Очистка воды из колодца на даче: способы и профилактические меры

Участок

Очень часто по прошествии времени колодец засоряется, поступление воды становится затрудненным, а сам вкус и запах может стать неприятным. Чтобы исправить положение, необходимо почистить скважину. О том, какие причины загрязнения воды, как почистить колодец и правильно обработать механические повреждения скважины, какие инструменты необходимы и основной алгоритм работы, вы узнаете в статье.

Оглавление:

1. Как чистить воду в колодце своими руками
2. Очистка воды в колодце
3. Способы чистки воды в колодце
4. Качество воды в колодце
5. Фильтры на воду в колодце
6. Способы оценки качества воды в домашних условиях
7. Дезинфекция воды в колодце
8. Профилактика содержания колодца в чистоте

Как чистить воду в колодце своими руками

Со временем любой колодец с самой чистой и приятной на вкус водой засоряется илом, плывуном или песком. Чтобы исправить эту ситуацию, необходимо знать, как очистить воду в колодце своими руками. Понять, что необходимо произвести данную процедуру, не сложно. Следующие показатели указывают на необходимость чистки шахты скважины:

• вода мутнеет и меняет вкусовые качества, становясь неприятной;
• появляется отталкивающий запах из колодца или из набранной емкости с водой;
• на поверхности воды заметна пленка;
• уровень воды падает и становится нормальным после дождя.

Если вы заметили несколько вариантов или все сразу-необходимо чистить колодец не откладывая! Загрязненная вода – это прямая угроза здоровью. Найти мастера не всегда получается, в таком случае заняться очищением колодца следует самостоятельно. Как почистить колодец на даче или приусадебном участке рассказано не мало.

Очистка воды в колодце

Существуют три вида загрязнений, с которыми можно справиться самостоятельно:

• механические загрязнения;
• биологические загрязнения;
• наличие микроорганизмов и водорослей в воде.

Механические загрязнения возникают вследствие нарушения целостности стенок колодца, разгерметизации швов, попадания загрязнения через люк колодца. Понять, что вода загрязнена механическим способом, можно понять визуально.

Признаками биологического загрязнения является неприятный запах, похожий на канализационный.

Помутнение воды, покрытие стенок скользким налетом, указывают на наличие в воде микроорганизмов.

Для того, чтобы начать чистку колодца, следует ответственно и тщательно подойти к процессу подготовки. Существует ряд правил, следование которым обязательно и неукоснительно:

• обязателен страховочный трос, независимо от глубины колодца;
• запрещено работать без напарника;
• необходимо проконтролировать отсутствие в шахте колодца вредоносных газов (зажженной спичкой);
• проверить качество лестниц, веревок, тросов.

Для проведения чистки необходимо подготовить инструменты и продумать план работы. Для процедуры необходимы:

• веревочная лестница;
• «качели» – прочная доска с веревкой;
• ведра;
• щетка по металлу и губки ( для чистки стенок);
• стропы;
• механизмы для блокировки и спуска;
• лебедка;
• средство для дезинфекции;
• ·раствор для ремонта механических повреждений стенок.

Очистка колодца может осуществляться следующими способами:

• механический;
• биологический;
• профилактический.

Способы чистки воды в колодце

Автоматическая очистка проводится ранней весной или в конце лета, во время минимального уровня подземных вод. Перед началом процедуры следует удалить воду из колодца, с этим справятся дренажные насосы. Мусор, ил необходимо удалять вручную. Для этого один работник собирает ил в ведра, второй при помощи специального устройства достает лишние компоненты вверх. Если в наличии механические повреждения корпуса колодца, следует замазать трещины заранее приготовленным раствором из смеси цемента и песка.

При наличии на дне колодца родников с не чистой водой, предполагается вмешательства плавуна. Для решения проблемы готовят специальный щит и донный фильтр.

Биологическая очистка следует за окончанием этапа механической чистки. Кольца из бетона дезинфицируют раствором хлора при помощи распылителя или специальными мочалками, выжидают около трех часов и тщательно смывают водой. Заполненная водой скважина еще не пригодна к использованию. Следом за первым этапом приступают к следующему этапу биологической очистки. Для обеззараживания воды, выливают литр специально приготовленной хлорной извести.

Спустя сутки снова откачивают воду. Ждут его естественного наполнения и проводят анализ воды. Если присутствует запах хлора, откачку воды повторяют несколько раз. Как правило, биологическая очистка эффективна и убивает вредоносные организмы. Для очищения скважин категорически запрещено использование моющих средств, порошка, агрессивных химических веществ.

Даже при том, что внешне вода выглядит очень чистой, она может быть опасной для питья. Для того, чтобы удостовериться в качестве воды, следует отнести жидкость на анализ в санитарную эпидемиологическую службу.

Профилактическая чистка колодца необходима для любой скважины, даже при отсутствии видимых проблем. Перманганат калия поможет поддержать «здоровье» колодца. Двадцать грамм вещества растворяют в ведре воды и выливают в колодец. Через несколько часов обеззараженную воду выкачивают. После заполнения колодца вода готова к использованию. Проводить профилактику рекомендуется дважды в год – после паводка и перед зимним сезоном.

Качество воды в колодце

Уровень воды в скважине зависит от притоков подземных вод. В грунтах, где преобладает песчаник, приток воды достаточно большой, а в грунте, где преобладает глина или на суглинистых участках – маленький. Приток воды очень важен. Качество воды в скважинах определяется двумя параметрами:

• содержанием кишечных палочек на литр воды;
• концентрацией выросших колоний в неразбавленной воде.

Качество употребляемой воды для питья установлено официальными стандартами качества и определяется следующими показателями:

• мутность;
• цветность;
• запах;
• вкусовые качества;
• реакция после осветления;
• общая жесткость;
• сульфаты;
• хлориды;
• сухой остаток;
• медь;
• марганец;
• железо;
• фтор;
• остаточный алюминий;
• гексаметофосфат;
• триполифосфат;
• полиакриламид;
• бериллий;
• молибден;
• мышьяк;
• свинец;
• радий;
• нитраты;
• общее количество бактерий.

К технической воде особых единых норм нет, требования к качеству индивидуальны.

Физические свойства воды, на которые обращается пристальное внимание:

• цвет – зависит от механических примесей грунта;
• вкус – оценивается в баллах по таблице, зависит от доминирующего химического элемента;
• запах – в идеале запах отсутствует;
• плотность – зависит от соотношения массы воды к ее объему;
• вязкость;
• прозрачность – зависит от количества растворенных в воде органических веществ, примесей, минералов;
• температура – зависит от тектонических и литологических особенностей;
• сжимаемость;
• электропроводность;
• радиоактивность – зависит от наличия и количества в ней радона и радия.

Для анализа используют тару, не менее двух литров, бутылка должна быть чистой, из под минеральной воды. Тара из под напитков может изменить показания. Основные правила следующие:

• наполнять бутылку для забора воды следует до краев, воздух не должен остаться;
• отдать воду для анализа следует в течение непродолжительного времени, не более двух часов;
• вода должна быть доставлена в темном пакете.

Фильтры на воду в колодце

Установить фильтр на дно колодца довольно непросто. Кажущаяся легкость устройства, на самом деле требует знаний и последовательности работы в установке. Есть два варианта фильтров:

• естественный;
• искусственный.

Фильтр необходим для улучшения качества воды или на начальном этапе при копке нового колодца. Чтобы определиться, следует ли установить фильтры, необходимо проанализировать некоторые моменты:

• если дно будущего колодца твердое, имеет бьющие родники, вода поступает быстро и хорошего качества, то установка донного фильтра нецелесообразна;
• если дно рыхлое, вода поступает мутная, есть угроза плавуна- водный фильтр необходим.

Искусственных фильтров для воды много, они отличаются устройством, функциями и внешним видом. Учитывая результаты анализов воды, следует определиться, какой из фильтров целесообразно приобрести и установить. Основываясь на том, как очищается вода, выделяют такие водяные фильтры:

• фильтры для механической очистки от ила, песка, ржавчины;
• фильтры для антибактериальной очистки;
• фильтры для смягчения жесткой воды благодаря технологии ионного обмена;
• фильтры для снижения количества железа в воде;
• комплексные фильтры для комплексного воздействия на качество воды.

Выбирая фильтр необходимо проанализировать многие факторы и прислушаться к консультации специалиста. Основные моменты при выборе и покупке фильтра:

• результаты анализа воды;
• качество фильтра;
• репутация фирмы – производителя;
• период службы.

В последнее время большой популярностью пользуется проточный фильтр. Он качественно очищает воду от бактерий, химических соединений, неприятных запахов, но для качественной работы данного фильтра требуется погружной насос с высокой мощностью давления.

Можно отказаться от фильтров в пользу системы очистки воды. Данная система надежнее фильтров и позволяет комплексно воздействовать на воду. Система обратного осмоса позволяет очистить питьевую воду от металлов, примесей, неприятных запахов, солей качественно. После такой фильтрации вода полностью разрешена к употреблению.

Выделяются следующие ступени фильтрации систем очистки:

• первая – механическая очистка от ила, глины через сетчатые фильтры;
• вторая – очистка окислением – железо, марганец, примеси;
• третья – осветление под воздействием катализаторов;
• четвертая (финальная) – очистка фильтрами на основе угля – избавление от неприятных запахов, привкусов, мутности.

