Способы утилизации навоза

Утилизация навоза осуществляется в настоящее время по нескольким технологиям с применением механизмов.

1 - сбор, удаление из скотоместа, складирование, переработка и внесение в почву твердого подстилочного навоза;

2- удаление жидкого навоза механическими средствами, смешивание с кольностирующими материалами: торфом, резаной соломой, опилками и другими веществами, складирование, переработка и внесение в почву твердого навоза;

3- сбор и удаление бесподстилочного, жидкого навоза с разделением его на твердую и жидкую фракции, с последующим хранением и внесением каждой фракции отдельно. После разделения навоза твердую фракцию используют как обычный твердый навоз на удобрения, а жидкую фракцию- подвергают сложной обработке с целью ее обеззараживания, дезодорации и осветления.

Важнейшее 'мероприятие при обработке навоза -обеззараживание, так как необеззараженный навозпредставляет серьезную угрозу обсеменения водоемов, почвы, подпочвенных вод кормовых угодий и пастбищ опасными для люден возбудителями инфекционных и инвазионных болезней.

Для утилизации твердого навоза в настоящее время применяют наиболее распространенную технологию: компостирование хранение в буртах с следующей вывозкой на поля.

При компостировании навоза наиболее ответственным моментом является его хранение в буртах, так как от этого зависит качество органических удобрений. При этом происходит не только разложение органического вещества, но и потери питательных веществ.

В зависимости от степени разложения навоза, его делят на свежий, полуупревший и перегной. В полупревшей стадии разложения навоз теряет 10 -13% органического вещества, перепревшей стадии - около 50%, перегной теряет до 75%.

Главным источником потерь азота в навозе является газообразный аммиак, который образуется при разложении навоза под действием микроорганизмов, что способствует загрязнению атмосферы. Как видно из таблицы 1, потери органического вещества и азота при различных способах хранения навоза в течении 3-5 месяцев в % составляет:

Табл1.

Потери органического вещества и азота при хранении навоза

Способ хранения	Потери в %
Органические вещества	Азота
Аэробный(рыхлая укладка в штабель)	33,8	41,2
Горячерессованый(рыхлая укладка и уплотнение после повышения температуры до 60°С)	25,4	24,8
Анаэробный(плотная укладка в штабель)	14,2	11,2

Это показывает, что лучший способ хранения навоза-анаэробный с плотной укладкой в штабель, при котором питательные вещества сохраняются максимально. Однако при таком хранении степень разложения органического вещества весьма незначительна, что отрицательно влияет на удобрительные свойства навоза, так как при этом снижается отдача азота растениям. Кроме того, такой навоз привлекает патогенную микрофлору. Поэтому перед внесением навоза в почву необходимо, чтобы легкорастворимые органические вещества: жиры, белки и углеводы были разложены.

По оценкам специалистов, наиболее перспективным способом утилизации навоза является его анаэробное сбраживание.

Анаэробное сбраживание навоза представляет собой биохимический процесс разложения органического вещества без доступа воздуха,с образованием биологического газа, состоящего в основном из 55-70% метана и 27- 44% углекислого газа с примесью сероводорода (до 3%), водорода, азота.

Метановое сбраживание охватывает три этапа. На первом этапе путем биохимического расщепления все высокомолекулярные компоненты (жиры, белки и полисахариды) разлагаются на более простые химические соединения, на втором этапе при участии кислотообразующих бактерий происходит дальнейшее разложение с образованием летучих жирных кислот, спиртов, альдегидов, кетонов, аммиака, углекислого газа, водорода и воды. И только на третьем этапе начинается собственное метановое брожение. Под действием метанообразующнх бактерий органические соединения превращаются в метан СН₄и углекислый газ СО₂ - основные компоненты биогаза. Различают для вида анаэробного сбраживания навоза. Это связано с существованием различных групп бактерий. Для одной группы наиболее благоприятный температурный режим- от 30 до 40°С, для другой - от 50 до 60°С. В первом случае процесс называется мезофильным, во втором термофильным.

В существующих промышленных биогазовых установках процесс сбраживания протекает непрерывно, т.е. в единицу времени добавляют столько свежей биомассы, сколько ее разложилось за этот период, а шлам, соответственно, удаляют. В связи с этим в реакторе всегда находится постоянный объем сбраживаемой массы.

