Існуючі на сьогоднішній день технології дозволяють перетворити органічні відходи на цінний ресурс – біогаз із гною. Цей процес допомагає вирішити проблему утилізації сільськогосподарських відходів, а також забезпечує отримання енергії, придатної для опалення, вироблення електрики та навіть використання в автомобілях. Важливим елементом біогазової системи вважається чилер – пристрій, необхідний для ефективного осушення і очищення біогазу.
В цій статті ми детально розповімо, як організувати виробництво біогазу з гною, які етапи включає процес та які нюанси варто враховувати при роботі з різними видами сировини, включаючи біогаз із пташиного посліду.
Принцип роботи біогазової установки
Біогазова установка – це технологічний комплекс, призначений для одержання горючого газу з органічних відходів шляхом анаеробного розкладання. Основною сировиною є гній, відходи сільського господарства, харчова органіка та інші біологічні матеріали, багаті на вуглець.
Детальніше про те, що таке біогазова установка – читайте тут.
Як утворюється біогаз?
Процес виробництва біогазу відбувається у герметичному реакторі (метантенці) за умов відсутності кисню. Органічна сировина піддається біохімічному розкладу під впливом мікроорганізмів, що живуть в анаеробному середовищі. Для ефективної роботи установки важливо підтримувати температуру в діапазоні 35-55°C та кислотність середовища (pH 6.5-8.5).
Рекомендуємо прочитати з яких газів складається біогаз
Щоб отримати біогаз із гною, процес розкладання треба розділити на чотири послідовні стадії:
- Гідроліз – розщеплення складних органічних сполук (вуглеводів, білків, жирів) до більш простих молекул, таких як цукри, амінокислоти та жирні кислоти. Цей етап визначає швидкість всього процесу, оскільки швидкість гідролізу різна для різних типів сировини.
- Ацидогенез – утворення летких жирних кислот, спиртів, аміаку та сірководню. На цьому етапі активні бактерії переробляють продукти гідролізу та виділяють проміжні сполуки, які потім використовуються у наступних фазах.
- Ацетогенез – перетворення летких жирних кислот на оцтову кислоту, водень та вуглекислий газ. Цей етап важливий для створення сприятливих умов зростання метаноутворюючих бактерій.
- Метаногенез – ключова стадія, в ході якої метаногенні бактерії синтезують біогаз, що складається на 50-75% з метану (CH₄) та на 25-50% з вуглекислого газу (CO₂). У невеликих кількостях у газі можуть бути присутні сірководень, аміак і водяна пара.
Читайте також: що таке біогаз і як його одержують
Для стабільної роботи системи необхідно дотримуватися кількох умов:
- регулярне подання свіжої сировини, щоб підтримувати безперервність процесу бродіння;
- контроль температури всередині реактора – для цього використовується система підігріву або охолодження (чилери допомагають підтримувати потрібний температурний режим залежно від сезону);
- перемішування субстрату для рівномірного розподілу мікроорганізмів та запобігання утворенню щільного осаду.
Ефективна біогазова установка дозволяє утилізувати відходи, а також отримувати відновлюване джерело енергії, яке можна використовувати для обігріву, виробництва електрики або навіть як паливо для транспортних засобів.
Як зробити біогаз із гною
1. Вибір та підготовка сировини
Щоб отримати біогаз із гною, ми рекомендуємо використовувати:
- коров’як (найпопулярніший варіант);
- свинячий гній;
- пташиний послід (вимагає змішування з водою у пропорції 1:3 через високу кислотність).
Важливо! Пташиний послід містить речовини, які можуть сповільнити бродіння. Для їхньої нейтралізації наші фахівці рекомендують додавати подрібнену солому чи торф.
Перед завантаженням у реактор сировину подрібнюють та змішують з водою до консистенції рідкої сметани (суха речовина – 10-15%). Це пришвидшує метаболізм бактерій.
2. Будівництво біогазової установки
Типова установка включає:
- реактор (підземний або надземний резервуар із бетону, сталі або пластику);
- газгольдер для зберігання біогазу;
- систему підігріву (чилер чи теплообмінник);
- мішалку (ручну або автоматичну).
Для невеликих господарств підійде саморобний реактор із поліетиленових ємностей об’ємом 1-5 м³. А ось промислові установки можуть досягати 10 000 м3.
3. Запуск процесу
Первинне завантаження сировини супроводжується внесенням бактеріального інокуляту (наприклад, вмісту шлунка великої рогатої худоби). Це прискорює старт бродіння. Після заповнення реактора на 80% його герметизують. Перший газ утворюється через 5-15 днів.
Як видобути біогаз із гною: оптимізація процесу
З нашого досвіду, треба сказати, що контроль параметрів дуже важливий. Для максимального виходу газу (0.5-0.8 м 3 на 1 кг сухої речовини) необхідно підтримувати температуру. Наприклад, мезофільний режим (35-40°C) підходить для невеликих установок, а термофільний (50-55°C) вимагає більше енергії, але підвищує швидкість бродіння на 30%.
Також рекомендується регулярно перемішувати субстрат, щонайменше 2-4 рази на добу.
Біогаз із пташиного посліду має власні особливості:
- високий вміст азотистих сполук, через що сировину треба розбавляти водою;
- швидке утворення кірки на поверхні, тому необхідне посилене перемішування;
- вихід газу: 0.3-0.6 м³/кг.
Порівняння видів сировини для біогазу
Параметр | Коров’як | Свинячий гній | Пташиний послід |
Вихід газу (м³/кг) | 0.6-0.8 | 0.5-0.7 | 0.3-0.6 |
Вміст метану (%) | 55-65 | 50-60 | 50-55 |
Період бродіння (дні) | 20-40 | 15-30 | 10-25 |
Очищення та використання біогазу
Сирий біогаз із гною містить домішки (H₂S, вологу), які видаляються фільтрами. Після очищення його можна спалювати в котлах для опалення, використовувати в газогенераторах для вироблення електроенергії, заправляти в транспорт (тут потрібна додаткова компресія, тобто стиснення).
Читайте також як очистити біогаз від домішок
Шлам, що залишився після бродіння – цінне органічне добриво, багате азотом і фосфором.
Плюси та мінуси технології
Переваги – утилізація відходів, отримання дешевої енергії, зниження викидів парникових газів.
Недоліки – високі початкові витрати на встановлення, необхідність постійного контролю процесу, а також сезонні коливання виходу газу (взимку потрібно більше енергії на підігрів).
Біогаз із гною – перспективний напрямок для фермерських господарств та переробних підприємств. Технологія допомагає скорочувати витрати на енергію, а також робить внесок в екологію. Працюючи з пташиним послідом важливо враховувати специфіку сировини, коригуючи параметри бродіння. Використання чилера, автоматичних мішалок та систем контролю значно підвищує ККД установки, роблячи процес рентабельним навіть у холодному кліматі.
