Сучасне суспільство все частіше намагається застосовувати альтернативні джерела електричної енергії, це допомагає справлятися з проблемою ресурсозбереження у світі, а також дозволяє мінімізувати витрати на той чи інший вид робіт. Для досягнення своїх цілей людина пристосувалася застосовувати енергію природних стихій: води, вітру, ґрунту, сонця, і на додаток використовувати нестандартні види палива, які легко замінюють традиційні.

Біогазова установка для будинку дозволить вам самотужки отримувати джерело виробленої енергії - біогаз. Дане паливо знайде своє застосування у звичайному житті будь-якої людини. Розберемося, в чому основні переваги такої конструкції, з якою метою вона може експлуатуватися, і як зробити найпростішу біогазову установку своїми руками.

Галузь застосування

Навіщо ж застосовується такий пристрій? Для виробництва екологічного палива, біогазу, яке може застосовуватися і у фермерському господарстві, і у побуті, і на підприємствах.

Біогаз може застосовуватися для вироблення тепла, електроенергії як автомобільного палива. Комплектація і наповнення установки має безліч варіацій виконання, залежно від необхідної для кожного конкретного випадку потужності, виду первинної сировини, що використовується і одержуваного кінцевого продукту. У мережі інтернет можна вивчити різні фото біогазових установок, що відрізняються один від одного тими чи іншими параметрами.

Принцип роботи біогазової установки гранично зрозумілий, тому її застосування можна завжди і скрізь. Головний фактор, що впливає на необхідність та доцільність облаштування агрегату на певному місці – забезпеченість достатнім для роботи обсягом органічної сировини, яка знадобиться у процесі.

Як працює

Щоб зрозуміти принцип дії, необхідно розібратися з пристроєм біогазової установки. Стандартний агрегат включає такі вузли, частини і деталі:

• ємність для первинної органічної сировини;
• подрібнювачі занадто великого матеріалу (різні міксери, млина), що дозволяють отримати більш дрібні фракції сировини;
• газгольдер - ємність, в якій накопичується біогаз, що виробляється;
• резервуар, ємність, реактор, де здійснюється процес вироблення палива;
• трубки, якими первинна сировина доставляється в резервуар виробництва біопалива;
• система, що дозволяє передати біогаз із резервуару в газгольдер та на наступні етапи переробки;
• автоматизовані системи, система безпеки та контролю над здійснюваним процесом.

Щоб докладніше ознайомитися з пристроєм агрегату, можна вивчити схеми та креслення біогазових установок, на яких буде відображено всі складові та комплектуючі обладнання.

Принцип дії базується на бродінні та подальшому розкладанні початкової сировини (у вигляді якої можуть виступати різні сільськогосподарські або виробничі відходи, наприклад, гній, продукти лісопереробки) у біореакторі установки. Цей процес відбувається під впливом спеціальних бактерій.

За підсумками здійснюваних у резервуарі процесів виробляється біогаз, що складається з метану, сірководню, CO2, аміаку, N і т.д.

Основні етапи процесів, що протікають у пристрої:

• надходження органічної сировини до ємності;
• подрібнення та подальше транспортування завантажених відходів у реактор, одночасний підігрів біомаси;
• початок процесу розкладання у герметичному біореакторі, ідеальна температура для його роботи: + 40 градусів за Цельсієм;
• утворення біогазу (у газгольдері) та біодобрива (у спеціальній окремій ємності реактора);
• надходження біогазу в систему очищення та подальше його цільове використання людиною (для споживання у побуті, отримання теплової чи електроенергії);
• використання біодобрива з реактора за прямим призначенням.

Як зробити самостійно

Біогазову установку для фермерського господарства або побутового використання під силу змайструвати людині, яка має необхідний інструмент, знання сантехніки та початкові навички у роботі зі зварюванням.

Послідовність здійснюваних дій буде такою:

• виготовлення корпусу біореактора, який використовується для здійснення бродіння (ємність може бути виконана з металу чи бетону);
• монтаж кришок зверху резервуара, отворів у бокових стінах, необхідних для завантаження та, відповідно, вивантаження сировини;
• встановлення газгольдера;
• спорудження трубопроводу від газгольдера до місця споживання кінцевого продукту (ця конструкція повинна включати вентилі та захисні елементи – різні засувки, клапани і т.д.).

Облаштування біогазової установки на дачі, у заміському будинку, фермерському господарстві, на виробництві дозволить отримати не тільки економічну вигоду, а й досягти інших позитивних результатів діяльності, а саме в екологічному та енергетичному аспектах.

Використовуючи такий пристрій, споживач не тільки отримає екологічно чисте паливо, кілька видів енергії та біологічного добрива, але й суттєво знизить альтернативні витрати, які могли б бути зазнані за відсутності такого агрегату.