3.1. Бногязовая установка "КОБОС"

В Украине разработан образец установки для анаэробного сбраживания навоза "КОБОС".

"КОБОС" (рис.5) состоит из двух реакторов с системой отбора газа, измельчителя, подогревателя-выдерживателя, фекальных и винтовых насосов, газгольдера, компрессора, водогрейного котла пульта управления. Блочно-модульные элементы установки выполнены с высокой заводской готовностью, обусловливающее незначительный объем строительно-монтажных работ Базовый комплект оборудования рассчитан для ферм на 400 коров (4000 свиней). Для комплексов на 600 и 800 коров число реакторов, соответственно, увеличивается. Счетчик биогаза, компрессор, блок гидроочистки, котел, щит управления расположены в трех отдельных блок-контейнерах.

В составе "КОБОС" (К-Р-9-1) системы оборудования обеспечивающие подготовку, транспортировку, сбраживание навозной массы, отвод и сбор биогаза, а также управление процессом.

Реактор состоит из горизонтального цилиндрического резервуара, газового колпака, мешалки с приводом, загрузочного и выгрузного патрубков, трех аварийных сливов, размещенных в днище реактора. Резервуар опирается на шесть опор. В его верхней части находится люк для установки газового колпака.

Подогреватель-выдерживатель - цилиндрический резервуар, смонтированный на четырех опорах. В днище резервуара имеется технологический люк. Теплообменник представляет собой замкнутую систему "труба в трубе", в которой происходит нагрев навоза до необходимой температуры в противопотоке горячей воды.

Для измельчения навозной массы и подачи ее в подогреватель-выдерживатель используется измельчитель ИН-Ф-50. Перемешивание навоза и подача его из подогревателя-выдерживателя в реактор производятся фекальными насосами СД 50/10.

Газгольдер представляет собой вертикальную цилиндрическую металлическую цистерну.

Внутри энергетического блок-контейнера размещено оборудование, обеспечивающее нагрев горячей воды для поддержания температурного режима. Оно включает водогрейный котел, два электроводонагревателя ЭПЗ-100, два центробежных насоса для подачи горячей воды в систему и трубопроводы. Электроводонагреватели ЭПЗ-100 предназначены для нагрева воды в процессе запуска "КОБОС". После выхода его на заданный режим они отключаются. Водогрейный котел используется для нагрева воды, а в установившемся режиме работает на производимом биогазе.

В блок-контейнере управления размещены шкаф и пульт управления, клеммные коробки. Там же размещена аппаратура зашиты и управления электрооборудованием. Управление работой электродвигателей и механизмов производится автоматически.

В газотранспортном блок-контейнере расположено оборудование для откачки, влагоотделения и учета биогаза.

Техническая характеристика установки "КОБОС"

Число реакторов 2

Объем реактора, м³ 125

Суточный выход биогаза, м³ до 250

Пропускная способность по перерабатываемому

навозу влажностью 89..96%, м³ в сут до 55

Выход биогаза на 1 м³ объема реактора, м³ 1,29

Выход биогаза на 1 т исходного навоза, м³ 1,3

Температура брожения, °С 40±1

Время оборота массы, сут 5

Установленная мощность, кВт 50,6

Потребляемая мощность, кВт-ч/сут 100,2

Суточная переработка биомассы, т 28,3

Размеры площадки для размещения

оборудования, м 25X40

Габаритные размеры реактора, мм 1545x3960x7510

Масса комплекта оборудования, кг 90500

Первый промышленный образец установки "КОБОС эксплуатируется на молочном комплексе на 800 коров в ОПХ ВНИИМОЖ. Навозоприемник фермы оборудован центробежным насосом НЦИ-Ф-100аспределительной гребенкой с тремя шланговыми затворами с электроприводом, измельчителем ИР-Ф-50 и системой автоматизированного управления сблокированной с основной, установленной в блок-контейнере.

