БІОГАЗ.

Деякі з нетрадиційних джерел енергії знаходили широке застосування і в минулому, а останнім часом переживають друге народження. Одним із «забутих» видів палива є і біогаз, що використовувався ще в Стародавньому Китаї та Персії і знову «відкритий» у наш час. Майже 50 років тому уряди Індії і Китаю прийняли програми розвитку і підтримки будівництва біогазових установок(БГУ). За різними джерелами, на даний час, в Китаї вже працюють до 30млн. біогазових установок, а в Індії – до15млн. Абсолютна більшість з них є не великими, об’ємом від 0,5м3 до 10м3, і дуже простими з точки зору конструкції. А власники отримують ефективні біодобрива, біогаз і чисте довкілля. Звичайно, жаркий клімат дозволяє круглорічну експлуатацію установок без підігріву, що спрощує їх конструкцію. Проте така поширеність завдячує тому, що в цих країнах біогаз став і традицією і культурою життя. В розвинутих країнах більш поширені біогазові комплекси великих об’ємів. На них переробляєються не тільки відходи тваринництва, а й зелена маса, яка вирощується на полях. З біогазу виробляється електроенергія. Але вартість таких комплексів дуже велика.

В Україні є дуже великі резерви для розвитку біогазових технологій. В фермерських та домашніх господарствах завжди є відходи великої рогатої худоби, свиней, птиці, а також відходи рослинного походження. Найефективнішим способом їх утилізації є переробка в біогазових установках (БГУ) з отриманням біогазу та високоякісних органічних добрив.

Принцип роботи біогазової установки(БГУ) заснований на біологічних процесах бродіння та розкладання органічних речовин під впливом метаноутворюючих бактерій в анаеробних умовах, які характеризуються відсутністю вільного кисню, високою вологістю і певною температурою середовища. Продуктами діяльності цих бактерій є газ метан і гумус. Вміст гумусу в біодобривах отриманих в БГУ може становити до 30% в перерахунку на суху речовину.

Використання в господарствах біогазових установок для переробки гною та інших органічних відходів дає:

- органічні біодобрива(переброженна маса) - це екологічно чисті рідкі і тверді добрива з високим вмістом гумусу, позбавлені нітратів, нітритів, насіння бур'янів, патогенної мікрофлори, яєць гельмінтів та специфічних запахів. Такі добрива є готовими до використання, а за рахунок наявності гумусу їх норми внесення в 5-10 разів менші ніж норми внесення гною;

- біогаз, який утворюється в процесі анаеробного бродіння органічних речовин. Біогаз може використовуватися для обігріву приміщень, вироблення електроенергії, його можна стискати, використовувати для заправки автомобілів, накопичувати.

Прийнято вважати, що головною складовою економічної ефективності біогазової установки є газ - метан. Проте це далеко не завжди так, і домінуючою складовою в отриманні економічного ефекту, особливо для невеликих біогазових установок, є органічне добриво. Роль же біогазу починає зростати з підвищенням кількості сировини, що переробляється, та застосуванням технологій, які підвищують вихід біогазу.

Використання біогазової установки в господарстві є економічно вигідним і в цьому можна переконатись проаналізувавши дані таблиці .

Економічні показники фермерських біогазових установок (мезофільний режим)

Показники		Об’єм реакторів
Показники		1м3	5м3	10м3	25 м3	50 м3	100 м3
Біодобрива	т в рік	15	70	140	360	720	1440
Біодобрива	т в добу	0,04	0,2	0,4	1	2	4
Біогаз	м3 в рік	700	3 600	7 200	21 000	36 000	72 000
Біогаз	м3 в добу	2	10	20	50	100	200
Вартість біодобрив в рік	грн.	3 600	18 000	36 000	90 000	180 000	360 000
Вартість біогазу в рік	грн.	400	1 800	3 600	9 000	18 000	36 000
Вигоди в рік	грн.	4 000	20 000	40 000	100 000	200 000	400 000
Площа удобрених угідь	га/рік	1,5	7,5	15	37,5	75	150

Реактор горизонтально встановлений, заповнений субстратом на 70% об’єму.

