Fermele se confruntă anual cu problema eliminării gunoiului de grajd. Nicăieri nu sunt mulți bani necesari organizării eliminării și eliminării. Dar există un mod care vă permite nu numai să vă economisiți banii, ci și să forțați acest produs natural să se servească.
Proprietarii de gândire au practicat de mult timp ecotehnologia, care permite obținerea biogazului din gunoi de grajd și utilizarea rezultatului drept combustibil.
Prin urmare, în materialul nostru vom discuta despre tehnologia producției de biogaz, vom vorbi și despre cum să construim o fabrică de bioenergie.
Avantajele folosirii biotehnologiei
Tehnologia producerii de biocombustibili din diferite surse naturale nu este nouă. Cercetarea în acest domeniu a început la sfârșitul secolului al XVIII-lea și sa dezvoltat cu succes în secolul al XIX-lea. În Uniunea Sovietică, prima plantă bioenergie a fost creată în anii '40 ai secolului trecut.
Biotehnologia a fost folosită de mult timp în multe țări, dar astăzi acestea au o importanță deosebită. Din cauza deteriorării situației ecologice de pe planetă și a costului ridicat al energiei, mulți se uită la surse alternative de energie și căldură.
Tehnologia de procesare a gunoiului de grajd în biogaz reduce cantitatea de emisii nocive de metan în atmosferă și obține o sursă suplimentară de energie termică
Desigur, gunoi de grajd este un îngrășământ foarte valoros, iar dacă există două vaci în fermă, atunci nu există probleme cu utilizarea acestuia. Un alt lucru este atunci când vine vorba de ferme cu animale mari și medii, în care se produc anual tone de material biologic fetid și putrezitor.
Pentru ca gunoi de grajd să devină un îngrășământ calitativ, avem nevoie de zone cu un anumit regim de temperatură, iar acestea sunt cheltuieli suplimentare. Prin urmare, mulți fermieri îl depozitează acolo unde este necesar și apoi îl iau pe teren.
În funcție de volumul de materii prime produse pe zi, ar trebui selectate dimensiunile instalației și gradul de automatizare a acesteia.
Dacă nu se respectă condițiile de depozitare, gunoiul de grajd se evaporă până la 40% din azot și partea principală a fosforului, ceea ce îi afectează în mod semnificativ indicatorii de calitate. În plus, gazul de metan este emis în atmosferă, ceea ce are un impact negativ asupra situației ecologice a planetei.
Biotehnologiile moderne fac posibilă nu numai neutralizarea efectelor dăunătoare ale metanului asupra situației ecologice, ci și folosirea în beneficiul omului a unor beneficii economice considerabile. Ca urmare a prelucrării gunoiului de grajd, se formează biogazul, din care puteți obține apoi mii de kilowați de energie, iar deșeurile de producție sunt un îngrășământ anaerob foarte valoros.
Organizarea sistemului de producere a biogazului este justificată din punct de vedere economic pentru ferme. Dacă numai două vaci dau materii prime, este mai bine să o utilizați ca îngrășământ. 
Gazul obținut prin prelucrarea gunoiului de grajd va furniza căldură și energie. După curățare, acesta poate fi alimentat în sobă, iar boilerul este pompat în cilindrul utilizat de generator 
Structurally, cea mai simplă instalație de procesare este ușor de construit cu propriile mâini. Organul principal este un bioreactor, care trebuie să fie bine hidro și izolat termic. 
Pentru cei care doresc să scurteze construcția sistemului, capacitatea adecvată din fabrică din plastic. Utilizează aceleași principii de construcție și izolare.
Mecanismul de formare a gazului din materii prime organice
Biogazul este o substanță volatilă fără culoare și orice miros, care conține până la 70% metan. Prin indicatorii săi de calitate, se apropie de tipul tradițional de combustibil - gaz natural. Are o valoare calorică bună, 1 m 3 de biogaz emite căldură cât se obține prin arderea unui kilogram și jumătate de cărbune.