Технологический процесс происходит следующим образом. Навоз из навозоприемника посредством установленного там оборудования подается в подогреватель-выдерживатель. Открывается шланговый затвор перемешивания в навозосборнике, включается насос НЦИ-Ф-100 и в течение 5 мин производится перемешивание Затем включается измельчитель ИН-Ф-50, открывается шланговый затвор подачи массы в подогреватель, закрывается шланговый затвор перемешивания. При этом навоз поступает из навозосборника 8 подогреватель-выдерживатель. При сигнале датчика о достижении верхнего уровня в подогревателе насос и измельчитель выключаются закрывается шланговый затвор подачи массы в подогреватель. Третий шланговый затвор используется для аварийного сброса излишков исходной массы в прифермское навозохранилище.

В подогревателе-выдерживателе "исходная масса подогревается до температуры 40°С, перемешивается и периодически (1 раз в час) подается в каждый реактор. В реакторе при отсутствии контакта с воздухом под воздействием метанообразующих бактерий образуется метан. Масса в реакторе периодически перемешивается. Сброженная масса выдавливается поступающей исходной через затвор сливного трубопровода в накопитель. Образующийся в реакторах биогаз периодически при помощи водокольцевых вакуум-насосов ВВН-1-3 и ВВН-1,5М1 перекачивается в газгольдер. Приэтом от биогаза отделяется вода, учитывается его количество.

Из газгольдера биогаз поступает в горелку котла для нагрева воды, используемой для подогрева исходной массы, поддержания температуры сбраживания в реакторах и для отопления блок-контейнеров. При запуске установки и отсутствии биогаза подогрев воды (до 65 °С) осуществляется с помощью подогревателей ЭПЗ-100. Для переработки сброженной массы служит специальная технологическая линия, включающая в себя дуговое сито и пресс-фильтр, которым разделяется сброженная масса на твердую и жидкую фракции. Твердую фракцию транспортируют в бурты для биотермического обезвреживания, а жидкую- вывозят на поле цистернами-жижеразбрасывателями РЖТ-8.

Для сбраживания навоза в качестве посевного материала используют сброженный ил метантенка коммунальных очистных сооружений. В процессе запуска оборудования суточные нормы загрузки реактора составляют 6 -8 м³ навоза. После окончания цикла норму увеличивают на 10%. Для стимулирования газообразования, повышения эффективности и предотвращения коркообразования в газовой камере реактора поддерживают небольшое разрежение путем постоянного отвода газа.

В процессе испытаний, проведенных ВНИИМОЖем, установлено, что в оборудовании "КОБОС" надежно выполняется заданный технологический процесс. Степень разложения органического вещества составляет 22...26 % при допустимой 30...40%. В результате анаэробного сбраживания в навозе увеличивается концентрация аммиачной формы азота на 26...28 %, что улучшает качество получаемого органического удобрения, на 45... 100 % снижается всхожесть семян сорных растений, до 50 %

СОДЕРЖАНИЕ

1. Технологические схемы удаления навоза

2. Средства механизации удаления навоза

2..1Транспортёр скребковый круговой ТСН - 3,0Б

2.2 Транспортёр скребковый ТС - 1

3. Способы утилизации навоза

3.1 Биогазовая установка «КОБОС»

Методичеокие указания отпечатаны и размножены в

множительном центре КГАУ________

Исполнитель Васецкая М.С. Тираж 50 экз., объем 1 п.л.

МИНИСТЕРСТВО АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА УКРАИНЫ

КРЫМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра механизации

животноводства и

переработки

с/х продукции

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторно-практическим занятиям по машинам

И оборудованию для животноводства студентам

факультета механизации сельского хозяйства

очной и заочной формы обучения

ДОИЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ

Симферополь 1999

Методические указания к изучению машин и оборудования для животноводства. Доильные агрегаты (Сост. Вербицкий Алексей Петрович, канд. техн. наук. - Симферополь: КГАУ, 1999, 31 с.

Рассмотрены на заседании кафедры механизации животноводства и переработки с/х продукции, протокол №9 от 10 декабря 1998 г.

Рассмотрены и одобрены методической комиссией КГАУ, протокол № 2 от 29 декабря 98 г.

Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Машины и оборудование для животноводства», разработанной на кафедре механизации животноводства и переработки с/х продукции.

Ответственный за выпуск зав. кафедрой доцент Гербер Ю.Б.