Делаем установку для биогаза из навоза своими руками

Технологии переработки навоза в удобрение

Сегодня в фермерских хозяйствах используют различные методы переработки испражнений животных.

1. Компостирование. Для изготовления компоста используют любые виды экскрементов (твердые, жидкие, с подстилкой и без) плюс наполнители природного типа. Например, резаная солома или торф с навозом перемешивается бульдозерами и помещается в бурты. Куча выкладывается слоями: первый – прошлогодний субстрат, второй – трава, ботва, негодные в употребление плоды овощей и фруктов, третий – слой свежих испражнений. Слои повторяют несколько раз, сверху кучу поливают водой и оставляют вылеживаться. Повышение температуры внутри бурта уничтожает глистов и сорняки, а вся масса постепенно перегнивает.

2. Вермикомпостирование — переработка навоза с использованием червей. При этом методе в пласты дополнительно подсыпают костную муку или золу для создания кислой среды для жизни червей. Впоследствии популяции червей вместе с перегноем попадают в удобряемую землю, что также повышает плодородность почвы.
3. Переработка навоза личинками мух. Сырье загружается в специальные биоустановки для переработки вместе с личинками мух. В результате этого процесса получают не только перегной, но и белковый корм.
4. Компостирование с применением гуматов (биодобавок органического происхождения) и глауконита (природный минерал). Добавление гуматов к слоям компоста значительно ускоряет процесс ферментации субстрата. Да и органическая ценность конечного продукта в результате применения повышается в несколько раз, что позволяет использовать меньший объем с сохранением желаемой эффективности. Дополнительное применение глауконита при переработке навоза обеспечивает лучшее обеззараживание и очистку сырья.
5. Настаивание. Данная система заключается в том, что жидкую часть испражнений помещают в специальный резервуар, где заливают водой из расчета один к одному. Раствор настаивают в течение недели, после чего используют для полива растений, но не в чистом виде, а в пропорциях: одна часть настоя на десять частей воды.
6. Получение биогаза, который выделяется в результате метанового разложения биомассы. Например, переработка коровьего навоза объемом около тонны может дать до 50 кубометров биогаза с содержанием метана до 60%. Этот газ впоследствии используется в качестве топлива.

Современные фермеры для утилизации экскрементов широко используют самые разнообразные препараты на основе селекций бактерий.  Такая биологическая добавка не только убыстряет процесс переработки исходного сырья, но и позволяет сохранить по-максимуму полезные вещества, а также снижает уровень неприятного запаха в хранилищах.

Виды биологических добавок с бактериями разных типов могут быть довольно разнообразными:

• для масс, уложенных в бурты;
• бактерии, способные жить без кислорода;
• бактерии для переработки свиного навоза, превращающие его в часть подстилки, которую требуется менять один раз в несколько лет.

Переработка навоза с помощью бактерий применяется довольно широко, поскольку этот метод можно назвать практически полностью безопасным и экономичным.

Существующие способы утилизации позволяют получать из фекалий животных не только полезные удобрения. Например, из навоза свиней и коров уже давно успешно изготавливают топливные брикеты – полностью экологически чистое и безопасное топливо для различных отопительных систем. Однако подобные методы переработки в России используются не так широко, а основная часть утилизированного навоза применяется все-таки для нужд сельского хозяйства.

Что выгоднее – традиционная переработка навоза в удобрение или же применение современных способов утилизации, зависит уже от планов и возможностей конкретного фермерского хозяйства и наличия рынка сбыта для производимой продукции.

Этапы работ:

1. Подготовительный этап

• Соблюдение ветеринарно-санитарных требований по карантинированию перед началом и во время проведения работ по откачке навоза на предприятии и получение справки от районной ветеринарной службы.
• Для исключения распространения инфекционных заболеваний животных работы ведутся только в эпизоотически благополучных зонах, где отсутствуют заболевания гр. «А».
• Проведение агрохимического анализа навоза из лагуны.
• Для определения норм внесения под сельскохозяйственные культуры.
• Подготовка технологических площадок у лагуны.
• Для возможности установки насосного и перемешивающего оборудования.
• Очистка полей от камней, металлических предметов и др.
• Для исключения повреждения шлангов.
• Подготовка горюче-смазочных материалов для тракторов и дизельной насосной станции.
• Организация посменной работы с оптимальной длительностью рабочей смены согласно обоюдной заинтересованности в наименьших сроках проведения работ.
• Подготовка и сборка оборудования на технологической площадке у лагуны.
• Проведение теоретической и практической подготовки операторов-трактористов предприятия по ведению работ и технике безопасности технологии внесения жидкого навоза на поля с помощью шланговых систем.

