Павел Северилов - Биогаз для чайников

Для приготовления субстрата в подготовительную емкость засыпают/заливают исходное сырье, добавляют необходимое количество воды и перемешивают. Мешать можно вручную, а можно с помощью электрического миксера. Сделать такой миксер можно самостоятельно самыми различными способами. Но технологически и экономически он оправдан только при необходимости порционной подачи сырья. Тогда еще в подготовительную емкость помещается погружной фекальный насос. При приготовлении субстрата миксер включается вручную и работает до полной гомогенизации субстрата. В процессе суточной работы по расписанию автоматика включает миксер, перемешивая субстрат, а сразу после этого включается насос и закачивает в реактор заданную порцию субстрата. Самый простой, но очень грубый способ отмерить заданную порцию – временной. Насос включается на заданное время. Время это настраивается так, чтобы насос качал немного с избытком, тогда к исходу суток подготовительная емкость будет опустошена. Возможный остаток субстрата можно закачать в реактор, включив насос вручную, перед приготовлением новой порции субстрата.

В случае ручной подачи субстрата ил подачи самотеком, подготовительную емкость не обязательно надо содержать в теплом месте. Достаточно быстро приготовить субстрат, используя теплую воду, и быстро залить его в реактор. При автоматической подаче субстрат целые сутки проводит в подготовительной емкости. Температура его не должна быть ниже 250C. Поэтому в этом случае подготовительную емкость располагают внутри обогреваемого помещения. Обычно ее располагают в котельной, где находится еще котел отопления и блок автоматики.

Входная труба реактора делается с гидрозатвором, как для «китайской ямы». Выходная делается по тому же принципу. Слив выходной трубы должен попадать в лагуну для шлама. Теплоизоляцию реактора удобно делать из гибких теплоизолирующих материалов, поскольку реактор имеет цилиндрическую форму. Всякие варианты минеральной ваты плохо подходят из-за сложностей крепления и высокой гигроскопичности. Идеально подходят материалы на базе вспененного полиэтилена. Также есть смысл в применении фольгированных материалов для отражения внутрь реактора инфракрасного излучения. Но в идеале реактор малой биогазовой установки надо размещать внутри помещения, которое нуждается в каком-нибудь обогреве (но не в человеческом жилье). Тогда тепловые потери реактора не будут улетучиваться, а будут греть это помещение.

Перемешивание субстрата в реакторе дешевле всего организовать внутренним погружным миксером или гидравлическим погружным насосом. Применение конструкций с внешним приводом, переходными муфтами с сальниками и крупной мешалкой внутри реактора усложняется необходимостью дополнительных креплений внешнего привода, компенсации разбаланса между приводом и реактором со строенной мешалкой, сложностью закрепления внутри реактора большой мешалки.

В случае подогрева субстрата в реакторе теплом от сжигания вырабатываемого биогаза, теплообменник делается в виде спиральной восходящей трубы вдоль вертикальных стенок реактора. Для этих целей хорошо подходит металлопластиковая труба. Если есть возможность подогревать реактор дешевым электричеством, то можно это делать ТЭНами, непосредственно укрепленными в стенках реактора, можно применить нагревательную ленту, которую располагать спиралью, как трубу теплообменника, а можно просто применить электрокотел и ту же трубу теплообменника.

В стенку реактора вставляется полупроводниковый термодатчик. Сигнал от него поступает на блок автоматики, который включает и выключает нагревательные электрические элементы, включает и выключает циркуляционный насос или включает и выключает клапаны цепей теплообменника и байпасс при постоянно работающем циркуляционном насосе. То есть, регулировка температуры субстрата внутри реактора – релейная.

Мощность нагревательных элементов выбирается так, чтобы темп нагрева субстрата не превышал 10 в час для мезофильного режима и 0,50 в час для термофильного режима.

В верхней части реактора из него выходит газовая труба. Ее можно делать из металлопластика или полипропилена. Желательно поставить холодильник на трубе, чтобы осушить биогаз, осадив влагу на стенках холодной трубы. Простейший способ – это расположить поднимающийся вверх участок газовой трубы так, чтобы он обдувался ветром и не нагревался солнцем. Тогда влага осядет на стенках трубы и стечет назад в реактор. Далее от газовой трубы делается ответвление на газгольдер. В нашем климате удобнее всего применять «сухие» газгольдеры в виде мешка из армированной полимерной пленки. Например, подходит тентовый материал – армированная брезентом пленка ПВХ. Она легко сваривается, и из нее можно изготовить герметичный мешок заданной формы. Остается еще вопрос о регулировке выходного давления биогаза, чтобы подать его потребителям под заданным давлением (0,015-0,20 атм). Можно просто поставить компрессор, ресивер и редуктор. Но это дорого, опасно, энергозатратно и требует дополнительной автоматики управления компрессором. Для малых биогазовых установок целесообразно применять механические регуляторы давления, энергия для работы которых вырабатывается в процессе анаэробного брожения. В предыдущих двух конструкциях это так и было. В данном случае можно применить газгольдер в виде кузнечных мехов, на рычаг которых подвешен заданный груз. Такой газгольдер довольно точно регулирует давление и использует весь объем меха в качестве рабочего. Но объем такого газгольдера ограничен необходимостью значительно увеличивать вес груза и прочность (а значит, и материалоемкость) его конструкции. Поэтому оптимальный объем такого газгольдера примерно равен 1 м3.