Ми бачимо світ так!
Останнім часом все більшої уваги привертають нетрадиційні, з технічної точки зору, джерела енергії: сонячне випромінювання, морські припливи та хвилі та багато іншого. Деякі з них, наприклад, вітер, знаходили широке застосування і в минулому, а сьогодні переживають друге народження. Одним із "забутих" видів сировини є і біогаз, який використовувався ще в Стародавньому Китаї і знову "відкритий" у наш час. Що ж таке біогаз? Цим терміном позначають газоподібний продукт, що отримується в результаті анаеробної, тобто відбувається без доступу повітря, ферментації (перепревання) органічних речовин різного походження. У кожному селянському господарстві протягом року збирається значна кількість гною, бадилля рослин, різних відходів. Зазвичай, після розкладання їх використовують як органічне добриво. Однак мало хто знає, скільки біогазу і тепла виділяється при ферментації. А ця енергія теж може послужити хорошу службу сільським жителям.Біогаз - суміш газів. Його основні компоненти: метан (CH4) – 55-70% та вуглекислий газ (СО2) – 28-43%, а також у дуже малих кількостях інші гази, наприклад – сірководень (H2S). У середньому 1 кг органічної речовини, що біологічно розкладається на 70%, виробляє 0,18 кг метану, 0,32 кг вуглекислого газу, 0,2 кг води і 0,3 кг нерозкладного залишку. Фактори, що впливають виробництво біогазу. Оскільки розкладання органічних відходів відбувається з допомогою діяльності певних типів бактерій, істотне впливом геть нього надає довкілля. Так, кількість газу, що виробляється, значною мірою залежить від температури: чим тепліше, тим вище швидкість і ступінь ферментації органічної сировини. Саме тому, ймовірно, перші установки для отримання біогазу з'явилися в країнахтеплим кліматом. Однак застосування надійної теплоізоляції, а іноді й підігрітої води дозволяє освоїти будівництво генераторів біогазу в районах, де температура взимку опускається до -20? Існують певні вимоги і до сировини: воно має бути придатним для розвитку бактерій, містити органічно речовину, що біологічно розкладається, і у великій кількості воду (90-94%). Бажано, щоб середовище було нейтральним і без речовин, що заважають дії бактерій: наприклад, мила, пральних порошків, антибіотиків. Для отримання біогазу можна використовувати рослинні та господарські відходи, гній, стічні води тощо. резервуар має тенденцію до поділу на три фракції. Верхня - кірка, утворена з великих частинок, що захоплюються бульбашками газу, що піднімаються, через деякий час може стати досить твердою і буде заважати виділенню біогазу. У середній частині ферментатора накопичується рідина, а нижня, брудоподібна фракція випадає в осад.
Бактерії найактивніші у середній зоні. Тому вміст резервуара необхідно періодично перемішувати – хоча б один раз на добу, а бажано – до шести разів. Перемішування може здійснюватися за допомогою механічних пристроїв, гідравлічними засобами (рециркуляція під дією насоса), під натиском пневматичної системи (часткова рециркуляція біогазу) або за допомогою різних методів самоперемішування.
Дзвон висотою близько 2,5 м - з листової двох міліметрової сталі. У верхній частині і збирається газ.
Автор цього проекту вибрав варіант збирання газу в відмінний від інших установок за допомогою труби, що знаходиться всередині ферментатора і має три підземні відгалуження - до трьох господарств. Крім того, вода в канавці гідрозатворупроточна, що запобігає зледенінням у зимовий час. Ферментатор завантажується приблизно 12 м3 свіжого гною, поверх якого виливається коров'яча сеча (без додавання води. Генератор починає працювати через 7 днів після наповнення. Схоже компонування має ще одна установка (мал. 1Б). Її ферментатор зроблений в ямі, що має квадратне поперечний переріз розмірами 2х2 і глибиною приблизно 2,5 м. Яма облицьована залізобетонними плитами товщиною 10-12 см, оштукатурена цементом і покрита для герметичності смолою. вільно ковзати по чотирьох вертикальних напрямних, встановлених на бетонному резервуарі. Висота дзвону приблизно 3 м, з яких 0,5 м занурено в канавку.
При першому наповненні ферментатор було завантажено 8 м3 свіжого коров'ячого гною, а зверху запита приблизно 400 л коров'ячої сечі. Через 7- 8 днів установка вже повністю забезпечувала власників газом.
Аналогічну конструкцію має і генератор біогазу, розрахований прийом 6 м3 змішаного гною (від корів, овець і свиней). Цього виявилося достатньо, щоб забезпечити нормальну роботу газової плити з трьома конфорками та духовкою.
