Сверхмалая установка для производства удобрений представляет собой 200-литровую бочку с герметично закрывающейся крышкой. Из бочки выходит гибкий газовый шланг для отвода вырабатываемого газа. В бочку встроен электронагреватель с регулятором температуры, ручная система перемешивания. Снизу бочки выходит сливная труба с краном. Бочка покрыта слоем утепления.
Проще всего установку разместить в каком-нибудь сарае. Поскольку сараи обычно не отапливаются, то выбран вариант установки с утеплением.
Установка включается в обычную сеть 220В. Гибкий газовый шланг необходимо опустить в банку с водой.
Установку надо разместить таким образом, чтобы можно было подставить под сливную трубу емкость для сбора готовых удобрений.
Первая заправка установки должна производиться коровьим навозом. Или же коровий навоз должен в заметном количестве присутствовать в первой заправке. Также можно при возможности взять некоторое количество свежеприготовленных биоудобрений и добавить их к первой заправке. Все это необходимо для того, чтобы внести в реактор культуру анаэробных бактерий.
Реактор заправляется в верхнее отверстие при снятой верхней крышке. Необходимо заправлять его небольшими порциями сырья, заливая их теплой водой и перемешивая ручной системой перемешивания. Консистенция нормально приготовленной смеси должна соответствовать жидкой сметане. Реактор надо заполнить на 80% объема. после этого надо тщательно очистить заправочное отверстие и герметично закрыть крышкой. Газовый шланг опустить в банку с водой, включить электропитание нагревателей.
Перемешивать сырье в реакторе необходимо не менее 4 раз в сутки, но и не слишком часто. Реакция может начаться спустя неделю, когда анаэробные бактерии размножатся в достаточном количестве. Цикл брожения может длиться от 10 до 30 дней. Конец цикла брожения можно определить по прекращению появления пузырьков газа в банке с водой. Можно считать первую порцию удобрений готовой.
Две трети содержимого реактора необходимо слить и в дальнейшем использовать по назначению. Затем реактор заполняется свежей смесью, и цикл повторяется.
Обеспечить необходимым количеством сырья такую установку смогут: 1 свинья, 15-20 кур. Одна корова сможет обеспечить сырьем от 12 до 20 таких установок.
Организовать продажу произведенных сверхмалой установкой биоудобрений в промышленном масштабе вряд ли удастся, поэтому экономический эффект лучше посчитать по приросту сельскохозяйственной продукции при использовании этих удобрений.
За год такая установка произведет 2920 литров биоудобрений. Их должно хватить для обработки 250 соток огорода.
Если взять для примера картофель, то обычная урожайность составит 160 кг с сотки. Использование биоудобрений уменьшает период вегетации на 2 недели и увеличивает урожайность картофеля на 15%-35%. Поэтому при использовании биоудобрений в климатических условиях Украины снимается 2 урожая картофеля в год, т.е. происходит прирост урожайности почти в 2,5 раза. Учитывая затраты на второй период вегетации, прирост от применения удобрений можно считать в 100%, т.е. 160 кг картофеля с сотки, или 40 тонн картофеля от одной сверхмалой установки. При минимальной стоимости килограмма картофеля 0,2 USD за килограмм, прибыль от применения биоудобрений составит 8000 USD. Даже если считать эту цифру завышенной в 10 раз, то все равно прибыль от применения биоудобрений за один сезон перекроет с лихвой стоимость установки.
6-кубовая биогазовая установка состоит из 300 л емкости для подготовки сырья, системы подачи сырья самоналивом, двух последовательно соединенных реакторов по 3 куб.м каждый с системами электроподогрева, перемешивания и утепления, системы слива сырья, газгольдера 1куб.м, газовой системы и блока автоматики.
Для размещения установки достаточно площадки 6х6 кв.м. Площадку рекомендуется забетонировать. По углам площадки надо поставить столбы, на которых укрепить легкую крышу. От одного из столбов необходимо поднять громоотвод, также изготовить контур заземления. Площадку желательно закрыть ограждением. К площадке необходимо подвести воду и трехфазное электропитание 380В. Провода электропитания должны быть рассчитаны на ток до 25А.