Фото біогазової установки

Фермерські господарства щорічно стикаються із проблемою утилізації гною. У нікуди йдуть чималі кошти, які потрібні для організації його вивезення та поховання. Але є спосіб, що дозволяє не тільки заощадити свої гроші, а й змусити служити собі на благо цей природний продукт.

Обережні господарі вже давно застосовують на практиці екотехнологію, що дозволяє отримати біогаз з гною та використовувати результат як паливо.

Тому в нашому матеріалі йтиметься про технологію отримання біогазу, також ми розповімо про те, як спорудити біоенергетичну установку.

Визначення необхідного обсягу

Об'єм реактора визначається виходячи з добової кількості гною, що виробляється у господарстві. Також необхідно враховувати тип сировини, температурний режим та час бродіння. Щоб установка повноцінно працювала, ємність заповнюється на 85-90% обсягу, щонайменше 10% має залишатися вільним для виходу газу.

Процес розкладання органіки в мезофільному встановленні при середній температурі 35 градусів триває від 12 діб, після чого ферментовані залишки витягуються, і реактор заповнюється новою порцією субстрату. Оскільки перед відправкою в реактор відходи розбавляються водою до 90%, кількість рідини також потрібно враховувати при визначенні добової завантаження.

Виходячи з наведених показників, обсяг реактора дорівнюватиме добовій кількості підготовленого субстрату (гною з водою) помноженому на 12 (час необхідний для розкладання біомаси) і збільшеному на 10% (вільний обсяг ємності).

Будівництво підземної споруди

Тепер поговоримо про найпростішу установку, що дозволяє отримати з найменшими витратами. Розглянемо будівництво підземної системи. Щоб її виготовити потрібно вирити яму, її основу та стіни заливаються армованим керамзитобетоном.

З протилежних сторін камери виводяться вхідний та вихідний отвори, куди монтуються похилі труби для подачі субстрату та відкачування відпрацьованої маси.

Вихідна труба діаметром приблизно 7 см повинна бути практично біля самого дна бункера, інший її кінець монтується в компенсуючу ємність прямокутної форми, в яку будуть відкачуватися відходи. Трубопровід для подачі субстрату розташовується приблизно на відстані 50 см від дна та має діаметр 25-35 см. Верхня частина труби входить у відсік для прийому сировини.

Реактор має бути повністю герметичним. Щоб унеможливити влучення повітря, ємність необхідно покрити шаром бітумної гідроізоляції.

Верхня частина бункера - газгольдер, що має купольну або конусну форму. Він виготовляється із металевих листів або покрівельного заліза. Можна також конструкцію завершити цегляною кладкою, яка оббивається сталевою сіткою і штукатуриться. Зверху газгольдер потрібно зробити герметичний люк, вивести газову трубу, що проходить через гідрозатвор і встановити клапан для скидання тиску газу.

Для перемішування субстрату можна обладнати установку дренажною системою, що діє за принципом барботажу. Для цього всередині конструкції вертикально закріпіть пластикові труби, щоб їх верхній край був вище за шар субстрату. Виконайте в них безліч отворів. Газ під тиском опускатиметься вниз, а піднімаючись вгору, бульбашки газу перемішатимуть біомасу, що знаходиться в ємності.

Якщо ви не бажаєте займатися будівництвом бетонного бункера, можна придбати готову ємність із ПВХ. Для збереження тепла її потрібно обкласти навколо шаром теплоізоляції – пінополістиролом. Дно ями заливається армованим бетоном шаром 10 см. Резервуари з полівінілхлориду можна використовувати, якщо об'єм реактора не перевищує 3 м3.

Висновки та корисне відео на тему

Як зробити найпростішу установку із звичайної бочки, ви дізнаєтесь, якщо подивіться відео:

Найпростіший реактор можна зробити за кілька днів своїми руками за допомогою підручних засобів. Якщо господарство велике, то найкраще купити готову установку або звернутися до фахівців.

Для власників великих фермерських господарств гостро стоїть питання у вигляді гною, пташиного посліду, останків тварин. Для вирішення проблеми можна використовувати спеціальні установки, призначені для отримання біогазу. Їх легко виготовити в домашніх умовах та експлуатувати протягом тривалого періоду з високим виходом готового до застосування продукту.

Що таке біогаз?

Біогазом називають речовину, що отримується з натуральної сировини у вигляді біомаси (гною, пташиного посліду) внаслідок її бродіння. У цей процес залучені різні бактерії, кожна з яких харчується продуктами життєдіяльності попередніх. Виділяють такі мікроорганізми, що беруть активну участь у процесі виробництва біогазу:

• гідролізні;
• кислотоутворюючі;
• метаноутворюючі.

Технологія отримання біогазу з готової біомаси полягає у стимуляції природних процесів. Бактеріям, що знаходяться в гною, слід створити оптимальні умови для швидкого розмноження та ефективної переробки речовин. Для цього біологічну сировину поміщають у закритий від надходження кисню резервуар.