Посмотреть видео, как правильно производится очистка воды, можно найти в конце статьи. Оно посвящено проблеме очистке питьевой воды в колодцах.

Способы оценки качества воды в домашних условиях

Пока нет возможности сделать анализ воды из колодца, можно оценить состояние жидкости народными рецептами:

• оценка с помощью чая – заварить чай из нефильтрованной колодезной воды и бутилированной, при различии в цвете, вкусе, запахе – очистка необходима;
• отстаивание воды в темном месте в течение двух суток – при появлении осадка или пленки на поверхности жидкости- очистка необходима;
• тестирование при помощи зеркала – капнуть на зеркало и дать высохнуть, если засохшие пятна будут мутными, белыми или бурыми – чистка колодца необходима;
• оценка качества при помощи раствора марганца – если розовый раствор быстро становится коричневым – требуется очистка воды.

Старые способы помогут определить загрязненность воды:

• запах тухлых яиц указывает на переизбыток сероводорода;
• наличие ила – результат жизнедеятельности в воде серобактерий;
• наличие мути в воде указывают на содержание в жидкости глины, песка;
• привкус металла – перенасыщение железом;
• яркий цвет – перенасыщение органическими веществами.

Дезинфекция воды в колодце

Способы обеззараживания воды в колодце разнообразны и зависят от разных факторов. Подготовка к дезинфекции требует подготовительных работ:

• откачать воду;
• восстановить целостность бетонных колец и швов;
• очистить стенки.

Для дезинфекции колодцев следует применять специальные препараты, обладающие обеззараживающими и антибактериальными свойствами. Они должны быть способны:

• уничтожать патогенные организмы;
• не быть токсичными;
• не вредить материалам колодца;
• легко отмываться;
• быть безопасными для здоровья.

Самые популярные препараты для дезинфекции:

• хлорная известь;
• белизна;
• раствор марганца;
• йодный раствор;
• таблетки «Акватабс»;
• таблетки «Экобриз»;
• таблетки «Септолит».

В настоящее время набирает популярности ультразвуковая и ультрафиолетовая очистка. Они эффективны, безопасны, но требуют дорогостоящего оборудования. Рекомендации по очистке воды в колодце направлены наследование определенному алгоритму при проведении дезинфекции.

Профилактика содержания колодца в чистоте

Для содержания колодца в хорошем состоянии после очистки как можно дольше, необходимо не допускать загрязнения:

• глиняный замок – поможет предотвратить попадание сточных вод в колодец;
• крышка, навес над колодцем – защитит от мусора, осадков, прямых солнечных лучей;
• проводить профилактическую чистку колодца раствором марганца;
• при сильной загрязненности поможет ионный фильтр;
• очищать дно от ила и растений;
• установить комплексные фильтры.

Вода – необходимый компонент для жизни человека, от качества воды зависит состояние здоровья. Чистая вода – то, что должно быть в наличии всегда. Необходимо тщательно следить за чистотой употребляемой воды, вовремя очищать колодец и не экономить на фильтрах.

Как очистить колодец и воду

Со временем любой колодец может загрязниться. И это не обязательно следствие плохого ухода, виной этому, зачастую, являются природные факторы. Однако, что и кто бы не был виноват в загрязнении, очистить колодец на дачном участке своими руками (весной или осенью) и, как итог, воду, находящуюся в нём, просто необходимо. Во-первых, грязная вода – это рассадник для вредных бактерий и микроорганизмов, во-вторых, использовать ее даже в хозяйственных целях невозможно, в-третьих, пить такую воду и опасно и крайне неприятно. Своевременная, качественная очистка колодца, устранение причин его загрязнения и предварительная подготовка к пользованию – это залог чистой воды и отсутствия загрязнений в дальнейшем, а сделать это своими руками чаще всего довольно-таки просто.

Признаки и причины загрязнений колодца

Загрязнения могут быть абсолютно разными: от изменения цвета и химического состава воды, до наличия в ней цветения и органического мусора. И, порой, обычной очистки будет недостаточно. У каждого вида загрязнения своя причина и выяснить её нужно до начала работ по очистке колодца. Это позволит избавиться от дальнейших сложностей и оградить воду от воздействия губительных внешних факторов. Наиболее частыми причинами загрязнения воды являются:

1. Неправильная конструкция колодца и трещины в составных частях или между ними. Чаще всего вода из-за таких повреждений становится мутной от грунтовых вод. Особенно это заметно весной во время таяния снега или в период проливных дождей в дачный период.

2. Неграмотная планировка участка (расположение поблизости с колодцем обильно поливаемых мест или бассейна). Следствием этой причины могут быть органический мусор на поверхности воды, её потемнение из-за попадания удобрений или других продуктов распада.

3. Расположение нашего сооружения на солнечном участке. Из-за прямого воздействия солнечных лучей вода зацветает и на её поверхности и стенках колодца образуется тёмно-зелёный налет.

4. Источник цветности. Как правило, из-за него вода окрашивается в черный, серый, желтый и ржавый цвет. Виной тому несвойственные нормальному составу воды химические элементы.

5. Изменение состава водоносного слоя дачного грунта. Чаще всего эта проблемы выражается повышенным содержанием железа и приобретению жидкости желтого цвета.

Не со всеми вышеперечисленными причинами можно бороться очисткой колодца, иногда это не поможет и придется очищать уже саму воду. Например, от изменения химического состава водоносного слоя невозможно избавиться местной очисткой воды.

Обязательные лабораторные исследования воды из колодца

Если на вид вода не изменилась, но её вкус оставляет желать лучшего, следует обратиться за лабораторным анализом. Проводить его необходимо хотя бы раз в два года, если же из-за воды на участке были случаи отравления, делаем экспертизу не реже 1 раза в год. Эта процедура поможет определить тип и причину загрязнения.

Для анализа потребуется полуторалитровая бутылка. Сначала её необходимо прополоскать колодезной водой, а потом наполнить до самого края. Сосуд доставляем в лабораторию, на всё про всё – 4 часа. Чтобы оградить воду от ультрафиолета бутылка оборачивается бумагой или фольгой. Обратиться, заранее договорившись, для проведения анализа можно в следующие инстанции: СЭС, лаборатории водоканала и частные предприятия, занимающиеся очисткой и исследованием воды. Лучше всего проводить полный, а не сокращенный анализ. Когда он будет готов, служба обязуется разъяснить результаты и объявить, пригодна вода для питья или нет.

Очистка колодца своими руками

Если колодец на участке (из дерева, камня или бетонных колец) имеет глубину до 10 метров, то справиться с его очисткой можно своими силами, в ином случае работу следует доверить рукам профессионалов.

Один человек может физически не справиться с этими работами, поэтому перед всем процессом следует позаботиться о помощниках. Для нормального хода работ (по полной программе) может понадобиться помощь людей. Кроме этого, придётся задействовать (при необходимости) немало инструментов и средств защиты:

• Комплект для спуска (страховка, лебедка, веревки),
• насос,
• лестница в длину шахты колодца,
• резиновые сапоги и каска,
• фонарь,
• жесткая и мягкая щетки,
• губки,
• каска,
• перчатки,
• раствор хлора.

Приступая к очистке колодца на даче, необходимо убедиться в прочности экипировки. Чтобы во время процесса не возникло опасных ситуаций стоит заранее обсудить ход работы с командой. Кроме всего прочего, его шахта может одержать опасные для здоровья человека газы. Проверить это просто, зажигаем свечку и опускаем её на дно, если она продолжит гореть, то можно приступать к работам.

Откачка воды

Первый этап очистки – откачка воды. Ее проводят с помощью мощного дренажного насоса. Чтобы его во время очистки не засосало в дно колодца (при наличии ила), необходимо позаботиться о подставке высотой 15-20 см. Аналогичное делаем и с лестницей.

После откачивания воды происходит механическая чистка стенок колодца. Во время нее погружаемый внутрь человек подвергается определенной опасности. Для этого и нужны двое страхующих, во время чистки они стоят наверху и следят за исправностью крепежей и состоянием человека внутри. После 3-4 метров спуска уровень кислорода в шахте сокращается, поэтому периодически людям следует меняться местами. Чистить стенки колодца удобнее в два этапа, сначала соскабливаем металлической или грубой щеткой глину и другие крупные загрязнения, после чего удаляем остатки губкой. Когда шахта вымыта, приступают к дну. Часть жидкого ила вычищают вручную. До тех пор пока не покажется твердый слой, если таковой имеется.

Если колодец неглубокий, то процедуру можно провести руками вручную, вычерпав воду ведрами. Однако, такой способ займет гораздо больше времени и сил. К тому же, ручной метод не позволит полностью вычерпать воду.

Зачем нужен донный фильтр

Если шахта колодца оборудована донным фильтром, то и его следует промыть или заменить. Часто в случаях подвижного дна сооружения часть донного фильтра просаживается, поэтому раз в 2-3 года его необходимо заменять или дополнять новым слоем. Толщина фильтра при твердой поверхности дна должна быть не менее четверти метра. В противном случае, если дно подвижно, то необходим слой насыпи высотой 50-60 см. Наиболее эффективная схема донного фильтра-слоеная, выполняется она по следующей схеме:

• Первый слой (укладывается на дно) – термообработанный песок,
• второй – речная плашка (песчаник),
• третий – шунгит,
• четвертый – антрацит,
• пятый – кварц,
• шестой – кремний.

