Вот почему так ценен навоз: технология производства биогаза

Крепкие, здоровые растения и, как следствие, большой урожай – разве не об этом мечтают все земледельцы? Плодородная почва – это главная цель каждого садовода и огородника, начиная от крупных фермеров и заканчивая владельцами небольших участков. Для ее достижения в ход идут все возможные агротехнические приемы.

Чем выгодна биомасса

Биомасса относится к возобновляемым ресурсам – чем она выгодно отличается от природных ископаемых. Источниками биомассы являются:

  • палая листва и торф;
  • дерево и древесные отходы;
  • отходы человеческой жизнедеятельности;
  • отходы производственной деятельности;
  • специальные растения и агрокультуры.

Биомасса занимает 5 место в списке возобновимых источников энергии – после солнечной, ветряной, водной и геотермальной энергии. Только в России каждый год производится около 300 миллионов тонн сухой биомассы из органики в виде мусора и сельхозотходов. Этот ресурс в 25 раз превышает объемы нефтедобычи. В будущем переработанные органические отходы будут использоваться еще шире.

Современная переработка биомассы позволит решить топливный и экологический кризисы, и вместе с тем заработать хорошие деньги, продавая полученную энергию. А установленная на сельхозпредприятии, свалке бытовых отходов и любом подходящем месте перерабатывающая установка FPP02 позволит обеспечить энергией производство, повышая его рентабельность, или жилой фонд.

Установка FAN BRU производит подстилочный материал в два этапа:

Отделение твердой фракции навоза путем сепарации.

Первый этап процесса заключается в сепарации крупных твердых волокон в специально разработанном прессовом шнековом сепараторе. Твердые волокна – это прежде всего неперевареные остатки корма, такие как, кукурузный силос или солома. Сепаратор отжимает твердые волокна и снижает влажность до минимума. Сепарированная твердая фракция постоянно подается в сушильный барабан шнековым транспортером.

Высушивание путем компостирования.

Второй этап процесса происходит в изолированном барабане FAN. Твердая фракция высушивается благодаря интенсивному аэробному процессу. Такая обработка гарантирует выход однородного продукта, получаемого в ходе контролируемого процесса. Благодаря такому воздействию снижается содержание возбудителей мастита в твердой фракции по сравнению с обычными методами сепарации. Комплексный процесс обработки контролируется датчиками температуры.

Компоненты системы:

  • Погружной насос с измельчителем и миксером.
  • Прессовый шнековый сепаратор (назначение «для подстилки»).
  • Шнековый транспортер из сепаратора в барабан.
  • Барабан для компостирования FAN в изолированном контейнере.
  • Вентилятор с автоматической регулировкой скорости.
  • Лестница и рабочая платформа.
  • Ленточный конвейер (приобретается покупателем).

Процесс полностью автоматизирован. Навоз перекачивается из приемной емкости и подается насосом в шнековый сепаратор. Сепарированная твердая фракция подается шнековым транспортером в сушильный барабан для обеспечения контролируемой загрузки. После анаэробного процесса твердая составляющая автоматически выгружается. Биологический процесс контролируется изменением температуры и регуляцией потока воздуха.

Условия работы

Температура в барабане около 65°С

Производительность (на выходе) более

BRU 1000

BRU 2000

20м3/день

40 м3/день

Время работы 24 часа
Готовый подстилочный материал

40-42% содержание сухого вещества

BRU 1000

BRU 2000

на 800-1200 голов КРC

на 1200-2200 голов КРС

Компост

Компостирование позволяет получить богатое питательное органическое удобрение. В основании компостной кучи закладывается прошлогодний субстрат, богатый живыми полезными микроорганизмами и дождевыми червями. Следующий слой – органические отходы (трава, кожура овощей и фруктов, яичная скорлупа, ботва корнеплодов).