Вологість біодобрив -85-90%.

При розрахунках було прийнято, що вартість біодобрив – 250грн./т,

а вартість біогазу – 0,5грн./м3.

Норма внесення біодобрив 10т/га.

Тепер приклад:

Господарство щодня має 100кг органічних відходів вологістю 65%. Довівши їх вологість до 90%, отримаєм 233кг сировини, що завантажується в реактор щодня. По табл. 1 бачимо, що для переробки такої кількості сировини потрібен реактор об’ємом 5м3, який працюватиме в мезофільному режимі і щодня буде виробляти приблизно 200кг біодобрив. Тепер можна побачити які вигоди отримає господарство, переробляючи протягом року органічні відходи в БГУ. Без БГУ за рік в господарстві накопилось би приблизно 35т гною, якого б не вистачило й на 1га поля. А вироблених біодобрив достатньо для площі 7,5га.

КОНСТРУКЦІЇ БГУ.

Реактор(метантенк, ферментатор) являється головним агрегатом БГУ – це ємність, в якій проходить процес анаеробного бродіння органічних речовин. Вибір типу і конструкції реактора, в першу чергу, залежить від необхідного об’єму реактора, місця його розміщення, наявних ресурсів та часу необхідного на обслуговування. Кожен тип має свої переваги і недоліки. Головний критерій при виборі конструкції реактора – це можливість реалізувати її на практиці та зручність з точки зору обслуговування та експлуатації.

Є дуже багато видів конструкцій БГУ. Головне, щоб установка була здатна підтримувати постійну температуру субстрату і була герметичною. Сировина, яка подається в реактор, повинна мати вологість 85-90% і не містити хімічних домішок.

На цьому рисунку ви бачите схему найпростішої конструкції БГУ з газгольдером, виготовлену з пластику або металу. Зліва – вхідний отвір, зправа - вихідний отвір. Реактор може бути об’ємом від 100л до 1000л, якщо реактор розміщений на поверхні землі. При підземному розміщенні реактора його можна виготовити з металу або бетону і об’єм збільшити до 10м3. Верхня частина реактора має дві стінки, відстань між ними 50-100мм.. Простір між ними заповнюється водою. Кришка реактора також має стінку і це дозволяє їй виконувати функцію газгольдера. При накриванні реактора, стінки кришки проходять між стінками реактора. Вода забезпечує герметичність БГУ. По мірі виділення біогазу, тиск в реакторі зростає і кришка починає підніматись.

Щоб тиск газу був більший, на кришку кладуть вантаж, в виді металічного кільця. Важливим є розміщення вантажу так, щоб кришка піднімалась вертикально, без перекосу. При споживанні біогазу – кришка опускається. Таким чином створюється певний запас біогазу і використовується, коли необхідно. При заливанні сировини в реактор частина субстрату витікає через вихідний отвір.

А на цьому рисунку зображена схема біогазової установки з газгольдером, механічною підготовкою, автоматичним перемішуванням і підігрівом сировини в реакторі.

Ця біогазова установка складається з таких вузлів:

1. Фекальний насос з ріжучими ножами.

2. Бункер приготування та завантаження свіжої сировини.

3. Перекривні крани.

4. Газовий котел.

5. Насос підігріву.

6. Мотор-редуктор.

7. Теплообмінники.

8. Мішалка.

9. Кришка реактора.

10. Водяний затвор.

11. Вихідна труба.

12. Запобіжний клапан.

13. Манометр електроконтактний.

14. Компресор.

15. Ресивер.

16. Газгольдер.

17. Редуктор газовий.

18. Бункер для вивантаження біодобрив.

Будівництво і експлуатація БГУ не є такими складними та затратними, як може здатися на перший погляд. Біогазову устаноку, об’ємом 5-25м3 і більше, можна збудувати в господарстві, використавши незадіяні ємкості, які є у вашому господарстві, або придбати бувші у вжитку, що значно знизить затрати на її будівництво.. Почати можна з будівництва найпростішої по конструкції установки, а з часом вдосконалювати її, доробляючи системи підготовки сировини, підігріву, перемішування, відбору газу та нарощувати об’єм реактора. Термін окупності БГУ може становити 6-12 місяців.

