Биореактор для производства биогаза: еще одна альтернатива традиционному топливу

Дата публикации: 16 декабря 2019

В числе экологически чистых видов топлива, не причиняющих вреда окружающей среде, стоит выделить биогаз. Его характеристики идентичны природному газу, исчерпаемые запасы которого заставляют в срочном порядке искать альтернативные источники топливных ресурсов. Получить значительные объемы биогаза можно в биореакторе, конструкцию которого несложно собрать из подручных материалов с помощью простейшего набора инструментов. Результат — недорогое и эффективное отопление дома, мастерской или подсобного помещения в условиях отсутствия или низкого качества централизованной подачи тепловой энергии.

Биореактор для производства биогаза: еще одна альтернатива традиционному топливу

Особенности получения биогаза

Процесс получения биогаза можно описать следующим образом:

  • В емкости биореактора происходит процесс переработки биомассы. Ее взаимодействие с анаэробными бактериями, живущими в условиях безвоздушного пространства, вызывает реакцию брожения. Длительность процесса зависит от количества сырья, что необходимо учитывать в процессе загрузки реактора.
  • В ходе реакции выделяется газовая смесь, 60% которой составляет метан, 35% — углекислый газ и 5% — прочие примеси, включая сероводородные соединения. Чтобы накопление газа не вызвало разрыв емкости биореактора для переработки навоза, летучую смесь отводят по системе трубопроводов и направляют на сжигание для получения тепловой энергии.
  • Отходы биомассы после выделения газовых соединений превращаются в полезные органические удобрения, которые можно без ограничений использовать для обогащения почвы.

Основным источником сырья для получения биогаза является навоз в смеси с органическими отходами и водой в соотношении 1:3:2. Поэтому желание собрать биореактор своими руками будет оправдано только при сотрудничестве с расположенными поблизости сельскохозяйственными и животноводческими предприятиями. Постоянные поставки значительных объемов навоза позволят наладить бесперебойное производство биогаза для отопления дома или иных нужд.

Конструктивные особенности биореактора

Основные элементы биореактора для производства биогаза — непосредственно емкость для переработки навоза, бункер с люком под загрузку сырья, гидрозатвор, труба для выгрузки переработанной биомассы и трубопровод для отвода газовой смеси. Сооружение подобной конструкции на дачном участке требует решения целого ряда вопросов:

  • необходимо выбрать оптимальное место для бетонной емкости реактора;
  • в основании должны быть герметичные отверстия для удаления переработанных отходов;
  • размер реактора должен соответствовать желательным объемам выработки газа и соображениям безопасности. Интенсивная реакция в маленькой емкости станет причиной ее разрыва, тогда как выделение значительного пространства под небольшое количество сырья сделает работу конструкции малоэффективной.

Специалисты, занятые разработкой схем биореакторов, рекомендуют рассчитывать параметры модели из расчета ее оптимального заполнения — на две трети объема. Такое количество биомассы создаст необходимое давление для отвода газа и обеспечит переработку всего объема сырья. Практические опыты показывают: из тонны сырья можно получить до 100 кубометров биогаза.

Для более надежной установки емкость биореактора частично заглубляется в грунт, что позволяет снизить риск ее промерзания в зимнее время. Вместо железобетонной конструкции можно использовать металлическую бочку с прочными стенами достаточной толщины, изготовленную из химически стойкого сплава. Ниже приведена схема биореактора, сборка модели которого не составит труда даже для начинающих мастеров.

Конструктивные особенности биореактора

Проблема активности биомассы

Процесс брожения биомассы с последующим выделением газовой смеси происходит под воздействием жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов. Активизировать их работу можно путем нагрева емкости. Для запуска процесса брожения температура внутри биореактора должна составлять 38С. В южных регионах она достигается естественным путем за счет теплого климата. В северных широтах, где невозможен прогрев биомассы до указанного уровня, решением проблемы станет подогрев резервуара одним из следующих способов:

  • с помощью змеевика;
  • с применением электрических нагревателей;
  • с использованием электрических отопительных приборов.

Добавлять культуру бактерий в биомассу нет необходимости. Микроорганизмы находятся в ней в спящем виде, и повышение температуры необходимо для их «пробуждения» и активизации. Оптимальным решением будет установка автоматической системы нагрева, которая будет самостоятельно включаться и выключаться, поддерживая температуру в емкости на заданном уровне при добавлении охлажденного сырья и в процессе интенсивного газовыделения. Приобрести комплект автоматики можно в салонах по продаже отопительного оборудования.

Проблема активности биомассы

Дополнительным способом активизировать процесс разложения сырья можно путем перемешивания с помощью встроенного вала. Привод для его запуска выводится через крышку устройства и подключается к сети по мере загрузки новых партий смеси.

Проблема отвода газа

Проектируя биореакторы для получения биогаза своими руками, необходимо продумать вопрос отвода топлива. С учетом способности газовой смеси скапливаться под крышкой выходное отверстие делают в верхней части реактора, позаботившись о его герметичности после установки трубопровода. Чтобы сохранить концентрацию топлива и исключить его смешивание с воздухом, отвод осуществляется через гидрозатвор, вытесняющий из системы воздушные массы.

На случай интенсивного газообразования, чтобы исключить разрыв емкости, конструкцию крышки делают достаточно легкой. Это позволяет ей функционировать в качестве клапана, выпускающего избыточную газовую смесь. Чтобы крышка была плотно закрыта при нормальном уровне давления, и ценное топливо не просачивалось через щели, ее усиливают обычной гирей. Перед подключением реактора к системе трубопроводов отопления в него следует загрузить рекомендованное количество сырья и проследить за его переработкой, контролируя параметры давления и объем выделившейся газовой смеси.

Эффективность биогаза в сравнении с прочими видами топлива

Коровий навоз признан лучшим видом сырьевой смеси для биогаза. В сутки от одного животного можно получить количество сырья для выработки 1,5 кубометров топлива. Аналогичное количество свиного навоза дает лишь 0,2 кубометра, а кроличьего или куриного – 0,02 кубометра. Один кубометр биогаза дает столько же тепловой энергии, сколько 3,5 кг сухих дров, 1,5-2 кг угля, около 10 кВт/ч электричества.

Наверх
Adblock
detector