Толщина каждого слоя составляет примерно 7-10 см. Донный фильтр предотвращает излишнее образование илистого налета и очищает жидкость от вредных примесей. Некоторые его разновидности способны даже насыщать воду полезными микроэлементами (шунгит). Наиболее популярные материалы для обустройства донного фильтра: гравий, галька, шунгит, речной песок и щебень. Перед укладкой на дно их следует тщательно промыть. В последующем фильтр извлекают и очищают раз в 2 года.

Обеззараживание колодца

После того как стены вымыты, их обеззараживают. Для этих целей используется обычный 10 % раствор хлорной извести, заменить его можно обычной белизной (поллитра на ведро воды). Обработку начинают с низа, постепенно переходя наверх, так раствор не будет стекать на человека, проводящего данную процедуру. Хлор – вредное вещество, поэтому запасаемся дополнительными средствами безопасности – защитными очками и резиновыми перчатками. Обязательно наличие респиратора.

После того как стены обработаны и колодец заново заполнился водой, в неё снова добавляется хлор (хлорную известь), на куб (1000 л) воды – 2 кг). Снова выкачиваем воду и снова она заполняет положенный объём. Выкачиваем. Такие процедуры производим до полного исчезновения запаха хлора. Затем колодец сушится в открытом состоянии 5-7 часов.

Герметизация стенок

Следующий этап – осмотр стен. Тут очень важно проявить особую внимательность, иначе все работы придется проводить повторно. Даже мелкие трещины требуют герметизации, потому не стоит их игнорировать. Чтобы создать прочный защитный слой, трещины в стенах шахты обрабатываются особым составом. Для приготовления смеси понадобится: цемент, мелкий песок и жидкое стекло. Все компоненты свешиваются в равных частях. Сначала в цемент засыпаем песок, после чего вливаем жидкое стекло и замешиваем до однородного состояния. Трещины обрабатываются жидким стеклом, после чего уже на него наносят полученную смесь. Особое внимание при герметизации уделяется стыкам бетонных блоков. Помимо такой смеси можно купить готовые клеящие герметики, но они обойдутся дороже.

Когда трещины обработаны, колодец накрывается брезентом и стоит так в течение двух суток до полного высыхания. После того, как герметик высох, шахту 2-3 раза наполняют водой, если после этих манипуляций она стала чистой, то работы проведены качественно и колодец готов к эксплуатации. В противном случае, процедура герметизации выполняется еще раз.

Другие способы очистки колодезной воды

Существуют и другие способы очистки воды, применяемые если загрязнение не связано с разгерметизацией шахты колодца. Каждый метод применяется индивидуально, с учетом вида загрязнения:

1. Дозирующие патроны. В том случае, если загрязнения не связаны с разгерметизацией конструкции, применяют дозирующие патроны. В этих емкостях находится состав из гидрохлорида кальция и хлорной извести. Патрон погружается в колодец на определенное время и полностью её очищает. Этот метод используется при заражении воды продуктами органического распада при возникновении цветения.

2. Угольные фильтры. Данный способ применяют для очищения от крупных органических примесей. Шарики, наполненные углем, погружаются на определенное время в колодец, после чего извлекаются. Существует несколько видов таких фильтров, отличающихся внешней оболочкой, наиболее безвредные березовые и кокосовые.

3. Ультрафиолетовое излучение. Этот метод практически универсален (однако, он требует специального оборудования). Плюс этого способа в том, что вода остается живой, т. к. излучение лишь дезинфицирует воду, не меняя ее свойств. Кроме того, при этом методе в колодец не добавляем никаких реагентов.

Профилактика чистоты

После очищения сооружения хочется сохранить чистоту воды как можно дольше, для этого существует профилактика. Следующие советы помогут предотвратить и не допустить загрязнения колодца:

1. Во время строительства или перед очередной чисткой необходимо соорудить глиняный замок. По внешнему контуру шахты выкапывается траншея глубиной 50 см и шириной 30-40 см. После чего яму забивают глиной, делая скат так, чтобы его верхняя граница, касающаяся стенки колодца составила 15-20 см. Глина не позволит сточным водам попасть внутрь и защитит стыки его составных частей.

2. Ещё одна важная конструкционная часть любого колодца – домик или крышка. Многие дачники игнорируют эту деталь – и зря. Во-первых, крышка защищает от попадания крупного органического мусора, во-вторых, она не пропускает внутрь солнечные лучи, ну и, в-третьих, колодец с домиком или красивой крышкой выглядит эстетичнее и не портит вид всего дачного участка.

3. Кроме конструкции следует проводить профилактические меры и с самой водой. Для этого отлично подойдет марганцовка – одного ведра воды с тремя столовыми ложками этого порошка будет достаточно. Раствор выливается в колодец и по истечении 3-4 часов вода из него откачивается 2-3 раза. Такую чистку проводят один раз год после таяния снега и во время застоя воды (июль-август).

4. Если колодец очень часто загрязняется, то выходом может стать ионный фильтр для очистки воды.

5. Очень часто внутрь колодца попадают мелкие зверьки и насекомые, поэтому несколько раз в месяц необходимо проверять дно и поверхность шахты мелкой сеткой или сачком.

6. Какой бы идеальной не была система очистки, на дне колодца все равно будет своя флора. И периодически её нужно удалять, выгребая часть ила и водорослей.

7. Если дача – это место длительного пребывания, то лучше всего установить комплексную систему фильтрации. Она обезопасит воду на долгие годы, а заботы о чистке колодца вовсе отпадут.

Вода – главная составляющая организма человека, поэтому её высокое качество – залог крепкого здоровья. Несоблюдение профилактики приведет к тому, что в воду попадут нежелательные вещества и бактерии, вызывающие болезни. И именно поэтому осуществлять очистку колодца на дачном участке нужно регулярно, даже если это требует определенных затрат.

КАК ОЧИСТИТЬ БИОГАЗ ОТ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Анаэробная технология сбраживания органической массы, результатом которой является получение биогаза , находит все большее распространение в мире как альтернативный источник энергии (биогаза, электроэнергии и тепловой энергии). Преимущества данной технологии очевидны:

• мы получаем возобновляемое топливо, которое применяется вместо природного газа и других полезных ископаемых,
• снижаем выбросы парниковых газов,
• получаем в виде вторичного продукта высококачественный дигестат (его используют в сельском хозяйстве как экологически чистое органическое удобрение).

Субстратом для анаэробного брожения служат практически любые органические отходы, например: осадки очистных сооружений, отходы растениеводства и животноводства (навоз), органические фракции бытовых и промышленных отходов. Получение и переработка биогаза стимулируется на законодательном уровне в большинстве европейских стран, в том числе в Украине.

Биогазовая смесь, в свою очередь, состоит из метана (CH₄) и CO₂ (углекислый газ) с небольшим количеством примесей (кислород, водород, сероводород, аммиак и другие).

Концентрация CH₄, как главного энергоносителя в биогазовой смеси, напрямую влияет на КПД агрегатов. Углекислый газ , напротив, снижает эффективность биогаза как источника энергии, поэтому его количество нужно сводить к минимуму. Наш материал посвящен вопросу, как улучшить качество биогазовой смеси.

Получение биогаза и его характеристики

Повышение цен на нефть и природный газ, а также выгодные зеленые тарифы на возобновляемые источники энергии привлекают внимание к тому, как получить газ и особенностям этого процесса. Немаловажным аспектом в данном случае является улучшение качества биогазовой смеси путем очистки от примесей или увеличения концентрации CH₄, так как именно от количества метана зависит теплотворная способность биогаза.Чем лучше очищается добытый газ , тем больше возможностей для его использования. Однако очистка увеличивает его стоимость, поэтому необходимо соблюсти баланс между энергопотреблением процесса и его эффективностью. Переработка биогаза для повышения содержания в нем CH₄ — это важный этап работы современных биогазовых установок.

Производство биогаза по анаэробной (бескислородной) технологии мы рассматривали в другой статье. Напомним, что результирующий состав очень зависит от исходного сырья и соблюдения технологического процесса. Биогаз, получаемый из ТБО, может содержать азот, сероводород и другие элементы, в том числе воду и твердые частицы. Эти примеси, помимо того, что снижают теплоотдачу, приводят к коррозии и преждевременному износу оборудования. В таблице ниже приводим некоторые показатели.

Сравнительный состав биогаза, свалочного газа и природного газа.

Биогаз	Свалочный газ	Природный газ (Дания)	Природный газ (Голландия)
CH₄ (об.%)	60 –70	35 — 65	89	81
другие углеводороды (об.%)			9,4	3,5
двуокись углерода (об.%)	30-40	15-50	0,67	1
азот (об.%)	0,2	5-40	0,28	14
кислород (об.%)		0,5
сероводород (ppm)	0-4000	0-100	2,9	—
аммиак (ppm)	100	50		—
теплотворная способность, (кВтч / нм3), минимум	6,5	4,4	11	8,8

Отдельные страны ввели стандартизированные требования к содержанию примесей в биогазе для подачи его в общую газотранспортную сеть или для использования в качестве автомобильного топлива.

Как очищается добытый газ

Производство газа без углекислого газа подразумевает возможность при необходимости удалить углекислый газ (повысить концентрацию метана). Этот технологический процесс состоит из нескольких этапов: сначала устраняют воду, сероводород, азот и другие примеси, а затем — удаляют CO₂.

