Биогаз из навоза своими руками: как получить биогаз в домашних условиях

Содержание

Что такое биогаз и как он образуется

В результате переработки биомассы получается биогаз

Биогаз относят к экологически чистым видам топлива. По своим характеристикам биогах во многом сходится с природным газом, добываемым в промышленных масштабах. Представить технологию получения биогаза можно следующим образом:

в специальной емкости, называемой биореактором, происходит процесс переработки биомассы с участием анаэробных бактерий в условиях безвоздушного брожения в течение определенного периода, длительность которого зависит от объема загруженного сырья;
в результате происходит выделение смеси газов, состоящей на 60 % из метана, на 35 % — из углекислого газа, на 5 % — из других газообразных веществ, среди которых есть и сероводород в небольшом количестве;
получаемый газ постоянно отводится из биореактора и после очистки отправляется на использование по назначению;
переработанные отходы, ставшие высококачественными удобрениями, периодически удаляются из биореактора и вывозятся на поля.

Наглядная схема процесса выработки биотоплива

Чтобы производство биогаза наладить в домашних условиях в непрерывном режиме, надо владеть или иметь доступ к сельскохозяйственным и животноводческим предприятиям. Экономически выгодно заниматься получением биогаза только в том случае, если есть источник бесплатной поставки навоза и иных органических отходов животноводства.

Механизм образования газа из органического сырья

Биогаз – это летучее вещество без цвета и какого-либо запаха, в котором содержится до 70% метана. По своим качественным показателям он приближается к традиционному виду топлива – природному газу. Отличается хорошей теплотворной способностью, 1м3 биогаза выделяет столько тепла, сколько получается при сгорании полутора килограмм угля.

Образованию биогаза мы обязаны анаэробным бактериям, которые активно трудятся над разложением органического сырья, в качестве которого используются навоз сельскохозяйственных животных, птичий помет, отходы любых растений.

В самостоятельном производстве биогаза может использоваться птичий помет и продукты жизнедеятельности мелкого и крупного домашнего скота. Сырье может применяться в чистом виде и в форме смеси с включением травы, листвы, старой бумаги

Для активизации процесса необходимо создать благоприятные условия для жизнедеятельности бактерий. Они должны быть схожи с теми, в которых микроорганизмы развиваются в естественном резервуаре – в желудке животных, где тепло и отсутствует кислород.

Собственно, это и есть два основных условия, способствующих чудесному превращению гниющей навозной массы в экологически чистое топливо и ценные удобрения.

Для получения биогаза нужен герметичный реактор без доступа воздуха, где будет происходить процесс брожения навоза и разложения его на составляющие:

метан (до 70%);
углекислый газ (примерно 30%);
другие газообразные вещества (1-2%).

Образовавшиеся газы поднимаются кверху емкости, откуда их затем выкачивают, а вниз оседает остаточный продукт – высококачественное органическое удобрение, сохранившее в результате обработки все ценные вещества, имеющиеся в навозе – азот и фосфор, и потерявшее значительную часть патогенных микроорганизмов.

Реактор для получения биогаза должен иметь полностью герметичную конструкцию, в которой отсутствует кислород, в противном случае процесс разложения навоза будет проходить крайне медленно

Второе важное условие для эффективного разложения навоза и образования биогаза – соблюдение температурного режима. Бактерии, принимающие участие в процессе, активизируются при температуре от +30 градусов. Причем в навозе содержится два вида бактерий:

Причем в навозе содержится два вида бактерий:

мезофильные. Их жизнедеятельность происходит при температуре +30 – +40 градусов;
термофильные. Для их размножения необходимо соблюсти температурный режим +50 (+60) градусов.

Время переработки сырья в установках первого типа зависит от состава смеси и составляет от 12 до 30 суток. При этом 1 литр полезной площади реактора дает 2 л биотоплива. При использовании установок второго типа время выработки конечного продукта сокращается до трех дней, а количество биогаза возрастает до 4,5 л.

