Обзор нетрадиционной энергетики и теплоэнергетики

Практические советы

Как уже отмечалось, решающую роль в развитии процесса ферментации играет температура: нагрев сырья с 15 °С до 20 °С может вдвое увеличить производство энергоносителя. Поэтому часть генераторов имеет специальную систему подогрева сырья, однако большинство установок не оборудовано ею, они используют лишь тепло, выделяемое в процессе самого разложения органических веществ. Одним из важнейших условий нормальной работы ферментатора является наличие надежной теплоизоляции. Кроме того, необходимо свести к минимуму потери тепла при очистке и наполнении бункера ферментатора.

Нужно помнить также о необходимости обеспечения биохимического равновесия. Иногда темпы производства бактериями кислот выше, чем темпы их потребления бактериями второй группы. В этом случае кислотность массы растет, а выработка биогаза снижается. Положение может быть исправлено либо уменьшением ежедневной порции сырья, либо увеличением его растворимости (по возможности, горячей водой), либо, наконец, добавкой нейтрализующего вещества – например, известкового молока, стиральной или питьевой соды.

Производство биогаза может уменьшиться за счет нарушения соотношения между углеродом и азотом. В этом случае в ферментатор вводят вещества, содержащие азот, – мочу или в небольшом количестве соли аммония, используемые обычно в качестве химических удобрений (50-100 г на 1 м3 сырья).

Следует помнить, что высокая влажность и наличие сероводорода (содержание которого в биогазе может достигать 0,5 %) стимулируют повышенную коррозию металлических частей установки. Поэтому состояние всех остальных элементов ферментатора следует регулярно контролировать и в местах повреждений тщательно защищать: лучше всего свинцовым суриком – в один или два слоя, а затем еще двумя слоями любой масляной краски.

В качестве трубопровода для транспортировки биогаза от выпускного патрубка в верхней части колокола установки до потребителя могут использоваться как трубы (металлические или пластмассовые), так и резиновые шланги. Их желательно вести в глубокой траншее, чтобы исключить разрывы из-за замерзания зимой конденсировавшейся воды. Если же транспортировка газа с помощью шланга осуществляется по воздуху, то для отвода конденсата необходимо специальное устройство. Самая простая схема такого приспособления представляет собой U-образную трубку, присоединенную к шлангу в самой нижней его точке. Длина свободной ветви трубки (х) должна быть больше, чем выраженное в миллиметрах водяного столба давление биогаза. По мере того, как в трубку стекает конденсат из трубопровода, вода выливается через ее свободный конец без утечки газа.

В верхней части колокола целесообразно также предусмотреть патрубок для установки манометра, чтобы по величине давления судить о количестве накопленного биогаза.

Опыт эксплуатации установок показал, что использование в качестве сырья смеси разных органических веществ даст больше биогаза, чем при загрузке ферментатора одним из компонентов. Влажность сырья рекомендуется немного уменьшать зимой (до 88-90 %) и повышать летом (до 92-94 %). Вода, которую используют для разбавления, должна быть теплой (желательно 35-40°). Сырье подается порциями, по крайней мере, один раз в сутки. После первой загрузки ферментатора нередко сначала вырабатывается биогаз, который содержит более 60 % углекислого газа и поэтому не горит. Этот газ удаляют в атмосферу, и через 1-3 дня установка начнет функционировать нормально.

Будущее – за биогазом

Использование альтернативных источников энергии – уже дело не далекого будущего, а сегодняшнего дня. Ученые Казахстанского государственного национального университета завершили разработку установок для получения биогаза из материалов, более чем доступных – навоза и различного мусора. Как поясняет ведущий сотрудник НПО «Бион» Виктор Юренков, по доступности получения биогазу практически нет равных. При этом происходит чудесное совмещение «полезного с полезным»: источники биогаза – навоз, мусор, органические отходы – иными словами, все то, от чего мы любой ценой хотим избавиться. Технология получения, ничем не отличаясь от применяемой на станциях аэрации, совершенно безвредна для природной среды. В результате несложного процесса переработки представляется возможным получить горючий газ с теплотворной способностью 5 000 ккал/м3. Как оказалось, мы в данной области – далеко не пионеры. В Китае, к примеру, действует уже более семи миллионов (!) мелких биогазовых установок, вводятся они в эксплуатацию также в Индии, Бангладеш, Пакистане, Таиланде, Новой Зеландии, на Филиппинах. Учитывая тот факт, что потенциальные запасы биогаза, сосредоточенные только в отходах мирового сельскохозяйственного производства, составляют 1-1,3 млрд т условного топлива в год, можно свести к минимуму вероятность предрекаемой учеными энергетической катастрофы. Кроме того, остатки брожения органического содержимого биогазовой установки содержат азот, фосфор, калий, а также микроэлементы, отсутствующие в обычных минеральных удобрениях. Иными словами, после очистки от микробов данные остатки представляют собой идеальное удобрение. Таким образом, преимуществ – масса, недостатков – пока никаких.

Традиционное топливо – кизяк – таит в себе эпидемиологическую опасность, т. к. приготавливается путем высушивания фекалий крупного рогатого скота. В каждом селе Южного Казахстана повсюду дворы и большие участки улиц заняты сохнущим на солнце кизяком. Фекалии с патогенной флорой являются возбудителями сильнейших заболеваний животных и человека: туберкулеза, ящура, бруцеллеза, сибирской язвы, сальмонеллеза. Фекалии смываются и попадают в поверхностные и подземные воды, колодцы и арыки. Всего этого не произойдет, если навоз будет перерабатываться в герметичной биогазовой установке.