Після цього в роботу вступає група анаеробних бактерій. Вони дозволяють перетворити фосфор-, калій-і азотовмісні сполуки в чисті форми. Через війну переробки утворюється як біогаз, а й якісні схвалення. Вони ідеально підходять для сільськогосподарських потреб і ефективніші, ніж традиційний гній.

Екологічна цінність виробництва біогазу

Завдяки ефективній переробці біологічних відходів одержують цінне паливо. Налагодження цього процесу дозволяє запобігти викидам метану в атмосферу, які негативно впливають на навколишнє середовище. Ця сполука стимулює парниковий ефект у 21 раз сильніше, ніж вуглекислий газ. Метан може зберігатися в атмосфері протягом 12 років.

Для запобігання глобальному потеплінню, що є проблемою світового масштабу, необхідно обмежити надходження та розповсюдження цієї речовини у навколишнє середовище. Отримані у процесі переробки відходи є високоякісним схваленням. Його використання дозволяє знизити обсяг застосовуваних хімічних сполук. Синтетично виготовлені добрива забруднюють ґрунтові води та негативно позначаються на стані навколишнього середовища.

Що впливає продуктивність виробничого процесу?

За правильної організації виробничого процесу з випуску біогазу, з 1 куб. м органічної сировини одержують близько 2-3 куб. м чистого продукту. На його ефективність впливають багато факторів:

• Температура навколишнього середовища;
• рівень кислотності органічної сировини;
• вологість довкілля;
• кількість фосфору, азоту та вуглецю у вихідній біологічній масі;
• розмір частинок гною або посліду;
• наявність речовин, що уповільнюють процес переробки;
• включення до складу біомаси стимулюючих добавок;
• частота подавання субстрату.

Список використаної сировини для виробництва біогазу

Отримання біогазу можливе не тільки з гною або пташиного посліду. Для виробництва екологічно чистого палива можна використовувати й іншу сировину:

• зернова барда;
• відходи від випуску соків;
• буряковий жом;
• відходи рибного чи м'ясного виробництва;
• пивна дробина;
• відходи молокозаводів;
• фекальні опади;
• побутові відходи органічного походження;
• відходи від виробництва біодизеля із ріпаку.

Склад біологічного газу

Склад біогазу після проходження всіх наступний:

• 50-87% метану;
• 13-50% діоксиду вуглецю;
• домішки водню та сірководню.

Після очищення продукту від домішок одержують біометан. Він є аналогом, але має іншу природу походження. Для підвищення якості палива нормалізують вміст у його складі метану, який є основним джерелом енергії.

При розрахунку обсягів газів враховують температуру навколишнього середовища. При її підвищенні вихід продукту підвищується та знижується його калорійність. На властивості біогазу негативно впливає підвищення вологості повітря.

Сфера застосування біогазу

Виробництво біогазу відіграє значну роль як для збереження екології, а й забезпечує народне господарство паливом. Воно характеризується великою сферою застосування:

• використовується як сировина для виробництва електроенергії, автомобільного палива;
• задля забезпечення енергетичних потреб невеликих чи середніх підприємств;
• біогазові установки виконують роль очисних споруд, що дозволяє вирішити .

Технологія виробництва біогазу

Для виробництва біогазу слід вжити заходів, які дозволять прискорити процес природного розщеплення органічної маси. Перед поміщенням у герметичну ємність з обмеженим надходженням кисню природну сировину ретельно подрібнюють та змішують із певною кількістю води.

В результаті одержують вихідний субстрат. Наявність у його складі води необхідна для запобігання негативному впливу на бактерії, що може статися при попаданні речовин із навколишнього середовища. Без рідкої складової процес бродіння значно сповільнюється та знижує ефективність роботи всієї біоустановки.

Обладнання промислового типу для переробки органічної сировини додатково оснащується:

• пристроєм для підігріву субстрату;
• обладнанням для перемішування сировини;
• приладами контролю над кислотністю середовища.

Ці пристрої значно підвищують ефективність роботи біореакторів. Завдяки перемішуванню видаляється тверда кірка з поверхні біомаси, що збільшує кількість газу, що виділяється. Тривалість переробки органічної маси – близько 15 діб. За цей час вона розкладається лише на 25%. Максимальна кількість газу виділяється, коли ступінь розщеплення субстрату досягає 33%.

Технологія виготовлення біологічного газу має на увазі щоденне оновлення субстрату. Для цього 5% маси видаляють із біореактора, а на її місце укладають нову порцію сировини. Відпрацьований продукт використовується як схвалення.