Удаление воды

При выходе из анаэробной установки газовая смесь насыщается водяным паром вследствие природного испарения воды из субстрата. Эта влага может конденсироваться в газопроводах и вызывать коррозию. Другой проблемой большой концентрации воды в биогазовой смеси является уменьшение объемной концентрации метана. В таком случае возникают побочные проблемы с работой когенератора, сложности запуска и горения в целом.

Методы удаления воды можно разделить исходя из использованной технологии на следующие:

• охлаждение,
• сжатие,
• поглощение,
• адсорбция.

При повышении давления или снижении температуры газовой смеси, вода конденсируется (пар становится жидкостью) и легко отводится. Для охлаждения газовую линию оборудуют специальным конденсатоотводчиком.

Вода также может быть удалена путем адсорбции с использованием диоксида кремния, активированного угля или молекулярных сит. Другими технологиями удаления воды являются абсорбция в растворах гликоля или использование гигроскопичных солей.

Как очистить биогаз от сероводорода

Уменьшить количество сероводорода в биогазе можно путем осаждения непосредственно в реакторе путем добавления реагентов и осаждении нерастворимых соединений серы непосредственно в жидкой фазе субстрата. Альтернативным способом является очистка самой газовой смеси от сероводорода.

Для осаждения добавляют ионы железа в форме хлорида или сульфата железа. Полученный в результате реакции сульфид железа выпадает в осадок и удаляется вместе с твердыми остатками.

Для удаления H₂S применяют адсорбцию на активированном угле. При этом добавляют кислород, который окисляет сероводород до серы, а она, в свою очередь, адсорбируется поверхностью активированного угля. Для удаления сероводорода используют также химическое поглощение путем пропускания газовой смеси через пористый материал, пропитанный реагентом; промывание раствором гидроксида натрия или с помощью промышленных катализаторов.

Как очистить биогаз от кислорода и азота

Вышеназванные элементы присутствуют не в каждом случае. Их наличие зависит от того, как происходит переработка отходов — какой субстрат и технологии используются. Если в бродильной емкости есть воздух, то азот попадет в биогаз в любом случае.

Наиболее он характерен для получения свалочного газа под давлением.

Удаление этих элементов до минимального уровня необходимо, если конечный продукт предназначен для топливных систем автотранспорта. С этой целью применяют адсорбцию активированным углем, молекулярными ситами или мембранами.

Удаление аммиака, силоксанов и твердых частиц

Аммиак в силу своей высокой летучести и неустойчивости обычно удаляется на предыдущих ступенях очистки и дополнительных мер не требует.

Силоксаны могут присутствовать в случае переработки осадков сточных вод, как результат попадания в стоки моющих средств. Чаще всего они удаляются в процессе адсорбирования на активированном угле в ходе освобождения газовой смеси от сероводорода или в процессе охлаждения.

Твердые частицы отделяют с помощью механических фильтров.

Переработка биогаза и его обогащение

Углекислый газ , который содержится в биогазе на выходе из метантенка, снижает энергоэффективность газовой смеси. Для увеличения уровня CH₄ (обогащения) и, соответственно, для возрастания теплоотдачи, углекислый газ из сырой биогазовой смеси следует удалять.

Перед тем, как получить газ , пригодный для подачи в общую газотранспортную сеть, его пропускают через специальные установки обогащения. Зачастую используют адсорбционную или абсорбционную методики, мембраны, химические реагенты.

Адсорбция при перепаде давления (PSA). С помощью этой методики диоксид углерода отделяется путем адсорбции на поверхности под повышенным давлением. В качестве адсорбентов применяют активированный уголь или цеолиты.

В установке по обогащению, использующей технику абсорбции, сырой биогаз встречается с встречным потоком жидкости в колонке, которая заполнена пластиковым наполнителем для увеличения площади контакта между газообразной и жидкой фазой. Диоксид углерода более растворим, чем метан. Жидкость, покидающая колонну, содержит повышенную концентрацию диоксида углерода, тогда как газовая смесь на выходе имеет повышенную концентрацию CH₄.

Сухие мембраны для обогащения изготовлены из материалов, которые проницаемы для диоксида углерода, воды и аммиака. Сероводород и кислород до некоторой степени проникают через мембрану, в то время как азот и метан проходят в очень незначительной степени.

Новым направлением следует рассматривать криогенную очистку, которая базируется на разности температуры точек кипения / сублимации различных веществ.

Производство биогаза, свободного от примесей: выводы

Переработка отходов с целью получения биогаза — процесс сложный и требующий знания микробиологии, химии и сопредельных наук. Большое значение для качества конечного продукта имеет степень его очистки и уровень содержания метана. Углекислый газ и другие примеси следует удалять. Мы в общих чертах рассмотрели методики, как очищается добытый газ .

Специфичность темы не позволяет в рамках одной статьи раскрыть все современные возможности, как получить газ без примесей. Специалисты компании Ecodevelop в каждом конкретном проекте предлагают наиболее подходящие способы решения этого вопроса.

Как добыть биогаз в домашних условиях

Вопрос получения метана интересен тем владельцам частных хозяйств, кто занимается разведением птицы или свиней, а также держит крупнорогатый скот. Как правило, в таких хозяйствах вырабатывается значительное количество органических отходов жизнедеятельности животных, они-то и могут принести немалую пользу, став источником дешевого топлива. Цель данного материала – рассказать, как добыть биогаз в домашних условиях, используя эти самые отходы.

Общие сведения о биогазе

Получаемый из различного навоза и птичьего помета домашний биогаз большей частью состоит из метана. Там его от 50 до 80% в зависимости от того, чьи отходы жизнедеятельности использовались для производства. Того самого метана, что горит в наших плитах и котлах, и за который мы платим порой немалые деньги согласно показаниям счетчика.

Чтобы дать представление о количестве горючего, что теоретически можно добыть при содержании животных дома или на даче, представим таблицу с данными о выходе биогаза и содержании в нем чистого метана:

Как можно понять из таблицы, для эффективного производства газа из коровьего навоза и силосных отходов понадобится довольно большое количество сырья. Выгоднее добывать горючее из навоза свиней и помета индюков.

Оставшаяся доля веществ (25—45%), из которых состоит домашний биогаз, приходится на углекислый газ (до 43%) и сероводород (1%). Также в составе горючего присутствует азот, аммиак и кислород, но в незначительных количествах. Кстати, именно благодаря выделению сероводорода и аммиака навозная куча издает такой знакомый «приятный» запах. Что касается энергетического содержания, то 1 м3 метана теоретически может выделить при сжигании до 25 МДж (6.95 кВт) тепловой энергии. Удельная теплота сгорания биогаза зависит от доли метана в его составе.

Для справки. На практике проверено, что для обогрева утепленного дома, находящегося в средней полосе, потребно около 45 м3 биологического горючего на 1 м2 площади за отопительный сезон.

Природой устроено так, что биогаз из навоза образуется самопроизвольно и независимо от того, хотим его получать или нет. Навозная куча перегнивает в течение года – полутора, просто находясь на открытом воздухе и даже при отрицательной температуре. Все это время она выделяет биогаз, но только в небольших количествах, поскольку процесс растянут во времени. Причиной служат сотни видов микроорганизмов, находящихся в экскрементах животных. То есть, для начала газовыделения ничего не нужно, оно будет происходить самостоятельно. А вот для оптимизации процесса и его ускорения потребуется специальное оборудование, о чем пойдет речь далее.

Технология получения биогаза

Суть эффективного производства — ускорение природного процесса разложения органического сырья. Для этого находящимся в нем бактериям необходимо создать наилучшие условия для размножения и переработки отходов. И первое условие – поместить сырье в закрытую емкость – реактор, иначе — генератор биогаза. Отходы измельчаются и перемешиваются в реакторе с расчетным количеством чистой воды до получения исходного субстрата.

Примечание. Чистая вода необходима для того, чтобы в субстрат не попали вещества, пагубно влияющие на жизнедеятельность бактерий. Как следствие, процесс брожения может сильно замедлиться.

Промышленная установка по производству биогаза оборудована подогревом субстрата, средствами перемешивания и контроля над кислотностью среды. Перемешивание выполняется с целью удалить с поверхности твердую корку, что возникает во время брожения и мешает выделению биогаза. Длительность технологического процесса – не менее 15 дней, за это время степень разложения достигает 25%. Считается, что максимальный выход горючего происходит до 33% разложения биомассы.

Технологией предусматривается ежедневное обновление субстрата, так обеспечивается интенсивное получение газа из навоза, в промышленных установках оно исчисляется сотнями кубических метров в день. Часть отработанной массы в размере порядка 5% от общего объема удаляется из реактора, а на ее место загружается столько же свежего биологического сырья. Отработанный материал используется в качестве органического удобрения полей.

Схема биогазовой установки

Получая биогаз в домашних условиях, невозможно создать столь благоприятные условия для микроорганизмов, как в промышленном производстве. И в первую очередь это утверждение касается организации подогрева генератора. Как известно, это требует затрат энергии, что ведет к существенному удорожанию себестоимости горючего. Контролировать соблюдение слабощелочной среды, присущей процессу брожения, вполне возможно. Только как ее корректировать в случае отклонений? Снова затраты.

