Як виробляють біогаз

 

Що таке біогаз?

Останнім часом все більшу увагу привертають нетрадиційні з технічної точки зору джерела енергії: сонячне випромінювання, морські припливи та хвилі і багато іншого. Деякі з них, наприклад, вітер — знаходили широке застосування і в минулому, а сьогодні переживають друге народження. Одним із забутих видів сировини є біогаз, який використовувався ще в Стародавньому Китаї і знову «відкритий» у наш час.

Що ж таке біогаз? Цим терміном позначають газоподібний продукт, одержуваний в результаті анаеробної, тобто відбувається без доступу повітря, ферментації (перепревания) органічних речовин різного походження. У будь-якому селянському господарстві протягом року збирається значна кількість гною, бадилля рослин, різних відходів. Зазвичай після розкладання їх використовують як органічне добриво. Однак мало хто знає, яку кількість біогазу і тепла виділяється при ферментації. А адже ця енергія теж може послужити хорошу службу сільським жителям.

Біогаз — суміш газів. Його основні компоненти: метан (CH4 — 55-70% н вуглекислий газ (СО2] — 28-43%, також в дуже малих кількостях інші гази, наприклад сірководень [H2S].

У середньому 1 кг органічної речовини, біологічно розкладені на 70%, виробляє 0,18 кг метану, 0,32 кг вуглекислого газу, 0,2 кг води м 0,3 кг нерозкладного залишку.

ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ВИРОБНИЦТВО БІОГАЗУ

Оскільки розкладання органічних відходів відбувається за рахунок діяльності певних типів бактерій, істотний вплив на нього робить навколишнє середовище. Так, кількість виробленого газу в значній мірі залежить від температури: чим тепліше, тим вище швидкість і ступінь ферментації органічної сировини. Саме тому, мабуть, перші установки для отримання біогазу з’явилися у країнах з теплим кліматом. Однак застосування надійної теплоізоляції, а іноді і підігрітої води дозволяє освоїти будівництво генераторів біогазу в районах, де температура взимку опускається до -20°. Існують певні вимоги і до сировини: воно повинно бути відповідним для розвитку бактерій, містити біологічно розкладаються органічну речовину і в більшій кількості воду (90-94%). Бажано, щоб середа була нейтральною і без речовин, що заважають дії бактерій: наприклад, мила, пральних порошків, антибіотиків.

Для отримання біогазу можна використовувати рослинні та господарські відходи, гній, стічні води і т. п. В процесі ферментації рідина в резервуарі має тенденцію до поділу на три фракції. Верхня кірка, утворена з великих частинок, захоплюється піднімаються бульбашками газу .через деякий час може стати досить твердою і буде заважати виділення біогазу. У середній частині ферментатора накопичується рідина, а нижня, грязеобразная фракція випадає в осад.

Бактерії найбільш активні в середній зоні. Тому вміст резервуара необхідно періодично перемішувати — хоча б один раз у добу, а бажано — до шести разів. Перемішування може здійснюватися з допомогою механічних пристосувань, гідравлічними засобами (рециркуляція під дією насоса;, під натиском пневматичної системи (часткова рециркуляція біогазу) або з допомогою різних методів самоперемішування.

УСТАНОВКИ ДЛЯ ОТРИМАННЯ БІОГАЗУ

У Румунії генератори біогазу отримали широке розповсюдження. Одна з перших індивідуальних установок була введена в експлуатацію ще в грудні 1982 року. З тих пір вона успішно забезпечує газом три сусідні сім’ї, що мають кожна по звичайній газовій плиті з трьома конфорками і духовкою.

Ферментатор знаходиться в ямі діаметром близько 4 м і глибиною 2 м (об’єм приблизно 25 м3), викладеної зсередини покрівельним залізом, звареним двічі: спочатку електричної зварюванням, а потім, для надійності, газової. Для антикорозійного захисту внутрішня поверхня резервуара вкрита смолою. Зовні верхньої кромки ферментатора зроблена кільцева канавка з бетону глибиною приблизно 1 м, виконує функцію гідрозатвори; в цій канавці, заповненої водою, наноситься вертикальна частина дзвону, який закриває резервуар. Дзвін висотою близько 2,5 м — з листової двохміліметрової сталі. У верхній його частині і збирається газ.