2. Проведение работ

• Раскладка транспортирующих и буксируемых шлангов, подсоединение к распределительному устройству.
• Осуществляется с помощью буксируемого транспортировщика шлангов, агрегатируемого с трактором 160 л.с.
• Все отрезки шлангов по 200м соединяются быстроразъемными муфтами типа CADLOCK.
• Заполнение шланговой системы.
• Внесение навоза.

Внесение, как правило, начинается с дальних участков полей, затем, путем отсоединения участков транспортирующих шлангов, обрабатываются ближние участки. Дозированное внесение навоза осуществляется путем регулировки скорости движения агрегата с распределительным устройством.

Суточная производительность шланговой системы составляет в среднем 1,5-4,5 тыс. м3.

На протяжении всего периода аренды на объекте присутствует сервисный специалист нашей компании и в случаях поломок оборудования производит его ремонт.

Предприятиям, купившим шланговую систему, предоставляются гарантия на год, круглосуточная техническая поддержка и выгодные условия сервисного обслуживания в постгарантийный период.

3. Завершение работ

• Очистка оборудования и продувка шлангов.
• Сматывание трубопровода.
• Погрузка оборудования.

В заключение хочется отметить, что навоз обладает высокой удобрительной ценностью, большой процент питательных веществ находится в растворимой форме, хорошо усваиваемой растениями и внесение навоза с помощью шланговых систем является экологически безопасным способом повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Мы располагаем всеми необходимыми техническими средствами для предварительной подготовки, транспортирования и внутрипочвенного или поверхностного равномерного распределения навоза или сточных вод агропромышленного комплекса на полях. Подбор оборудования осуществляется с учетом конкретных условий предприятия и пожеланий Заказчика. Откачка навоза с помощью шланговых систем позволяет быстро решить проблему утилизации жидкого навоза в качестве органического удобрения сельскохозяйственных культур с обеспечением охраны окружающей среды.

Квалифицированные специалисты компании дают консультации на любом этапе, оказывают помощь в организации агрохимических анализов навоза в специализированной аккредитованной лаборатории, разработке технологического регламента использования навоза в качестве удобрения.

Транспортировщики шлангов

Навесной транспортировщик шлангов — агрегатируется с трактором посредством 3-точечной навески. Сматывание и разматывание шлангов осуществляется с помощью гидромотора, работающего от гидросистемы трактора. Вместимость — 3 шланга диаметром 154 мм (общая длина шлангов — 600 м).

Прицепной транспортировщик шлангов — позволяет осуществлять разматывание как инерционно, так и с помощью гидропривода. Контролируемое сматывание методом подтягивания (1 отжимной ролик), а также методом движения агрегата вдоль шланга (слева/справа) с разложенным дышлом и использованием 2 отжимных роликов. Это позволяет производить наматывание шланга с отжимом жидкости в процессе движения и при этом не требуется рассоединять шланги и привлекать дополнительных участников для визуального контроля равномерности намотки. Вместимость — 12 шлангов (154 мм по 200 м).

Выбор оборудования:

Для перемешивания могут использоваться лагунные помпы и миксеры, для которых необходимо наличие трактора свыше 150 л.с. Перемешивание с помощью понтонного миксера-аэратора не лимитируется шириной дамб и заложением откосов, но требует источника электричества и технических средств для опускания аэраторов на понтоне в лагуну и подъема.