Владельцам частных хозяйств, желающим добывать биогаз своими руками, рекомендуется изготовить реактор простой конструкции из доступных материалов, а потом его модернизировать в силу своих возможностей. Что надо сделать:

• герметично закрывающуюся емкость объемом не менее 1 м3. Разные баки и бочки малых размеров тоже подойдут, но горючего из них будет выделяться мало из-за недостаточного количества сырья. Такие объемы производства вас не устроят;
• организовывая производство биогаза в домашних условиях, вы вряд ли станете делать подогрев емкости, а вот утеплить ее нужно обязательно. Другой вариант – заглубить реактор в землю, выполнив тепловую изоляцию верхней части;
• установить в реакторе ручную мешалку любой конструкции, выведя рукоятку через верхнюю крышку. Узел прохода ручки должен быть герметичным;
• предусмотреть патрубки для подачи и выгрузки субстрата, а также для отбора биогаза.

Ниже показана схема биогазовой установки, размещенной ниже уровня земли:

1 – генератор горючего (емкость из металла, пластика или бетона); 2 – бункер для заливки субстрата; 3 – технический люк; 4 – сосуд, играющий роль водяного затвора; 5 – патрубок выгрузки отработанных отходов; 6 – патрубок отбора биогаза.

Как получить биогаз в домашних условиях?

Операция первая – измельчение отходов до фракции, чей размер не более 10 мм. Так гораздо легче приготовить субстрат, да и бактериям будет проще перерабатывать сырье. Получившаяся масса тщательно перемешивается с водой, ее количество – около 0.7 л на 1 кг органики. Как уже сказано выше, воду следует использовать только чистую. Затем субстратом заполняется биогазовая установка, сделанная своими руками, после чего реактор герметично закрывается.

Несколько раз в течении дня надо наведываться к емкости, чтобы перемешать содержимое. На 5-й день можно проверять наличие газа, и буде он появится, периодически откачивать его компрессором в баллон. Если этого вовремя не делать, то давление внутри реактора возрастет и брожение замедлится, а то и остановится вовсе. Спустя 15 дней надо производить выгрузку части субстрата и добавление такого же количество нового. Подробности можно узнать, просмотрев видео:

Заключение

Вполне вероятно, что простейшая установка для получения биогаза не обеспечит все ваши потребности. Но, учитывая нынешнюю стоимость энергоресурсов, это уже будет немалым подспорьем в домашнем хозяйстве, ведь за исходное сырье вам платить не приходится. Со временем, плотно занимаясь производством, вы сможете уловить все особенности и провести необходимое усовершенствование установки.

Очистка биогаза как комплекс мер по удалению из биометана сероводорода, углекислого газа, влаги и других нежелательных примесей

В рамках обеспокоенности мирового сообщества возможным исчерпанием природных углеводородов, все больше сельских и фермерских хозяйств, тепличных комплексов, птицефабрик, коровников, свинарников, овчарен, спиртовых, винных и сахарных заводов внедряют биоэнергетические установки и устанавливают сопутствующее оборудование для очистки биогаза и доведения его до чистоты моторного топлива.

Презентационный ролик ООО “ПЗГО”

Общие сведения о биогазе и обоснование необходимости удаления нежелательных примесей

В общем понимании биогаз рассматривается как неочищенный комплекс газообразных и аэрозольных компонентов, возникающий в результате декомпозиции / гниения / бактериального разложения биомассы – сложносоставного органического конгломерата растительных и животных белков, аминокислот и других соединений, содержащих углерод.

В естественных условиях биогаз в огромных количествах образуется – в результате анаэробного гниения – на дне стоячих водоемов, в заболоченных местностях и имеет название «болотный газ» (англ. Marsh Gas). К сожалению, сбор газобиотоплива в таких условиях крайне затруднителен.

Интересный факт: блуждающие огни, наблюдаемые в ночное время в лесных топях, на кладбищах, на лугах – ни что иное как биометан, склонный, в некоторых условиях, к самовоспламенению.

Самовоспламенение метана над гладью озера Паасселка, Финляндия

Таким образом, в зависимости от исходного сырья, бактериального драйвера и условий сбраживания, состав биогаза может значительно варьировать, что накладывает определенные условия на выбор рационального способа его очистки от примесей. Для наглядности представим в таблице процентные диапазоны основных и балластных компонентов биологического газа.

Нередко встречающееся в технической литературе выражение «подготовка биогаза» практически всегда является синонимом очистки метана и полностью соотносится с удалением нежелательных примесей. Хотя, в некоторых редких случаях под подготовкой биологического газа также может подразумеваться его механическое очищение, (в том числе – от пара / тумана / влаги), а также сжижение биогаза в компрессорных установках для его последующей транспортировки.

Несмотря на то, что биометаногенез был открыт еще 1776 году, (а первые практические применения болотного «топлива» датируются 1814 годом), над промышленной фильтрацией биометана ученые задумались лишь в конце 19-го века, в эпоху широкомасштабного внедрения в Англии уличных фонарей, которые утилизировали газообразную смесь – т.н. светильный газ – получаемый в достаточных количествах в результате брожения сточных вод.

К текущему дню можно выделить 3 основных способа подготовки / фильтрации / обогащения биометана: мокрую абсорбцию, сухую десульфуризацию и сероочистку биогаза на этаноламинах (МЭА, ДЭА, МДЭА, аминов с пиперазиновой активацией и др). Рассмотрим подробнее каждый из методов.

Aбсорбционная очистка биогаза от сероводорода

Собственные исследования, на протяжении нескольких лет проводящиеся в лабораториях ООО «ПЗГО», показали, что правильное конструктивное исполнение газофильтующего аппарата и обусловленный конкретными обстоятельствами выбор сорбента позволяют достичь КПД биогазоочистки 96-99%.

Одно из исполнений абсорберной системы от ООО “ПЗГО”

Углубленный анализ химических свойств сольвентов и принципов сиборд-процессов определил метод щелочной абсорбции примесей – при прочих равных обстоятельствах – как максимально эффективный, простой и экономически выгодный подход к мокрому захвату H₂S. И вот почему.

Щелочь одновременно вступает в реакцию с основными загрязнителями биометана – сероводородом и углекислотой – результируя в приемлемые, с точки зрения последующей утилизации, соединения.

Реакция щелочной сорбции (на примере водного раствора NaOH) в базовом случае проходит по следующим путям:

Гидроксид натрия NaOH – не единственная щелочь, используемая в качестве сольвента для сорбции сероводорода (и – в некоторой степени – углекислоты) из газа биологического генезиса. В качестве фильтрующего раствора могут использоваться и гидроксиды (и солевые растворы) других щелочных и щелочноземельных металлов, проявляющих основные свойства – карбонат натрия, гашеная известь, калиевый щелок, баритовая вода и др.

Установка для абсорбционной фильтрации биометана

Что касается аппаратного форм-фактора, в рамках которого процесс сорбции примесей проходит наиболее эффективно, то максимальная эффективность демонстрируется стационарно-насадочными абсорбционными системами колонного исполнения.

Технологическая установка состоит из следующих ключевых агрегатов:

• колонна с наполнителем (непосредственно абсорбер со стационарным слоем);
• биореактор, осуществляющий регенерацию раствора посредством добавления атмосферного кислорода;
• сепаратор серы (сбор элементарной серы).

Установка исключает занесение воздуха в биогазовую смесь благодаря реализации принципа раздельной регенерации.

В качестве неподвижного насадочного слоя используется массив тел такой геометрии и топологии, при котором достигается высокая удельная поверхность сорбирующего слоя (на объем насадки): кольца Палля, кольца Рашига, седла Инталлокс или иные.

Принцип работы десульфуризирующей установки абсорбционного типа

1. Загрязненный поток подается в колонны очистки, где в массообменной секции он контактирует с щелочным раствором, распыляемым поверх насадочного слоя: щелочной сольвент сорбирует H₂S, (в процессе абсорбции происходит смещение показателя pH раствора в кислую сторону);
2. В циркуляционном баке установлен pH-метр, которой – при снижении значения pH до заданного уровня – подает управляющий сигнал на насос-дозатор, установленный на емкости для приготовления активного фильтрующего раствора;
3. Насос-дозатор подает концентрированную щелочь в абсорберную систему для поддержания заданного уровня pH.

Общая схема установки

Пожалуйста, ознакомьтесь более детально с принципами работы, диапазоном мощностей и габаритов абсорбционных систем, изготавливаемых в ООО «ПЗГО».

Адсорбционная очистка биогаза на цеолитах и иных твердых сорбентах

Другим методом сепарации сероводорода из биогазовой смеси является сухая адсорбция. Являя собой частный случай сорбции, адсорбирование сероводорода представляет собой захват H₂S во внешнем (межфазном) слое поверхности адсорбционного материала.

Множественные практические эксперименты, нацеленные на выявление эффективных адсорбентов, способных активно поглощать сероводород, определили спектр фильтрующих материалов, с помощью которых сегодня осуществляется сухое обогащение биогаза.

Виды адсорбентов: слева направо – цеолит, активированный уголь, бурый железняк

Наиболее востребована сегодня очистка биогаза на цеолитах (природных и синтетических алюмосиликатах), на активированном угле специальной активации, силиконовых компаундах, на металлизированных пластиках / полимерах, некоторых сплавах и чистых металлах, в редких случаях – на буром железняке / болотном лимоните / гётите.