Datorăm formării biogazului la bacteriile anaerobe, care lucrează activ la descompunerea materiilor prime organice, în care se utilizează gunoi de grajd, îngrășăminte de pasăre, deșeuri de orice plante.
În producția independentă de biogaz, se poate folosi gunoi de grajd și produse deșeuri de animale mici și mari. Materiile prime pot fi utilizate în formă pură și sub formă de amestec cu includerea de iarbă, frunze, hârtie veche
Pentru a activa procesul, este necesar să se creeze condiții favorabile pentru funcționarea bacteriilor. Acestea ar trebui să fie similare cu cele în care microorganismele se dezvoltă într-un rezervor natural - în stomacul animalelor, unde este cald și nu există oxigen.
De fapt, acestea sunt cele două condiții principale care contribuie la transformarea miraculoasă a îngrășămintelor putrezite în combustibil ecologic și în îngrășăminte valoroase.
Pentru obținerea biogazului este nevoie de un reactor etanș, fără acces la aer, unde va avea loc procesul de fermentare a gunoiului de grajd și descompunerea acestuia în componente:
- metan (până la 70%);
- dioxid de carbon (aproximativ 30%);
- alte substanțe gazoase (1-2%).
Gazele rezultate se ridică în partea superioară a rezervorului, de unde sunt apoi pompate, iar produsul rezidual, un îngrășământ organic de înaltă calitate care a reținut toate substanțele valoroase găsite în gunoi de grajd - azot și fosfor și a pierdut o parte semnificativă din microorganismele patogene - se scufundă.
Un reactor de biogaz trebuie să aibă o structură complet etanșă care nu are oxigen, altfel procesul de descompunere a gunoiului de grajd va fi extrem de lent.
A doua condiție importantă pentru descompunerea efectivă a gunoiului de grajd și formarea biogazului - respectarea regimului de temperatură. Bacteriile implicate în proces sunt activate la o temperatură de + 30 de grade.
În plus, gunoi de grajd conține două tipuri de bacterii:
- mezofilă. Traiurile lor se produc la o temperatură de +30 - +40 grade;
- termofile. Pentru reproducerea lor, este necesar să se respecte regimul de temperatură de +50 (+60) grade.
Timpul de procesare a materiilor prime din plantele de primul tip depinde de compoziția amestecului și variază de la 12 la 30 de zile. În același timp, 1 litru din suprafața utilă a reactorului oferă 2 litri de biocombustibil. Când se utilizează plante de tipul al doilea, timpul de producție al produsului final se reduce la trei zile, iar cantitatea de biogaz se ridică la 4, 5 litri.
Eficacitatea instalațiilor termofile este vizibilă cu ochiul liber, cu toate acestea, costul serviciului lor este foarte mare, prin urmare, înainte de a alege o metodă de obținere a biogazului, este necesar să se calculeze cu atenție tot
În ciuda faptului că eficiența instalațiilor termofile este de zece ori mai mare, acestea sunt utilizate mult mai puțin frecvent, deoarece menținerea temperaturilor înalte în reactor implică costuri ridicate.
Întreținerea și întreținerea plantelor de tip mezofil este mai ieftină, astfel încât majoritatea fermelor le utilizează pentru producția de biogaz.
Conform criteriilor de potențial energetic, biogazul este puțin mai mic decât combustibilul convențional cu gaz. Cu toate acestea, conține fum sulfat, care trebuie luat în considerare la alegerea materialelor pentru instalație.
Calcule privind eficiența biogazului
Calculele simple vor ajuta la evaluarea tuturor beneficiilor utilizării biocombustibililor alternativi. O vaca cântărind 500 kg produce aproximativ 35-40 kg de bălegar pe zi. Această cantitate este suficientă pentru a produce circa 1, 5 m 3 de biogaz, din care, la rândul său, pot fi generate 3 kW / h de energie electrică.
Folosind datele din tabel, este ușor să se calculeze cantitatea de biogaz care poate fi obținută la ieșire în funcție de numărul de animale din fermă
Pentru a obține biocarburanți, puteți utiliza atât un tip de materie primă organică, cât și amestecuri de mai multe componente cu un conținut de umiditate de 85-90%. Este important ca acestea să nu conțină impurități chimice străine care afectează negativ procesul de reciclare.