Для забора и транспортирования навоза из лагун применяется дизельная насосная станция со специализированным насосом Cornell 4NHTB. Данный насос предназначен для перекачивания жидкостей с включениями и имеет оптимальные характеристики по давлению и расходу для работы со шланговыми системами с диаметрами транспортирующих шлангов 6 дюймов, буксируемых – 5 дюймов. Меньшие диаметры шлангов приводят к значительному снижению производительности, большие диаметры экономически не выгодны. Шланги системы имеют устойчивое к ультрафиолету и химикатам покрытие, высокую степень прочности по давлению, на разрыв и истирание. Срок службы шланга зависит от консистенции навоза, но достигает 1000000 куб.м. внесения.

Длина шланговой системы определяется длиной шланга от насосной станции до полей внесения. Стандартные длины арендуемых шланговых систем 2 и 4 км.

При расстояниях до 4 км работа шланговой системы обеспечивается одной основной дизельной насосной станцией, при больших расстояниях более 5 км необходима вторая подкачивающая дизельная насосная станция.

При наличии дорог по трассе прокладки транспортирующего трубопровода нужно рассмотреть возможность прокладки шлангов через имеющиеся ливнепропуски, в противном случае, согласовать с соответствующими дорожными службами и устроить прокол под дорогой.

Раскладка и перемещение шлангов с одной технологической площадки внесения на другую осуществляется с помощью шланговых транспортировщиков. Буксируемый транспортировщик вместимостью 10 шлангов по 200 м., и навесной транспортировщик вместимостью 3 шлага по 200м. Они оснащены гидроприводом для контроля скорости и направления вращения барабана.

Внесение навоза может осуществляться внутрипочвенно — с помощью инжекторов с глубиной заделки навоза от 15 до 52 см или поверхностно – аппликатором, шириной распыления до 12 метров. Особенно актуально применение инжекторов, когда поля внесения находятся рядом с жилыми и/или водоохранными зонами. Внесение навоза с помощью аппликатора соответствует короткоструйному дождеванию и для этого требуется остаточный напор всего 1-1,5 атмосферы, что не ведет к значительной потере производительности шланговой системы.

В зависимости от выбранного способа внесения необходимо предусмотреть наличие трактора мощностью не менее 200 л.с для агрегатирования с аппликатором или 260 л.с – с инжектором. Для определения скорости движения трактора с целью внесения заданной нормы навоза шланговые системы оборудуются электромагнитными расходомерами, которые устанавливаются около дизельной насосной станции.

Технология получения биогаза

Изготовление биогаза возможно при помощи бактерий, для жизнедеятельности которых не нужен кислород. Потому для производства биогаза необходимо соорудить герметичные емкости, в которых будет происходить брожение сырья. Трубы для отвода сконструированы в емкостях таким образом, что воздух из внешней среды не способен просочиться внутрь.

Сначала резервуар наполняют жидким сырьем и повышают температуру до необходимой отметки, чтобы мироорганизмы начали работать. Метан поднимается вверх из жидкого навоза, накапливается в специальных резервуарах, в которых проходит этап фильтрации. Дальше его собирают в газовые баллоны. Использованные массы навоза накапливаются на дне емкостей, откуда периодически их вынимают и хранят в других местах. После откачивания отработанной жидкости в резервуар подается новый навоз.

Температурный режим функционирования бактерий

Метан может выделяться из навоза только при создании для него подходящего температурного режима. Навоз содержит в себе разные бактерии, которые активизируются и выделяют биогаз при разных температурах и с разной скоростью:

• Мезофильные бактерии. Начинают работать, если температура окружающей среды становится выше 30 градусов. Вырабатывается биогаз очень медленно – продукцию можно будет собрать спустя полмесяца.
• Термофильные бактерии. Для их активации требуется температура, равная 50-65 градусам. Биогаз можно будет собрать уже через три дня. Особую ценность представляет шлам – отходы навоза после сильного нагрева. Это полезное удобрение и, главное, безвредное – любые гельминты, семена сорняков, патогенные микроорганизмы уничтожаются при нагревании.
• Встречается и другой вид термофильных бактерий, выживающих при нагревании до температуры в 90 градусов. Их дополнительно включают в навоз, чтобы брожение происходило быстрее.

Минус хранения сырья в том, что оно не должно подвергаться скачкам температур. Потому в зимнее время необходимо позаботиться о теплом помещении для складирования навоза.