В одном углу площадки надо установить сваренную из металлических уголков площадку высотой около 2,5 м с лесенкой вниз. На площадке будет установлена подготовительная емкость.
В месте установки газгольдера в бетонный пол необходимо вмуровать металлические петли для крепления оси газгольдера.
От подготовительной емкости канализационная труба подходит к нижней части первого реактора. Второй реактор устанавливается рядом с первым и соединен с ним примерно на середине высоты. С нижней части первого и второго реакторов установлены системы слива. В первом реакторе она аварийная, а во втором - штатная. В свободном углу площадки установлен газгольдер. На площадке для подготовки сырья установлен блок автоматики и газовая система.
Перед первым запуском в оба реактора необходимо залить 4,8 куб.м подготовленной смеси. Для первой заправки желательно присутствие в смеси значительного количества навоза КРС или другого сырья, содержащего анаэробные бактерии. Приготовить смесь можно, пользуясь следующей таблицей:
| Виды животных |
Среднесуточное количество навоза, кг/сутки |
Влажность навоза, % |
Необходимое количество воды на 100 кг навоза, л |
Среднесуточное количество экскрементов, кг/сутки |
Влажность экскрементов |
Необходимое количество воды на 100 кг экскрементов, л |
| КРС |
36 |
65 |
337 |
55 |
86 |
75 |
| Свиньи |
4 |
65 |
337 |
5,1 |
86 |
75 |
| Птица |
0,16 |
75 |
213 |
0,16 |
75 |
213 |
Экскременты - это смесь навоза и мочи, которая собирается на фермах.
Первая заправка производится порциями примерно по 250 л приготовленной в соответствии с таблицей смеси. После заполнения реакторов включается блок автоматики и начинается разогрев смеси до рабочей температуры. На рабочий режим установка может выйти через неделю после первой заправки.
Первые два полных газгольдера газа необходимо стравить, поскольку в них будет начальный воздух, остававшийся в реакторах и углекислый газ, выделяемый в начале реакции. После этого установка переходит в стандартный режим работы. Биогазом можно пользоваться. Каждый день необходимо после перемешивания содержимого реакторов сливать 240 литров шлама, а взамен заливать 240 литров свежей смеси. Если в газгольдере есть более 240 литров газа, то можно сначала сливать, а потом - заливать. Если газа мало, заливать и сливать надо одновременно.
Для обеспечения биогазовой установки сырьем достаточно 2-3 коров, 25-30 свиней, 450-500 голов птицы. Суточный выход биогаза составит 6,5 куб.м для навоза КРС, 11 куб.м для свиного навоза, 12 куб.м для птичьего помета.
Эти цифры приведены для мезофильного режима работы установки при 35°С. Для термофильного режима работы выход газа увеличится примерно в 2 раза, также в 2 раза ускорится цикл, и, соответственно, ежедневная заправка сырьем возрастет до 480 литров. Но при этом вырастет расход электроэнергии на подогрев реакторов. Если при мезофильном режиме работы такая установка будет потреблять ежемесячно электричества на 5-10 USD, в зависимости от тарифа оплаты, то в термофильном режиме она будет потреблять электроэнергию на 16-32 USD в месяц.
Вырабатываемого количества биогаза будет достаточно для отопления, например, хорошо утепленного частного дома, отапливаемого современным газовым котлом.
6-кубовая биогазовая установка будет вырабатывать 240 л биоудобрений в сутки. В год выход удобрений составит 87,6 тонн, что достаточно для удобрения, например, 218 га пшеницы. Прирост урожайности при этом составит от 10 до 35
дополнительных центнеров с гектара. При минимальной стоимости пшеницы 60 USD за тонну дополнительная прибыль составит более 13000 USD.
Рыночная стоимость тонны таких удобрений составляет примерно 120 USD за тонну. Если организовать сбыт удобрений, то доход составит 10512 USD.