Эффективность термофильных установок видна невооруженным глазом, однако и цена их обслуживания очень высока, поэтому прежде чем выбрать тот или иной способ получения биогаза, необходимо очень тщательно все просчитать

Несмотря на то, что эффективность термофильных установок в десятки раз выше, применяются они гораздо реже, поскольку поддержание высоких температур в реакторе связано с большими расходами.

Обслуживание и содержание установок мезофильного типа дешевле, поэтому большинство фермерских хозяйств для получения биогаза используют именно их.

Биогаз по критериям энергетического потенциала немногим уступает привычному газовому топливу. Однако в его составе есть сернокислые испарения, наличие которых следует учесть при выборе материалов для сооружения установки

Схема установки

В простейшем исполнении газогенератор не оснащается подогревом и устройством перемешивания. Работы по строительству установки ведутся в следующей последовательности:

Выкапывается котлован достаточных размеров, дно которого бетонируется.
В котлован опускают одно за другим несколько ж/б-колец, формируя из них цилиндрический резервуар. Все стыки следует герметизировать битумной мастикой.
Бетонная емкость оклеивается теплоизоляцией и гидроизоляцией, после чего приступают к засыпке котлована.
Сверху на реактор укладывается крышка с плотно закрывающимся загрузочным люком. В ходе брожения сырья в реакторе образуется высокое давление, поэтому крышку для надежности можно закрепить тросами. Не будет лишним установить в ней предохранительный клапан с противовесом в виде гири.
К загрузочному люку необходимо присоединить бункер.
Остается подключить к реактору трубопроводы. При этом на линии отведения готового продукта должен быть установлен гидрозатвор.

Биомасса готовится следующим образом:

Следует взять 3 части коровьего навоза и 7 частей сгнивших растительных остатков – ботвы овощных культур, листьев, очисток и т.д.
Получившуюся смесь необходимо разбавить водой, подняв тем самым ее влажность до 60% – 70%.

С целью увеличения производительности можно применить более совершенную схему установки, включающую водяной подогрев. В роли теплогенератора будет выступать водогрейный котел, работающий на вырабатываемом установкой топливе.

Биогазовая установка своими руками – чертеж

При загрузке сырье достаточно прогреть до 35 градусов, после чего его температура в результате брожения поднимется до 70 градусов.

Как показала практика, 5-тонная загрузка биомассы позволяет в течение 6-ти месяцев получать ежедневно в среднем около 40 куб. м газообразного топлива.

Ветрогенератор для частного дома – очень полезное устройство, так как позволяет получать энергию абсолютно бесплатно, что неплохо экономит расход основного источника энергии. Как сделать ветрогенератор своими руками, вы узнаете на нашем сайте.

Чертежи и порядок сборки твердотопливного котла длительного горения смотрите по этой ссылке.

Создание установки для биогаза из навоза в домашних условиях

Для конструирования установки по переработке навоза в биогаз вам понадобится:

герметично закрывающая емкость (из металла, бетона, пластика) объемом не меньше одного кубометра;
крышка для реактора с герметичным узлом прохода для ручки мешалки;
материал для теплоизоляции днища (играет роль системы подогрева);
ручная мешалка из подручных материалов (можно использовать лопату или винтовой шнек);
патрубки для подачи/вытяжки субстрата и для вывода биогаза.

В процессе строительства вам могут понадобиться дополнительные материалы: трубы, фильтры, клапаны. Все это можно найти в строительном магазине. Конструкция довольна проста, и вы сможете усовершенствовать ее по мере возведения.

Советы по самодельному изготовлению

Самое важное правило – отсутствие кислорода в реакторе. При его наличии может произойти взрыв

Для того чтобы крышку реактора не сорвало высоким давлением, необходимы противовесы, защитные прокладки между резервуарами и крышками.

На участке перед установкой оборудование необходимо:

правильно выбрать место (желательно, как можно дальше от жилого дома)
рассчитать ежедневные объемы образуемого навоза
выбрать местоположение для труб (отгрузочных, погрузочных, конденсирующих влагу)
найти место для отходов навоза
выкопать котлован
приобрести емкость для резервуара и закрепить ее на дне котлована
загерметизировать все места стыков
сконструировать люк для осмотра реактора (между люком и реактором обязательно поставить прокладку)

Если установка происходит в холодном климате, то обязательно стоит продумать способы её нагрева.