Подготовка сырья для заливки в реактор

Как правило, дополнительно обогащать навоз микроорганизмами нет необходимости, так как они уже содержатся в нем. Все, что необходимо делать – это правильно подготовить навозный раствор, следить за температурой и вовремя менять сырье в биореакторе.

Влажность сырья должна составлять не менее 90 % (по консистенции как жидкая сметана). Потому перед использованием сухой помет (коз, овец, коней, кроликов) смешивают с водой. Навоз свиньи разводить нет необходимости из-за высокого содержания в нем мочи.

Также важно, чтобы навоз был однородным, без твердых частиц. От мелкости фракций зависит количество образуемого на выходе биогаза

По этой причине внутри оборудования устанавливается постоянно работающая мешалка, уничтожающая твердую корку на поверхности сырья и мешающая выделению метана.

Лучше всего для процесса подойдут отходы с высокой кислотностью (навоз свиней и коров)

При снижении показателя кислотности бактерии замедляют свою работу, потому важно в первые разы выяснить, за какое время происходит полная переработка одной порции навозного раствора, и лишь потом заливать его заново

Технология очистки газа

Получаемый продукт содержит около семидесяти процентов метана, один процент примесей (сероводородных и некоторых летучих элементов) и чуть менее тридцати процентов углекислого газа.

Использовать его как топливо можно только после очищения от примесей. Сероводородные соединения убирают при помощи специальных фильтров. Это необходимо делать по той причине, что такое вещество, образуя с водой кислоту, ускоряет процессы коррозии металлов, труб, резервуара и всей биогазовой установки, если она металлическая.

Углекислый газ также необходимо убрать из топлива, но это требует немало времени:

• В первую очередь биогаз сжимают при сильном давлении.
• В емкость направляют воду, в которой примесь растворится.

Уменьшение содержания влаги

На данном этапе очистку сырья проводят разными способами.

Первый способ похож на работу самогонного аппарата. Биогаз направляют вверх по холодным трубкам. Вода переходит в конденсат и стекает по трубке вниз, в то время как метан направляется в резервуар для дальнейшего хранения.

Другой способ – использование гидрозатвора. Полученный биогаз смешивают с водой, где остаются все примеси. Такой способ требует меньше времени на очистку, так как вода избавляет и от лишней жидкости, и от ненужных элементов.

Переработка навоза и помета на корма

Например, куриный помет обеззараживали с помощью высоких температур, затем убирали из него непереваренные семена сорняков, пух и перья. В полученном продукте содержалось от 20-ти до 30-ти процентов сырого протеина. Его смешивали с комбикормом и давали бычкам. 

В Великобритании птичий помет сначала подвергают ферментации, затем подвергают обработке с помощью муравьиной кислоты и, добавив мелассу, используют в качестве корма для бычков. 

В США производятся такие смеси: 57 процентов коровьего навоза и 43 процента сена; или 40 процентов свиного навоза, 12 процентов кукурузного силоса и 42 процента дробленой кукурузы. 

В Канаде перед использованием навоза в качестве корма его сначала перемешивают с соломой, а затем засевают грибными спорами. В результате получается корм с высоким содержанием белка.

Для сокращения выделения фосфора, азота и аммиака и улучшения уровня переваримости кормов, в европейских странах применяют кристаллические аминокислоты. На откорме подсвинков с 25 до 55 килограмм применение аминокислот позволило сэкономить на каждом поросенке 2,2 килограмма сырого протеина, что привело к уменьшению количества выделяемого аммиака на 350 единиц.

Применение таких методик помогают в решении сразу нескольких задач:

• сбор и переработка отходов птицефабрик;
• улавливание и нейтрализация вредных биологических газов;
• выработка экологичных удобрений;
• получение метана как топлива для мини-теплоэлектростанций;
• получение газообразного топлива для автомобильной и тракторной техники;
• бесфреоновое охлаждение;
• производство «сухого» льда, соды и так далее.

Уже в 1998 году в европейских странах было построено больше восьмисот (из них – 24 крупных) биоэнергетических установок, которые работают на помете и навозе. А Индии, Китае других странах азиатского региона их уже построено более 3 миллионов.

