Подготовка и использование жидкого навоза

Подготовка и использование жидкого навоза

Таблица 22

Продолжение

|1 |2 |

|Напор, кПа |147,1 |

|Частота вращения рабочего органа, об/мин |965 |

|Мощность электродвигателя, кВт |10 |

|Габаритные размеры, мм | |

|длина |4765 |

|ширина |780 |

|высота |620 |

|Масса, кг |577 |

|Обслуживающий персонал, человек |1 |

Окончание 2 главы

Подготовка и использование жидкого навоза.

Жидкий навоз можно использовать несколькими способами: 1) вносить в

почву мобильными цистернами, оборудованными специальными разбрасывателями;

2) подавать на поле насосами по трубам и вносить с поливной водой; 3)

разделив навоз на твердую и жидкую фракции, раздельно вносить их и т.п.

Жидкий навоз при хранении легко расслаивается и, если некоторое время

его не перемешивать, на поверхность всплывут солома и мякина, а такие

тяжелые частицы, как силос и почва, осядут на дно. В хранилищах обычного

размера толщина всплывающего слоя за месяц увеличивается примерно на 10 см

и к концу стойлового периода достигает 70 см. поэтому перед забором навоза

из хранилища его нужно тщательно перемешивать.

Известны три способа перемешивания бесподстилочного навоза:

механический (крестообразными, решетчатыми и лопастными мешалками),

гидравлический (гидромониторами) и пневматический (компрессорами).

Так как мешалки хорошо перемешивают навоз в небольших хранилищах

(емкостью до 250 м3), принимаем в нашем случае для перемешивания жидкого

навоза в навозоприемнике решетчатую мешалку.

Навоз - ценное органическое удобрение, состоящее из твердых и жидких

выделений животных, поэтому после обеззараживания (сбраживания) вносим его

в почву мобильными цистернами.

3. Конструкторская разработка проекта.

Биоэнергетическая установка для метанового сбраживания жидкого навоза.

3.1.1. Обоснование необходимости совершенствования процесса

утилизации навоза.

Сельскохозяйственные животные часто поражаются

заболеваниями, вызываемыми паразитическими червями -

гельминтами. Из-за пораженности животных гельминтами наша

страна ежегодно недополучает не менее 10% продукции

животноводства и, в первую очередь, молока и мяса. Снизить

степень пораженности животных гельминтами и болезнетворными

бактериями можно лишь при внедрении в практику мер,

профилактирующих возможность заражения.

Обычно гельминтами животные заражаются, заглатывая с

кормом или водой их яйца-личинки, которые попадают во внешнюю

среду с калом животных. Вот почему уничтожение их в навозе

перед использованием его в качестве удобрения, особенно на

пастбищах и полях, предназначенных под кормовые культуры,

имеет большое профилактическое значение.

Методы дегельминтизации "твердого" подстилочного навоза

разработаны еще в тридцатых годах нашего столетия. Яйца и

личинки гельминтов не переносят температуру свыше 40(, и в

течение примерно минуты погибают при температуре 60(. Вот

почему был предложен метод биометрической дегельминтизации

навоза, учитывающий способность "твердого" навоза домашних

животных к самонагреванию.

В последние годы, в связи с получением в хозяйствах не

только "твердого", но и жидкого навоза, вопрос о его

дегельминтизации возник вновь и только начинает изучаться.

Разбавление навоза водой перед хранением или во время

хранения в соотношении 1:10 увеличивает период выживаемости

патогенных бактерий более чем в три раза.

Длительные периоды выживаемости микрофлоры в жидком

навозе, зараженном возбудителями заболеваний, указывают на то,

что даже после длительного хранения сохраняется потенциальная

опасность инфекции. Масштаб ее зависит, в первую очередь, от

санитарного состояния поголовья, быстроты установления

пораженности скота какой-либо инфекционной болезнью,

оперативности и действенности противоэпизоотических

мероприятий.

Применяемые методы обеззараживания навоза не должны

снижать качества навоза как удобрения и отрицательно влиять на

плодородие и биологические процессы в почве.

2. Анализ существующих технологий обеззараживания жидкого

навоза.

Для обеззараживания жидкого навоза используют химический,

термический, биологический и механический способы обработки.

1) Химический способ. Химические вещества целесообразно

применять для изменения рН среды жидкой фракции навоза, а

также в борьбе с запахом. Например, при аэробной обработке

навозной массы, по данным исследований, проведенных в

Швейцарии, в нее достаточно добавить сульфат аммония в

концентрации 14 кг/м3 для нейтрализации сероводорода и ппочти

всех производных азота. Сульфат аммония можно засыпать и в

навозожижесборнники, расположенные в животноводческих зданиях.