Ще одна установка відрізняється будь-якою допитною конструктивною деталлю: поряд з ферментатором укладені приєднані до нього за допомогою Т-подібного шлангу три великі тракторні камери, з'єднані і між собою (риг. 2). У нічний час, коли біогаз не використовується і накопичується під дзвоном, виникає небезпека, що останній через надлишковий тиск перекинеться. Гумовий резервуар є додатковою ємністю. Ферментатора розміром 2х2x1,5 м цілком достатньо для роботи двох пальників, а при збільшенні корисного об'єму установки до 1 м3можна отримати кількість біогазу, достатню для обігріву житла.
Особливість цього варіанта установки - пристрій дзвона 138 см і висотою 150 см з прогумованого полотна, що використовується для виготовлення надувних човнів. Ферментатор є металевим резервуаром 140х380 см і має об'єм 4,7 м3. Дзвон вводиться в гній, що знаходиться в ферментаторі, на глибину не менше 30 см для забезпечення гідравлічного заслону виходу біогазу в атмосферу. У верхній частині розбухає резервуару передбачений кран, з'єднаний зі шлангом; по ньому газ надходить до газової плити з трьома конфорками та колонкою для нагрівання води. Щоб забезпечити оптимальні умови для роботи ферментатора, гній поєднується з гарячою водою.
Для обігріву ферментатора використовується ефект теплиці. Над ємністю споруджується металевий каркас, який покривають поліетиленовою плівкою: за несприятливих погодних умов вона зберігає тепло і дозволяє помітно прискорити процес розкладання сировини.
У Румунії генератори біогазу використовуються і в державних чи кооперативних господарствах. Ось один із них. Він має два ферментатори ємністю по 203 м3, закритих каркасом з поліетиленовою плівкою (рис. 3). Взимку гній обігрівається гарячою водою. Продуктивність установки складає 300-480 м3 газу на день. Такої кількості вистачає для забезпечення всіх потреб місцевого агропромислового комплексу.
Практичні поради. Як зазначалося, вирішальну роль. у розвитку процесу ферментації грає температура: нагрівання сировини з 15? до 20 ° може вдвічі збільшити виробництво енергоносія. Тому часто генератори мають спеціальну систему підігріву сировини, протебільшість установок не обладнано нею; вони використовують лише тепло, що виділяється в процесі розкладання органічних речовин. Однією з найважливіших умов нормальної роботи ферментатора є наявність надійної теплоізоляції. Крім того, необхідно звести до мінімуму втрати тепла при очищенні і наповненні бункера ферментатора. а вироблення біогазу знижується. Положення може бути виправлене або зменшенням щоденної порції сировини, або збільшенням її розчинності (по можливості, гарячою водою), або, нарешті, добавкою нейтралізуючої речовини - наприклад, вапняного молока, пральної або питної соди.
Виробництво біогазу може зменшитися за рахунок порушення співвідношення між вуглецем та азотом. У цьому випадку ферментатор вводять речовини, що містять азот, - сечу або в невеликій кількості солі амонію, що використовуються зазвичай в якості хімічних добрив (50 - 100 г на 1 м3 сировини).
Як трубопровод для транспортування біогазу від випускного патрубка у верхній частині дзвони установки до споживача можуть використовуватися як труби (металеві або пластмасові), так і гумові шланги. Їх бажано вести в глибокій траншеї, щоб виключити розриви через замерзання взимку конденсованої води. Якщо ж транспортування газу за допомогою шлангу здійснюється повітрям, то для відведення конденсату необхідний спеціальний пристрій. Найпростіша схема такого пристосування являє собою U-подібну трубку, приєднану до шлангу в нижній його точці (рис. 4). Довжина вільної гілки трубки (х) має бутибільше, ніж виражений у міліметрах водяного стовпа тиск біогазу. У міру того, як у трубку стікає конденсат з трубопроводу, вода виливається через її вільний кінець без витоку газу.
У верхній частині дзвону доцільно також передбачити патрубок для встановлення манометра, щоб за величиною тиску судити про кількість накопиченого біогазу.
Досвід експлуатації установок показав, що використання в якості сировини суміші різних органічних речовин дає більше біогазу, ніж завантаження ферментатора одним з компонентів. Вологість сировини рекомендується трохи зменшувати взимку (до 88-90%) та підвищувати влітку (92-94%). Вода, яку використовують для розведення, має бути теплою (бажано 35-40 °).
Сировина подається порціями принаймні один раз на добу. Після першого завантаження ферментатора часто спочатку виробляється біогаз, який містить понад 60% вуглекислого газу і тому не горить. Цей газ видаляють в атмосферу і через 1 -3 дні установка почне функціонувати нормально.