БГУ агро компанії "Vycia" в Литві.

Об’єм 900м3.

Денне завантаження 50м3.

Китай, будівництво бетонного реактора об’ємом 100м3 по технології Shenzhen Puxin Science& Technology Co. Ltd. Можна в них купити стальні форми і будувати реактор самим. Форми на 6м3, 10м3, 100м3. Форми використовуються повторно.

ВЛАСТИВОСТІ БІОДОБРИВ.

Перероблені в біогазових установках органічні відходи перетворюються на біомасу, яка містить значну кількість поживних речовин і може бути використана в виді біодобрива та кормових добавок. Як зазначалось вище, біодобрива, отримані в БГУ приблизно в 5 - 10 разів ефективніші ніж гній, з якого вони виробляються. Такий ефект досягається за рахунок того, що в результаті анаеробного бродіння та розкладання органічних речовин в біодобривах утворюється гумус і його складові: гумінові кислоти і фульвокислоти. Вміст гумусу в біодобривах складає від 10% до 25%, в перерахунку на суху речовину, а їх концентрація залежить від температури процесу зброджування сировини, її складу, денної норми завантаження та деяких інших факторів. Утворені при зброджуванні гумусні матеріали покращують фізичні властивості грунту, а мінеральні речовини є джерелом енергії, напоєм для діяльності грунтових мікроорганізмів, що сприяє підвищенню засвоєння поживних речовин рослинами. Гумінові кислоти пришвидшують ріст і розвиток рослин, сприяють скороченню вегетаційного періоду, швидшому достиганню (приблизно на тиждень) і збільшенню врожайності сільськогосподарських культур. Вони підвищують стійкість рослин в несприятливих умовах зовнішнього середовища: посухи, високих і низьких температур, токсичних речовин (пестицидів, гербіцидів, важких металів), підвищеної радіації. Також, перевага біодобрив полягає у тому, що в них у легкозасвоюваній формі зберігається практично весь азот та й інші поживні елементи, які містяться у вхідній сировині.

Дані про підвищення врожайності ґрунтів після застосування біодобрив коливаються від 10 до 50%, проте точніший прогноз складний, тому що на врожайність впливають і багато інших чинників. Для прикладу, на удобрення 1 га поля необхідно 50-60т гною, в той час як для удобрення такої ж площі витрачається до 10т біодобрив для досягнення такої ж врожайності.

Агрохімічні показники біодобрив вироблених в БГУ з трави і гною приведені нижче в таблиці.

Показники аналізу азоту, фосфору і калію - в розрахунку на суху речовину, а показники вуглецю – в розрахунку на той стан який є. В перерахунку на суху речовину ці показники будуть приблизно в 5 разів вищі.

Назва показника	Рідина	Суспензія
рН	7,1	7,4
Загальний вуглець гумусових кислот,%	0,76	3,4
Вуглець гумінових кислот,%	0,18	1,6
Вуглець фульвокислот,%	0,58	1,8
Загальний азот,%	0,05	0,33
Фосфор(Р2О5),%	0,05	0,41
Калій(К2О),%	0,05	0,22

До переваг біодобрив в порівнянні з іншими органічними добривами відносять:

1. Відсутність насіння бур'янів. Насіння розкладається в процесі бродіння. У гної свиней і великої рогатої худоби і торфі зазвичай присутня велика кількість насіння бур'янів.

2. Відсутність патогенної мікрофлори. Біодобрива, завдяки спеціальній технології переробки в біогазовій установці, майже повністю знезаражені від патогенної мікрофлори.

3. Наявність активної мікрофлори, яка сприяє інтенсивному зростанню рослин. Органічні відходи, які використовують як добриво, не мають або містять невелику кількість мікрофлори. У біодобривах міститься 1012 - 1014 колоній/гр. мікрофлори, при цьому майже повністю відсутня патогенна мікрофлора.