Рассматривая адсорбционную установку для очищения биогаза, следует коснуться ее главных характеристик и принципов.

Адсорберная система для сепарации сероводорода из биогазовой смеси

В процессе очистки микропоры адсорбционного материала – в результате улавливания элементарной серы – забиваются, поэтому через определенное время требуется его замена / регенерация.

Узнайте больше о регенерации адсорбента и ключевых принципах работы сухих каталитических газоочистителей.

Схема адсорберной системы. Перед адсорбером устанавливается теплообменник (показан желтым цветом). Две цилиндрические емкости – это два адсорбера, работающие поочередно (по достижении определенного показателя насыщения фильтра серой подача биогаза переводится на второй адсорбер, в то время как первый находится в режиме регенерации / замены адсорбционного субстрата).

Аминовая очистка биометана от сероводорода и двуокиси углерода на растворах МЭА, ДЭА и МДЭА

В рамках освещения подходов к фильтрации биометана будет нелишним упомянуть и аминовый метод. Аминовая хемосорбция кислых газов сегодня широко используется в нефтегазовой и нефтехимической промышленности.

Способность низших аминов растворяться в воде позволила создать промышленные абсорбенты, которые демонстрируют хорошие показатели в захвате сероводорода, углекислоты, кислосернистых соединений из газовых сред (природный газ, синтез-газ, и др).

Типы, концентрации аминов и соответствующие им назначения абсорбентов показаны в таблице.

Тип амина	Конц., %	Применение
Моноэтиламин	30%	Удаление углекислоты
Диэтаноламин	20-25%	Хемосорбция углекислого газа и H2S
Дигликольамин	≈ 50%	Захват сульфида водорода и двуокиси углерода
Метилдиэтаноламин	40-50%	Селективный захват сероводорода в присутствии углекислоты

Установка аминовой газоочистки

Не сомневаясь в эффективности аминоочистки, следует отметить, что этот подход, как правило, не рационален в отношении пурификации биометана, чье количество у подавляющего большинства Заказчиков БГУ не достигает промышленных масштабов.

Интересно: амины имеют ярко выраженный рыбный запах, почти все из них ядовиты.

Аминовые установки представляют собой сложные многоступенчатые системы, (нередко функционирующие в условиях высокого давления), что значительно снижает их экономическую привлекательность в качестве основных газоочистных аппаратов для обогащения биогаза.

Впрочем, если Заказчик имеет просчитанную схему экономического развития предприятия, а объемы обрабатываемой среды являются оправданными для такой методики, она может показать весьма достойные результаты.

Другие способы очистки биогаза

Среди прочих подходов к очистке биогаза можно выделить несколько не столь распространенных, но, все же, находящих ограниченное применение в определенных условиях:

Заказ, проектирование, изготовление, доставка и монтаж оборудования

По любым вопросам, касающимся индивидуального инжиниринга / проектирования и изготовления недорогого, надежного, эффективного и компактного оборудования для очистки биогаза, пожалуйста, связывайтесь с нами любым удобным способом или заполняйте Анкету Заказчика.

Быстро произведем и оперативно доставим адсорберные / абсорберные системы до любой точки Евразии. По требованию Заказчика проведем профессиональный монтаж и внедрение установок на Вашем объекте. Обучим персонал. Гарантия.

Биогазовая установка своими руками: интернет-мифы и сельская реальность

Экология потребления.Усадьба: Выгодно ли производить биотопливо в домашних условиях в малых количествах в личном подсобном хозяйстве? Если у вас есть несколько металлических бочек и прочего железного хлама, а также бездна свободного времени и вы не знаете, как им распорядиться — да.

Предположим, природного газа в вашей деревне не было и не будет. А даже если есть, он денег стоит. Хотя и на порядок дешевле, чем разорительное отопление электричеством и жидким топливом. Ближайший цех по производству пеллет находится в паре сотен километров, везти накладно. Дрова купить с каждым годом всё сложнее, да и топить ими хлопотно. На этом фоне весьма заманчиво выглядит идея получать дармовой биогаз на собственном подворье из сорняков, куриного помёта, навоза от любимой свинки или содержимого хозяйского нужника. Достаточно лишь смастерить биореактор! По телевизору рассказывают, как экономные немецкие фермеры согревают себя «навозными» ресурсами и никакой «Газпром» им теперь не нужен. Вот уж где справедлива поговорка «с фекалий плёнку снимет». Интернет пестрит статьями и роликами на тему «биогаз из биомасс» и «биогазовая установка своими руками». Но о практическом применении технологии у нас мало что известно: про производство биогаза в домашних условиях говорят все, кому не лень, но конкретные примеры в деревне, так же, как и легендарный Ё-Мобиль на дороге, мало кто видел живьём. Попробуем разобраться, почему это так и каковы перспективы прогрессивных биоэнергетических технологий на селе.

Что такое биогаз + немного истории

Биогаз образуется в результате последовательного трёхступенчатого разложения (гидролиз, кислото- и метанообразование) биомассы различными видами бактерий. Полезная горючая составляющая — метан, может присутствовать также водород.

Процесс бактериального разложения, в результате которого образуется горючий метан

В большей или меньшей степени горючие газы образуются в процессе разложения любых остатков животного и растительного происхождения.

Ориентировочный состав биогаза, конкретные пропорции составляющих зависят от применяемых сырья и технологии

Люди издавна пытаются использовать этот вид природного топлива, в средневековых хрониках содержатся упоминания о том, что жители низменных районов нынешней Германии ещё тысячелетие назад получали биогаз из гниющей растительности, погружая в болотную жижу кожаные мехи. В тёмные средние века и даже просвещённые столетия наиболее талантливые метеористы, благодаря специально подобранной диете умевшие пустить и вовремя поджечь обильный метановый flatus, вызывали неизменный восторг публики на весёлых ярмарочных представлениях. Промышленные биогазовые установки с переменным успехом начали строить с середины XIX века. В СССР в 80-е годы прошлого века была принята, но не реализована госпрограмма по развитию отрасли, хотя с десяток производств всё же запустили. За рубежом технология получения биогаза совершенствуется продвигается относительно активно, общее число работающих установок исчисляется десятками тысяч. В развитых странах (ЕЭС, США, Канада, Австралия) это высокоавтоматизированные крупные комплексы, в развивающихся (Китай, Индия) — полукустарные биогазовые установки для дома и небольшого крестьянского хозяйства.

Процентное соотношение числа биогазовых установок в странах Евросоюза. Отчётливо видно, что технология активно развивается только в Германии, причина — солидные государственные дотации и налоговые льготы

Какое применение находит биогаз

Понятно, что в качестве топлива, раз он горит. Отопление производственных и жилых зданий, генерация электроэнергии, приготовление пищи. Однако не всё так просто, как показывают в роликах, разбросанных по ютюбу. Биогаз должен стабильно гореть в теплогенерирующих установках. Для этого его параметры газовой среды необходимо привести к довольно жёстким стандартам. Содержание метана должно быть не ниже 65% (оптимум 90-95%), водород отсутствовать, водяные пары выведены, углекислый газ удалён, оставшиеся составляющие инертны к высоким температурам.

Использовать биогаз «навозно-животного» происхождения, не освобождённый от зловонных примесей, в жилых домах невозможно.

Нормируемое давление — 12,5 бар, при значении менее 8-10 бар автоматика в современных моделях отопительного оборудования и кухонного оборудования прекращает подачу газа. Очень важно, чтобы характеристики поступающего в теплогенератор газа были стабильными. В случае скачка давления за пределы нормы сработает клапан, включать обратно придётся вручную. Плохо, если используются устаревшие газовые приборы, не оснащённые системой газ-контроля. В лучшем случае может выйти из строя горелка отопительного котла. Худший вариант — газ потухнет, но его поступление не прекратится. А это уже чревато трагедией. Обобщим сказанное: характеристики биогаза необходимо привести к необходимым параметрам, а технику безопасности соблюдать неукоснительно. Упрощённая технологическая цепочка получения биогаза. Важный этап — сепарация и газоотделение

Какое сырьё используют для получения биогаза

Растительное и животное сырьё

• Растительное сырьё отлично подходит для производства биогаза: из свежей травы можно получить максимальный выход топлива — до 250 м3 на тонну сырья, содержание метана до 70%. Несколько меньше, до 220 м3 можно получить из кукурузного силоса, до 180 м3 из свекольной ботвы. Пригодны любые зелёные растения, хороши водоросли, сено (100 м3 из тонны), но пускать ценные корма на топливо имеет смысл лишь при их явном избытке. Невелик выход метана из жома, образующегося при изготовлении соков, масел и биодизеля, но и материал дармовой. Недостаток растительного сырья — длительный производственный цикл, 1,5-2 месяца. Можно получать биогаз и из целлюлозы, других медленно разлагающихся растительных отходов, но эффективность крайне низкая, метана образуется мало, производственный цикл очень длительный. В заключение скажем, что растительное сырьё обязательно должно быть мелко измельчено.
• Сырьё животного происхождения: традиционные рога и копыта, отходы молокозаводов, боен и перерабатывающих предприятий также пригодно и тоже в измельчённом виде. Самая богатая «руда» — животные жиры, выход высококачественного биогаза с концентрацией метана до 87% достигает 1500 м3 на тонну. Тем не менее, животное сырьё в дефиците и, как правило, ему находят иное применение.