Сверху на органику укладывается навоз, который можно смешать с опилками. Так продолжается до тех пор, пока «слоеный пирог» не достигнет в высоту 1,5 м. Сверху куча поливается теплой водой. Срок созревания составляет от 3-4 месяцев до года. Чем больше времени компостируется навоз, тем более питательное удобрение получится в итоге.

Для ускорения процесса ферментации навозной массы некоторые садоводы используют натуральные добавки – гуматы. На 10 кг навозного субстрата вносится 10 гр биостимулятора. После такой процедуры кучу необходимо перемешать для ускорения процесса ферментации.

     Часть 2

     Обеззараживание навоза, помета и стоков

2.1. На случай возникновения инфекционных болезней животных на каждом животноводческом предприятии и птицефабрике должны быть предусмотрены способ и технические средства для обеззараживания навоза, помета и стоков. Продолжительность карантина в неблагополучных хозяйствах определяется действующими инструкциями о мероприятиях по ликвидации конкретных инфекционных болезней с учетом способа обеззараживания органических отходов, наличия дезинфектантов и технических средств, а также вида и устойчивости возбудителя болезни.

Читайте также:  Железный купорос и мочевина опрыскивание деревьев

2.2. При возникновении инфекционных болезней в хозяйствах всю массу получаемых в этот период органических удобрений обеззараживают до разделения на фракции биологическими, химическими или физическими способами. Методы дезинфекции органических отходов следует предусматривать с учетом их физико-химических свойств, перспективных технологий обработки и возможности использования в качестве удобрений (Приложения 3, 4).

Для дезинвазии навоза, в особенности свиного и его смесей с другими видами навоза и помета, в целях уничтожения социально опасных возбудителей паразитарных болезней предусматривают соответствующие методы его обработки в системе удаления, хранения и утилизации. Одним из наиболее доступных является метод биотермической обработки в процессе хранения при определенных режимах.

2.3. Для свиноводческих комплексов мощностью 12-27 тыс. голов в год предусматривают проводить карантинирование в течение 6 сут. и обеззараживание от неспорообразующей патогенной микрофлоры неразделенного навоза путем длительного в течение 12 мес. выдерживания в секционных накопителях, анаэробной ферментацией в биоэнергетических установках или химическими средствами в карантинных или специально предусмотренных емкостях.

Биологический метод дегельминтизации также предусматривает выдерживание полужидкого и жидкого навоза свиней в открытых навозохранилищах в течение 12 мес.

Дегельминтизацию жидкой фракции свиного навоза осуществляют способом отстаивания ее в течение 6 сут. в секционных прудах-накопителях, оборудованных устройствами, исключающими попадание донного осадка в оросительную систему, и устройствами, обеспечивающими периодическую выгрузку осадка перед новым заполнением их жидкой фракцией.

2.4. Анаэробная ферментация жидкого свиного навоза осуществляется в биоэнергетических установках (БЭУ). Применение комплектов оборудования для анаэробного сбраживания возможно на действующих фермах и комплексах без существенных изменений технологических линий удаления навоза.

2.4.1. Жидкий навоз должен быть предварительно освобожден от посторонних включений, иметь влажность 90-96%, соотношение C:N-10-18:1, зольность не более 20% (недостаток азота ограничивает процесс метанового брожения).

2.4.2. Хранение исходного навоза перед сбраживанием не должно превышать 24-48 ч.

2.4.3. Навоз от фермы поступает в навозоприемник, оборудованный насосом с измельчающим и перемешивающим устройством, обеспечивающим гомогенизацию массы для подогревателя (специальная емкость-выдерживатель, секция микробиологического реактора). Емкости навозоприемников должны обеспечивать накопление не менее 2-суточного объема с фермы.

Способы удаления навоза

Для удаления отходов жизнедеятельности КРС, существуют разные способы:

  • Механический.
  • Гидравлический.
  • Пневматический.

В приусадебных хозяйствах, с небольшим поголовьем (до пяти-шести особей) навоз убирается вручную.

