Производство биогаза из отходов животноводства

Ежегодно даже вокруг небольших животноводческих хозяйств скапливается навоз. Руководителям сельскохозяйственных предприятий приходится тратить время и деньги на организацию вывоза и утилизации отходов жизнедеятельности животных. Современный подход к проблеме позволит запустить производство биогаза из отходов животноводства. В результате ферма, потратившаяся на закупку необходимого оборудования, уже скоро окупит затраты и начнёт получать дополнительную прибыль. Помимо положительного экономического фактора есть ещё более важный экологический фактор. Вредные газы, выделяемые фекалиями домашней птицы и крупного рогатого скота, а также опасные быстро размножающиеся микроорганизмы перестанут загрязнять и отравлять окружающую среду.

Производство биогаза из отходов животноводства

Почему нужно перерабатывать навоз?

Ещё в конце XVIII века проводились исследования, направленные на извлечение биологического топлива из различных природных источников, в том числе и навоза.

Первая биоэнергетическая установка в СССР появилась в 40-х гг. XX столетия. Тогда экология была в порядке, потому предпочтение отдавалось более эффективным технологиям. В XXI веке получение биогаза из навоза особенно актуально. Необходимость развивать данную отрасль вызвана резким ухудшением экологической ситуации на планете.

Важно: Использование альтернативных источников тепла и энергии позволяет экономить значительные суммы, которые ранее уходили на оплату отопления и электроэнергии.

Из органических отходов получают удобрения для растениеводства. Фермерам следует придерживаться специальных технологий. Качественное удобрение можно получить только при условии создания необходимого температурного режима. Если же технологии не соблюдаются, и навоз аккумулируется в естественным образом гниющих и разлагающихся кучах, из него выделяются:

  • почти весь фосфор;
  • 40% азота;
  • метан.

Потеря первых 2-х веществ заметно снижает качество получаемого удобрения. Метан, выделяемый в атмосферу, вредит экологии.

Производство биогаза – экологическая ценность

Производство биогаза из отходов животноводства

Если из отходов жизнедеятельности животных делают биогаз, решается сразу несколько проблем:

  • снижается уровень загрязнения воздуха, почвы и воды;
  • отпадает необходимость в выделении больших площадей для складирования навоза;
  • производится экологичный биогаз;
  • предприятие получает дополнительную финансовую выгоду.

Всё больше руководителей фермерских хозяйств понимают, что старый подход к ведению хозяйства давно отжил своё. На смену халатному пренебрежению к ресурсам пришло продуманное потребление. Навоз – это ценнейший материал, который при разумном использовании может поднять бизнес на новый уровень.

Питательные отходы производства биологического газа можно использовать в качестве удобрения.

Организация производства биогаза из навоза, органики

Преимущество описываемого вида деятельности в том, что производство биогаза может быть налажено в различных объёмах. Промышленность выпускает установки как для крупных ферм, так и для небольших домашних хозяйств. Рентабельность запуска процесса обусловлена тем, что в мире и непосредственно в России постоянно растут цены на газ и электричество. Данный фактор подстёгивает развитие сферы использования альтернативных источников энергии.

Читайте также:  Отходы 1-4 класса опасности

Что представляет собой биогаз?

Производство биогаза из отходов животноводства

По своим характеристикам биогаз, получаемый из навоза, близок к газу природному. Он не имеет цвета и запаха и обладает большой теплотворной способностью – сжигание 1м3 биогаза будет таким же эффективным, как сжигание полутора кг угля.

70% биогаза – это метан, который крайне негативно влияет на экологию и будет оказывать обратное действие, если заставить его служить на благо обществу.

Навоз перерабатывается в топливо, благодаря деятельности анаэробных бактерий. Микроорганизмы разлагают органику. Цель производства биогаза состоит в создании благоприятных условий для развития этих бактерий. Им нужно:

  • отсутствие кислорода;
  • тепло.

