Биогазовая установка для работы в теплое время года
1. Функциональное назначение и возможности установки
В данном руководстве описывается давно известная и неоднократно примененная в
мире конструкция малой биогазовой установки с горизонтально расположенным
цилиндрическим реактором из гибкого материала. В нашем случае мы рассмотрим
реактор из так называемой «тепличной» полиэтиленовой пленки. Эта пленка
выпускается в виде цилиндрического рукава, сложенного плоско и смотанного в
рулон. Ширина рулона обычно составляет от 1,2 до 3 м. Толщина пленки – от 40 до
200 мкм. Также выпускается пленка для мульчевания черного цвета. Такая пленка
больше подходит для создания реактора, чем прозрачная тепличная. В сети Интернет
Вы всегда найдете множество ссылок на продавцов такой пленки.
Главное – выбрать цилиндрическую пленку со стенками потолще. Так конструкция
получится надежнее.
Установка из полиэтиленовой пленки работает в психрофильном режиме, поскольку не
производится принудительный подогрев субстрата и температура субстрата внутри
реактора не превышает значительно температуру окружающей среды. В жарком климате
со среднесуточной температурой около 40° C установка можете переходить в
мезофильный режим работы.
Установка предназначена для анаэробного брожения таких отходов небольшого
хозяйства, как навоз, помет, измельченные пищевые и растительные отходы, стоки
туалета без примеси моющих веществ. Установка сконструирована для работы в
непрерывном режиме. В психрофильном режиме, в котором преимущественно будет
работать установка, объем суточной подгрузки субстрата составит примерно 1/40
часть объема субстрата в реакторе для преимущественно фекального сырья, и до
1/80 для преимущественно растительного сырья.
Например, на приложенном трехмерном эскизе изображена установка с объемом
субстрата в реакторе 4м3. Следовательно, суточная доза свежего субстрата
составит 50-100 литров (5-10 ведер).
Суточный выход биогаза в психрофильном режиме вряд ли будет превышать половину
объема субстрата в реакторе. Для приведенного примера – это не более 2 м3
биогаза в сутки. Единственно возможное полезное применение такого суточного
количества биогаза – приготовление пищи себе и животным, чей навоз и помет
используется в качестве сырья.
Вытекающий шлам с выхода установки должен использоваться в качестве
высокоэффективных биоудобрений. Суточный объем шлама примерно равен суточному
объему заливаемого субстрата.
2. Приготовление субстрата
Субстрата для малой биогазовой установки должен иметь такую консистенцию, чтобы
мог переливаться в загрузочное отверстие и свободно разливаться внутри реактора.
Эта консистенция соответствует влажности 88-90%.
Согласно справочных данных, птичий помет имеет влажность 75%, коровий навоз без
мочи – 65-75%, свиной навоз без мочи - 75-80%, зеленая растительность – 70%.
Смесь навоза с мочой имеет влажность около 85-86% и подходит в качестве
субстрата практически без добавления воды.
Готовить субстрат можно в отдельной емкости, а можно засыпать сырье прямо в
приемное отверстие и заливать его водой или жидкими стоками туалета (без моющих
средств).
В случае приготовления субстрата в отдельной емкости необходимо сначала добавить
все твердые составляющие, а потом постепенно доливать жидкость и перемешивать.
Как только смесь станет текучей, долив жидкости надо прекратить. Готовый
субстрат залить, черпая ведром, в приемное отверстие реактора.
Приготовления субстрата прямо в приемном отверстии реактора сложнее. Необходимо
точно знать пропорции всех ингредиентов. Засыпая твердые ингредиенты, необходимо
следить, чтобы не повредить пленочную оболочку реактора. Также не рекомендуется
механическое перемешивание и проталкивание, чтобы не повредить реактор. Твердую
фракцию надо заливать жидкостью так, чтобы она смылась внутрь реактора.
Психрофильный режим работы не накладывает очень строгих ограничений на состав и
дозировку субстрата. Размер суточной дозы стоит подбирать таким образом, чтобы
суточный выход биогаза удовлетворял разумным потребностям. При слишком малой
загрузке выход биогаза существенно падает. Дозу надо поддерживать такой, чтобы
не было такого существенного падения выхода биогаза, но не более.
Для начальных расчетов следует воспользоваться советом, данным выше: суточная
доза субстрата должна составлять 1/40 часть нормального объема субстрата в
реакторе. Нормальный объем субстрата в реакторе равен длине реактора, умноженной
на ширину реактора и высоту уровня субстрата.
3. Изготовление малой биогазовой установки
Сначала нужно закупить все необходимые материалы. Понадобится сама пленка.
Скорее всего, необходимо будет приобрести сразу целый рулон, длина которого
может быть 54 м. Такую длинную установку сделать очень сложно, поэтому есть
смысл оставить излишек пленки про запас, или изготовить сразу несколько
установок и расположить их параллельно (если у Вас для этого достаточно
абсолютно ровного места и сырья).
Понадобятся доски или фанера, или ДСП или ОСП плиты для изготовления рам входа и
выхода установки. Скреплять рамы можно шурупами. Чтобы пленка не рвалась об
раму, ее надо ошкурить и покрасить, для чего понадобится краска или лак.
Возможно, понадобится скотч или липкая лента, чтобы закрепить пленку на раме.
Для изготовления газовой трубы удобнее всего использовать стандартную
металлопластиковую трубу с необходимыми тройниками, кранами и прочими фитингами,
которые подбираются в соответствии с подключаемым оборудованием.