Механические технологии

Рис. 3

Механические способы предусматривают удаление навоза в загонах при помощи самоходных машин: бульдозера, фронтального погрузчика (рис. 3) или скрепера. В помещениях применяются транспортеры – цепные (скребковые и штанговые) либо шнековые. А также дельта-скреперное оборудование. На фермах, оснащенных по последнему слову техники, используются мобильные роботы.

Цепной транспортер навозоудаления состоит из двух частей (рис. 4), горизонтальной и наклонной. Первая убирает навоз из узкого канала, в который он падает сам или сбрасывается работниками фермы вручную. По желобу двигается кольцевая цепь с закрепленными на ней скребками. На участке холостого хода скребки складываются к цепи, рабочего – раскрываются и сгребают подстилку с экскрементами.

Рис. 4

Другой вариант – горизонтальная цепь со скребками сбрасывает навоз в поперечный канал. В его нижней части располагается шнековый транспортер (рис. 5), который отправляет будущее удобрение в накопительный бункер.

Рис. 5

Цепные транспортеры применяются в тех хозяйствах, где организовано привязное содержание буренок. Их несомненный плюс – большая устойчивость против износа, а также атмосферных факторов. Из минусов надо отметить требование по ограниченному потреблению электроэнергии на ферме. А также то, что влажность не должна быть больше 80%.

Основное отличие дельта-скреперного транспортера (рис. 6) от скребкового в том, что чистящие планки здесь широкие, состоят из четырех частей и захватывают большую полосу. Двигаются они по открытым проходам. За счет малой скорости, система безопасна для животных. Для перемещения скреперов навозоудаления схема применяется аналогичная цепным устройствам — замкнутый контур. На холостом участке они складываются, на рабочем – раскрываются.

Рис. 6

Дельта-скреперы используются в хозяйствах с беспривязным содержанием животных. Система отличается небольшим расходом электроэнергии, может работать постоянно и подходит для ферм с любой площадью помещений. Среди основных недостатков – низкая скорость движения чистиков. А также тот факт, что любое препятствие мешает проведению уборки.

Гидравлические технологии

Система гидросмыва состоит из проточного канала, водяного бака, заслонки, ограничивающей выход навоза за пределы стока, и решетки. Емкость для сбора фекалий расположена на обратной стороне, от точки подачи воды. Упавшие на пол отходы жизнедеятельности буренок проваливаются через решетку в проточные каналы. Вода, которая периодически подается в них под напором, смывает навоз в накопитель.

Читайте также:  Полезнейшие советы от опытных садоводов-огородников

Рис. 8Рис. 7

Способы удаления навоза

Гидросмыв применяется при бесподстилочной технологии. Влажность навоза должна быть в пределах 88-92%. Способ хорош тем, что вода улучшает гигиену помещения, за счет чего снижается заболеваемость. Кроме того, образуется жидкая фракция удобрения, содержащая микроэлементы и азот. Ее можно использовать для непосредственного полива с/х культур. Основной недостаток данной методики навозоудаления КРС заключаются в том, что процедура эта дорогостоящая и энергоемкая. Поэтому применяется в порядке исключения. После ее проведения, в коровнике повышается влажность.

Вариант гидросмыва – периодически действующая самотечная шиберная система (рис. 7). В этом случае, расход воды получается меньше.

Основой самосплавных систем (рис. 8) являются трубы, заложенные на определенной глубине, под уклоном. Их отличительная особенность — минимальная шероховатость внутренней поверхности. На трубах есть колодцы с пробками слива. Последние поднимаются вручную, при помощи стальных крюков. После поднятия пробок, навоз попадает в трубы. По ним пускают воду, отходы по уклону стекают в накопитель. Для регулирования направления стока, ставятся шиберные задвижки.

Самосплавные системы эффективно работают только на фермах с привязным содержанием коров, без подстилки. Это один из наиболее простых и эффективных способов удаления навоза, при котором участие человека сведено к минимуму.