Стоимость такой установки с монтажом и доставкой составляет 9900 USD. Годовые расходы на электроэнегию - максимум 120 USD. Таким образом, в любом случае установка окупается за один сезон.
80-кубовая биогазовая установка состоит из 3,8-кубовой емкости для подготовки сырья с системой перемешивания, системой подогрева и фекальным насосом, системы подачи сырья в реакторы с гидрозатвором, 2 реакторов по 40 куб.м, объединенных последовательно, сухого газгольдера на 2 куб.м рабочего объема, системы слива шлама с гидрозатвором, газовой системы, системы перемешивания в каждом реакторе, газового котла, насосов и труб водяного обогрева в каждом реакторе, утепления реакторов, блока автоматики. Опционально может комплектоваться когенерационной установкой мощностью 8 кВт.
Для размещения установки нужна площадка размерами 10х8 кв.м. Площадка должна быть забетонирована и ограждена. Она должна быть снабжена заземлением и громоотводом. К ней должны быть подведены водопровод и провода электропитания напряжением 220В. Рядом с площадкой должна находиться лагуна для слива жидких биоудобрений.
В месте установки газгольдера в бетонный пол необходимо вмуровать металлические петли для крепления оси газгольдера.
От фекального насоса подготовительной емкости канализационная труба подходят к системе подачи сырья первого реактора. Реакторы соединены друг с другом трубой. Все реакторы оборудованы аварийными системами слива. Второй реактор оборудован системой слива с гидрозатвором. Таким образом, сырье движется по реакторам по закону сообщающихся сосудов.
Рядом с реакторами установлен газгольдер, а рядом с емкостью подготовки - блок автоматики и газовый котел.
В первый раз установка заправляется в летнее время. Смесь для заправки готовится
так же, как это описано для предыдущей установки. Через некоторое время установка начинает работать в психрофильном режиме. После начала выделения биогаза два рабочих объема газгольдера стравливаются, чтобы выпустить остатки воздуха и начальный углекислый газ. После появления стабильного выделения горючего биогаза включается газовый обогрев реакторов. Температура постепенно, по градусу в день доводится до мезофильного режима (35 градусов). После этого установка начинает работать в штатном режиме. Для сырья, состоящего из навоза КРС или свиного, длительность цикла составляет 20 суток. В сутки в подготовительную емкость загружается 1 тонна навоза и 1,5 куба воды. Сырье перемешивается, и затем фекальный насос по заданной программе небольшими порциями в течение суток добавляет его в первый реактор. Синхронно с этим сливается переброженный шлам из последнего реактора.
Для обеспечения установки сырьем достаточно 25-35 коров, 200-300 свиней. Суточный выход биогаза составит от 105 куб.м для навоза КРС, от 160 куб.м для свиного навоза. От 5% до 30% биогаза в зависимости от температуры воздуха будет использоваться для поддержания температуры сырья в реакторах биогазовой установки в мезофильном режиме. Если переключить установку в термофильный режим, то до 50% биогаза уйдет на поддержание этого режима, но все процессы пойдут в 2 раза быстрее. Для запуска установки в холодное время года, она может быть дополнительно оборудована электрической системой подогрева.
80-кубовая биогазовая установка вырабатывает 2374 кг биоудобрения в сутки или 866,5 тонн в год. Этого количества в среднем достаточно для обработки 433 га. Если посеять, например, пшеницу, то дополнительный прирост урожайности составит от 10 до 35 центнеров с гектара. При минимальной стоимости пшеницы 60 USD за тонну, минимальная прибыль от использования биоудобрений составит 25980 USD. При правильном подборе с/х культур прибыль может быть увеличена в несколько раз. Еще есть биогаз, которого вырабатывается в сутки от 105 куб.м. Это эквивалентно 68 куб.м природного газа. За год это составит эквивалент 24820 куб.м природного газа. Прибыль от газа зависит от способа его применения.
Стоимость 80-кубовой биогазовой установки составляет около 46000 USD. В этом случае обеспечивается окупаемость установки в течение одного-двух сезонов.