Технологія виробництва біогазу в домашніх умовах

Виробництво біогазу в домашніх умовах відбувається за такою схемою:

1. Здійснюється подрібнення біологічної маси. Необхідно отримати частинки розмір яких не перевищує 10 мм.
2. Отримана маса ретельно перемішується із водою. На 1 кг сировини потрібно приблизно 700 мл рідкої складової. Вода, що використовується, повинна бути питною і не містити домішок.
3. Отриманим субстратом заповнюється весь резервуар, після чого закривається герметично.
4. Бажано кілька разів на добу ретельно перемішувати субстрат, що підвищить ефективність його переробки.
5. На 5 день виробничого процесу перевіряють наявність біогазу та поступово відкачують його у підготовлені балони за допомогою компресора. Періодичне видалення газоподібних продуктів є обов'язковим. Їхнє накопичення призводить до збільшення тиску всередині резервуара, що негативно позначається на процесі розщеплення біологічної маси.
6. На 15 день виробництва частину субстрату видаляють і завантажують свіжу порцію біологічного матеріалу.

Для визначення необхідного обсягу ректора для переробки біомаси слід розрахувати кількість гною, що виробляється протягом доби. В обов'язковому порядку враховується вид сировини, що використовується, температурний режим, який буде підтримуватися в установці. Резервуар, що використовується, повинен заповнюватися на 85-90% від свого обсягу. 10%, що залишилися, необхідно для накопичення отриманого біологічного газу.

В обов'язковому порядку враховується тривалість циклу переробки. За підтримки температури +35°С вона становить 12 діб. Потрібно не забувати, що сировина перед відправкою в реактор розбавляється водою. Тому її враховують перед розрахунком обсягу резервуара.

Схема найпростішої біоустановки

Для виготовлення біогазу в домашніх умовах необхідно створити оптимальні умови для мікроорганізмів, які розщеплюватимуть біологічну масу. Насамперед бажано організувати підігрів генератора, що спричинить додаткові витрати.

• обсяг ємності для збереження відходів має бути не меншим за 1 куб. м;
• необхідно використовувати резервуар, що герметично закривається;
• утеплення бака з біомасою – обов'язкова умова ефективної роботи;
• резервуар можна заглибити у землю. Теплову ізоляцію встановлюють лише у верхній частині;
• в ємність монтується ручна мішалка. Її ручка виводиться назовні через герметичний вузол;
• передбачаються патрубки для навантаження/вивантаження сировини, забору біогазу.

Технологія виготовлення підземного реактора

Для виробництва біогазу можна встановити найпростішу установку, заглибивши її в ґрунт. Технологія виготовлення такого резервуару виглядає так:

1. Викопують котлован потрібного розміру. Його стінки заливають керамзитобетоном, який додатково армують.
2. З протилежних стінок бункера залишають отвори. У них встановлюють труби з деяким нахилом, щоб проводити закачування сировини та витяг відпрацьованого матеріалу.
3. Вихідний трубопровід діаметром 70 мм встановлюється майже біля самого дна. Інший його кінець встановлюється в резервуар, в який відбуватиметься викачування відпрацьованого шламу. Рекомендується робити його прямокутним.
4. Трубопровід для подачі сировини розміщують на висоті 0,5 м щодо дна. Його рекомендований діаметр – 30-35 мм. Верх труби заводять окремий резервуар прийому підготовленого сировини.
5. Верхня частина біореактора повинна мати купольну або конусну форму. Її можна виготовити із звичайного покрівельного заліза чи інших металевих листів. Дозволяється зробити кришку резервуара за допомогою цегельної діжки. Для посилення її конструкції поверхню додатково оштукатурюють із встановленням арматурної сітки.
6. Зверху кришки резервуара роблю люк, який має герметично закриватися. Через неї також виводять газовідвідний трубопровід. Додатково встановлюють клапан скидання тиску.
7. Для перемішування субстрату у резервуарі встановлюють кілька пластикових труб. Вони мають бути занурені у біомасу. У трубах роблять безліч отворів, що дозволяє перемішувати сировину за допомогою рухомих бульбашок газу.

Розрахунок виходу біогазу

Вихід біологічного газу залежить від вмісту в сировині сухої речовини та її типу:

• з 1 т гною від великої рогатої худоби одержують 50-60 куб. м продукту із вмістом метану 60%;
• з 1 т відходів рослинного походження одержують 200-500 куб. м біогазу з концентрацією метану 70%;
• з 1 т жиру одержують 1300 куб. м газу із концентрацією метану 87%.

Для визначення ефективності виробництва проводять лабораторні випробування сировини, що використовується. Розраховується його склад, що впливає якісні характеристики біогазу.

Привіт усім читачам та відвідувачам блогу «збудувати будинок». Пам'ятається в одній із статей, де ми з вами винаходили, я обіцяв вам розповісти про отримання біогазу в домашніх умовах. Що ж, обіцяв значить треба виконувати, щоб не бути посланим в одне з поганих місць.

Що ми знаємо про біогазову установку? На даний момент багато хто про це має лише віддалене уявлення, а більшість взагалі нічого не знають про те, що це таке — все уявлення про постачання енергією свого будинку, зводиться до того, щоб своєчасно оплачувати рахунки за газ, або інші енергоносії. Однак, нескінченне підвищення вартості на енергоносії, спонукає деякі допитливі уми шукати альтернативні рішення, та шукати способи виробництва, наприклад обладнання для видобутку біогазу в домашніх умовах з органічних відходів. Причому є й такі Кулібіни, які хитрують зробити одразу 2 в 1 поєднувати септик з біогазовою установкою. Думаєте жарт? Не. У нашому світі й не таке можливе.