Автор цього проекту вибрав варіант збирання газу на відміну від інших установок за допомогою труби, що знаходиться всередині ферментатора і має три підземних відгалуження — до трьох господарствам. Крім того, вода в канавці гідрозатвори проточна, що запобігає зледенінню а зимовий час.

Ферментатор завантажується приблизно 12 м3 свіжого гною, поверх якого виливається коров’яча сеча (без додавання води). Генератор починає працювати через 7 днів після наповнення.

Схожу компонування має ще одна установка (рис. Б). Її ферментатор зроблений в ямі, має квадратний поперечний переріз розмірами 2х2 і глибиною приблизно 2,5 м. Яма облицьована залізобетонними плитами товщиною 10-12 см, обштукатурена цементом і покрита для герметичності смопой. Канавка гідрозатвори глибиною близько 50 см також бетонна, дзвін зварений з покрівельного заліза і може на чотирьох «вушках» вільно ковзати по чотирьох вертикальних напрямних, встановленим на бетонному резервуарі. Висота дзвони приблизно 3 м, з яких 0,5 м занурене в канавку.

При першому наповненні у ферментатор було завантажено 8 м3 свіжого коров’ячого гною, а зверху залито приблизно 400 л коров’ячої сечі. Через 7-10 днів установка вже повністю забезпечувала власників газом.

Аналогічну конструкцію має і генератор біогазу, розрахований на прийом 6 м3 змішаного гною (від корів, овець і свиней). Цього виявилося достатньо, щоб забезпечити нормальну роботу газової плити з трьома конфорками і духовкою.

Ще одна установка відрізняється цікавою конструктивною деталлю: поряд з ферментатори укладені приєднані до нього за допомогою Т-подібного шланга три великі тракторні омеры, сполучені між собою рис. 2). У нічний час, коли біогаз не використовується та накопичується під дзвоном, виникає небезпека, що останній-за надлишкового тиску перекинеться. Гумовий резервуар случит додатковою ємністю. Ферментатора розміром 2х2х1,5 м цілком достатньо для роботи двох пальників, а при збільшенні корисного об’єму установки до 1 м3 можна отримати кількість біогазу, достатня і для обігріву житла. Особливість цього варіанту установки — пристрій дзвони діаметром 138 см і висотою 150 см з прогумованого полотна, що застосовується для виготовлення надувних човнів. Ферментатор являє собою металевий резервуар 140Х300 см і має обсяг 4,7 м3. Дзвін вводиться в знаходиться в ферментаторі гній на глибину не менше 30 см для забезпечення гідравлічного заслону виходу біогазу в атмосферу. У верхній частині розбухає резервуара передбачений кран, з’єднаний зі шлангом; по ньому газ надходить до газової плити з трьома конфорками і колонки для нагрівання води. Щоб забезпечити оптимальні умови для роботи ферментатора, гній змішується з гарячою водою. Найкращі результати установка показала при вологості сировини 90% і температурі 30-35°.

Для обігріву ферментатора використовується і ефект теплиці. Над ємністю споруджується металевий каркас, який покривають поліетиленовою плівкою: при несприятливих погодних умовах вона зберігає тепло і дозволяє помітно прискорити процес розкладання сировини.

У Румунії генератори біогазу використовуються і в державних або кооперативних господарствах. Ось один з них. Він має два ферментатора ємністю по 200 м3, закритих каркасом з поліетиленовою плівкою. Взимку гній обігрівається гарячою водою. Продуктивність установки “становить 300-480 м3 газу в день. Такої кількості цілком вистачає для забезпечення всіх потреб місцевого агропромислового комплексу.