Cea mai simplă rețetă a amestecului a fost inventată în 2000 de către un țăran rus din regiunea Lipetsk, care a construit cu mâinile sale cea mai simplă instalație pentru obținerea biogazului. A amestecat 1500 kg de boabe de vacă cu 3500 kg de deșeuri din diverse plante, a adăugat apă (aproximativ 65% din greutatea tuturor ingredientelor) și a încălzit amestecul la 35 de grade.
În două săptămâni combustibilul gratuit este gata. Această instalație mică a produs 40 m 3 de gaz pe zi, ceea ce a fost suficient pentru a încălzi casa și clădirile de odihnă timp de o jumătate de an.
Opțiuni de instalare pentru biocombustibili
După efectuarea calculelor, este necesar să decideți cum să faceți instalația pentru a obține biogazul în conformitate cu nevoile fermei dumneavoastră. Dacă populația de animale este mică, atunci opțiunea cea mai simplă, care este ușor de făcut din mijloace improvizate cu mâinile tale, va face.
Fermele mari, care au o sursă constantă de cantități mari de materii prime, este recomandabil să se construiască un sistem industrial de biogaz automatizat. În acest caz, este puțin probabil să se poată face fără implicarea unor specialiști care vor dezvolta proiectul și vor instala instalația la un nivel profesional.
Diagrama arată grafic modul în care funcționează un complex industrial automatizat pentru producția de biogaz. Construirea unei astfel de scări poate fi organizată deodată de mai multe ferme situate în apropiere.
Astăzi există zeci de companii care pot oferi o varietate de opțiuni: de la soluții gata la dezvoltarea unui proiect individual. Pentru a reduce costurile de construcție, puteți coopera cu fermele vecine (dacă există în apropiere) și construiți unul pentru toate fabricile de biogaz.
Trebuie remarcat faptul că pentru construirea chiar a unei instalații mici este necesar să se elaboreze documentele relevante, să se elaboreze o schemă tehnologică, planul de amplasare a echipamentului și ventilația (în cazul în care echipamentul este instalat în interior), să fie supuse procedurilor de aprobare cu SES, inspecția incendiilor și a gazelor.
O mini-uzină pentru producția de gaze pentru a satisface nevoile unei mici întreprinderi private se poate realiza personal, concentrându-se pe proiectarea și specificul instalațiilor aparatelor, produse la scară industrială.
Proiectele de plante pentru prelucrarea gunoiului de grajd și organice vegetale în biogaz nu sunt complicate. Eliberat de industria originală este destul de potrivit ca un șablon pentru construirea unei mini-plante proprii
Mecanicii independenți care decid să-și construiască propria instalație trebuie să stocheze pe un rezervor de apă, țevi din plastic sau de canalizare, coturi de colț, sigilii și un balon pentru stocarea gazului produs în instalație.
Elementul principal al instalării viitoare este un rezervor de plastic cu un capac bine îndoit. Fotografia are o capacitate de 700 de litri, trebuie să fie pregătită pentru lucru: marcați și trageți găuri pentru intrarea țevilor 
Veți avea nevoie de țevi din PVC pentru intrarea în rezervor, un adaptor ca pâlnie, colțuri de plastic, un furtun pentru alimentarea cu apă a rezervorului, un clei, un dispozitiv de fixare în capac și o supapă pentru închidere 
Este mai convenabil să se contureze conturul găurilor folosind o țeavă care se va desprinde în ea. Gaura trebuie tăiată cu maximă atenție. 
Țevile sunt introduse cu atenție în găurile tăiate. Acestea nu trebuie să fie deteriorate de burdurile produse în timpul procesului de tăiere. Joncțiunea este umplută cu adeziv și etanșant 
Țeava destinată încărcării materiilor prime pentru prelucrare este instalată astfel încât între partea inferioară a rezervorului și muchia inferioară să fie 2 până la 5 cm 
Se utilizează un adaptor ca pâlnie pentru încărcarea materiilor prime, deoarece unitatea construită este proiectată pentru a procesa reziduurile alimentare. O pâlnie și țevi sunt necesare pentru încărcarea gunoiului de grajd. 