Отже, біогазова установка дозволить отримати не лише дешеву енергію для приготування їжі та обігріву будинку, а й високоякісне добриво.

Домашній біогазовий завод на гною - схема

Одержання біогазу з відходів відноситься до екологічно чистого виду палива. За своїми характеристиками він практично ні в чому не поступається природному газу. Ось тільки витягується не із землі, а шляхом бродіння органічних відходів.

Уявити технологію вилучення біогазу можна так: у спеціальному збірнику, що називається біореактором, здійснюється процес переробки та бродіння відходів. В результаті цього відбувається виділення суміші газів, що складається з 60% метану, 35% - вуглекислого газу і 5% - інших газоподібних речовин, що залишилися. Добутий газ постійно відводиться з біореактора і після очищення використовується з побутовою метою.

Схема принципу дії біогазової установки

Відпрацьовані відходи, що перетворилися на першосортне добриво, періодично витягуються та вивозяться на поля.

На замітку: дослідження показали, що поле оброблене добривами, що перебродили анаеробним методом, дає врожай на 20-30% більше, ніж поле удобрене звичайним способом.

Біогазові установки для дому – купити чи зробити самому?

Якщо великі фермери можуть собі дозволити купити біогазову установку створену в промислових умовах, то дрібні підприємства, а тим більше приватні домовласники швидше зможуть не купити, а змонтувати своїми руками менш потужні установки, що функціонують за тим самим методом, із підручного матеріалу. Але спершу необхідно зрозуміти яких саме розмірів, а головне якого типу установку ви хочете отримати на своїй ділянці.

Схема установки для отримання біогазу для підприємств, ферм

Типів установок, Як і видів бродіння органічних речовин всього два - з надходженням повітря (аеробний) і без нього (анаеробний). При аеробному бродінніу процесі розпаду біомас водень окислюється до води, а вуглець – до вуглекислого газу. Причому в цей момент виділяється велика кількість - бродяча біомаса сильно нагрівається.

При анаеробному бродінні 60-70% вуглецю перетворюється на метан, а частина, що залишилася – у водень, вуглекислоту і азот. Для спалювання метану добре підходить звичайна газова конфорка.

Біогазовий завод у колгоспної комори

Аеробний метод отримання енергії легший і простий анаеробний. Він не вимагає виробництва герметичних бродильних камер та контролю. Аеробні установки називаються БТС(Біотермічні станції). А анаеробні – БЕС(Біоенергетичні або біогазові станції). Як сировина для бродіння годяться будь-який органічний сільськогосподарський продукт. Одна ізраїльська компанія, наприклад, представила компактну установку з добування біогазу, що функціонує виключно на фруктових та овочевих очищеннях.

Біогазова установка для будинку компанії HomeBioGas

Розроблена ізраїльською компанією HomeBioGas біогазова установка з виробництва газу в домашніх умовах, за своїх скромних габаритів (123 х 165 х 100 см) та масою не більше 40 кг може забезпечити роботу одного пальника на максимальному вогні протягом години.

Homebiogas - біогазова установка Ізраїльської компанії

Крім того, ця установка виробляє до 8 літрів рідких добрив на добупри максимальному завантаженні танка (6 кг).

За підрахунками на рік, одне невелике агрогосподарство за допомогою цієї установки здатне переробити близько тонни органічних відходів. Правда установка розрахована на роботу при середньодобовій температурі від +20 про С. Я ж, хочу розповісти, як створити домашню біогазову установку, що чудово працює в кліматичній зоні центральної Росії. У принципі, в ній нічого особливо складного немає.

Домашня біогазова станція

Якщо власники установки хочуть, щоб вона кожну добу приносила по 0,7-0,9 м 3 біогазу (цілком вистачить на приготування їжі для двох осіб), то треба поступати таким чином.

1. Завантажити камеру бродіння об'ємом 1 м3 дрібнонарізаними та розведеними у воді органічними відходами (нагадаю – фруктові та овочеві очищення) у вагових співвідношеннях 1:10 – 1:5.
2. Герметично закрити її та забезпечити подачу постійної температури від +25 до +30оС.

Для підтримки в камері постійної температури через неї необхідно пропустити змійовик із гарячою водою, що прогрівається за допомогою газу, що виробляється цією ж установкою. На лінії газопроводу потрібно встановити два крани: один біля газової плити, інший – на виході з реактора.

На замітку: а ось наш кмітливий сільський народ вже давно замислюється, а деякі й втілили в життя, отримання газу для опалення будинку з власних калових мас — тобто поєднують септик із біогазовою установкою. Якщо добре поритися в інтернеті, можна навіть схеми знайти.