Это среда характерная для желудков животных. Благодаря бактериям зловонный навоз, который для большинства хозяйств всё ещё проблема, превращается в чистое энергоёмкое топливо и экологичное удобрение.

Принцип работы установок, производящих биогаз

Производство биогаза из отходов животноводства

Установка для получения энергоресурса из органики имеет простейшее строение. Всё, что требуется, это реактор с перекрытым доступом для кислорода. Внутри реактора будет бродить навоз и в процессе брожения разлагаться и производить:

  • метан – около 70%;
  • углекислый газ – около 30%;
  • другие летучие вещества – около 1-25%.

Газы откачиваются. На дне оседает остаток, который являет собой питательное удобрение для растительности, сохранившее все ценные вещества – фосфор и азот, аккумулирующиеся в фекалиях животных. Большинство патогенов в процессе переработки уничтожаются.

Чтобы анаэробные бактерии работали с максимальной эффективностью, необходимо поддерживать в реакторе температуру не менее 30°C. В таких условиях начинают развиваться мезофильные бактерии. При температуре +50°C начинают размножаться термофильные бактерии.

От того, какая температура установлена в реакторе, зависит скорость переработки его содержимого и эффективность процесса.

Мезофильные бактерии и эффективность

Если процесс основан на деятельности мезофильных бактерий, то есть внутри реактора поддерживается температура от 30°C и выше, процесс превращения фекалий в топливо будет длиться от 12 суток до месяца.

С каждого литра полезной площади будет выработано 2 л энергетического ресурса.

Термофильные бактерии и эффективность

Если внутри установки будет соблюдаться температурны й режим от +50°C, процесс ускорится. Требуемый материал можно будет получить всего за 3 суток. Вырастет и количество получаемого продукта – с одного литра площади будет получено 4,5 л биогаза, что на 2,5 л больше.

Читайте также:  Классификация отходов по классам опасности

Несмотря на более высокую эффективность работы термофильных бактерий, реакторы для их размножения используются реже, так как такие устройства требуют больших трат на электроэнергию.

Мезофильные установки более дешёвые в обслуживании и содержании, потому многие фермеры останавливают свой выбор на них.

Комплектация установок для производства биогаза

Производство биогаза из отходов животноводства

Установка простейшего типа состоит из 6 составляющих:

  • биореактор, в котором находится разлагающееся сырьё;
  • работающая в автоматическом режиме система подачи сырья;
  • смеситель, регулярно перемешивающий содержимое реактора;
  • оборудование, обеспечивающее поддержание нужной температуры;
  • газгольдер, аккумулирующий получаемые газы;
  • приёмник для нелетучих отходов.

Устройство называется метантенк. Его можно приобрести в готовом виде или сконструировать самостоятельно из топливных цистерн на 50 куб. м. Главное, чтобы ёмкость была герметичной.

Покупные метантенки легко разбираются и могут перевозиться с места на место.

Важно: При выборе материала, из которого будет изготовлен биореактор, следует учитывать, что в биогазе, в отличие от природного газа, присутствуют сернокислые испарения.

Этапы получения биогаза из органики

Производство биогаза из отходов животноводства

Процесс перевоплощения отходов жизнедеятельности животных в биологический газ состоит из 4-х этапов:

  1. Бактерии занимаются переработкой высокомолекулярных соединений, делая их низкомолекулярными. Полимеры трансформируются в мономеры. Это небыстрый процесс. Скорость его протекания зависит от кислотно-щелочного баланса, установившегося внутри реактора.
  2. Происходит образование кислот. Часть молекул попадает в клетки анаэробных бактерий, где продолжается процесс разложения. На первом этапе вырабатываются карбоновые кислоты и такие газы – углекислый, аммиак, сероводород.
  3. Происходит образование веществ, которые необходимы для появления метана: уксусная кислота, двуокись углерода и углерод.
  4. Образуется метан, а также побочные продукты: вода и углекислый газ.