În mod similar, se formează o gaură și se instalează o țeavă orizontală de evacuare. Marginea țevii introdusă în rezervor este prevăzută cu un colț 
O gaură este tăiată în capacul în care este instalat un furtun care alimentează apa necesară reciclării.
Caracteristicile sistemului de biogaz
O instalație completă de biogaz este un sistem complex compus din:
- Bioreactor, unde procesul de descompunere a gunoiului de grajd;
- Sistem de alimentare cu deșeuri organice automatizate;
- Dispozitive de amestecare a biomasei;
- Echipamente pentru menținerea temperaturii optime;
- Suport pentru gaz - rezervoare de gaz;
- Receptorul deșeurilor de deșeuri solide.
Toate elementele de mai sus sunt instalate în instalații industriale care funcționează în modul automat. Reactorii locali, de regulă, au un design mai simplificat.
Diagrama prezintă principalele componente ale unui sistem de biogaz automatizat. Volumul reactorului depinde de aportul zilnic de materii prime organice. Pentru funcționarea completă a instalației, reactorul trebuie umplut la două treimi din volum
Principiul instalării
Elementul principal al sistemului este un bioreactor. Există mai multe opțiuni pentru execuția sa, principalul lucru fiind acela de a asigura etanșeitatea structurii și de a exclude pătrunderea oxigenului. Acesta poate fi realizat sub forma unui container metalic de diferite forme (de obicei cilindrice), amplasat pe suprafață. Adesea, în aceste scopuri, se utilizează 50 de cubi de rezervoare de combustibil goale.
Puteți achiziționa containere gata făcute design. Avantajul lor este capacitatea de a dezasambla rapid și, dacă este necesar, de a transporta într-un alt loc. Este recomandabil să se utilizeze instalațiile industriale de suprafață în fermele mari, unde există un flux constant de cantități mari de materii prime organice.
Pentru gospodăriile mici, locația subterană a rezervorului este mai potrivită. Buncărul subteran este construit din cărămidă sau beton. Puteți îngropa containere gata făcute în pământ, cum ar fi metal, oțel inoxidabil sau tobe din PVC. Este, de asemenea, posibilă amplasarea lor pe stradă sau într-o cameră special desemnată, cu o bună ventilație.
Pentru fabricarea unei instalații de producere a biogazului, puteți achiziționa containere din PVC gata preparate și le puteți instala într-o încăpere dotată cu un sistem de ventilație
Indiferent de locul și modul în care este amplasat reactorul, acesta este alimentat cu un buncăr pentru încărcarea dejecțiilor. Înainte de încărcarea materiei prime, trebuie să fie supusă preparării preliminare: este zdrobită în fracțiuni de cel mult 0, 7 mm și diluată cu apă. În mod ideal, umiditatea substratului ar trebui să fie de aproximativ 90%.
Instalațiile automate de tip industrial sunt echipate cu un sistem de alimentare cu materii prime, incluzând un receptor, în care amestecul este adus la umidificarea necesară, o conductă pentru alimentarea cu apă și o instalație de pompare pentru transferul masei în bioreactor.
În instalațiile de uz casnic, containerele separate sunt utilizate pentru pregătirea substratului, unde deșeurile sunt zdrobite și amestecate cu apă. Apoi, masa este încărcată în compartimentul destinatar. În reactoarele situate sub pământ, buncărul pentru primirea substratului este evacuat, amestecul preparat curge prin gravitate printr-o conductă în camera de fermentație.
Dacă reactorul este amplasat pe sol sau în interior, conducta de admisie cu un dispozitiv de primire poate fi localizată în partea inferioară a rezervorului. Este, de asemenea, posibilă aducerea conductei în partea superioară și punerea unui clopot pe gât. În acest caz, biomasa va trebui alimentată cu ajutorul unei pompe.