Завершающим этапом постройки считается проверка оборудования на герметичность.

Делаем установку из пластиковой бочки

В качестве эксперимента можно попробовать сделать установку из обычной пластиковой бочки. Они выпускаются объемом от 100 до 200 литров. Бочка будет служить реактором. Сделайте в ней два отверстия для входа и выхода патрубков. Входное отверстие делается ближе к днищу, а выходное — сверху. Диаметр отверстий зависит от диаметра используемых патрубков. Пластиковые трубы можно купить в строительном магазине. Вставляем их в отверстия и надежно изолируем. Для входа подойдет труба с изгибом (с соединителем), а для выхода — короткая прямая трубка.

Не забудьте про теплоизоляцию бочки. Ее можно обмотать минеральной ватой, пенополиэтиленом или любым другим материалом. Лучше всего поставить бочку на солнце, чтобы увеличить температуру внутри реактора. Засыпаем внутрь сырье в соотношении 0,7 л воды на 1 кг навоза. Ставим любую подходящую емкость для отвода шлама, устанавливаем сверху ведро и ждем брожения. Ждем около трех недель первой партии своего домашнего биогаза. Помните, что перед использованием метан нужно очистить от двуокиси углерода. С этой задачей справится специальный фильтр, который продается в магазине как «фильтр для очистки сжатого воздуха, углекислого газа и пара».

Биогаз из навоза своими руками: строим подземную установку

Еще один простой способ возвести собственную установку по переработке навоза в биогаз — построить подземную систему. Для начала необходимо вырыть яму объемом не меньше одного кубометра. Ее стенки и днище заливаются керамзитобетоном. С противоположных стен выводится по одной трубе для подачи биомассы и выведения шлама. Выходная труба должна располагаться ближе к днищу, а входная — на 50 см выше дна. Конец выходной трубы подводится к емкости для отходов. Конец входной трубы должен быть расположен таким образом, чтобы вам было удобно закачивать через него новое сырье.

Верхняя часть этого «бункера» представляет собой газгольдер купольной или конусообразной формы. Его проще всего изготовить из металлических листов или кирпичной кладки. На вершине газгольдера монтируется герметичный люк и газовая труба с гидрозатвором.

Перемешивание субстрата в такой установке происходит по принципу барботажа. Для этого возьмите несколько пластиковых труб и проделайте в них как можно больше дырочек. После этого закрепите трубы внутри реактора в вертикальном положении. Когда газ будет подниматься вверх, он будет испускать пузырьки, которые на выходе начнут бурлить в субстрате, тем самым его перемешивая.

Отходы биомассы после получения газа

Образуемый после нагревания навоза шлам применяют повсеместно в сельском хозяйстве в виде удобрений.

Образуемый углекислый газ обычно стремятся очистить, но при растворении его в воде получается полезная жидкость.

Ориентировочный расчет стоимости

Прежде чем приступать к проектированию установки, необходимо тщательно просчитать все предстоящие расходы. В некоторых случаях — суровый климат, небольшое количество доступного сырья — выгоднее отказаться от постройки.

Затраты на добычу биогаза

Домашняя мини-станция обойдется примерно в 50 тыс. руб.

Затраты на добычу биогаза складываются из стоимости аппаратуры, расходов на монтаж и обслуживание установок. Если используют покупное сырьё, учитывают его стоимость расходы по доставке.

Саму установку покупают в заводском изготовлении или делают самостоятельно. Фабричные изделия устанавливают, настраивают и обслуживают специализированные организации. Для некоторых моделей придётся приобретать расходные материалы — активаторы брожения или бактерии.

Во время эксплуатации расходы состоят из затрат электроэнергии на перемешивание субстрата и обогрев реактора.

Стоимость готовой и самодельной биогазовой установки

Фермерская установка будет стоить несколько сотен тыс. руб.