Особенности повышения производительности

В ситуации, когда объемы и сроки требуют увеличения производительности шланговой системы, необходимо изменение всех ее комплектующих

В этом случае важно учесть все индивидуальные условия животноводческого комплекса, прежде всего, объемы навоза, сроки его внесения, максимальную дальность транспортировки.. Обоснуем на примере следующих вариантов:

Обоснуем на примере следующих вариантов:

1. Применение более мощной ДНС с насосом Cornell 6NНТВ при длине шланговой системы более 2 км без увеличения диаметров шлангов приведет к снижению расходов ниже минимальных значений для данного насоса (около 180 м3/ч), что может вывести его из строя.

Выходом из такого положения может стать устройство сброса части расхода обратно в лагуну по отводной линии. Для насоса Cornell 4NНТВ этот показатель составляет всего 50 м3/ч и не ограничивает расходы по минимальной величине.

2. Увеличение диаметров шлангов при использовании насоса Cornell 4NНТВ приведет к снижению высоты всасывания при увеличении расходов. Забор возможен будет только верхнего слоя навоза заполненных лагун, при снижении уровня жидкости начнется процесс кавитации, который приведет к порче насоса.

Этот вариант возможен с применением погружного насоса обеспечивающего максимальную производительность основной насосной станции, а значит, значительного увеличения мощности двигателя. Таким образом, данный вариант становится экономически не оправданным.

Использование насоса Cornell 4NНТВ в шланговых системах с увеличенными диаметрами шлангов может быть целесообразно на подкачивающей (бустерной) ДНС на длинных системах, а также в случае забора стоков из гидрантов мелиоративной сети. Также возможен вариант загрузки насоса с помощью лагунной помпы, работающей от вала отбора мощности трактора.

3. Применение насоса Cornell 6NНТВ с увеличением диаметров шлангов снимает вопрос необходимости применения погружного насоса в связи с тем, что насос 6NНТВ является штатным для 8-ми дюймовых шланговых систем, высота всасывания данного насоса составляет 6,5-7,5 м при величине расходов 200-400 м3/ч.

4.Увеличение диаметра магистральных шлангов без увеличения диаметра буксируемых не даст существенного роста производительности, так как гидравлические потери напора в 400 метрах буксируемого шланга в этом случае составляют почти половину от общих потерь даже на длинной системе.

Для обеспечения высокой производительности шланговой системы рекомендуется следующая комплектация:

— ДНС с насосами Cornell 6NНТВ или Cornell 4NНТВ (с лагунной помпой или питанием от гидрантов),

— магистральные шланги диаметром 8”,

— буксируемые шланги диаметром 6”.

Способы переработки в хозяйствах

Существует ряд возможностей по его переработке, хранению и утилизации. В первую очередь, следует освободить от навоза места обитания животных. Эти мы обеспечим для них комфортное существование, предупредим болезни.

Применяются следующие способы:

1. Механический, места обитания животных оборудуются цепными конвейерами, имеющими специальные скребки. При включении системы, скребки начинают двигаться и собирать навоз, перемещая ее в контейнер. Этим способом производят уборку на фермах и в больших специализированных хозяйствах.
2. Гидросмыв, навоз смывается водой, которая подается по трубам и жидкая субстанция стекает в резервуар. После отстаивания и добавления определенных компонентов, получается отличное легко используемое удобрение. Такая система требует мощного насоса, большого количества воды, является энергоемкой процедурой, что не всегда оправдывает затраты. Метод используется на больших специализированных фермах.
3. Самый простой и не совсем приятный – самотечный способ. Он применим для небольших частных хозяйств. Масса стекает по навозной жиже, затем собирается лопатами вручную и вывозится из коровника на тележках.

Отходы биомассы после получения газа

После переработки навоза в реакторе побочным продуктом является биошлам. При анаэробной переработке отходов бактерии растворяют около 30% органического вещества. Остальное выделяется в неизменном виде.

Жидкая субстанция также является побочным продуктом метанового брожения и также используется в сельском хозяйстве для корневых подкормок.

Углекислый газ – ненужная фракция, которую производители биогаза стремятся удалить. Но если растворить ее в воде, то эта жидкость также может приносить пользу.

Полное использование продуктов биогазовой установки

Чтобы полностью утилизировать продукты, получаемые после переработки навоза, необходимо содержать теплицу. Во-первых – органическое удобрение можно использовать для круглогодичного выращивания овощей, урожайность которых будет стабильной.