În bioreactor, este de asemenea necesar să se asigure o ieșire care se face practic la fundul rezervorului pe partea opusă a recipientului de intrare. Când amplasarea subterană a țevii de ieșire este poziționată oblic și duce la recipientul de deșeuri, este în formă de cutie dreptunghiulară. Marginea sa superioară trebuie să fie sub nivelul admisiei.
Țevile de admisie și evacuare sunt dispuse oblic în sus pe părțile opuse ale rezervorului, în timp ce rezervorul de compensare în care sunt livrate deșeurile trebuie să fie sub recipientul de primire.
Procesul se desfășoară după cum urmează: buncărul de intrare primește un nou lot de substrat care curge în reactor, în același timp aceeași cantitate de masă de deșeuri se ridică prin conductă în recipientul de deșeuri, de unde este ulterior extrasă și utilizată ca un îngrășământ de înaltă calitate.
Depozitarea biogazului se efectuează într-o gașcă. Cel mai adesea este localizat direct pe acoperișul reactorului și are forma unui cupol sau a unui con. Este realizat din fier de acoperis, iar apoi, pentru a preveni procesele corozive, este vopsit cu mai multe straturi de vopsea de ulei.
În instalațiile industriale proiectate să producă o cantitate mare de gaz, suportul de gaz este adesea realizat ca un rezervor separat conectat la reactor printr-o conductă.
Gazul obținut ca urmare a fermentației nu este adecvat pentru utilizare deoarece conține o cantitate mare de vapori de apă și în această formă nu va arde. Pentru al curăța de fracțiunile de apă, gazul este trecut printr-un sigiliu de apă. Pentru a face acest lucru, o conductă este scoasă din rezervorul de gaz, prin care biogazul intră în rezervor cu apă, și de acolo este furnizat consumatorilor printr-o țeavă de plastic sau metalică.
Schema de instalare situată subteran. Входное и выходное отверстия должны располагаться на противоположных сторонах емкости. Над реактором находится водяной затвор, через который для осушения пропускается полученный газ
В некоторых случаях для хранения газа используются специальные мешки-газгольдеры, изготовленные из поливинилхлорида. Мешки помещаются рядом с установкой и постепенно заполняются газом. По мере наполнения, эластичный материал раздувается, и объем мешков увеличивается, позволяя при необходимости временно сохранить большее количество конечного продукта.
Условия эффективной работы биореактора
Для эффективной работы установки и интенсивного выделения биогаза необходимо равномерное брожение органического субстрата. Смесь должна находиться в постоянном движении. В противном случае на ней образуется корка, процесс разложения замедляется, в итоге газа получается меньше, чем изначально рассчитано.
Чтобы обеспечить активное перемешивание биомассы, в верхней или боковой части типового реактора устанавливаются мешалки погружного или наклонного вида, оборудованные электроприводом. В установках кустарного вида перемешивание производится механическим способом при помощи устройства, напоминающего бытовой миксер. Им можно управлять вручную или снабдить электроприводом.
При вертикальном расположении реактора рукоятка мешалки выводится в верхнюю часть установки. Если емкость установлена горизонтально, шнек также располагается в горизонтальной плоскости, и ручка находится сбоку биореактора
Одним из самых главных условий для получения биогаза является поддержание в реакторе необходимого температурного режима. Обогрев может осуществляться несколькими способами. В стационарных установках применяются автоматизированные системы подогрева, которые включаются в работу при падении температуры ниже заданного уровня, и отключаются при наборе необходимого температурного режима.
Для обогрева можно использовать газовые котлы, осуществлять прямой нагрев электрическими отопительными приборами или встроить в основание емкости нагревательный элемент.
Чтобы уменьшить потери тепла, рекомендуется вокруг реактора соорудить небольшой каркас со слоем стекловаты или укрыть установку теплоизоляцией. Хорошими теплоизоляционными свойствами обладает пенополистирол и другие его разновидности.