Промышленность выпускает биогазовые установки для фермерских хозяйств. Объём биореактора варьируется от 0,5 до 30 м³. Готовая система с резервуаром на 1м³, например, БУГ-М, содержащая все необходимые компоненты, стоит около 180 тысяч рублей. Установки для фермерских хозяйств с количеством стада КРС 12 голов или 1000 голов птицы обойдётся в 2 млн. рублей.

Немногие хозяйства могут позволить покупку такой техники, поэтому предпочитают изготовить установку самостоятельно.

Домашние генераторы могут обойтись в сумму от 50 тысяч рублей, что позволяет значительно сэкономить на покупке.

Технология получения биогаза из навоза

Полученный газ необходимо осушить, чтобы он мог гореть

Добыча газа из отходов и последующее его использование в качестве топлива позволяет сэкономить на коммунальных услугах и снизить нагрузку на окружающую среду. При большом объеме получаемого сырья его можно использовать для нагрева воды и выработки электроэнергии.

В качестве сырья для производства метана в домашних условиях применяются экскременты птиц, пушных животных, мелкого, среднего и крупного домашнего скота. Допускается включать в смесь ботву, опилки, траву, листву, животные жиры и субпродукты, оставшиеся после забоя.

Получение топлива происходит следующим образом:

Создание конструкции, которая по своему устройству напоминают место, где обитают анаэробные бактерии — желудок. Там тепло, темно и нет кислорода.
Приготовление смеси для брожения. Она на 90% должна состоять из воды без хлора. Раствор заливается и практически сразу начинается процесс брожения. При грамотно созданных условиях он длится около 12 дней.
Отработанный материал откачивается, вместо него заливается новый. Подсаживать свежих бактерий не нужно, так как они уже есть в помете.
Осушение биогаза. В нем содержится большое количество влаги, если продукт не переработать, гореть он не будет.
Сбор полученного топлива. Для этого используются цистерны, бочки, пластиковые резервуары или полимерные мешки.

Сервисное и гарантийное обслуживание

Специалисты компании Биокомплекс осуществляют полный комплекс работ: разработка рабочих проектов, поставка оборудования, монтаж, сервисное и гарантийное обслуживание.

В ТЕЧЕНИЕ ЧАСА после получения жалобы клиент получает письменное уведомление по электронной почте о том, что жалоба получена и принята в работу.
В ТЕЧЕНИЕ ОДНОГО РАБОЧЕГО ДНЯ клиент получает по электронной почте официальное письмо с вариантами решения сложившейся проблемы, в том числе и пошаговый алгоритм со ссылками на инструкции при возможности устранения неполадки на месте силами клиента.
	Ремонт оборудования на сервисной базе, в независимости от сложности, длится НЕ БОЛЕЕ ЧЕТЫРЕХ ДНЕЙ .	В нерабочее время телефон компании Биокомплексавтоматически переадресовывает вызов на сотовый телефон сервисного инженера. Сервисный инженер предпринимает все необходимые меры дляОПЕРАТИВНОГО РЕШЕНИЯ возникшей проблемы, в том числе с личным участием на объекте.

Принцип работы установки по производству биогаза

Газы, которые образуются микроорганизмами в результате их жизнедеятельности, будучи довольно лёгкими, поднимаются в верхнюю часть метантенка. Оттуда их затем и выкачивают. А в нижней части оказывается остаточный продукт, который как раз можно использовать в качестве удобрения. Этот продукт сохраняет все полезные свойства навоза, так как в нём остаются азот и фосфор.

Но если приобрести подходящий резервуар не так уж и сложно, то с поддержанием постоянной температуры уже могут появиться проблемы. Ведь здесь не обойтись без больших финансовых затрат. Микроорганизмы, которые принимают участие в процессе переработки, начинают действовать лишь при температуре выше 30 градусов. А некоторым видам и вовсе требуется среда, нагретая до 50 градусов.

Факторы, влияющие на производство биогаза

Объем продуцируемого дружной командой микробов биогаза при различных условиях может меняться и зависит от ряда факторов.

Вид сырья

Больше всего биогаза можно получить из отходов пищевой промышленности, содержащих сахарный жом и большое количество жиров. Наименее выгодным видом сырья является навоз крупного рогатого скота.