Горючий газ из экскрементов

• Навоз дёшев и во многих хозяйствах имеется в достатке, однако выход и качество биогаза значительно ниже, чем из других видов. Коровьи лепёшки и лошадиные яблочки можно использовать в чистом виде, ферментация начинается сразу, выход биогаза 60 м2 на тонну сырья с невысоким содержанием метана (до 60%). Производственный цикл короткий, 10-15 дней. Свиной навоз и куриный помёт токсичны — чтобы полезные бактерии могли развиваться, его смешивают с растительными отходами, силосом. Большую проблему представляют моющие составы, ПАВы, которые применяются при уборке животноводческих помещений. Вкупе с антибиотиками, которые в большом количестве попадают в навоз, они угнетают бактериальную среду и тормозят образование метана. Не применять дезинфицирующих средств вовсе невозможно и агропредприятия, вложившиеся в производство газа из навоза, вынуждены искать компромисс между гигиеной и контролем над заболеваемостью животных с одной стороны и поддержанием продуктивности биореакторов с другой.
• Человеческие экскременты, совершенно бесплатные, тоже подходят. Но использовать обычные канализационные стоки нерентабельно, слишком мала концентрация фекалий и высока дезинфицирующих средств, ПАВ. Технологи утверждают, что их можно было бы использовать лишь в случае, если в канализацию будут поступать «продукты» только из унитаза при условии, что смыв чаши осуществляется лишь одним литром воды (стандарт 4/8 л). И без моющих средств, естественно.

Дополнительные требования к сырью

Серьёзная проблема, с которой сталкиваются хозяйства, установившие у себя современное оборудование для получения биогаза — сырьё не должно содержать твёрдых включений, случайно попавший в массу камень, гайка, кусок проволоки или доска закупорит трубопровод, выведет из строя дорогостоящий фекальный насос или мешалку. Нужно сказать, что приведенные данные по максимальному выходу газа из сырья соответствуют идеальным лабораторным условиям. Чтобы приблизиться в реальном производстве к этим цифрам, необходимо соблюсти ряд условий: поддерживать необходимую температуру, периодически перемешивать мелко измельчённое сырье, вносить добавки, активизирующие ферментацию и т.д. На кустарной установке, собранной по рекомендациям статей о «получении биогаза своими руками», едва лишь можно достичь 20% от максимального уровня, высокотехнологические установки позволяют добиваться значений в 60-95%.

Достаточно объективные данные по максимальному выходу биогаза для различных типов сырья

Устройство биогазовой установки

• «Домашняя» биогазовая установка. Как минимум, необходимо иметь два герметичных сосуда, биореактор и накопитель, в который по трубочке отводится газ. Желательно иметь третий сосуд, куда биогаз будет закачиваться под давлением, тогда во втором частично осядет влага. Конструкция несильно отличается от самогонного аппарата. Сырьё хорошо бы постоянно помешивать, для этого нужна мешалка и электродвигатель или здоровый выносливый мужик. Рассчитывать на высокую производительность и хорошее качество биогаза особо не стоит.
• Промышленная установка по производству биогаза. Не будем вдаваться в подробности, лучше приведём принципиальную схему:Оборудование включает в себя, как минимум, реактор и газгольдер, сепаратор, мешалки, насосы, компрессорную станцию, систему поддержания постоянной температуры, устройства безопасности, управление. Для интенсификации процессов применяют также кавитаторы, устройства для анализа среды и внесения активаторов, и т.д
• Состав полученного биогаза необходимо нормализовать, после хранилища он поступает на разделительные и сорбционные колонки, далее в газгольдере доводится до необходимого давления и лишь только тогда поступает в магистраль, ведущую к теплогенераторам. Биоэнергетическое производство в составе современного животноводческого комплекса.Включение в его состав теплиц и цеха по производству удобрений повышает рентабельность.

Выгодно ли заниматься производством биогаза

Мы уже упоминали, что в развитых странах строят крупные промышленные установки, а в развивающихся главным образом мелкие, для небольшого хозяйства. Объясним, почему так:

• Бедные страны. В кустарной установке при её чудовищной неэффективности всю работу можно производить вручную. Для стран, где крестьянам за тяжёлый труд платят сущие копейки, в этом есть выгода. Тем более, что в тёплых краях урожай можно собирать несколько раз в год и дешёвое растительное сырьё имеется в избытке. Вложения в простейшую систему относительно небольшие, с низким качеством биогаза люди готовы мириться. Хозяину дешевле приставить к допотопному котлу или плите «смотрящего», чем приобретать оборудование для нормализации биогаза.Китайские крестьяне заготавливают сырьё для производства биогаза
• Богатые страны. В Германии, мировом лидере в области производства биогаза, почти половина птицефабрик и крупных животноводческих хозяйств вырабатывает собственный метан. Процессы максимально автоматизированы, качество биогаза высокое, производственные мощности большие. Отработанное сырьё проходит дополнительную обработку, минерализуется, в результате хозяйства получают обеззараженное неагрессивное комплексное удобрение. Несмотря на высокие показатели выхода метана из сырья, и немалые цены на энергоносители, специалисты утверждают, что для фермеров биогазовая энергетика оправдывает себя лишь потому, что государство дотирует 50% стоимости оборудования. Дополнительную выгоду можно получить, произведя из газа электроэнергию. Во-первых, правительство покупает её по завышенным ценам; во-вторых, таким образом можно минимизировать последствия неравномерного сезонного производства биогаза. За улучшение экологического состояния земель в результате применения не агрессивного навоза, а «мягкого» удобрения государство тоже доплачивает. Биогазовое производство в Германии: экологично, эстетично, возможно только благодаря финансовой помощи федерального правительства
• Россия. Худо-бедно биогазовая энергетика развивается и у нас. Время от времени СМИ рапортуют о пуске очередного производства, в интервью радостный учёный, проектировщик или директор хозяйства сообщает, что срок окупаемости установки — один год. Но жизнь вносит свои коррективы. Со временем оказывается, что при составлении бизнес-плана не учли эксплуатационные расходы, на практике выход газа намного ниже, чем планировалось, а сроки ферментации намного выше. Те, кто поработал с полгодика, уже называют срок окупаемости инвестиций в 5 лет. А по истечении этого времени люди вообще стараются не давать интервью. К сожалению, биоэнергетикой у нас занимаются разрозненные коллективы и заслуживающих доверия данных по доходности в условиях России нет. В целом можно предположить, что, с учётом меньших, чем на Западе, цен на энергоносители и доступность местных видов топлива, производство биогаза в нашей стране находится на грани рентабельности, что не способствует её развитию без поддержки государства.

Имеет ли смысл производить биотопливо в домашних условиях

Выгодно ли производить биотопливо в домашних условиях в малых количествах в личном подсобном хозяйстве? Если у вас есть несколько металлических бочек и прочего железного хлама, а также бездна свободного времени и вы не знаете, как им распорядиться — да. Но экономия, увы, мизерная. А уж вкладывать деньги в высокотехнологичное оборудование при небольших объёмах поступления сырья и производства метана не имеет смысла ни при каком раскладе.

Очередной ролик отечественного Кулибина

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на НАШ youtube канал Эконет.ру, что позволяет смотреть онлайн, скачать с ютуб бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека. Любовь к окружающим и к себе, как чувство высоких вибраций – важный фактор оздоровления – econet.ru.

Ставьте ЛАЙКИ, делитесь с ДРУЗЬЯМИ!

Без перемешивания сырья и активации процесса ферментации выход метана составит не более 20% от возможного. Значит, в лучшем случае с 100 кг (загрузка бункера) отборной травы можно получить 5 м3 газа без учёта сжатия. И будет хорошо, если содержание метана превысит 50% и не факт, что он будет гореть в теплогенераторе. По утверждению автора, сырьё загружается ежедневно, то есть производственный цикл у него — одни сутки. На самом деле необходимое время — 60 суток. Количества полученного изобретателем биогаза, содержащегося в 50-литровом баллоне, который он сумел заполнить, в морозную погоду для отопительного котла мощностью 15 кВт (жилой дом около 150 м2) хватит на 2 минуты.

Тем, кого возможность производства биогаза заинтересовала, рекомендуется внимательно изучить проблему, особенно с финансовой точки зрения, с техническими вопросами обратиться к специалистам, имеющим опыт подобных работ. Весьма ценной будет практическая информация, полученная в тех хозяйствах, где биоэнергетические технологии уже используются какое-то время. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Биогаз из биомасс. Часть II

Уже почти три года назад я делал статью про биогазовые исследования, которые мы проводили в Томске. Статья в то время вызвала значительный интерес и даже сейчас мне на почту приходят письма с просьбой подробней рассказать об этой технологии и перспективах её практического внедрения. Мы не бросили развивать эту тему, накопилось много интересных мыслей и новостей, о которых хочется рассказать, поэтому заинтересованных милости просим под кат.

Что нового?

Самая главная новость — тема до сих пор жива. Идея перерабатывать отходы в что-то полезное и даже выгодное сама по себе греет душу. Напоминаю, что биогазовые технологии позволяют переработать органические отходы (навоз, канализационные стоки и т.п.) в горючий газ и биоудобрение.

Получаемое удобрение можно использовать для увеличения урожайности практически любых растений. К примеру, увеличение урожайности пшеницы, которое было зафиксировано в независимых испытаниях на Алтае по сравнению с контрольными участками где удобрение не использовалось, составило порядка 30 процентов.