Газозбірникабо газгольдер- Другий за значимістю, після бродильні, елемент біогазової установки. Він являє собою дві сталеві судини (один з яких перевернутий догори дном), що безперешкодно входять один в одного. У зовнішню посудину заливається вода, утворюючи гідравлічний затвор для біогазу, що надходить у порожнину перевернутої судини. Кільцевий зазор між стінками судин приблизно 50 мм. Об'єднати обидва резервуари можна за допомогою трубок діаметром 1/2 дюйма. Такий же газопровід забирає газ із перевернутої посудини та доставляє метан до звичайної газової плити. Зовні газгольдер рекомендується обкласти утепленим наметом.

Технологія виробництва біогазу. Сучасні тваринницькі комплекси забезпечують одержання високих виробничих показників. Застосовувані технологічні рішення дозволяють повністю дотримуватись вимог діючих санітарно-гігієнічних норм у приміщеннях самих комплексів.

Проте, великі кількості рідкого гною, сконцентровані в одному місці, створюють значні проблеми для екології прилеглих до комплексу територій. Наприклад, свіжий свинячий гній і послід відносяться до відходів, що мають 3-й клас небезпеки. Екологічні питання знаходяться на контролі наглядових органів, вимоги законодавства з цих питань постійно посилюються.

Біокомплекс пропонує комплексне рішення щодо утилізації рідкого гною, яке включає прискорену переробку в сучасних біогазових установках (БДУ). У процесі переробки, в прискореному режимі протікають природні процеси розкладання органіки з виділенням газу, що включає: метан, СО2, сірку і т.д. Тільки газ не виділяється в атмосферу, викликаючи парниковий ефект, а направляється в спеціальні газогенераторні (когенераційні) установки, які виробляють електричну та теплову енергію.

Біогаз - горючий газ, що утворюється при анаеробному метановому зброджуванні біомаси і складається переважно з метану (55-75%), двоокису вуглецю (25-45%) та домішок сірководню, аміаку, оксидів азоту та інших (менше 1%).

Розкладання біомаси відбувається внаслідок хіміко-фізичних процесів та симбіотичної життєдіяльності 3-х основних груп бактерій, при цьому продукти метаболізму одних груп бактерій є продуктами харчування інших груп у певній послідовності.

Перша група – гідролізні бактерії, друга – кислотоутворюючі, третя – метаноутворюючі.

Як сировина для біогазу можуть використовуватися як органічні агропромислові або побутові відходи, так і рослинна сировина.

Найбільш поширеними видами відходів АПК, що використовуються для виробництва біогазу, є:

• гній свиней та ВРХ, послід птиці;
• залишки з кормового столу комплексів ВРХ;
• бадилля овочевих культур;
• некондиційний урожай злакових та овочевих культур, цукрових буряків, кукурудзи;
• жом та меляса;
• борошно, дробина, дрібне зерно, зародки;
• дробина пивна, солодові паростки, білковий відстій;
• відходи крохмало-патокового виробництва;
• вичавки фруктові та овочеві;
• сироватка;
• та ін.

Джерело сировини	Вид сировини	Кількість сировини на рік, м3 (тн.)	Кількість біогазу, м3
1 дійна корова	Рідкий безпідстильний гній
1 свиня на відгодівлі	Рідкий безпідстильний гній
1 бичок на відгодівлі	Підстилковий твердий гній
1 кінь	Підстилковий твердий гній
100 курей	Сухий послід
1 га ріллі	Свіжий силос кукурудзи
1 га ріллі	Цукровий буряк
1 га ріллі	Свіжий силос із зернових культур
1 га ріллі	Свіжий силос із трави

Кількість субстратів (видів відходів), що використовуються для виробництва біогазу в межах однієї біогазової установки (БДУ), може змінюватись від одного до десяти і більше.

Біогазові проекти в агропромисловому секторі можуть бути створені за одним із таких варіантів:

• виробництво біогазу з відходів окремого підприємства (наприклад, гною тваринницької ферми, жому цукрового заводу, барди спиртового заводу);
• виробництво біогазу на основі відходів різних підприємств, з прив'язкою проекту до окремого підприємства або окремо розташованої централізованої БДУ;
• виробництво біогазу з переважним використанням енергетичних рослин на окремо розташованих БДУ.

Найбільш поширеним способом енергетичного використання біогазу є спалювання в газопоршневих двигунах у складі міні-ТЕЦ, з виробництвом електроенергії та тепла.

Існують різні варіанти технологічних схем біогазових станцій- Залежно від типів і кількості видів застосовуваних субстратів. Використання попередньої підготовки, у ряді випадків, дозволяє досягти збільшення швидкості та ступеня розпаду сировини в біореакторах, а, отже, збільшення загального виходу біогазу. У разі застосування декількох субстратів, що відрізняються властивостями, наприклад, рідких і твердих відходів, їх накопичення, попередня підготовка (поділ на фракції, подрібнення, підігрів, гомогенізація, біохімічна або біологічна обробка тощо) проводиться окремо, після чого вони або змішуються перед подачею в біореактори, або подаються роздільними потоками.