Навоз – сырье для биогаза

Температура

С ростом температуры производительность бактерий увеличивается. По температурному режиму газогенераторы делятся на три типа.

Психрофильные

Это установки без подогрева, в которых температура поддерживается в пределах от 18 до 25 градусов. В настоящий момент почти не применяются.

Мезофильные

Благодаря подогреву температурный режим выдерживается в пределах от 25 до 40 градусов.

низкие энергозатраты;
аминокислотный состав удобрений является максимально полезным.

относительно низкая производительность по биогазу;
отсутствие обеззараживающего эффекта (в сырье содержатся болезнетворные бактерии, от которых следовало бы избавиться).

Газогенераторы, применяемые раньше для автомобилей, вполне подходят и для домашнего использования. Как сделать газовый генератор своими руками по шагам, читайте в статье.

О плюсах использования электрогенератора на дровах читайте тут.

Если вы живете в частном доме, то у вас есть уникальный шанс испробовать различные варианты альтернативных источников энергии. Здесь https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/alternativnoe-otoplenie/alternativnye-istochniki-energii-dlya-chastnogo-doma.html вы найдете обзор вариантов установок для получения бесплатной энергии.

Термофильный

Применяется интенсивный подогрев, температура превышает 40 градусов.

высокая производительность;
гибнут болезнетворные бактерии.

высокие энергозатраты;
низкое качество удобрений.

Термофильный биореактор на навозе

Для каждого вида сырья существует оптимальный температурный режим. Почему нельзя просто разогреть реактор до максимально возможной температуры? По двум причинам:

из-за роста энергозатрат понизится рентабельность установки;
с ростом температуры увеличивается и количество свободного аммиака.

Последняя зависимость приводит к торможению газогенерации (этот газ является токсичным для бактерий).

Обмен веществ и свобода перемещения

Сырье должно быть достаточно разжиженным, чтобы микробы и пузырьки газа могли в нем двигаться. Для этого в установку доливают горячую воду, доводя влажность загрузки до 85% зимой и до 92% летом.

Чтобы в реакторе лучше происходили обменные процессы, его содержимое нужно время от времени (примерно каждые 4 – 6 часов) перемешивать.

Время брожения

Если сырье выгружать раньше положенного срока, бактерии не будут успевать компенсировать потери в численности и производительность их колоний упадет.

При чрезмерно длительной выдержке производительность также снижается из-за недостатка питательных веществ.

В среднем оптимальное время брожения составляет:

для психрофильного режима: 30 – 40 суток или более;
для мезофильного: 10 – 20 суток;
для термофильного: 5 – 10 суток.

Механизм образования газа из органического сырья

Биогаз – это летучее вещество без цвета и какого-нибудь запаха, в котором содержится до 70% метана. По своим качественным показателям он приближается к традиционному виду горючего – природному газу. Отличается хорошей теплотворной способностью, 1м3 биогаза выделяет столько тепла, сколько выходит при сгорании полутора килограмм угля.

Образованию биогаза мы обязаны анаэробным бактериям, которые энергично трудятся над разложением органического сырья, в качестве которого используются навоз сельскохозяйственных животных, птичий помет, отходы всех растений.

В самостоятельном производстве биогаза может использоваться птичий помет и продукты жизнедеятельности маленького и крупного домашнего скота. Сырье может применяться в чистом виде и в форме может означать: Форма предмета — взаимное расположение границ (контуров) предмета, объекта, а также взаимное расположение точек линии смеси с включением травки, листвы, старой бумаги

Для активизации процесса необходимо создать благоприятные условия для жизнедеятельности микробов. Они должны быть схожи с теми, в которых микроорганизмы развиваются в естественном резервуаре – в желудке животных, где тепло и отсутствует кислород.

Фактически, это и есть два основных условия, способствующих чудесному превращению гниющей навозной массы в экологически незапятнанное топливо и ценные удобрения.

метан (до 70%);
углекислый газ (приблизительно 30%);
другие газообразные вещества (1-2%).