2) Термический способ. Используют против возбудителей

заболеваний и их спор. Однако, широкое распространение они

могут получить тогда, когда будут созданы экономичные тепловые

условия.

3) Биологический способ. Наиболее совершенный способ

обработки жидкого навоза. При этом возможны два варианта -

анаэробная и аэробная обработки. При аэробной обработке

выделяется меньше зловонных газов, чем при анаэробной. Однако

в первом случае для окисления навоза требуются большие площади

(1 га на 200 коров). Чтобы избежать этого, используют

различные механические системы для введения кислорода -

аэробные ямы, лагуны, окислительные каналы, бункера с аэрацией

под давлением и т.д.

При выборе технологии обработки и соответствующего

оборудования важно знать состав экскрементов и их основные

характеристики: потребность в кислороде, количество твердых и

летучих веществ, запах и др.

1. Технология утилизации навоза.

Учитывая приведенные выше условия и то, что

обеззараживание жидкого навоза должно быть простым и не

требовать больших материальных затрат, принимаем биологический

способ сбраживания навоза в анаэробных условиях.

Растения, идущие на корм животным, используются

последними лишь на 30-40%, остальная же часть органического

вещества идет в навоз. Навоз, навозная жижа и растительные

отходы, внесенные в почву под воздействием солнца, воздуха и

воды, разлагаются в аэробных условиях и отдают в атмосферу до

350 тысяч ккал тепла на 1 т свежего навоза.

Одним из эффективных способов сокращений указанных потерь

является метановое сбраживание навоза и растительных отходов в

биологических гумусно-газовых установках.

Важным свойством метанового сбраживания является

обеззараживание навоза от ряда болезнетворных бактерий,

гельминтов и семян сорных трав. Благодаря этому сбраженный

навоз можно вносить под все культуры. Установлено также, что

мухи в сбраженном навозе не размножаются, отложенные в нем

личинки погибают.

По данным бывшего запорожского филиала ВИЭСХ,

десятидневное метановое сбраживание навоза в бродидьных

камерах биогазовой установки обеспечивает полное

обеззараживание навоза от яиц и личинок ряда гельминтов -

аскарид, трихоцефалят, дикройцелей и стронголят. Все эти факты

свидетельствуют о том, что метановое сбраживание навоза

является важной санитарной мерой против значительной части

заболеваний животных.

Анаэробное метановое сбраживание навоза и растительных

отходов в биогазовых установках обогащает их бактериями

метанового брожения, повышает удобрительные качества за счет

сохранения азота и перевода значительной части его в

легкоусвояемую растениями минеральную форму. Распад

органических веществ сопровождается частичным окислением

углерода в углекислоту и образованием метана с незначительным

выделением тепла. Из каждой тонны навоза выделяется в среднем

50 м3 биогаза.

Что же такое биогаз? Этим термином обозначают

газообразный продукт, получаемый в результате анаэробной, то

есть происходящей без доступа воздуха, ферментации

(перегревания) органических веществ самого разного

происхождения. В любом крестьянском хозяйстве в течение года

собирается значительное количество навоза. обычно после

разложения его используют как органическое удобрение. Однако

мало кто знает, какое количество биогаза и тепла выделяется

при ферментации. А ведь эта энергия тоже может сослужить

хорошую службу сельским жителям.

Биогаз - смесь газов. Его основные компоненты: метан

(СН4) - 55-75% и углекислый газ (СО2) - 28-43%, а также в очнь

малых количествах другие газы, например, сероводород (Н2S).

В среднем 1 кг органического вещества, биологически

разложимого на 70%, производит 0,18 кг углекислого газа, 0,2

кг воды и 0,3 кг неразложимого остатка.

Поскольку разложение органических отходов за счет

деятельности определенных типов бактерий, существенное влияние

на него оказывает окружающая среда. Исследования показывают,

что для нормального процесса метанового сбраживания навоза и

растительных отходов необходимо обеспечить следующие условия:

защита бродильных камер от проникновения воздуха и света;

слабощелочная реакция среды (рН в пределах 7 - 7,8),

содержание летучих жирных кислот не более 2 000 мг/л.

Оптимальными температурами для размножения метановых

бактерий являются 30 - 34( (мезофильное брожение) и 50 - 55(

(термофильное брожение).

При термофильном брожении биохимические процессы

протекают более интенсивно, однако при этом затрачивается

больше тепла. Вот почему более экономичным считается

мезофильное брожение.

2. Расчет процесса метанового сбраживания проводим в такой

последовательности:

Объем навозоприемника:

Vn= aсут(t0(kB'

(n

где aсут - суточный выход навоза (влажность 92%) - 22

741,6 кг.

(n - плотность навоза, кг/м3 ((n= 1020 кг/м3);

tn - время накопления навоза, сут;

kB - коэффициент, учитывающий изменение плотности навоза,

в зависимости от исходной влажности (kB = 1,5).