Чтобы обустроить систему обогрева биомассы, можно провести трубопровод от домового отопления, которое питается от реактора
Определение требующегося объема
Объем реактора определяется исходя из суточного количества навоза, производимого в хозяйстве. Также необходимо учитывать тип сырья, температурный режим и время брожения. Чтобы установка полноценно работала, емкость заполняется на 85-90% объема, как минимум 10% должно оставаться свободным для выхода газа.
Процесс разложения органики в мезофильной установке при средней температуре 35 градусов длится от 12 суток, после чего ферментированные остатки извлекаются, и реактор заполняется новой порцией субстрата. Поскольку перед отправкой в реактор отходы разбавляются водой до 90%, то количество жидкости также нужно учитывать при определении суточной загрузки.
Исходя из приведенных показателей, объем реактора будет равен суточному количеству подготовленного субстрата (навоза с водой) умноженному на 12 (время необходимое для разложения биомассы) и увеличенному на 10% (свободный объем емкости).
Строительство подземного сооружения
Теперь поговорим о простейшей установке, позволяющей получить биогаз в домашних условиях с наименьшими затратами. Рассмотрим строительство подземной системы. Чтобы ее изготовить нужно вырыть яму, ее основание и стены заливаются армированным керамзитобетоном.
С противоположных сторон камеры выводятся входное и выходное отверстия, куда монтируются наклонные трубы для подачи субстрата и откачки отработанной массы.
Выходная труба диаметром примерно 7 см должна находиться практически у самого дна бункера, другой ее конец монтируется в компенсирующую емкость прямоугольной формы, в которую будут откачиваться отходы. Трубопровод для подачи субстрата располагается приблизительно на расстоянии 50 см от дна и имеет диаметр 25-35 см. Верхняя часть трубы входит в отсек для приема сырья.
Реактор должен быть полностью герметичным. Чтобы исключить возможность попадания воздуха, емкость необходимо покрыть слоем битумной гидроизоляции
Верхняя часть бункера – газгольдер, имеющий купольную или конусную форму. Он изготавливается из металлических листов или кровельного железа. Можно также конструкцию завершить кирпичной кладкой, которая затем оббивается стальной сеткой и штукатурится. Сверху газгольдера нужно сделать герметичный люк, вывести газовую трубу, проходящую через гидрозатвор и установить клапан для сброса давления газа.
Для перемешивания субстрата можно оборудовать установку дренажной системой, действующей по принципу барботажа. Для этого внутри конструкции вертикально закрепите пластиковые трубы, чтобы их верхний край был выше слоя субстрата. Проделайте в них множество отверстий. Газ под давлением будет опускаться вниз, а поднимаясь вверх, пузырьки газа будут перемешивать находящуюся в емкости биомассу.
Если вы не желаете заниматься строительством бетонного бункера, можно купить готовую емкость из ПВХ. Для сохранения тепла ее нужно обложить вокруг слоем теплоизоляции – пенополистиролом. Дно ямы заливается армированным бетоном слоем 10 см. Резервуары из поливинилхлорида допускается использовать, если объем реактора не превышает 3 м3.
Concluzii și video util pe această temă
Как сделать самую простейшую установку из обычной бочки, вы узнаете, если посмотрите видео:
Как происходит строительство подземного реактора, вы можете посмотреть в видеосюжете:
Как происходит загрузка навоза в подземную установку показано в следующем ролике:
Установка по получению биогаза из навоза позволит существенно сэкономить на оплате тепла и электроэнергии, и пустить на благое дело органический материал, который в избытке имеется в каждом фермерском хозяйстве. Прежде чем начать строительство, необходимо все тщательно просчитать и подготовить.
Простейший реактор можно сделать за несколько дней своими руками, используя подручные средства. Если хозяйство крупное, то лучше всего купить готовую установку или обратиться к специалистам.
Если при ознакомлении с представленной информацией у вас появились вопросы, или есть предложения которыми вы хотите поделиться с посетителями сайта, пожалуйста, оставляйте комментарии в расположенном ниже блоке.