Существующие на сегодняшний день технологии позволяют превратить органические отходы в ценный ресурс – биогаз из навоза. Этот процесс помогает решить проблему утилизации сельскохозяйственных отходов, а также обеспечивает получение энергии, пригодной для отопления, выработки электричества и даже использования в автомобилях. Важным элементом биогазовой системы считается чиллер – устройство, необходимое для эффективного осушения и очищения биогаза.
В этой статье мы детально расскажем, как организовать производство биогаза из навоза, какие этапы включает процесс и какие нюансы стоит учитывать при работе с разными видами сырья, включая биогаз из птичьего помета.
Принцип работы биогазовой установки
Биогазовая установка – это технологический комплекс, предназначенный для получения горючего газа из органических отходов путем анаэробного разложения. Основным сырьем служат навоз, отходы сельского хозяйства, пищевая органика и другие биологические материалы, богатые углеродом.
Детальнее о том, что такое биогазовая установка – читайте здесь.
Как образуется биогаз?
Процесс производства биогаза происходит в герметичном реакторе (метантенке) в условиях отсутствия кислорода. Органическое сырье подвергается биохимическому разложению под воздействием микроорганизмов, живущих в анаэробной среде. Для эффективной работы установки важно поддерживать температуру в диапазоне 35-55°C и кислотность среды (pH 6.5-8.5).
Рекомендуем прочитать из каких газов состоит биогаз
Чтобы получить биогаз из навоза, процесс разложения надо разделить на четыре последовательные стадии:
- Гидролиз – расщепление сложных органических соединений (углеводов, белков, жиров) до более простых молекул, таких как сахара, аминокислоты и жирные кислоты. Этот этап определяет скорость всего процесса, так как скорость гидролиза различна для разных типов сырья.
- Ацидогенез – образование летучих жирных кислот, спиртов, аммиака и сероводорода. На этом этапе активные бактерии перерабатывают продукты гидролиза и выделяют промежуточные соединения, которые затем используются в следующих фазах.
- Ацетогенез – преобразование летучих жирных кислот в уксусную кислоту, водород и углекислый газ. Этот этап важен для создания благоприятных условий для роста метанообразующих бактерий.
- Метаногенез – ключевая стадия, в ходе которой метаногенные бактерии синтезируют биогаз, состоящий на 50-75% из метана (CH₄) и на 25-50% из углекислого газа (CO₂). В небольших количествах в газе могут присутствовать сероводород, аммиак и водяной пар.
Читайте также: что такое биогаз и как его получают
Для стабильной работы системы необходимо соблюдать несколько условий:
- регулярная подача свежего сырья, чтобы поддерживать непрерывность процесса брожения;
- контроль температуры внутри реактора – для этого используется система подогрева или охлаждения (чиллеры помогают поддерживать нужный температурный режим в зависимости от сезона);
- перемешивание субстрата для равномерного распределения микроорганизмов и предотвращения образования плотных осадков.
Эффективная биогазовая установка позволяет утилизировать отходы, а еще получать возобновляемый источник энергии, который можно использовать для обогрева, производства электричества или даже в качестве топлива для транспортных средств.
Как сделать биогаз из навоза
1. Выбор и подготовка сырья
Чтобы получить биогаз из навоза, мы рекомендуем использовать:
- коровяк (наиболее популярный вариант);
- свиной навоз;
- птичий помет (требует смешивания с водой в пропорции 1:3 из-за высокой кислотности).
Важно! Птичий помет содержит вещества, которые могут замедлить брожение. Для их нейтрализации наши специалисты рекомендуют добавлять измельченную солому или торф.
Перед загрузкой в реактор сырье измельчают и смешивают с водой до консистенции жидкой сметаны (сухое вещество – 10-15%). Это ускоряет метаболизм бактерий.
2. Строительство биогазовой установки
Типовая установка включает:
- реактор (подземный или надземный резервуар из бетона, стали или пластика);
- газгольдер для хранения биогаза;
- систему подогрева (чиллер или теплообменник);
- мешалку (ручную или автоматическую).
Для небольших хозяйств подойдет самодельный реактор из полиэтиленовых емкостей объемом 1-5 м³. А вот промышленные установки могут достигать 10 000 м³.
3. Запуск процесса
Первичная загрузка сырья сопровождается внесением бактериального инокулята (например, содержимого желудка крупного рогатого скота). Это ускоряет старт брожения. После заполнения реактора на 80% его герметизируют. Первый газ появляется через 5-15 дней.
Как добыть биогаз из навоза: оптимизация процесса
Исходя из нашего опыта, надо сказать, что контроль параметров очень важен. Для максимального выхода газа (0.5-0.8 м³ на 1 кг сухого вещества) необходимо поддерживать температуру. Например, мезофильный режим (35-40°C) подходит для небольших установок, а термофильный (50-55°C) требует больше энергии, но повышает скорость брожения на 30%.
Также рекомендуется регулярно перемешивать субстрат, минимум 2-4 раза в сутки.
Биогаз из птичьего помета имеет собственные особенности:
- высокое содержание азотистых соединений, из-за чего сырье надо разбавлять водой;
- быстрое образование корки на поверхности, а потому необходимо усиленное перемешивание;
- выход газа: 0.3-0.6 м³/кг.
Сравнение видов сырья для биогаза
Параметр | Коровяк | Свиной навоз | Птичий помет |
Выход газа (м³/кг) | 0.6-0.8 | 0.5-0.7 | 0.3-0.6 |
Содержание метана (%) | 55-65 | 50-60 | 50-55 |
Период брожения (дни) | 20-40 | 15-30 | 10-25 |
Очистка и использование биогаза
Сырой биогаз из навоза содержит примеси (H₂S, влагу), которые удаляются фильтрами. После очистки его можно сжигать в котлах для отопления, использовать в газогенераторах для выработки электроэнергии, заправлять в транспорт (тут потребуется дополнительная компрессия, то есть, сжатие).
Читайте также как очистить биогаз от примесей
Оставшийся после брожения шлам – ценное органическое удобрение, богатое азотом и фосфором.
Плюсы и минусы технологии
Преимущества – это утилизация отходов, получение дешевой энергии, снижение выбросов парниковых газов.
Недостатки – высокие начальные затраты на установку, необходимость постоянного контроля процесса, а также сезонные колебания выхода газа (зимой требуется больше энергии на подогрев).
Биогаз из навоза – перспективное направление для фермерских хозяйств и перерабатывающих предприятий. Технология помогает сокращать затраты на энергию, а также вносит вклад в экологию. При работе с птичьим пометом важно учитывать специфику сырья, корректируя параметры брожения. Использование чиллера, автоматических мешалок и систем контроля значительно повышает КПД установки, делая процесс рентабельным даже в холодном климате.