Vn=

Принимаем объем навозоприемника равным 70 м3.

Объем емкости для нагрева:

V0=

где t0 - время нагрева, сут;

k'B - коэффициент, учитывающий изменение объема, в

зависимости от температуры нагрева.

V0=

Принимаем объем емкости для нагрева равным 30 м3.

Объем менантенка:

Vм =

где q - суточная доза загрузки менантенка, %.

Vм =

Принимаем объемы двух менантенков равными V1м = 225 м3 и

V2м = 225 м3.

Продолжительность сбраживания:

tсб = 100/q', сут, …. Стр. 115 (1(,

где q' - выход биогаза, приходящийся на 1т

переработанного навоза, м3.

tсб = 100/20 = 5 сут.

Суточный выход биогаза:

Gб = Qсутq', м3,…. Стр 115(1(.

Gб = 22 741,6 ( 20 = 440 м3 биогаза.

Объем газгольдера:

VГ =

где tн.б. = время накопления биогаза за сутки, г.

VГ =

Принимаем объем газгольдера равным 220 м3.

Общая тепловая энергия получаемого биогаза:

Qобщ = Gб(Сб, МДж, стр 115(1(,

где Сб = 24 МДж/м3 - теплотворная способность бигаза.

Qобщ = 24(440 = 10 560 МДж.

Расход теплоты на нагрев исходного навоза с t1 = 8(С до

t2 = 35(С (мезофильный режим).

Qм.р. =

где Сн - теплоемкость навоза (Сн = 4,06 кДж/(кг((С));

(= КПД нагревательного устройства ((=0,7).

Qм.р. =

Расход теплоты на собственные нужды:

Qс.н. = Qм.р. + Qк.т. , МДж,…… 115(1(,

где Qк.т. - расход теплоты на компенсацию теплопотерь.

Qс.н. = 3 561,3 + 200 = 3 761,3 МДж.

Общее количество биогаза, идущего на собственные нужды:

Gб.н. = Qс.н./Сб , м3, ………115(1(,

Gб.н. =

Выход товарного биогаза:

Gб.т. =Gб - Gб.н. , м3, ……115(1(.

Gб.т. = 440 - 156,7 = 283,3 м3.

Коэффициент расхода биогаза на собственные нужды:

(б =

(б = 156,7(440 = 0,35.

Тепловая мощность котла КГ-1500:

Wк = 1500Сб/Gб , МДж, …….115(1(,

где Сб = 24 МДж/м3. - теплотворная способность биогаза.

Wк =

Продолжительность работы котла - парообразователя для

собственных нужд установки:

tр =

для обеспечения биогазовой установки теплотой необходимо

два котла - парообразователя КГ-1500.

Один килограмм твердых отходов может дать 0,25 м3

биогаза. По теплотворной способности 1 м3 газа соответствует

0,6 л жидкого топлива. В сутки для 100 коров на подогрев воды

расходуется 5….6 м3 газа. Один Квт(ч электроэнергии

соответствует расходу 0,7…..0,8 м3 газа. Одна тонна

сброженного навоза увеличивает урожайность на 10 - 15% по

сравнению с использованием буртового навоза.

3. Технологическая схема биогазовой установки.

Совершенными и экономичными признаны установки

непрерывного действия, обеспечивающие равномерный выход

биогаза и навоза.

Установка состоит из навозоприемника 2 (см. рис. )

полезной емкостью 70 м3, двух бродильных камер 13 и 18 (V1м

=V2м = 225 м3), мерного резервуара 6 (V = 12 м3); насосных № 1

и № 2 с фекальными насосами; системы труб с арматурой,

газгольдера 9 емкостью 220 м3.

Рис. Схема биогазовой установки на 400 голов КРС.

1 - Навозные каналы; 2 - навозоприемник; 3 - мешалка; 4 -

насосная № 1; 5,7 - трубопровод сырого навоза; 6 - мерный

резервуар; 8,11 - газопровод; 9 - газгольдер; 10,12 -

паропровод; 13 - менантенк № 1; 14 - котельная; 15 -

трубопровод сырого навоза; 16 - трубопровод сброженной массы;

17 - распределительный ьак сырого навоза; 18 - менантенк № 2.

Процесс сбраживания - мезофильный подогревом до 32 -

34(с, заполнение камер - непрерывное с ежесуточной подачей

сырого навоза в количестве 5% от объема заполнения камер, т.е.

длительность брожения составляет 20 - 21 день.

Постоянная температура брожения поддерживается впуском

пара в камеры брожения.

Установка работает по следующей технологической схеме:

навозная масса из коровника по закрытым каналам самосплавом

Страницы: 1, 2, 3