Гибкий реактор установки должен лежать свободно на ровной поверхности без острых
фрагментов, которые могли бы повредить пленку. Поверхность должна быть ровной по
всей длине реактора, чтобы правильно работала его гидравлическая схема. Поэтому
подготовка и выравнивание площадки могут оказаться самыми трудоемкими операциями
во всем изготовлении биогазовой установки. В крайнем случае, необходимо
обеспечить хотя бы удин уровень для входа и выхода реактора.
Для эффективной работы установки желательно, чтобы температура субстрата
превышала 20° C. Если подстилающая поверхность под
реактором имеет температуру, не ниже этой, то нет смысла в термоизоляции
реактора от подстилающей поверхности. В противном случае термоизоляция нужна
обязательно.
Поверхность земли может нагреваться днем существенно выше 20° C, но ночью
остывать ниже этой цифры. Поэтому надо смотреть в каждом конкретном случае на
тип грунта, на преобладающую погоду и температуру воздуха и т.д. То есть, нужно
по возможности сделать землю своим союзником и использовать ее тепло, если это
возможно. Если же поверхность земли имеет температуру преимущественно ниже 20° C,
то термоизоляция обязательна. Можно выложить землю пенопластовыми плитами, можно
подстелить вспененный полиэтилен (материалы, типа «изолон») толщиной от 8 мм.
Главное - чтобы материал был водонепроницаемым.
После того, как место расположения установки готово, необходимо изготовить рамы
входного и выходного гидравлических клапанов.
На рисунке указаны основные размеры входного и выходного клапана.
Как видите, уровень слива в выходном клапане находится на высоте около 50 см.
Края входного отверстия находятся повыше. Давление внутри реактора составляет
5,25-25 мм водяного столба, поэтому уровень субстрата на входе и выходе
находится на 5,25-25 см выше уровня субстрата в реакторе. Уровень субстрата в
реакторе задается объемами субстрата и биогаза внутри реактора. В любом случае,
уровень субстрата в реакторе не может подняться выше 25 см, поскольку излишек
шлама будет сливаться на выходе. Также, уровень субстрата в однократно полностью
заполненном реакторе не сможет опуститься ниже 5,25 см. Эти величины получаются
путем геометрических расчетов, который каждый может выполнить самостоятельно. А
давление внутри реактора задается высотой верхнего уровня субстрата.
Соответственно, давление биогаза на выходе в основном будет в диапазоне 5,25-25
см водяного столба. Теоретически возможна ситуация, что если выделяющийся биогаз
не будет отбираться, то реактор надуется до цилиндра, и давление уже будет
задаваться разницей уровней в реакторе и в выходном гидравлическом клапане. В
таком случае, давление внутри реактора может вырасти до 44,75 мм водяного
столба. Далее биогаз просто вырвется наружу через входной и выходной
гидравлические клапаны. Бытовые газовые приборы работают в диапазоне давлений
12-25 см водяного столба, поэтому практически во всем диапазоне наполненности
реактора биогазом подключенные газовые приборы должны нормально работать.
В силу вышеизложенных соображений нижний срез внутренней планки входной и
выходной рам делается на высоте 5,25 см. Четыре детали рам вырезаются из
заготовленных плит. Горизонтальные размеры рам подбираются таким образом, чтобы
периметр получающегося верхнего прямоугольного отверстия был немного меньше
периметра полиэтиленовой трубы реактора. Это необходимо, чтобы трубу реактора
можно было пропустить снизу вверх через раму и навернуть на раму снаружи, как
чулок. Края этого «чулка» надо тщательно примотать/прикрепить к раме. Удобно это
сделать обычным скотчем.
Перед сборкой с реактором рамы обязательно нужно ошкурить, тщательно закруглив и
заполировав все углы, соприкасающиеся с реактором. Затем раму нужно окрасить или
покрыть лаком. К сборке можно приступать только после полного высыхания
краски/лака.
На первом рисунке хорошо видно, как нужно изогнуть и смонтировать газовую трубу.
Кольцо и отходящая труба соединяются тройником. Трубу надо подогнуть так, чтобы
тройник не касался днища реактора и не мог его повредить. В верхней части кольца
надо просверлить отверстие, направив его вбок или вниз. В это отверстие из
реактора будет выходить биогаз и дальше по трубе и по кольцу выходить наружу к
потребителям. Само кольцо надо изогнуть так, чтобы оно свободно помещалось в
реакторе. Отверстие в верхней части кольца должно получиться на высоте около 10
см над максимальным уровнем субстрата, который составляет 25 см, т.е. высота
кольца – около 35 см.
На выход газовой трубы обязательно надо поставить кран, который будет закрыт,
если биогаз не потребляется. Уже после крана биогаз можно по трубам и шлангам
подключаать к различным
плитам и котлам. Также можно опционально добавить в газовый тракт обратный
клапан и фильтр сероводорода.
Следует помнить, что полиэтиленовые пленки реактора достаточно прочны на разрыв
лишь до тех пор, пока в них не появляется разрез или прокол. Тогда реактор может
лопнуть. Поэтому есть смысл оградить реактор не только от доступа посторонних
лиц, но и от доступа птиц и животных. Если имеющаяся полиэтиленовая пленка
кажется недостаточно прочной, можно сделать реактор из двух труб, вставленных
одна в одну.
На втором рисунке в выходной рамке показана условная выемка, по которой будет
вытекать шлам. В реальности надо расположить под этой выемкой емкость для сбора
шлама, или же подставить желоб, ведущий к такой емкости. Объем емкости для сбора
шлама определяется балансом между выходом шлама и потреблением биоудобрений.
Выход шлама примерно соответствует входу субстрата. Потребление удобрений
зависит от Вас. Нормативы и правили применения биоудобрений приведены в
последней главе.
Окончание >>
|
Идёт загрузка...