4. Відсутність адаптаційного періоду. Біодобрива завдяки своїй формі починають ефективно працювати відразу при внесенні.

5. Стійкість до вимивання з грунту поживних елементів. За сезон з грунту вимивається близько 80% органічних та неорганічних добрив, тому доводиться їх щорік постійно додавати у великих кількостях. За цей же час з грунту вимивається всього до 15% біодобрив. Внесенні в невеликій кількості біодобрива працюватимуть на 3-5 років довше ніж звичайні добрива.

6. Максимальне збереження і накопичення азоту. У біодобривах, завдяки анаеробному бродінню органічних відходів в біогазовій установці, кількість загального азоту N зберігається повністю, крім того, вміст розчинного азоту NН4-n збільшується на 10 - 15%.

7. Екологічний вплив на ґрунт. Органічні добрива(гній, послід) завдають шкоди ґрунту, забруднюючи його і ґрунтові води. Тоді як біодобрива є абсолютно чистим екологічним добривом.

ВЛАСТИВОСТІ БІОГАЗУ.

В процесі бродіння відбувається виділення біогазу, який містить 50-85% метану, 15-45% вуглекислого газу і до 5% сірководню, азоту та водню. Склад біогазу залежить від сировини, режиму бродіння, будови реактора і деяких інших чинників. Об’ємна теплота згорання біогазу в середньому складає біля 22 МДж/м3.

Кількість утворюваного біогазу для процесу, який нормально проходить при температурі 35-37˚ і середньому часі утримання сировини в реакторі протягом 15 днів, знаходиться в межах 40-80 м3 біогазу на тонну сировини на добу.

Якщо відома вага добового свіжого гною, то добовий вихід біогазу буде приблизно наступним: 1 тонна гною ВРХ – 40-50 м3 біогазу, 1 тонна гною свиней – 70-80 м3 біогазу, 1 тонна пташиного посліду – 60-70 м3 біогазу.

Основним способом застосування біогазу є перетворення його в джерело теплової, механічної та електричної енергії. На біогазі можуть працювати газоспалювальні пристрої, що виробляють енергію, яка використовується для опалення, освітлення, для роботи водонагрівачів, газових плит, інфрачервоних випромінювачів і двигунів внутрішнього згоряння.

Найбільш простим способом є спалювання біогазу в газових пальниках, тому що газ можна підводити до них з газгольдерів під низьким тиском. Але більш доцільним є використання біогазу для одержання механічної та електричної енергії. Це призведе до створення власної енергетичної бази, що забезпечує експлуатаційні потреби господарств.

Біогаз можна застосовувати як паливо для автомобільних двигунів, причому ефективність його в цьому випадку залежить від вмісту метану і наявності домішок. На метані можуть працювати як карбюраторні, так і дизельні двигуни. Однак, так як біогаз є високооктановим паливом, більш ефективним є його використання в дизельних двигунах.

ПРОПОЗИЦІЯ.

Якщо ви зацікавлені в будівництві біогазової установки, пропонуємо вам співпрацю:

1. Ми допоможемо вам вибрати, спланувати і виготовити біогазову установку відповідно до ваших потреб і наявних ресурсів.

2. Ми виготовимо вам комплектуючі агрегати біогазової установки.

3. Ми надамо консультації по запуску і експлуатації біогазової установки.

Також, пропонуємо вам безкоштовну електронну книгу БІОГАЗ В ДОМАШНЬОМУ ТА ФЕРМЕРСЬКОМУ ГОСПОДАРСТВІ.

В цій книзі детально описано схеми БГУ та особливості їх конструкцій, монтаж, запуск і обслуговування БГУ. Прочитавши цю книгу, ви зможете з нашою допомогою збудувати власну біогазову установку.

Щоб замовити книгу, на електронну адресу limexinvest@meta.ua напишіть листа, вказавши в ньому тему БІОГАЗ-КНИГА, своє ім’я і № телефону.