Во-вторых – углекислый газ используется как подкормка – корневая или внекорневая, а его на выходе получается около 30%. Растения поглощают углекислоту из воздуха и при этом лучше растут и набирают зеленую массу. Если проконсультироваться со специалистами данной области, то они помогут установить оборудование, которое переводит углекислый газ из жидкой формы в летучее вещество.

Видео: Биогаз за 2 дня

Дело в том, что для содержания животноводческой фермы полученных энергоресурсов может быть много, особенно летом, когда не нужен подогрев коровника или свинарника.

Поэтому рекомендуется заняться еще одним прибыльным видом деятельности – экологически чистая теплица. Остатки продукции можно хранить в охлаждаемых помещениях – за счет все той же энергии. Холодильное или любое другое оборудование может работать на электричестве, которое вырабатывает газовая аккумуляторная батарея.

Когда вносить органику на поля?

Внесение органических удобрений по срокам зависит от его вида. Твердые виды удобрений характеризуются последействием и вносятся, как правило, один раз в несколько лет. Жидкие виды удобрения обладают низким последействием и обычно вносятся на одни и те же поля ежегодно в качестве основного удобрения весной до посева сельскохозяйственных культур или после их уборки.

На оросительных системах с использованием дождевальных машин поливы навозными стоками производятся в качестве подкормок вегетирующих растений.

Внесение удобрений рекомендуется в теплое время года, в зимний период допускается в исключительных случаях при соблюдении определенных условий.

Биогазовая установка для предприятия

Когда крупное предприятие, имеющее значительный объем отходов производства, строит биогазовую установку, то сам процесс ничем не отличается от выше перечисленных вариантов (личное и фермерское хозяйства).

Разница лишь в мощности установки, ее геометрических размерах, наличии средств автоматики и защиты. Вариант такой установки, для крупного предприятия, может выглядеть следующим образом:

Как правило, на крупные биогазовых установка, кроме стандартных операций, рассмотренных в выше рассмотренных вариантах комплектации, применяются и дополнительные, это:

1. несколько ступеней очистки газа;
2. подготовка газа перед подачей на переработку;
3. охлаждение перед подачей на газогенератор;
4. прочие системы, в зависимости от конструкции установки и видов используемого сырья.

Какое оборудование нужно закупить для переработки навоза

То, какое оборудование нужно будет приобрести фермеру для переработки навоза, зависит от того, какой именно тип утилизации будет им выбран. Давайте рассмотрим всевозможные технические объекты, которые вам могут понадобиться.

Так, в первую очередь нужно будет озаботиться сбором испражнений животных. Для этого могут использовать самые разнообразные приспособления, например:

• гидравлическая система, при которой лотки, внутрь коих сливаются испражнения животных, имеют специальные отводы с поступающей внутрь водой, под напором смывающей в резервуар накопившуюся массу;
• механическая система сборки подразумевает установку сточного лотка, который представлен конвейером со скребками, собирающими и накапливающими отходы в одном месте;
• полы щелевого типа подразумевает протекание и проваливание испражнений через щели под воздействием, собственно, конечностей животных, и попадание фекалий внутрь специального сборочного канала.

Иногда вся техника, нужная для переработки навоза, в совокупности представляет маленький заводик

Уже после того, как масса будет собрана, нужно будет переместить ее до места хранения при помощи:

• различных тракторных телег;
• установок пневматического типа;
• станций насосного типа;
• грузовиков и т.д.

Так, например, для передвижения и перемешивания слоев в компостной куче необходимо использовать так называемые механические ворошители, отвечающие за равномерность перегнивания массы.

Чтобы получить биогаз, нужно загрузить жидкую часть отходов в биореактор, где она будет нагреваться, тем самым запуская процессы брожения, при этом будет выделяться летучее топливо, которое, к слову, сам же фермер может впоследствии использовать в качестве элемента обогревательной системы.

Чтобы отделять жидкую часть фекалий от твердой, нужно также использовать технику, которая в данном случае будет носить название сепаратор. Приспособление это представлено, по сути, специальным ситом.