Образовавшиеся газы поднимаются кверху емкости, откуда их затем откачивают, а вниз оседает остаточный продукт – высококачественное органическое удобрение, сохранившее в результате обработки все ценные вещества, имеющиеся в навозе органическое удобрение, состоящее из экскрементов сельскохозяйственных животных – азот и фосфор, и потерявшее значительную часть патогенных микробов.

Реактор для получения биогаза должен иметь полностью герметичную конструкцию, в которой отсутствует кислород, в неприятном случае процесс разложения навоза будет проходить крайне медленно

Второе важное условие для действенного разложения навоза и образования биогаза – соблюдение температурного режима. Бактерии, принимающие участие в процессе, активизируются при температуре от +30 градусов

При этом в навозе содержится два вида бактерий:

мезофильные. Их жизнедеятельность происходит при температуре +30 – +40 градусов;
термофильные. Для их размножения нужно соблюсти температурный режим +50 (+60) градусов.

Время переработки сырья в установках первого типа зависит от состава консистенции и составляет от 12 до 30 суток. При этом 1 литр полезной площади реактора дает 2 л биотоплива. При использовании установок второго типа время выработки конечного товара сокращается до трех дней, а количество биогаза возрастает до 4,5 л.

Эффективность термофильных установок видна невооруженным глазом, но и цена их обслуживания очень высока, поэтому прежде чем выбрать тот или иной способ получения биогаза, нужно очень тщательно все просчитать

Несмотря на то, что эффективность термофильных установок в десятки раз выше, применяются они еще реже, поскольку поддержание высоких температур в реакторе связано с большими расходами.

Обслуживание и содержание установок мезофильного типа гораздо дешевле, поэтому большинство фермерских хозяйств для получения биогаза используют именно их.

Биогаз газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы по критериям энергетического потенциала немногим уступает обычному газовому топливу. Однако в его составе есть сернокислые испарения, наличие которых следует учитывать при выборе материалов для сооружения установки

Этапы получения и переработки отходов

Процесс производства проходит в 4 этапа.

Сначала микроорганизмы перерабатывают высокомолекулярные соединения, превращая их в низкомолекулярные. Полимеры становятся мономерами. Данный процесс протекает довольно медленно, на его скорость во многом влияет кислотно-щелочной баланс среды.
На следующем этапе образуются кислоты. Некоторые молекулы попадают в клетки микроорганизмов, и там продолжается их разложение. Сначала происходит выработка карбоновых кислот, а также некоторых газов: сероводорода, аммиака, углекислого газа.
На третьем этапе образуются вещества, необходимые для появления метана. Это углерод, его двуокись, а также уксусная кислота.
И завершается переработка навоза в биогаз образованием самого метана. При этом появляются и побочные продукты – углекислый газ и вода.

Биогазовая установка собственными силами

Изменения показателей термометра, во время данного режима не должны отклоняться от нормы более чем на полградуса.

В навозе крупного рогатого скота уже содержатся все необходимые для начала ферментации микроорганизмы, именно поэтому данное сырье очень часто используется для запуска процессов брожения в новых реакторах.

В зависимости от температурного режима колеблется время оборота реактора. Наиболее оптимальным считается мезофильный режим. Также время сбраживания зависит от вида сырья. Наибольшее количество биогаза выделяется из навоза крупного рогатого скота примерно за две недели, из свиных экскрементов за десять дней, куриный помет перерабатывается за 10 – 15 дней, отходы растительного происхождения, смешанные с навозом полностью ферментируются в период от полутора до двух месяцев.

Влажность сырья важный фактор. Получить наибольший выход биогаза из ферментируемой массы, можно поддерживая высокую активность бактерий, которая происходит при условии определенной вязкости. Твердые и сухие частицы, замедляют процесс сбраживания и образуют осадок или корку, которая приводит к расслоению ферментируемой биомассы и остановке выделения биогаза. Для того чтобы избежать этого сырье, перед загрузкой в реактор, измельчается, а в процессе ферментации периодически перемешивается. Влажность же биомассы рекомендуют поддерживать на уровне 85% в зимнее время и 92% в летнее.

Рассматривая типы сырья можно разбить их на несколько больших групп. Навоз КРС, птичий помет, фекалии, свиной, козий и овечий навоз.