В полученном из навоза биогазе содержится много водяных паров. Они не дадут ему гореть. Чтобы использовать ресурс для получения энергии, его нужно очистить от жидкости. Для этого субстанцию пропускают через гидрозатвор. Прежде чем попасть к потребителю, сырьё проходит по трубе в специальную ёмкость, содержащую воду, где очищается и доводится до готовности к применению.

Факторы, которые влияют на протекание процесса брожения

Помимо уже названных главных факторов – температуры и герметичности, есть и другие условия, способные оказывать влияние на происходящее внутри реактора брожение. Это:

  • влажность;
  • как часто поступает субстрат;
  • площадь поверхности частиц перерабатываемого сырья;
  • соотношение C:N:P;
  • уровень pH;
  • наличие замедляющих веществ;
  • присутствие стимулирующих добавок.

Чем мощнее производство, тем короче срок его окупаемости. В небольших хозяйствах переход на переработку навоза окупается в течение 5 лет.

Читайте также:  Пищевые отходы

Сколько примерно можно получить энергетического сырья?

Если ориентироваться на одну корову, животное в среднем даст за сутки 40 кг навоза. Из этого количества можно выработать 1,5 м3 газа, что равняется 3 кВт/ч электроэнергии.

Технология производства биогаза в домашних условиях

Производство биогаза из отходов животноводства

Преимущество описываемой технологии в том, что хозяин решает, каких масштабов достигнет его производство. Описываемый выше принцип получения энергии позволит обеспечить теплом и электроэнергией как одно помещение, так и гигантское предприятие. Всё зависит от объёмов. Описываемый принцип подходит для применения в домашних условиях.

При малых производствах отходы измельчаются в специальных ёмкостях. После измельчения в сосуды заливается вода. Сырьё должно иметь влажность около 90%. Далее массу перемещают в приёмный отсек реактора. Дальнейший процесс идёт по описанной выше схеме.

Важно: В основе удобрения, получаемого при переработке навоза, лежит гумус.

Преимущества биогазовых технологий

Продвижение и развитие технологий производства биогаза из навоза имеет массу преимуществ, которые уже неоднократно подтверждены международной практикой:

  1. Навоз является возобновляемым источником энергии. Биомасса производится всеми видами животных, в том числе и человеком.
  2. Возможность использовать любое биологическое сырьё. Биогазовые установки можно строить в местах скопления ферм и промышленных отраслей, которые технически связаны с животноводством.
  3. Формируется новая рыночная цепочка, что создаёт новые рабочие места – перевозчиков сырья, персонал, работающий с установкой и т. д.
  4. Универсальность путей применения биогаза. Из него можно получать как электрическую, так и тепловую энергию, как в месте его получения, так и на других объектах, которые подключены к газотранспортным сетям. Также из биогаза можно получать моторное топливо для транспортных средств.
  5. Процессу характерен позитивный агротехнический эффект, выражающийся в улучшении почвенной структуры. Питательные органические вещества, выпадающие в осадок, рассеиваются по полям, что приводит к регенерации грунта и повышению его плодородия. Продукция, выращенная на таких полях, более конкурентоспособна, так как это чистый экологичный продукт, неспособный навредить здоровью.
  6. Обеспечение стабильности производства и подачи электрической энергии. С помощью производных навоза можно перекрыть пиковые нагрузки сетей, как традиционных электростанций, так и нестабильных ВИЭ – электростанций, использующих энергию солнца и ветра.
  7. Поворот в сторону очищения планеты от загрязнений. Метан, ранее вредивший планете, помогает решать насущные энергетические задачи.
  8. Благодаря навозу снижается использование невозобновляемых источников энергии.

Заключение

Благодаря новым технологиям, позволяющим превращать навоз в источник энергии и ценнейшее удобрение, человечество получило возможность исправить сделанные ранее ошибки и защитить свой дом, планету Земля, от надвигающейся экологической катастрофы. Из мусора навоз превратился в ценнейшее сырьё, за которым будущее энергетики.

Ольга Борищук
Оцените автора
Добавить комментарий

девятнадцать + два =