Основними структурними елементами схеми типової біогазової установки є:

• система прийому та попередньої підготовки субстратів;
• система транспортування субстратів у межах встановлення;
• біореактори (ферментери) із системою перемішування;
• система обігріву біореакторів;
• система відведення та очищення біогазу від домішок сірководню та вологи;
• накопичувальні ємності збродженої маси та біогазу;
• система програмного контролю та автоматизації технологічних процесів.

Технологічні схеми БДУ бувають різними залежно від виду і числа субстратів, що переробляються, від виду і якості кінцевих цільових продуктів, від того чи іншого використовуваного «ноу-хау» компанії постачальника технологічного рішення, та ряду інших факторів. Найбільш поширеними на сьогоднішній день є схеми з одноступеневим зброджуванням кількох видів субстратів, одним із яких зазвичай є гній.

З розвитком біогазових технологій технічні рішення, що застосовуються, ускладнюються у бік двоступінчастих схем, що в ряді випадків обґрунтовано технологічною необхідністю ефективної переробки окремих видів субстратів та підвищенням загальної ефективності використання робочого обсягу біореакторів.

Особливістю виробництва біогазуі те, що може вироблятися метановими бактеріями лише з абсолютно сухих органічних речовин. Тому завданням першого етапу виробництва є створення суміші субстрату, який має підвищений вміст органічних речовин, і в той же час може перекачуватися насосами. Це субстрат із вмістом сухих речовин 10-12%. Рішення досягається шляхом виділення зайвої вологи за допомогою шнекових сепараторів.

Рідкий гній надходить з виробничих приміщень в резервуар, гомогенізується за допомогою занурювальної мішалки, і насосом подається в цех поділу на шнекові сепаратори. Рідка фракція накопичується в окремому резервуарі. Тверда фракція завантажується у пристрій подачі твердої сировини.

Відповідно до графіка завантаження субстрату в ферментер, за розробленою програмою періодично включається насос, що подає рідку фракцію ферментер і одночасно включається завантажувач твердої сировини. Як варіант, рідка фракція може подаватися в завантажувач твердої сировини, що має функцію перемішування, і потім готова суміш подається в ферментер за розробленою програмою завантаження. Включення бувають нетривалими. Це зроблено, щоб не допустити надмірного надходження органічного субстрату в ферментер, оскільки це може порушити баланс речовин і викличе дестабілізацію процесу ферментер. Одночасно включаються також насоси, що перекачують дигестат з ферментера до доброжувача і з доброживателя в накопичувач дигестату (лагуну), щоб не допустити переповнення ферментера та доброжувача.

Маси дигестату, що знаходяться в ферментері і доброжителі, перемішуються для забезпечення рівномірного розподілу бактерій по всьому об'єму ємностей. Для перемішування використовують тихохідні мішалки спеціальної конструкції.

У процесі перебування субстрату у ферментері, бактеріями виділяється до 80% всього біогазу, що виробляється БДУ. У доброжителі виділяється частина біогазу, що залишилася.

Важливу роль у забезпеченні стабільної кількості біогазу, що виділяється, відіграє температура рідини всередині ферментера і доброживателя. Як правило, процес протікає в мезофільному режимі з температурою 41-43С. Підтримка стабільної температури досягається застосуванням спеціальних трубчастих нагрівачів усередині ферментерів та доброживачів, а також надійною теплоізоляцією стін та трубопроводів. Біогаз, що виходить із дигестату, має підвищений вміст сірки. Очищення біогазу від сірки проводиться за допомогою спеціальних бактерій, що заселяють поверхню утеплювача, покладеного на дерев'яне балкове склепіння всередині ферментерів та доброжителів.

Накопичення біогазу здійснюється в газгольдері, який утворюється між поверхнею дигестату і еластичним міцним матеріалом, що покриває ферментер і доброжувач зверху. Матеріал має здатність сильно розтягуватися (без зменшення міцності), що накопичення біогазу значно збільшує ємність газгольдера. Для запобігання переповненню газгольдера та розриву матеріалу є запобіжний клапан.