Если использовать биогаз для производства электроэнергии, себестоимость ее оказывается всего 0,025-0,075 долл. за квт/ч в то время как электроэнергия от традиционных источников обходится в 0,1-0,15 долл. за квт/ч. Таким образом, биогаз в 2-4 раза экономичнее! К таким выводам пришли сотрудники НПО «Экомузей» г. Караганды, успешно осуществившие проект по выработке электроэнергии из органических отходов.

Биогаз. Приготовить пищу, подогреть воду и отопить жилище теперь в двух хозяйствах г. Караганды можно с помощью биогаза. Биогаз – тот же метан, вот только полученный в «домашних условиях».

Общественное объединение «Экологический музей» г. Караганды приступило к строительству уже третьей биогазовой установки. Под помещением для скота вырывается яма, которая выкладывается кирпичом и наполняется навозом (можно использовать солому бобовых, томатную и картофельную ботву). Биомассе дают настояться в условиях отсутствия кислорода. Тут-то и включаются в работу бактерии, образующие непосредственно сам метан.

Эта способность метанобразующих бактерий была известна в Китае еще до нашей эры. Не зная ничего о самом процессе, китайцы производили биогаз и сжигали его для домашних нужд. В настоящее же время процессом «метанового брожения» заинтересовались многие ученые, стали проводиться исследования, направленные на повышение эффекта.

Переработка органических отходов сельского хозяйства в биогазовых установках имеет еще два «экологических плюса». Во-первых, катастрофа глобального потепления отодвигается на более поздние сроки, т. к. при разложении органических компонентов навоза выделяются углекислый газ и метан, которые являются причиной парникового эффекта. Во-вторых, уменьшается загрязнение подземных вод и поверхностных водоемов аммонийными соединениями. После того, как бактерии из навозной жижи в биогазовой установке извлекли все необходимое для производства метана, экс-навоз можно сливать в водоемы – его состав полностью отвечает самым жестким в мире стандартам для сточных вод, принятым еще во времена СССР.

Именно поэтому целью проекта «Биогаз» является внедрение биогазовых установок в селах, расположенных по берегам Нуры: благодаря производству биогаза, Нура защищена от нитратов и нитритов, отходов сельского хозяйства, обычно сваливаемых и сливаемых в реку.

Если производство биогазовых установок поставить на поток, то на строительство маленькой установки (6 м3) будет уходить 2 недели, большой (30 м3) – 1-1,5 месяца.

«Экомузей» заключил договор с совхозом «КарНИСИ» о «кустовом» (одновременно несколько) строительстве биогазовых установок. Это намного ускорит процесс – за месяц можно будет создавать 3-4 установки. Устанавливаться они будут бесплатно, от фермеров только требуется помощь строительными материалами – доски, металлические трубы, старый кирпич – и трудом.

Биогаз – это здоровье в вашем доме. В результате утилизации навоза в биогазовых установках, а не складирования его на приусадебных участках, падает уровень заражения среды болезнетворными бактериями. Исчезают неприятные запахи от разложения биоотходов и мухи, личинки которых выводятся в навозе.

Биогаз – это чистота вашей кухни. Пламя от горения газа не коптит и не содержит вредных смол и химических соединений, поэтому кухня и посуда не пачкаются копотью. Снижается риск респираторных и глазных заболеваний, связанных с дымом.

Биогаз – это источник плодородия вашего огорода. Из нитритов и нитратов, содержащихся в навозе и отравляющих ваш урожай, получается чистый азот, который так необходим растениям. При переработке навоза в установке погибают семена сорняков, и при удобрении огорода метановым флюентом (переработанным в установке навозом и органическими отходами) у вас будет уходить гораздо меньше времени на прополку.

Биогаз – доходы из отходов. Пищевые отходы и навоз, которые скапливаются в хозяйстве, являются бесплатным сырьем для биогазовой установки. После переработки мусора вы получаете горючий газ, а также высококачественные удобрения (гуминовые кислоты), являющиеся основными составляющими чернозема.

Биогаз – это независимость. Вы не будете зависеть от поставщиков угля и газа. А еще экономите деньги на этих видах топлива.

Биогаз – это возобновляемый источник энергии. Метан можно использовать для нужд крестьянских и фермерских хозяйств:

для приготовления пищи;

для подогрева воды;

для отопления жилищ (при достаточных количествах исходного сырья – биоотходов).

Производительность биогазовой установки зависит не только от вида отходов, но и от объема перерабатываемой массы. Наиболее выгодны установки большого объема. Но для домашнего хозяйства достаточно установки с объемом реактора в 4 м3.

Итак, если в хозяйстве есть три коровы (свиньи, козы, овцы, лошади) и более, то есть повод задуматься о монтаже биогазовой установки!

Сколько же можно получить газа из одного килограмма навоза? Исходя из того, что на кипячение одного литра воды расходуется 26 л газа:

– с помощью одного килограмма навоза крупного рогатого скота можно вскипятить 7,5-15 л;

– с помощью одного килограмма навоза;

– навоза свиней – 19 л;

– птичьего помета – 11,5-23 л;

– соломы зернобобовых – 11,5 л;

– картофельной ботвы – 17 л;

– ботвы томатов – 27 л воды.

Неоспоримое преимущество биогаза – в децентрализованном производстве электроэнергии и тепла.

В настоящее время биогазовая установка, спроектированная и собранная одним из авторов этой статьи, успешно работает в колхозе Мичурина Алматинской области и не требует никаких лишних затрат. Вся техническая документация и чертежи разработаны автором проекта «Биогаз» Леонидом Плохотниковым и могут быть высланы по Вашему запросу.


На главную