспользуемся пластиковым контейнером, объём которого будет равен 100-150 л;
  • Два крана. Специалисты рекомендуют использовать шаровые краны для газопровода;
  • Тройник;
  • Резиновая или силиконовая трубка. Данная деталь будет служить в качестве газопровода;
  • Обжимные хомуты для плотной фиксации деталей;
  • Резиновая камера от грузового транспорта;
  • Пластиковый уголок с трубой.

Этапы создание конструкции состоят из следующих действий:

  1. Делаем небольшое отверстие в пластиковой крышке контейнера. После этого аккуратно фиксируем небольшой штуцер. Места фиксации необходимо загерметизировать жидкими гвоздями или двухкомпонентным клеевым составом.
  2. В одной из боковых частей по такому же принципу фиксируем угловой фитинг. В него вставляем трубку, которая должна достать до днища емкости.
  3. Шланг и угловой фитинг фиксируем герметиком.
  4. На штуцере крепим шланг. Закрепить детали поможет обжимной хомут.
  5. На обратной стороне трубки крепим шаровой кран. Он позволяет контролировать подачу биологического газа в ходе его выработки.
  6. Недалеко от крана подключаем тройник. Один конец металлического крепежа будет крепиться к другому шаровому крану, а на другом будут присутствовать приборы потребления.
  7. Здесь же необходимо закрепить резиновую камеру. Она будет использоваться в качестве дополнительного накопителя. Предварительно из резиновой основы необходимо удалить весь лишний воздух. На фото самодельной биогазовой установки представлено готовое изделие.
  8. После этого можно приступать к заправке биореактора. В этом случае нам понадобятся любые отходы на основе органических соединений.

Для начала можно воспользоваться несколькими килограммами овощных очисток, испорченных фруктов и просроченных продуктов.

Увеличить скорость ферментации поможет небольшое количество животного навоза. После погружения компонентов ферментации ёмкость заливают водой. Примерно через 7-10 дней внутри емкости начнётся образовываться горючая субстанция.

Использованные источники: yandex.by

Оцените статью