Далі біогаз надходить у когенераційну установку. Когенераційна установка (КГУ) є блоком, в якому здійснюється вироблення електричної енергії генераторами, привод яких здійснюють газопоршневі двигуни, що працюють на біогазі. Когенератори, що працюють на біогазі, мають конструктивні відмінності від звичайних газогенераторних двигунів, оскільки біогаз є сильно збідненим паливом. Електрична енергія, що виробляється генераторами, забезпечує живлення електрообладнання самої БДУ, а все понад це відпускається прилеглим споживачам. Енергія рідини, що йде на охолодження когенераторів і є тепловою енергією, що виробляється за мінусом втрат в бойлерних пристроях. Теплова енергія, що виробляється, частково йде на обігрів ферментерів і доброжителів, а частина, що залишилася, - також направляється в поблизу лежачих споживачів. надходить у

Можна встановити додаткове обладнання для очищення біогазу до рівня природного газу, проте це дороге обладнання та його застосовують лише якщо метою БДУ є не виробництво теплової та електричної енергії, а виробництво палива для газопоршневих двигунів. Апробованими і найбільш застосовуваними технологіями очищення біогазу є водна абсорбція, адсорбція на носії під тиском, хімічне осадження та мембранний поділ.

Енергетична ефективність роботи БДУ багато в чому залежить як від обраної технології, матеріалів та конструкції основних споруд, так і від кліматичних умов у районі їхнього розташування. Середнє споживання теплової енергії на підігрів біореакторів у помірному кліматичному поясі дорівнює 15-30% енергії, що виробляється когенераторами (брутто).

Загальна енергетична ефективність біогазового комплексу із ТЕЦ на біогазі становить у середньому 75-80%. У ситуації, коли все тепло, що отримується від когенераційної станції при виробництві електроенергії, неможливо спожити (поширена ситуація через відсутність зовнішніх споживачів тепла), воно відводиться в атмосферу. У такому разі енергетична ефективність біогазової ТЕС становить лише 35% від загальної енергії біогазу.

Основні показники роботи біогазових установок можуть істотно відрізнятися, що багато в чому визначається субстратами, прийнятим технологічним регламентом, експлуатаційною практикою, виконуваними завданнями кожної окремої установки.

Процес переробки гною становить трохи більше 40 днів. Дигестат, що отримується в результаті переробки, не має запаху і є прекрасним органічним добривом, в якому досягнуто найбільшого ступеня мінералізації поживних речовин, що засвоюються рослинами.

Дігестат, як правило, поділяється на рідку та тверду фракції за допомогою шнекових сепараторів. Рідку фракцію направляють у лагуни, де накопичують до періоду внесення у ґрунт. Тверда фракція також використовується як добрива. Якщо застосувати до твердої фракції додаткове сушіння, грануляцію та упаковку, то вона буде придатна для тривалого зберігання та транспортування на великі відстані.

Виробництво та енергетичне використання біогазумає цілу низку обґрунтованих і підтверджених світовою практикою переваг, а саме:

1. Відновлюване джерело енергії (ВІЕ). Для виробництва біогазу використовується поновлювана біомаса.
2. Широкий спектр використовуваної сировини для біогазу дозволяє будувати біогазові установки фактично повсюдно в районах концентрації сільськогосподарського виробництва та технологічно пов'язаних з ним галузей промисловості.
3. Універсальність способів енергетичного використання біогазу як для виробництва електричної та/або теплової енергії за місцем його утворення, так і на будь-якому об'єкті, підключеному до газотранспортної мережі (у разі подачі очищеного біогазу в цю мережу), а також як моторне паливо для автомобілів.
4. Стабільність виробництва електроенергії з біогазу протягом року дозволяє покривати пікові навантаження в мережі, у тому числі й у разі використання нестабільних ВДЕ, наприклад, сонячних та вітрових електростанцій.
5. Створення робочих місць за рахунок формування ринкового ланцюжка від постачальників біомаси до персоналу енергетичних об'єктів, що експлуатує.
6. Зниження негативного впливу на довкілля рахунок переробки і знешкодження відходів шляхом контрольованого зброджування в біогазових реакторах. Біогазові технології – один із основних та найбільш раціональних шляхів знешкодження органічних відходів. Проекти виробництва біогазу дозволяють скорочувати викиди парникових газів в атмосферу.
7. Агротехнічний ефект від застосування збродженої в біогазових реакторах маси на сільськогосподарських полях проявляється у покращенні структури ґрунтів, регенерації та підвищенні їх родючості за рахунок внесення поживних речовин органічного походження. Розвиток ринку органічних добрив, у тому числі з переробленої в біогазових реакторах маси, у перспективі сприятиме розвитку ринку екологічно чистої продукції сільського господарства та підвищенню його конкурентоспроможності.

Орієнтовні питомі інвестиційні витрати

БДУ 75 кВтел. ~ 9.000 €/кВтел.

БДУ 150 кВтел. ~ 6.500 €/кВтел.

БДУ 250 кВтел. ~ 6.000 €/кВтел.

БДУ bis 500 кВтел. ~ 4.500 €/кВтел.

БДУ 1 МВтел. ~ 3.500 €/кВтел.

Вироблена електрична та теплова енергія можуть забезпечити не лише потреби комплексу, а й прилеглої інфраструктури. Причому сировина для БДУ безкоштовна, що забезпечує високу економічну ефективність після завершення періоду окупності (4-7 років). Собівартість енергії, що виробляється на БДУ, з часом не зростає, а навпаки – зменшується.