На треть! При этом затраты на удобрения составили не более 10 процентов от суммы дополнительно полученной прибыли, что само по себе отличный результат.

В последнее время появились патенты по технологии ускорения получения биогаза, однако применить их в реальных установках пока не представляется возможным, но тот факт, что в этой области продолжаются разработки, безусловно, радует. Самой успешной (на наш взгляд) является технология, описанная в другом патенте, суть которого заключается в добавлении на разных стадиях процесса простой воды, но с измененным окислительно-восстановительным потенциалом. Авторы молодцы, что досконально разобрались в биологической сути процесса.

Биогаз или биоудобрения?

Как и ранее я остаюсь сторонником того, что биогазовые технологии трудно позиционировать как исключительно энергетические. В первую очередь, эти технологии хороши для облегчения экологической ситуации, связанной с утилизацией биологических отходов, которых вокруг сельскохозяйственных предприятий скапливается огромное количество. Это настоящая проблема, которая помимо экологического вреда часто является катализатором вспышек опасных инфекций.

Конечно, в процессе переработки выделяется большое количество биогаза, но он требует тщательной очистки, осушения, сжатия и с ним больше хлопот, чем выгод. Это, в первую очередь, связано с получением из биогаза электричества, что требует огромных затрат. Поэтому разумнее всего, особенно в России, утилизировать биогаз до тепла, которое можно использовать для поддержания самого биогазового процесса и для отопления зданий и сооружений. Мы — холодная страна и тепло будет необходимо всегда. Если не использовать биогаз для генерации электричества, то становится более выгодно строительство и самих биогазовых станций.

Исследовательская установка

Исследования проводились в ИМКЭС СО РАН в Томске. Там же нами была собрана экспериментальная установка. Так случилось, что в процессе наших исследований для установки требовался навоз в количестве 40-50 кг в сутки. Живем мы в городе, коров у нас нет, как источник биомассы мы себя рассматривали в самом крайнем случае и мы стали искать поставщика навоза. Пришлось навоз возить с пригорода. Приезжаем в деревню и находим подворье с коровами. Зима. Стучимся в дверь, открывает хозяин и мы просим у него навоза. Изумление в глазах. Оно вам зачем, ребята? Говорим, мол, ученые, делаем эксперименты. Надо. Идите, говорит дедок, по добру по здорову. А если будем покупать? По 50 рублей за ведро? Через некоторое время в деревушке под Томском стали ходить легенды о том, что из города ездят чудаки, которые платят деньги за… Ну вы поняли. Но проблемы с сырьем решены.

Установка состоит из трех специализированных ёмкостей, связанных собой трубопроводами с запорной (управляемой) арматурой (задвижками). Основой установки является специализированная ёмкость определенного объема, называемой ферментером, также установка содержит ёмкость для пробоподготовки сырья, систему контроля и автоматизации процесса. Система автоматизации и управления установкой — собственной разработки. Ничего особо сложного в ней нет.

Управление процессом осуществляет головной контроллер ГК АСУ, который имеет экран вывода технической информации и всей необходимой телеметрии для нормальной работы оборудования. ГК АСУ связывает все блоки установки через последовательную ассиметричную шину данных. АСУ осуществляет непрерывную телеметрию и управление блока биогазовой обработки (БГО), в том числе снимает следующие данные:

— Температуру обрабатываемой биомассы в камере гомогенизации и стерилизации КГиС (предел 55 гр.С)
— Осуществляет управление насосами для перемешивания и подачи биомассы в основной ферментер ОФ
— Контролирует температуру течения биологического процесса анаэробного брожения в пределе 39 гр.С (блок нагрева установки БНУ содержит электрокотел, твердотельное реле 40 А и температурный датчик DS18B20 с допустимой температурой котла не более 85 гр.С)
— Осуществляет сбор данных с датчиков проводимости, окислительно-восстановительного потенциала и pH (RedOx потенциал не более -100 мВ, pH анаэробной стадии процесса — 6,2)
— Ведёт логгирование всех данных
— Имеет кнопку принудительного перемешивания биомассы при необходимости.
— Имеет датчик утечек метана и систему аварийного отключения оборудования при различных сценариях развития событий, к примеру, от краткосрочных отключений электроэнергии или потери надежного заземления, перенапряжений в сети и т.п.

Конечно, выход биогаза зависит от качества исходного сырья, если можно применить термин «качество» к навозу. Но на самом деле, исходное сырье имеет важнейшее значение. Лучше всего, чтобы сырье было без примесей, посторонних загрязнений, без плесени и ПАВов. Главный закон биогазовой установки — путь сырья к загрузке должен быть как можно короче. Выход биогаза из навоза различных животных, конечно, разный. Это зависит от особенностей пищеварения, что определяет состав и структуру отходов.

В биогазовую станцию может быть добавлены другие органические отходы, такие как очистки овощей, фруктов, свежая трава, хозяйственные стоки и т.п. Это даже лучше, чтобы сырье для станции было смесью различных отходов. Это улучшает процесс переработки, делает его более стабильным, а выход биогаза — больше. При этом на однотипном сырье, к примеру, на чистых свиных стоках или курином помете процесс вообще может остановиться, так как эти субстраты сильно токсичны и их обязательно надо разбавлять другими отходами, обеспечивая буферизацию сырья.

Выходящий из установки газ называется биогазом. Это горючий газ сложного состава. В нем две трети метан, остальное — углекислый газ, сероводород, примеси водорода, аммиака, пары воды. Накапливается газ в специальном газонепроницаемом мягком мешке — газгольдере.

Если накопленный газ очистить от углекислоты и других опасных примесей получаем биометан — полный аналог природного газа. Однако, очистка биогаза дорогая процедура и направлена, в первую очередь, для того, чтобы получать электричество или заправлять автомобили. Если такая задача не стоит — то биогаз можно использовать без особой очистки для получения тепла и горячей воды. Именно для этих целей (по нашему мнению) целесообразней всего использовать биогазовые установки в наших условиях.

Перспективы биогазовых технологий

Для России. И, конечно, это мое частное мнение. Для начала я бы разделил этот вопрос на две части. Промышленное использование биогазовой технологии и различные частные практики.

Промышленное использование биогазовых технологий слабо развивается в принципе из-за практического отсутствия добротных технологий, правового вакуума в законодательстве и жесточайшей коррупции. Безусловно, без бюджетного плеча такие технологии достойно развить не удастся, но как быть с тем, чтобы под маркой развития биогаза не проворачивались коррупционные схемы различных деятелей от инноваций — я не знаю. Остается направление использования биогазовых станций частниками. Вот здесь наблюдается некий наш российский феномен, о котором хочется поговорить особо. Во-первых, в природе нашего человека заложен принцип по возможности никогда ни за что не платить. По крайней мере существенные деньги. А лучше всего халява! Вот это свойство используют всякие жулики, которые завалили интернет видео и сайтами с предложениями за три копейки построить биогазовую станцию, получать биогаз в неограниченных объемах и забыть про все проблемы. Именно такие деятели дискредитировали саму тему биогаза в России, которая, кстати, очень активно развивается сейчас во всем мире. Особенно в Китае. Биогазовая установка не может стоить дешево.

Это все-же биотехнология, которая имеет ряд особенностей, требует современного контроллинга, определенной квалификации операторов и т.д. Это не сарайная технология, она требует нового понимания сути сельскохозяйственного производства, принципа неразрывности всех процессов — от подготовки сырья, транспортировки, ветеринарных манипуляций, навозоудаления, заканчивая маркетингом биоудобрений и энергетическим аудитом производства. Только в этом случае биогазовые технологии дадут необходимый эффект. Какой смысл городить биогазовые станции в старых коровниках и на СХ предприятиях прошлого века? Почему не делать новые проекты крупных животноводческих комплексов с интеграцией всех наиболее перспективных и интересных технологий, которые существуют? Ведь очевидно, что именно здесь заложен будущий успех. Опять же — это мое мнение.

Эффект кулака

С одной стороны мы видим большое количество самоделок биогазовых станций, с другой — наблюдается иной феномен. Эффект кулака. Что я имею ввиду? Есть люди, которые занимаются фермерским хозяйством. Такие вот современные кулаки. Хозяйственные и ответственные с одной стороны, но и независимые с другой.

Такие люди дают другой запрос. Они через биогазовую установку хотят приобрести независимость. Газ для себя, никому не кланяться в ноги. Такие люди готовы покупать установки хорошего качества и дорого. Именно на этот необычный сегмент потребителей стоит обратить особое внимание. В этой связи сейчас наша группа ориентирована на создание комплексного решения — минифермы для частного фермера с установкой биогазового синтеза на 500-600 м 3 газа в месяц. Для решения этой задачи хватит дюжины дойных коров. Проект самого коровника уже есть, остается его связать с биогазовой установкой, зарегистрировать и придать четкий технический и юридический статус этого животноводческого комплекса.

Почему такой подход? Поясняю. Станция предназначена для независимого отопления усадьбы фермера (до 200м 3 ) и обеспечения горячей водой как его дома, так и на производстве. Электричество из биогаза получать не предусматривается — дорого. Поддержкой проекта (помимо биогаза) является использование биоудобрения. Как для себя, так и для продажи под единым торговым брендом, который набирает обороты сейчас.