Способы удаления навоза

Пневматическая технология

В этом случае, навоз сбрасывается в накопитель, расположенный ниже пола, в торцевой части помещения. После того, как приемник будет заполнен, в него по трубопроводу от компрессора подают воздух, накачанный до давления 4-5 атм. С его помощью, отходы через выпускную трубу выбрасываются в хранилище.

Какие бактерии для чего подходят

Исходя из условий жизнедеятельности и функциональных характеристик биологических средств для септиков, определяется сфера их использования.

  • Анаэробные бактерии просты в работе, не требуют особых условий для деятельности, хорошо работают в разных средах. Они удобны в использовании: достаточно добавить биопрепарат в сантехнический слив. Использовать такие средства лучше всего в качестве средства для септиков закрытого типа, так как они не нуждаются в воздухе. Очищенные стоки можно использовать для последующего полива огородов. Если загородный дом или дача не используется для регулярного проживания, такой вид бактерий подойдет лучше всего, так как при работе бактерий выделяется метан, кроме того, для удаления осадка придется прибегать к услугам ассенизатора.
  • Аэробные бактерии применяются как средство для септика для частного дома при постоянном проживании в качестве биосредства для выгребных ям дачных туалетов, а также в закрытых септиках. Однако, применяя бактерии для бетонных септиков, не следует забывать, что для их использования необходимы определенные условия – регулярная подача воздуха компрессором или аэратором. Результат деятельности аэробных бактерий – активный ил – может использоваться для удобрения огородов, а очищенная воды – для полива и в качестве технической.
  • Биоактиваторы – универсальные средства. Принцип их действия такой: сначала начинают работать аэробы, запуская кислую реакцию. После того, как, отработав кислород, аэробы погибают, в дело вступают анаэробные микроорганизмы. Таким образом, биоактиваторы подходят для любых видов септиков – от сливных открытых ям до промышленных септиков закрытого типа.

Расчеты эффективности применения биогаза

Оценить все преимущества использования альтернативного биотоплива помогут несложные расчеты. Одна корова весом 500 кг производит в сутки примерно 35-40 кг навоза. Этого количества хватит для получения около 1.5 м3 биогаза, из которого в свою очередь можно выработать 3 кВт/ч электроэнергии.

Используя данные из таблицы, нетрудно рассчитать, сколько м3 биогаза можно получить на выходе в соответствии с имеющимся в фермерском хозяйстве поголовьем скота

Для получения биотоплива можно использовать как один вид органического сырья, так и смеси из нескольких компонентов, имеющих влажность 85-90%. Важно, чтобы они не содержали посторонние химические примеси, отрицательно влияющие на процесс переработки.

Самый простой рецепт смеси придумал еще в 2000 году один русский мужик из Липецкой области, который построил своими руками простейшую установку для получения биогаза. Он смешивал 1500 кг коровьего навоза с 3500 кг отходов различных растений, добавлял воду (примерно 65% от веса всех ингредиентов) и разогревал смесь до 35 градусов.

Читайте также:  Аммиачная селитра: применение в садоводстве и на огороде

Через две недели бесплатное топливо готово. Эта небольшая установка вырабатывала 40 м3 газа в день, что вполне хватало для обогрева дома и хозпостроек в течение полугода.

Как достичь максимальной эффективности биогенератора

Чтобы добиться максимальной эффективности работы биогенератора, брожение органической смеси должно быть равномерным. Субстрат должен постоянно двигаться, так удастся получить максимум газа.

Благодаря мешалкам погружного или наклонного вида, которые оборудованы электроприводом, обеспечивается постоянное перемешивание биомассы. Эти мешалки расположены вверху или сбоку типового реактора.

В кустарных установках используется механическое устройство перемешивания по типу бытового миксера. Он может быть ручным или работать от электропривода.

Самое главное условие для эффективной добычи биогаза – соблюдение температурного режима. Обогрев может осуществляться:

  • с помощью автоматизированных систем подогрева. Они используются в стационарных установках. Если температура в реакторе падает ниже заданной, система автоматически включается. При достижении нужной температуры система самостоятельно отключается;
  • с помощью газовых котлов – осуществляется прямой нагрев с использованием электроотопительных приборов или встроенных нагревательных элементов.

Слой стекловаты может стать отличным каркасом для реактора. Для теплоизоляции также подойдут пенополистирол. Эти материалы помогут уменьшить потери тепла.

Установки для получения биогаза

Для изготовления установки недалеко от фермерских хозяйств, наилучшим образом подходит конструкция, которую впоследствии легко будет разобрать и перенести на другую территорию. Главное оборудование всей установки – это биореактор – емкость для заливки навоза и его брожения. Большие предприятия пользуются цистернами в 50 кубометров.

Небольшие частные хозяйства вместо цистерн используют резервуар под землей. Он выкладывается кирпичом в вырытой яме. Для герметичности и прочности все закрепляют цементной массой. Объем зависит от количества образующегося ежедневно навоза.

Для наземной установки могут применять цистерны из пластика, металла или поливинилхлорида.

Установки могут быть как автоматизированными (в них весь процесс происходит без участия человека), так и механическими (откачивать, доливать сырье, забирать биогаз, следить за давлением и температурой необходимо самостоятельно).

В небольшом хозяйстве желательно пользоваться электрическими насосами, мешалками, измельчителями, которые предотвратят появление корок на поверхности навоза и очистки сооружения от отходов.

Советы по самодельному изготовлению

Самое важное правило – отсутствие кислорода в реакторе. При его наличии может произойти взрыв.

Для того чтобы крышку реактора не сорвало высоким давлением, необходимы противовесы, защитные прокладки между резервуарами и крышками.

Резервуар никогда не должен быть абсолютно полон. Желательно пятую часть его объема оставлять незаполненной.

На участке перед установкой оборудование необходимо:

  • правильно выбрать место (желательно, как можно дальше от жилого дома)
  • рассчитать ежедневные объемы образуемого навоза
  • выбрать местоположение для труб (отгрузочных, погрузочных, конденсирующих влагу)
  • найти место для отходов навоза
  • выкопать котлован
  • приобрести емкость для резервуара и закрепить ее на дне котлована
  • загерметизировать все места стыков
  • сконструировать люк для осмотра реактора (между люком и реактором обязательно поставить прокладку)
Установки для получения биогаза

Если установка происходит в холодном климате, то обязательно стоит продумать способы её нагрева.

Завершающим этапом постройки считается проверка оборудования на герметичность.

Расчет количества газа

В среднем, тонна навоза обеспечит владельца сотней кубометров биогаза. Для того чтобы рассчитать количество получаемого биогаза, необходимо умножить ежедневную массу навоза с каждого скота на количество животных.

Естественно, разные животные и птицы дают разное количество навоза:

  • птицы (в первую очередь, куры) – 150-170 г в день
  • корова — 34-36 кг
  • коза – 900 – 1100 г
  • лошадь – 14-16 кг
  • овца – 900 – 1100 г
  • свинья – 4-6 кг

Навоз свиней и коров дает большее количество топлива. Количество выделяемого биогаза можно увеличить, если добавить в смесь просо, ботву свеклы, болотные растения, водоросли или кукурузу (наличие хлорофилла в биомассе улучшает выделение метана).

Отходы биомассы после получения газа

Образуемый после нагревания навоза шлам применяют повсеместно в сельском хозяйстве в виде удобрений.

Образуемый углекислый газ обычно стремятся очистить, но при растворении его в воде получается полезная жидкость.

Гидравлический

Самотечные системы хорошо работают на фермах, где практикуется боксовое или привязное содержание. Рельеф местности должен обеспечивать необходимый уклон для самосплава навоза в хранилище, которое может быть удалено от фермы на 100 м и более.

Гидравлические системы – энергоемкие и довольно сложные конструкции. Во время их работы, в помещениях создается высокая влажность. С другой стороны, у них есть серьезные плюсы. Например, резко снижается заболеваемость животных. Применяют их обычно в небольших хозяйствах.